Erklärung

Diese Dissertation wurde im Sinne von § 13 Abs. 3 und 4 der Promotionsordnung vom

29. Januar 1998 von Herrn Prof. Dr. Wolfgang Steglich betreut.

Ehrenwörtliche Versicherung

Diese Dissertation wurde selbständig und ohne unerlaubte Hilfe angefertigt.

München, am 10. Dezember 1999

14.12.1999 Dissertation eingereicht am

1. Gutachter Prof. Dr. Wolfgang Steglich

2. Gutachter Prof. Dr. Paul Knochel Mündliche Prüfung 21.01.2000

Danksagung

Die vorliegende Arbeit wurde von Januar 1996 bis Juni 1999 unter Anleitung von Herrn Prof. Dr. Wolfgang Steglich am Institut für Organische Chemie bzw. am Department für Chemie und Pharmazie der Ludwig-Maximilians-Universität München angefertigt.

Meinem verehrten Lehrer danke ich für die Einführung in das faszinierende Farbenspiel der Bisindolylmaleinimid-Alkaloide, seinen kompetenten fachlichen Rat und vor allem für die vertrauensvoll überlassene Freiheit in der Ausgestaltung des Themas.

Interessante Einblicke in die klinische Forschung und die Herangehensweise der Mediziner gewann ich durch die Zusammenarbeit mit Herrn Dr. Peter Mayser und seinem Team vom Hautklinikum Gießen. Seine Begeisterung für die Malassezia-Hefen und unser positives Verhältnis half, so manche Durststrecke zu überwinden.

Für die Testung des Malassezins bin ich Herrn Dr. Axel Ullrich vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und Herrn Dr. Christian Wallasch von der VirGene AG in Martinsried sowie Herrn Prof. Dr. Dr. Dieter Schrenk und seinem Arbeitskreis vom Institut für Lebensmittelchemie und Umwelttoxikologie der Universität Kaiserslautern zu Dank verpflichtet.

Allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Serviceabteilungen des Hauses danke ich für ihre freundliche Unterstützung, ohne die diese Arbeit nicht möglich gewesen wäre (insbesondere in der Zeit des Institutsumzugs!). Mein Dank für die Erfüllung ausgefallener Sonderwünsche und die eine oder andere "eilige Messung" gilt insbesondere:

Herrn Dr. Kurt Polborn und Frau Kirsten Zeitler für die zielsichere Suche nach sauber gewachsenen Kristallen und deren röntgenspektroskopische Analyse, den Herren Reinhardt Seidl und Dr. Werner Spahl (Massenspektroskopie), Frau Claudia Dubler, Herrn Dr. Bert Steffan und Herrn Dr. David Stephenson (NMR-Spektren) sowie den Herren Ivo Brück und Helmut Huber (UV/VIS- und IR-Spektren).

Allen Mitarbeitern des Arbeitskreises danke ich für den Beistand bei kleinen und großen Problemen. Besonders erwähnen möchte ich Peter Spiteller für die NMR- und MS-Messung zu jeder Tages- und Nachtzeit, Bernhard Irlinger für das gewährte "Abzugsasyl" im neuen Institut und Christian Miksch für die Unterstützung bei den Kraftfeldrechnungen. Wertvolle Unterstützung bekam ich durch meine engagierten Forschungspraktikanten Markus Müller und Richard Nömayr. Ein besonders warmer Rückenwind waren die freundschaftlichen Kontakte mit Bernd Sontag und Christian Paulitz.

Kaija, Kati und Toni danke ich für die freundliche Aufnahme in der neuen weiß-blauen Heimat, die mir als "Vorzeigebreiß" das Eingewöhnen sehr erleichtert hat.

