Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4296
Main Title: Beiträge zur bioorthogonalen Modifikation von Peptiden und Proteinen mittels Ringöffnungskreuzmetathese und Ringöffnungsmetathesepolymerisation
Translated Title: Studies towards the bioorthogonal modification of peptids and proteins using ring opening cross metathesis and ring opening metathesis polymerisation
Author(s): Siegel, Dominik
Advisor(s): Blechert, Siegfried
Referee(s): Blechert, Siegfried
Schmidt, Bernd
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Studien zur Anwendbarkeit der Ringöffnungskreuzmetathese (ROCM) und der Ringöffnungsmetathesepolymerisation (ROMP) zur bioorthogonalen Modifikation von Proteinen durchgeführt. Im ersten Teil konnten Norbornene mit verschiedenen Linkergruppen hergestellt und an unterschiedliche Proteine angebunden werden. Durch Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher funktioneller Gruppen in Nachbarschaft zur endocyclischen C--C-Doppelbindung auf deren Reaktivität in ringöffnenden Metathesereaktionen konnten Sulfonamide als besonders reaktivitätssteigernd identifiziert werden. Aufgrund dieser Erkenntnisse wurden Norbornene mit Sulfonamid-Einheit hergestellt, die als Ausgangspunkt für die divergente Synthese von Sulfonamid-Norbornenen mit verschiedenen Linkern und Markern genutzt wurden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Schlüsselintermediate als Ausgangspunkt für die divergente Synthese von Styrenetherliganden hergestellt. Diese dienten der Darstellung von Liganden mit 2-Bromacetamid- und Maleimid-Linkern anhand derer die Limitierungen des Ligandenaustauschs zu den korrespondierenden Rutheniumcarbenkomplexen untersucht wurden. Durch die Verwendung eines Liganden mit Pentafluorphenolester-Linker konnte schließlich ein stabiler und immobilisierbarer Rutheniumkomplex zugänglich gemacht werden. Mit Hilfe der zuvor erwähnten Schlüsselintermediate konnte im dritten Teil dieser Arbeit ein Rutheniumcarbenkomplex mit Dansyl-Marker hergestellt werden. Die Besonderheit dieser Verbindung ist, dass der Farbstoff eine sehr effiziente Fluoreszenzlöschung erfährt. solange sich der Ligand am Metall befindet. Im vierten Teil dieser Arbeit wurden polymerisierbare Norbornene mit Fluoreszenz-, Perfluoralkyl-, Polyethylenglycol- und Imidazol-Marker hergestellt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit von Imidazolen eine ROMP in herkömmlichen Lösungsmitteln verhindert. Die Ursache für die Inaktivierung des Katalysators konnte anhand von NMR-Spektren und einer Kristallstruktur vollständig geklärt werden. Durch die Verwendung von überkritischem Kohlenstoffdioxid (scCO2) als Lösungsmittel konnten Norbornene auch in Anwesenheit von Imidazolen erfolgreich polymerisiert werden. Im fünften Teil wurden eine Norbornen- und eine Styrenether-tragende Aminosäure hergestellt, die mit Hilfe eines orthogonalen Paares aus Pyrrolysyl-tRNA Synthetase und der ihr verwandten tRNA in Proteine eingebaut werden sollen.
Within the scope of this work, studies were carried out about the applicability of ring opening cross metathesis (ROCM) and ring opening metathesis polymerisation (ROMP) for the bioorthogonal modification of proteins. In the first part norbornenes with various linker moieties were synthesised and successfully attached to different proteins. By investigating the influence of different functional groups in proximity to the endocyclic C--C-double bond, sulfonamides were found to extraordinarily enhance the norbornenes reactivity in ring opening metathesis reactions. Based on these findings norbornenes with sulfonamide moiety were synthesised to serve as a starting point for the divergent synthesis of sulfonamide norbornenes with various linkers and markers. In the second part of this work, key intermediates were synthesised to serve as starting point for the divergent synthesis of styrene ether ligands. They were used to prepare ligands with 2-bromoacetamide and maleimide linkers which allowed to study the limitations occurring in ligand exchange reactions to their corresponding rutheniumcarbene complexes. Finally, a stable ruthenium complex based on a ligand with a pentafluorophenol ester moiety was synthesised aiming its immobilisation on proteins. By using the previously mentioned key intermediates a rutheniumcarbene complex with dansyl amide moiety was synthesised in the third part of this work. A special feature of this complex is the efficient fluorescence quenching as long as the ligand is attached to the metal. During the fourth part of this work polymerisable norbornenes bearing fluorescence- perfluoroalkyl- polyethyleneglycol- and imidazole-markers were prepared. Thereby it was shown that the presence of imidazole inhibits ROMP in commonly used solvents. The reason for this inhibition was investigated based on NMR-studies and crystal structure analysis. By using supercritical carbon dioxide (scCO2) as solvent, it was possible to polymerise norbornenes in the presence of imidazoles. In the fifth part norbornene- and styrene ether bearing amino acids were prepared aiming the incorporation into proteins with an orthogonal pair of a pyrrolysyl-tRNA synthetase and its related tRNA.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-60366
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4593
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4296
Exam Date: 5-Dec-2014
Issue Date: 20-Jan-2015
Date Available: 20-Jan-2015
DDC Class: 547 Organische Chemie
Subject(s): Bioorthogonale Modifikation
Olefinmetathese
Protein
Ringöffnungskreuzmetathese
Ringöffnungsmetathesepolymerisation
Bioorthogonal modification
Olefin metathesis
Protein
Ring opening cross metathesis
Ring opening metathesis polymerisation
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