Synthese von Thia-Michael-Addukten von Trichothecenen

Abstract

Mykotoxine sind toxische Sekundärmetaboliten von Schimmelpilzen, die ein erhebliches Gesundheitsrisiko für Menschen und Nutztiere darstellen. Sie kommen nicht nur in ihrer nativen Form vor, sondern können auch von Pilzen, Pflanzen oder Tieren metabolisiert werden, wodurch verschiedene Mykotoxinkonjugate entstehen können. Es ist notwendig, Referenzsubstanzen für diese Mykotoxinkonjugate zu synthetisieren um sie identifizieren und quantifizieren zu können.<br />Ein in Gerste und Weizen neu entdecktes Mykotoxinkonjugat ist S-Methyl-Deoxynivalenol, welches im Metabolismus vermutlich durch schrittweisen Abbau eines über Thia-Michael-Addition gebildeten Glutathion-Addukts über ein Cystein-Addukt entsteht. Diese Verbindung sowie weitere Intermediate aus diesem Metabolismus-Weg sollen als Referenzverbindungen zur Identifikation und Quantifizierung synthetisiert werden.<br />Dazu wurden zuerst 2 Modellverbindungen hergestellt, die die Reaktivität der Michael-Akzeptor-Funktionalität von DON modellieren sollen, nämlich 2-Methylcyclohex-2-enon und 1-Hydroxy-1,3-dimethyl-4a,5,8,8a-tetrahydro-1H-napthalin-2-on.<br /> Zuerst wurden die Reaktionsbedingungen für die Einführung einer Thiamethylgruppe optimiert, wobei sich Thioharnstoff, Methyliodid und Na2CO3 in wasserhaltigem Polyethylenglycol 200 als beste Reaktionsbedingungen erwiesen. Diese wurden zur Synthese eines Deoxynivalenol-Addukts verwendet, wobei ein Produkt gebildet wurde, bei welchem sich zusätzlich zur Thiamethyladdition noch intramolekular ein Halbacetal bildete.<br />Für die Thia-Michael-Addition mit Cystein wurde zuerst ein Ansatz mit einem mit einer Carbobenzyloxy- und einer Benzylgruppe vollständig geschützten Cysteinderivat gewählt, wobei aber aufgrund der Zersetzung dieses Reagens unter allen getesteten Reaktionsbedingungen keine positiven Ergebnisse erzielt werden konnten. Als erfolgreicher erwies sich ein Cysteinderivat, bei dem nur die Aminogruppe geschützt wurde, wobei eine neue Methode unter Verwendung von Triethylammoniumacetat, einer ionischen Flüssigkeit, entwickelt und optimiert wurde. Diese vielversprechende Methode muss noch auf Trichothecene angewandt und auch für die Synthese eines Glutathion-Addukts optimiert werden.<br />

Mycotoxins are toxic secondary metabolites of fungi which lead to a health risk for both humans and farm animals. Mycotoxins can be metabolized by fungi, plants or animals resulting in mycotoxin conjugates. To be able to identify and quantify these conjugates, synthetic reference substances are necessary.<br />A novel mycotoxine conjugate, which was found in barley and wheat, is S-methyl-deoxynivalenol. It is believed that it is formed in the metabolism by stepwise degradation of an initially formed glutathione adduct via a cysteine adduct. This compound and other intermediates of this metabolic pathway should be synthesized as standards for identification and quantification.<br />First, 2 model compounds which mimic the Michael acceptor function of deoxynivalenol were made. These are 2-methylcyclohex-2-enone and 1-hydroxy-1,3-dimethyl-4a,5,8,8a-tetrahydro-1H-napthalin-2-one.<br />The reaction conditions for the introduction of an S-methyl group were optimized in the beginning with the optimum conditions being thiourea, iodomethane and sodium carbonate in wet polyethylene glycol 200. This method was used for the synthesis of a deoxynivalenol adduct and a product was formed which had, in addition to the thiamethyl adduct, also formed an intramolecular hemiacetal.<br />The first approach for the cysteine addition was using a fully protected cysteine with a carbobenzyloxy and a benzyl protective group. However, no positive results could be obtained due to degradation of this reagent under all tested reaction conditions. Protecting only the amino group lead to better results, with the best reaction conditions being in triethylammonium acetate, an ionic liquid. These promising reaction conditions need to be used for the synthesis of the deoxynivalenol adduct, and could possibly also be optimized for the synthesis of a glutathione deoxynivalenol adduct.