Total synthesis of phase I metabolites of Alternariol and Alternariol-9-methyl ether

Abstract

Die Mykotoxine Alternariol (AOH) und Alternariol-9-monomethylether (AME) sind sekundäre Metaboliten, die von Schimmelpilzen der Gattung Alternaria gebildet werden. Der Schimmelpilz der Spezies Alternaria alternata ist weltweit allgegenwärtig in Lebens- aber auch Futtermitteln und wurde sowohl in frisch geernteten Früchten als auch in bereits weiterverarbeiteten Produkten wie Fruchtsäften nachgewiesen. Die genotoxischen und mutagenen Eigenschaften von AOH und AME, z.B. die destruktive Wirkung von AOH auf Topoisomerase-Aktivitäten, wurden in den letzten Jahren schon mehrfach in tierischen Zellen in vivo nachgewiesen. Weiters wird AOH mit der Entstehung von Speiseröhrenkrebs in Verbindung gebracht.<br />Phase I Metaboliten von AOH und AME, die durch Monohydroxylierung aus AOH und AME unter zellfreien Bedingungen gebildet werden, wurden bereits nachgewiesen und identifiziert aber noch nicht synthetisiert.<br />Für die Synthese der Metaboliten wurde eine Strategie mit zwei Schlüsselschritten entwickelt: Veresterung und C-H Aktivierung.<br />In dieser Arbeit wurde die Synthese aller benötigten Bausteine (substituierte Benzoesäure und substituiertes Phenol) beschrieben. Die Veresterung der beiden Bausteine als erster Schlüsselschritt wurde für alle Metaboliten anschließend durchgeführt.<br />Die C-H Aktivierung als zweiter Schlüsselschritt wurde mit der 4-hydroxylierten Vorstufe erfolgreich durchgeführt. Anhand dieser Ergebnisse wurden für den 10-hydroxylierten Ester Reaktionsbedingungen angepasst und getestet. Anschließend konnten die beiden monohydroxylierten Mykotoxine 4-Hydroxy-AOH und 4-Hydroxy-AME durch selektive Entschützung des entsprechenden Zwischenproduktes erhalten werden. Diese Substanzen wurden nach mehrmaliger Aufreinigung zu toxikologischen Tests übergeben und dienen als Referenzverbindungen für weitere Untersuchungen.<br />

The secondary metabolites Alternariol (AOH) and Alternariol-9-monomethylether (AME) are two naturally occurring mycotoxins formed by Alternaria alternata and have been detected to be widespread contaminants of food and feed all over the world, e.g.<br />fruits, but also processed fruit products. Genotoxic and mutagenic properties in mammalian cells in vitro of AOH and AME have been reported, for example, AOH was recently reported to act as a topoisomerase poison.<br />Phase I metabolites of AOH and AME have been detected and identified but not synthesised for further studies or as reference materials so far.<br />These compounds are formed by monohydroxylation of AOH and AME, a prominent metabolic route under cell-free conditions.<br />A strategy, using two key steps (esterification and subsequent C-H-activation) for the formation of the AOH-core structure was applied for the total synthesis of all target compounds.<br />Within this work all aromatic building blocks (benzoic acids and substituted phenols) for monohydroxylated metabolites of AOH and AME were synthesised. In the first key step, esterification of acid and phenol building blocks was performed for all metabolites.<br />C-H activation of the obtained esters, the second key step in the synthetic strategy, was first carried out with the 4-hydroxylated intermediate. These conditions were then adapted and optimised for the 10-hydroxylated metabolite precursor. Selective deprotection of the tricyclic 4-hydroxy intermediates yielded the first two metabolites 4-hydroxy-AOH and 4-hydroxy-AME. These two compounds were submitted for toxicological analysis and serve as reference materials for further investigations.