Entwicklung einer induzierten Staudinger-Zyklisierung und ihre Anwendung in der Synthese von zyklischen Peptiden und Proteinen

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Beschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit sollte auf Basis der spurlosen Staudinger-Ligation ein Methodenspektrum zur induzierten Zyklisierung von Peptiden und Proteinen entwickelt werden. Basierend auf den Arbeiten von van Maarseveen et al.¹⁶³, die anhand eines Borangeschützten Phosphinothioesters durch basische Endschützung eine Zyklisierung von Dipeptiden induzierten. Das Hauptaugenmerk lag hier vor allem darauf ein geeignetes System zu finden mit milden Abspaltbedingungen und dieses auf Peptidzyklisierungen anzuwenden.
Außerdem sollte die Bioorthogonalität der Staudinger-Ligation nutzbar gemacht werden.
Auf der Grundlage, dass Boran-Komplexe gegenüber Säuren nicht stabil sind wurde eine Strategie entwickelt, um das Phosphin in einem Schritt mit den Aminosäure-Seitenketten zu entschützen. Es konnte gezeigt werden, dass das S-Acetyl(diphenylphosphino-(boran))methylthiol mit TFA entschützt werden kann. Dabei entstehen als Borverbindung unreaktive Borate die einen weiteren Reaktionsverlauf nicht beeinflussen. Nach Entschützung und Zugabe von Base konnte ein durch die Staudinger-Ligation vermittelter Acetyltransfer auf Azidoglycin und Benzylazid zum N-Acetylglycin und N-Acetylbenzylamin mit guten
Umsätzen erreicht werden.
Diese Ergebnisse wurden anschließend auf die Zyklisierung von Peptiden übertragen. Der Vorteil gegenüber der basischen Entschützung liegt darin, dass über Fmoc-basierte synthetisch erhaltene Peptide nach Umsetzung zum Thioester durch die Säure gleichzeitig an den Aminosäureseitenketten und dem Phosphin entschützt werden. Hierdurch wird die Chemoselektivität der Staudinger-Ligation genutzt. Die Methode wurde auf verschiedene Peptide angewendet und man erhält die zyklischen Produkte in guten Ausbeuten. Dabei wird eine große Bandbreite an funktionellen Gruppen in den Aminosäureseitenketten toleriert.
Lediglich bei Lysin- und Arginin-enthaltenden Peptiden treten aufgrund von Deprotonierung der Seitenketten Nebenreaktionen auf.
Eine Lösung bietet die Einstellung des pH-Wertes in wässrigen Puffern, um die Deprotonierungen zu minimieren. Die bei der Durchführung der Zyklisierung im wässrigen Milieu erhaltenen Ausbeuten sind mit denen im organischen Lösungsmittel vergleichbar.
Auch die Anwendung auf die Zyklisierung Lysin- und Arginin-enthaltender Peptide war
erfolgreich.