Regioselektive O-Glucuronidierung untersucht am Beispiel des Fusarium Mykotoxins Zearalenon

Abstract

Zearalenon ist ein Pilzgift (Mykotoxin), das von Fusarium sp.<br />gebildet wird. Aufgrund der östrogenen Wirkung des Mykotoxins und des Vorkommens in diversen Getreidesorten (Mais, Weizen, usw.) stieg das Interesse an dieser Substanz in den letzten Jahren enorm. Vor allem im Bereich der Agrarbiotechnologie wird versucht, durch neue Technologien die durch Kontamination mit Fusarium sp. verursachten Schäden (im Moment in Milliarden $ Höhe) zu verringern. Aufgrund des Vorkommens von Zearalenon in Futtermitteln sind Stoffwechselprodukte dieses Toxins, welche im Metabolismus des jeweiligen Nutztieres entstehen, ebenfalls von erhöhtem Interesse, da eine zusätzliche Erhöhung der Wirkung durch Konjugat-Bildung (Phase II Detoxifikation) nicht ausgeschlossen werden kann. Ein mögliches und aufgrund von analytischen Studien vermutetes vorkommen-des Konjugat ist Zearalenon-4-[beta]-D-glucuronid. Dabei handelt es sich um ein Produkt, das bei der Glucuronidierung (Verknüpfung mit Glucuronsäure zur Erhöhung der Wasser-löslichkeit) des Mykotoxins entsteht.<br />Um das Vorkommen dieser Substanz bestätigen und quantifizieren zu können (LC/MSn-Analytik), wurde diese Verbindung als Referenzmaterial benötigt.<br />Das Ziel dieser Arbeit war daher die Synthese von Zearalenon-4-[beta]-D-glucuronid. Anders als eine enzymatische Reaktion im Rahmen des Stoffwechsels, stellt die chemische "Alternative" der Glucuronidierung eine schwierige, schwer einzuschätzende Methode dar. In der Literatur sind mehrere Verfahren beschrieben, allerdings noch ohne die Kenntnis welche Methode für bestimmte Substrate am besten geeignet ist. Ausbeuten im Bereich von 10 - 20 % stellen daher keine Seltenheit dar. Da die (für diese Arbeit) verfügbare Menge an Mykotoxin sehr gering war (etwa 200 mg), wurden unterschiedlichste Methoden der Glucuronidierung an zuvor synthetisierten Modellverbindungen getestet, und so eine vielversprechende Variante für die Glucuronidierung von Zearalenon ermittelt.<br />Weiters wurde, auch unterstützt durch theoretische Modellierungen (DFT-Berechnungen), eine regioselektive Methode für die Synthese solcher Glucuronide erarbeitet, um den Gebrauch von Schutzgruppen und den damit verbundenen Verlust an Startmaterial während der Einführung und Abspaltung dieser zu vermeiden. Mithilfe der entwickelten Methode konnte die Glucuronidierung an Zearalenon in guter Ausbeute und exzellenter Stereo- und Regioselektivität durchgeführt und somit die Zielsubstanz Zearalenon-4-[beta]-D-glucuronid synthetisiert werden.<br />