Inhaltsverzeichnis I

Zusammenfassung   1

Einleitung   

1  Naturstoffchemie - woher, wohin, wozu ?  3

2  Stellung und Bedeutung von Pilzen in der Natur  4

2.1  Standortbestimmung: Pilze zwischen Pflanzen und Tieren  4

2.2  Unterteilung innerhalb der Pilze in einzelne Klassen  5

2.3  Myxomyceten (echte Schleimpilze)  6

Teil  A: Naturstoffe aus Myxomyceten  

3  Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen  8

3.1  Allgemeine Übersicht  8

3.2  Biochemische Vernetzung der Bisindolylmaleinimide untereinander  10

3.3  Biomimetische Synthesen von Maleinimiden ausgehend von  

Lycogals  äure.  13

3.4  Ganz besondere Stoffe: Staurosporin, Rebeccamycin und K-252a  14

3.5  Totalsynthetische Bearbeitung der Materie  16

3.5.1  Zugänge zu Arcyriarubin und Arcyriaflavin.  16

3.5.2  Totalsynthese von Arcyroxocin A und N-Methylarcyriacyanin.  20

4  Naturstoffe mit Bisindolylstruktur ohne Maleinimid  22

4.1  Indolocarbazole - Herkunft und Nachweis im Organismus  22

4.1.1  Funktion des Aryl-Kohlenwasserstoff-Rezeptors (AHR)  23

4.1.2  Interaktion von Indolocarbazolen und anderen Substraten mit dem AHR.  25

4.2  Allgemeines zu Violacein und Desoxyviolacein  26

5  Untersuchungen zu Bisindolylmaleinimiden aus Schleimpilzen  30

5.1  Themenstellung.  30

5.2  Bearbeitete Strukturen  30

5.2.1  Synthesen zu Arcyroxocin A und B.  30

5.2.2  1-Hydroxyarcyroxocin  34

5.2.3  Arcyroxindol.  36

5.2.4  Staurosporinon  44

5.2.4.1  Syntheseversuche zu Staurosporinon.  45

5.2.5  Violacein und Desoxyviolacein  48

5.2.5.1  Synthese von N-Benzyldesoxyviolacein  48

5.2.5.2  Synthese von Violacein und Desoxyviolacein  50

5.4  Einordnung der Ergebnisse  52

II  Inhaltsverzeichnis  

Teil  B: Stoffwechsel von lipophilen Hefen  

6  Biologische und methodische Grundlagen zu den Hefen  53

6.1  Klassifizierung der Hefen.  53

6.2  Nähere Betrachtung der Malassezia-Hefen  54

6.3  Besondere Bedeutung von Hefen für die Medizin (spez. Dermatologie)  54

6.4  Strategien zur Behandlung von Mykosen  55

7  Medizinische Grundlagen der Hautkrankheit Pityriasis versicolor  56

7.1  Wie hängen Pityriasis versicolor und Malassezia furfur zusammen ?  56

7.2  Bisherige Deutungsversuche der Erscheinungsformen von  

Pityriasis  versicolor.  57

7.3  Das Hautpigment Melanin - Biosynthese und ihre Inhibierung.  58

7.4  Themenstellung.  61

8  Untersuchungen zu Metaboliten aus Malassezia-Hefen.  62

8  Neuartige Kulturbedingungen ermöglichen einen neuen  

Forschungsansatz   62

8.2  Nachweis einfacher Indolderivate aus dem Rohextrakt.  63

8.3  Strukturaufklärung von Malassezin  64

8.4  Synthetischer Zugang zu Malassezin  70

8.4.1  Syntheseplanung  70

8.4.2  Synthese von Malassezin  71

8.5  Evaluierung der biologischen Aktivität von synthetischem Malassezin.  76

8.5.1  Untersuchung der inhibitorischen Wirkung von Malassezin auf Tyrosinase  76

8.5.2  Untersuchung der inhibitorischen Wirkung von Malassezin auf Tyrosinkinasen  77

8.5.3  Wechselwirkung von Malassezin mit dem AHR  78

8.6  Untersuchung von weiteren Metaboliten aus Malassezia furfur.  80

8.6  Einordnung der Ergebnisse und Ausblick.  83

Experimenteller  Teil  

9  Verwendete Geräte, Chromatographie und allgemeine Arbeitsmethoden  85

1  0 Synthesevorschriften für Arcyroxocin B.  88

11  Synthesevorschriften zu Arcyroxindol.  97

1  2 Synthesevorschriften für Violacein und Desoxyviolacein  103

