Synthesis of natural and non-natural terpenoid natural products

Abstract

Terpene stellen die größte und strukturell vielfältigste Gruppe von Naturstoffen dar. Sesquiterpene sind für ihren charakteristischen Geruch und Geschmack bekannt und werden in großem Umfang in der Parfüm- und Lebensmittelindustrie verwendet. Sie bestehen aus sich wiederholenden Isopreneinheiten, die durch Kondensation der biosynthetischen Bausteine Isopentenyl- und Di- methylallylpyrophosphat aufgebaut werden. Die einfachen linearen Vorstufen werden dann durch Terpenzyklasen in verschiedene polyzyklische Produkte umgewandelt. In diesen Kaskadenreaktio-nen durchlaufen die Vorstufen mehrfache Veränderungen in der Konstitution, Hybridisierung und Stereochemie. Diese komplexe Kaskade ist für jede Zyklase einzigartig und führt zu einer großen Vielfalt an möglichen Strukturen. In dieser Arbeit sollte ein aus Biotransformationsuntersuchungen eines nicht natürlichen FPP-Deri-vats mit der STC Bot2 gewonnenen Trizyklus synthetisiert werden, um seine Stereochemie zu veri-fizieren und weitere Eigenschaften durch Derivatisierung zu untersuchen. Zum anderen wurden Far-nesylderivate synthetisiert, die Oxidationen an den terminalen Methylgruppen tragen. Damit sind Oxidationen an Positionen gemeint, die später üblicherweise durch enzymatische Folgereaktionen oxidiert werden. Diese Substrate wurden mit Hilfe verschiedener chemischer Verfahren um Doppel- und Dreifachbindungen herum synthetisiert, um die erforderliche Regioselektivität zu gewährleisten. Neue Produkte aus Biotransformationsexperimenten wurden isoliert und ihre Strukturen wurden auf-geklärt.

Terpenes represent the largest and most structurally diverse group of natural products. Sesquiterpenes are well known by their distinctive smells and tastes and are used extensively in the perfume and food industries. These are comprised of repeating isoprene units that are constructed by condensation of the biosynthetic building blocks isopentenyl- and dimethylallyl pyrophosphate. The simple linear precursors are then transformed by terpene cyclases to diverse polycyclic products. In these cascade reactions the precursors undergo multiple changes in bonding, hybridization and stereochemistry. This complex cascade is unique for each cyclase leading to a huge variety of different possible struc-tures. In this thesis, a from biotransformation experiments with unnatural FPP-derivatives utilizing STC Bot2 isolated tricyclus was waimed to be synthesized to verify its stereochemistry and explore further properties via derivatization. On the other hand, farnesyl derivatives that bear oxidations at the ter-minal methyl groups were synthesized. By this, oxidations at positions which would usually be later on oxidized by follow up enzymatic reactions are included. These substrates were synthesized using different kinds of chemistry around double and triple bonds to ensure the necessary regioselectivity. New products from biotransformation assays were isolated and their structures were elucidated.