1  3 Isolierung von Naturstoffen aus Malassezia furfur.  113

1  4 Synthesevorschriften für Malassezin  115

Inhaltsverzeichnis III

Anhang   

1  5 NMR- und HPLC-Spektren  126

16  Daten zu den Röntgenstrukturanalysen.  128

Abk  ürzungen  142

Literatur   144

Zusammenfassung 1

Zusammenfassung

• Der Naturstoff Arcyroxocin B (11, aus Myxomyceten) wurde in 15 Stufen, ausgehend von Indol (39), 4-(α-Tetrahydropyranyloxy)indol (68) und 3,4-Dibrom-1-methylmaleinimid (40) mit 4 % Gesamtausbeute hergestellt. Im Rahmen von Reaktivitätsuntersuchungen gelang die Struktursicherung der Oxocin-Grundkörper von Arcyroxocin A und B (10 und 11) durch Röntgenstrukturanalyse. Ferner wurden Versuche zur biomimetischen Synthese von 1-Hydroxyarcyroxocin A (12) aus 10 unternommen.

• Syntheseversuche zum Naturstoff Arcyroxindol (17) ergaben zwar nicht das Zielmolekül, lieferten jedoch interessante Zwischenergebnisse. So wurde die stereochemische Orientierung einer 1,3-dipolaren Cycloaddition an N-Benzylmaleinimid durch Röntgenstrukturanalyse eindeutig bestimmt. Der Baustein (E)-137 wurde als thermodynamisch günstigeres Produkt gegenüber dem (Z)-Isomer durch Wittig-Reaktion erhalten.

• Die Darstellung der blauen Bakterienpigmente Violacein (94) und Desoxyviolacein (95) gelang ausgehend von Indol (39) bzw. 5-Benzyloxyindol (163), Isatin (105) und Pyrrol (146) in fünf bzw. vier Stufen. Im Schlüsselschritt der Synthese wurde das Rohprodukt einer Aldolreaktion an Kieselgel erhitzt. Dabei erfolgte simultan die Olefinierung, die Oxidation des Lactams und die Abspaltung der Boc-Schutzgruppen.

2 Zusammenfassung

• In Zusammenarbeit mit der Hautklinik Gießen wurde der Naturstoff Malassezin 177 aus Kulturen des lipophilen Hefepilzes Malassezia furfur isoliert und in seiner Struktur aufgeklärt. Ferner wurde eine fünfstufige Synthese für 177 mit 19 % Gesamtausbeute erarbeitet. GC/MS-Untersuchungen und eine leichte Transformierbarkeit von 177 zu Indolo[3,2- b]carbazol (80)weisen auf die Bildung dieser Substanzklasse durch den Hefepilz hin, über dessen Stoffwechsel bislang wenig bekannt ist.

Die Synthese von 177 basiert auf Indol (39) und Indol-3-carbaldehyd (173), die als einfache Indolderivate zuvor ebenfalls im Rohextrakt von M. furfur-Kulturen nachgewiesen wurden. Die Induktion einer erhöhten Produktion von Cytochrom P 450 durch Bindung an den Aryl-Kohlenwasserstoff-Rezeptor (AHR) von 80 ist bekannt. Malassezin (177) konnte als erster Naturstoff identifiziert werden, der mit einer nicht planaren Vorzugskonformation als Agonist am AHR wirkt.

Einleitung 3

Einleitung

1 Naturstoffchemie - woher, wohin, wozu ?

Ähnlich der Artenvielfalt in Flora und Fauna hat die Natur auch auf molekularar Ebene eine unübersehbare Vielzahl von Verbindungen hervorgebracht. Besonders "artenreich" ist dabei die Klasse der Sekundärmetabolite im nichttierischen Bereich. Diese Substanzen sind zwar für die Lebensfunktionen des Organismus nicht essentiell, haben jedoch vielfach bemerkenswerte Eigenschaften. So verleihen etwa Farbstoffe den Blumen ihre ästhetische Schönheit, schützen sich Schierlingspflanzen durch Alkaloide vor Fraß oder verschaffen sich Schimmelpilze durch ihre Antibiotika Wachstumsvorteile gegenüber Bakterien. Auch Sekundärmetabolite ohne erkennbare Funktion haben sich für den Menschen als nützlich erwiesen, der diese Schatzkammer für seine Gesundheit und zur Verbesserung seiner Lebensqualität nutzt.

Schon vor ca. 4.500 Jahren verwendeten die Ägypter den Indigo zur Blaufärbung von

Textilien, den sie aus dem Schmetterlingsblütler Indigofera tinctoria gewannen. [1] Dies geschah

freilich noch ohne Verständnis der chemischen Vorgänge beim Herstellen des Pigments über mehrere Schritte. Ebenso gebrauchten die Spanier seit 1513 die peruanische Chinarinde zur

Schmerz- und Fieberbekämpfung, ohne das Chinin als wirksame Substanz erkannt zu haben. [2]

Die natürlichen Farbstoffe waren die ersten Syntheseziele der organischen Chemie am Ende des 19. Jahrhunderts (Baeyer patentierte 1880 die erste Indigosynthese). Die Motivation dieser

Forschung war nicht zuletzt eine erfolgreiche Vermarktung des Farbstoffs. [3] Im Gegensatz dazu diente die Darstellung des Chinins 1945 durch Woodward et al. [4] vor allem der endgültigen Klärung seiner ungleich komplexeren Struktur. [5] Bekannte Naturstoffe als Syntheseziele

sind nach wie vor die Prüfsteine, an denen sich eine neue Methode beweisen muß. Aber erst die Kenntnis der Struktur eines biologischen Wirkstoffs eröffnet die Möglichkeit, dessen Wirkmechanismus zu erkennen und durch (partial-) synthetische Präparate zu optimieren (Bsp.

Penicillin). [6,7] Durch die Verbesserung des Screenings wurde es möglich, auch geringste Mengen (< 1 mg) in kurzer Zeit auf ihre biologische Aktivität zu prüfen. [8] Daraus erwächst für

die präparative Chemie die Aufgabe der zielgerichteten Synthese von größeren Substanzmengen

für weiterführende Tests und der Entwicklung wirksamerer Derivate. So sind nach Seebach [9]

die Ziele der organischen (Naturstoff-) Synthese nicht mehr die Moleküle "um ihrer selbst willen, sondern es sind [die] Funktionen und Eigenschaften des hergestellten Gebildes".

Dies ist der Hintergrund der vorliegenden Arbeit, welche sich mit der Strukturaufklärung und Synthese von Naturstoffen aus Schleimpilzen und Hautpilzen beschäftigt.

4 Einleitung

2 Stellung und Bedeutung von Pilzen in der Natur

2.1 Standortbestimmung: Pilze zwischen Pflanzen und Tieren

Die Pilze (einschließlich der Schleimpilze) stellen neben Pflanzen und Tieren einen eigenen Stamm von eukaryontischen Organismen dar. Mehr als 98 % ihrer Arten leben an Land, die

restlichen 2 % finden sich überwiegend im Süßwasser. [10] Ihre eindeutige Zuordnung zum

Tier- oder Pflanzenreich fällt schwer, da die Pilze in ihrem Aufbau und ihrer Lebensweise sowohl tierische als auch pflanzliche Merkmale aufweisen. Die Zuordnung eher zum Pflanzenreich erfolgte ursprünglich aufgrund der festgewachsenen Strukturen (bis auf die Schleimpilze, vgl. 2.3) und der vorhandenen Zellwände, wobei allerdings nur die Klasse der

Oomyceten (niedere Pilze, vgl. Abb. 2.1) als Gerüstsubstanz Cellulose verwendet. [11] Die

übrigen Organismen bilden ihr Gerüst aus Chitin, das im Tierreich den Hauptbestandteil des Exoskeletts der Insekten darstellt.

Nach Analyse von ribosomaler 16 S RNA tendiert man heute wieder zu einer Dreiteilung der Organismenreiche in Plantae, Fungi und Animalia. Stammesgeschichtlich wurden vor ca. 2 Mrd. Jahren zunächst die Fungi abgegliedert, worauf 200 Mio. Jahre später die Trennung von Plantae und Animalia folgte. Diese Datierung erfolgte ebenfalls auf der Grundlage von molekularbiologischen Vergleichen - in diesem Fall der Aminosäuresequenzen des

Atmungsketten-Enzyms Cyctochrom c. [12]

Diese Einteilung basiert ferner auf dem Aufbau der Zellwände (bzw. Membranen) und den Ernährungsweisen. Alle Pilzarten sind auf Nahrungszufuhr von außen angewiesen, da ihnen die Zellorganellen für die Photosynthese fehlen (heterotrophe Lebensweise). So sind Pilze in der Lage, abgestorbene (Holz-) Organismen zu zersetzen und dadurch z.B. organisch gebun-

denen Stickstoff in NH 4 + zu konvertieren. Dieser wird von den Pflanzen über die Wurzeln

aufgenommen und erneut zur Biosynthese verwendet (Aminosäuren, Alkaloide, Nucleinbasen). Durch diese sog. saprophytische Lebensweise sind Pilze als Destruenten (gemeinsam mit

Bakterien) essentielle Bestandteile des Ökosystems. [13]

Eine weitere Lebensform der Pilze, die z.T. auf der saprophytischen Lebensweise aufbaut, ist die Symbiose mit Pflanzen (sog. Mykorrhiza), Algen (Flechten) oder Tieren (Bsp.: Kultivierung von Hypomyces spp. in Ameisenstaaten). Besonders verbreitet ist das Zusammenleben von pflanzlichem Wurzelwerk und Bodenpilzen. Dabei übernimmt der Pilz die Funktion der Wurzelhaare durch sein Myzel. Der Pilz wiederum profitiert von

Photosyntheseprodukten und Spurenstoffen [12] aus der Pflanze und versorgt diese mit Wasser

und Nährsalzen aus dem Boden. Die parasitäre Lebensform führt zur Schädigung des Wirts.

2 Stellung und Bedeutung von Pilzen in der Natur 5

Parasitär lebende (Schimmel-) Pilze verursachen in den feuchten und gemäßigten Klimazonen mitunter großen volkswirtschaftlichen Schaden an Saatgut, Baumaterial und Nahrungsmitteln.

Im Verlauf der Evolution haben sich Pilze in besonderem Maße an extreme Lebensbedingungen angepaßt. Ein Beispiel dafür ist die Fähigkeit zur Sporenbildung unter besonders ungünstigen Lebensbedingungen, um bei verbessertem Nahrungsangebot wieder in die vegetative Form überzugehen. Man vermutet, daß es sich bei Todesfällen nach Plünderungen antiker Gräber und archäologischen Grabungen ("Fluch der Pharaonen", Kryptaöffnung im Dom zu Krakau) um Infektionen mit den enorm haltbaren Sporen von Aspergillus flavus handelte, welche die stark lebertoxischen und kanzerogenen Aflatoxine produzieren. Neben der Sporenbildung lernten einige Arten im Verlauf der Evolution Antibiotika gegen konkurrierende Mikroorganismen zu produzieren und verschafften sich so einen Wachstumsvorteil.

2.2 Unterteilung innerhalb der Pilze in einzelne Klassen

Die Gesamtzahl der pilzlichen Arten wird auf weit über eine Million geschätzt, [14] von denen

bislang jedoch nur etwa 56.000 bekannt sind. Für die Strukturierung dieser Arten gibt es ver-

schiedene Ansätze. Im Lehrbuch der Botanik von Strasburger [10] werden fünf Klassen der

Pilze auf der Grundlage des jeweiligen Entwicklungsgangs und der Fortpflanzungsorgane unterschieden (Abb. 2.1). Eine Übersicht anderer Strukturierungsansätze (u.a. nach genetischer

Verwandtschaft) findet sich bei Weber. [15] In der Medizin (spez. der Dermatologie) hat sich das

sog. DHS-System neben der Klassifizierung in die fünf großen Pilzklassen etabliert (vgl. 6.3).

Bei den Deuteromyceten (Fungi imperfecti) handelt es sich um eine künstliche Sammelgruppe von Pilzen, deren geschlechtliche Fortpflanzungsform unbekannt ist. Ihre genaue systematische Einordnung ist daher vorläufig nicht möglich. Viele Deuteromyceten dürften zur Gruppe der Ascomyceten gehören. In Teil A dieser Arbeit werden Naturstoffe aus Myxomyceten behandelt. Anschließend folgen Untersuchungen zu lipophilen Hefen aus der Klasse der Basidiomyceten (Teil B).

6 Einleitung

2.3 Myxomyceten (echte Schleimpilze)

Im Unterschied zu den übrigen Pilzen beobachtet man bei den Schleimpilzen eine räumliche Fortbewegung im Verlauf ihres Entwicklungskreislaufs (Abb. 2.2). Die vegetative Form stellt das Plasmodium dar, das eine Ausdehnung von mehreren Quadratdezimetern erreichen kann. Bei den echten Schleimpilzen besteht das Plasmodium aus einer undifferenzierten Plasmamasse mit einer Vielzahl von diploiden Zellkernen (Fusionsplasmodium). Im Unterschied dazu vereinigen sich bei den zellulären Schleimpilzen (Acrasiomyceten) einzelne Amöben zu einem Aggregationsplasmodium ohne zu verschmelzen. Möglicherweise wird die einheitliche Bewegung der vielen (und nur lose miteinander verbundenen) Einzelamöben durch die

Ausschüttung von cAMP durch die Amöben koordiniert. [12] Zur Nahrungsaufnahme bewegt

sich das Plasmodium kriechend über das feuchte Substrat (moderndes Holz, Laubstreu, Moospolster usw.), nimmt feste Nahrungspartikel auf (sog. Phagozytose) und verdaut diese in

den Vakuolen (zum Mechanismus der Bewegung vgl. Lit. [16] ).

Am Beginn des Entwicklungskreislaufs verdichtet sich durch bislang unbekannte Faktoren das Plasmodium auf der Oberfläche des Substrats zu den sog. Sporangien. Diese Fruchtkörper sind mitunter auffällig gelb oder rot gefärbt. Durch Reifung (R) entstehen im Innern der Sporangien die Haplosporen mit einem haploiden Chromosomensatz, der durch Reduktionsteilung aus den diploiden Kernen hervorgegangen ist. Nach Ausstoß der Haplosporen und ihrer Verteilung durch Wind und Regen, keimen diese im Wasser zu begeißelten amöboiden Myxoflagellaten,

2 Stellung und Bedeutung von Pilzen in der Natur 7

die nach kurzer Zeit ihre Geißel abwerfen und zu Myxamöben werden. Die eigentliche Paarung erfolgt durch die Vereinigung zweier Myxamöben, wobei zunächst deren Cytoplasma verschmilzt. Aus der so entstandenen dikaryotischen (d.h. zweikernigen) Amöbe entsteht anschließend die monokaryotische, diploide Amöbe durch Verschmelzen der beiden Zellkerne. Durch fortlaufende Teilung der Kerne und Heranwachsen des Cytoplasmas bildet sich wieder

das Plasmodium. [12] Unter optimalen (d.h. feuchten) Umweltbedingungen kann dieser Zyklus

innerhalb weniger Stunden durchlaufen werden.

Von besonderem Interesse für die folgenden Untersuchungen sind die Fruchtkörper der

Schleimpilze, die man nach ihrem Aussehen in vier Gruppen einteilt. [17] Die beiden folgenden

Beispiele gehören zur Gruppe der Sporocarpien. In Abb. 2.3 und 2.4 sind die Sporangien von Arcyria denudata (der häufigsten Art der Gattung) und der in Deutschland eher seltenen Art Arcyria stipata dargestellt.

Abb. 2.3: Fotografie der Sporangien

Im Vergleich zu den Fruchtkörpern anderer (Speise-) Pilze sind die abgebildeten Organismen mit einer Länge von 1-3 mm und einem Durchmesser von max 1.2 mm geradezu winzig. Die in den Sporangien enthaltenen Sporen können bei einem Durchmesser von 6-8 µm mit bloßem Auge nicht mehr erkannt werden. Während die Plasmodien beider Schleimpilze meist farblos oder allenfalls gelblich erscheinen (A. stipata), bestechen die Fruchtkörper durch ihre leuchtend rote Farbe. Als Pigmente der Myxomyceten wurde die Substanzklasse der Bisindolylmalein- imide identifiziert, über deren Totalsynthese in der vorliegenden Arbeit berichtet wird.

8 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen

3.1 Allgemeine Übersicht

Die Erforschung des Sekundärstoffwechsels der Schleimpilze (allg. Lit. [18-20] ) begann Anfang

der 80er Jahre mit der Charakterisierung der roten Arcyriarubine und der gelben Arcyriaflavine

aus Organismen der Gattung Arcyria durch Steglich et al. [21-23] Die hydroxylierten

Verbindungen bilden hierbei die Hauptpigmente (Abb. 3.1). Aufgrund der geringen Größe der Arcyria-Fruchtkörper erfolgte die Strukturaufklärung der ersten Arcyriarubine aus 2 Gramm (!)

Biomasse. Das doppelt hydroxylierte Arcyriaflavin D und B 1 wurden von Casser [17] bzw. Schmidt [22] aus Dictydiaethalium plumbeum isoliert.

R 1

Bei der 2,2'-Verknüpfung von Arcyriarubin zum Arcyriaflavin beobachtet man eine hypsochrome Verschiebung der Lichtabsorption nach gelb. Im Gegensatz dazu tritt bei einer 2,4'-Verknüpfung der Indolsysteme ein bathochromer Shift auf. Der entsprechende Naturstoff ist

das blaugrüne Arcyriacyanin 9, das aus Arcyria obvelata isoliert wurde (Abb. 3.2). [19]

Arcyriacyanin (9)

Abb. 3.2: Arcyriacyanin und diverse Arcyroxocine (aus A. denudata).

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 9

Wird die Konjugation zwischen den beiden Aromaten wie bei den Arcyroxocinen 10-13 durch ein Sauerstoffatom unterbrochen, so sind die Verbindungen wieder rot gefärbt. Die lange Zeit

unklare Struktur von 1-Hydroxyarcyroxocin A (12) wurde kürzlich von Schmidt [17] zweifels-

frei als solche identifiziert.

Eine bathochrome Farbverschiebung gegenüber Arcyriarubin wird auch durch die Anwesenheit von auxochromen Gruppen erreicht. Der Naturstoff Arcyriapurpuron B (14, Abb. 3.3) wurde

von Schmidt [17] aus Arcyria denudata isoliert und die Struktur durch Partialsynthese bestätigt

(Schema 3.5). Lösungen von 14 erscheinen je nach verwendetem Solvens bräunlich grün (Methanol) oder intensiv purpurrot (Aceton). Die Konfiguration der beiden exocyclischen Doppelbindungen im dunkelgrünen Arcyriaverdin (15-16) konnte bislang nicht eindeutig be-

stimmt werden. [24] Arcyriaverdin C (16) wurde von Casser [22] aus Dictydiaethalium

plumbeum als grünes Hauptpigment isoliert (Abb. 3.3).

O

Gegenüber den bislang diskutierten Pilzinhaltsstoffen mit modifizierten Indoleinheiten ist das Maleinimid der Naturstoffe Arcyroxindol (17, aus A. denudata) und Dictydiacitrin B 1 (18, aus D. plumbeum) in die Verknüpfung miteinbezogen (Abb. 3.4). Arcyroxindol 17 ist aufgrund der sterischen Hinderung der Wasserstoffatome an C-2 und C-4' helikal chiral und scheint nur in einer optischen Antipode im Pilz vorzukommen. Dictydiacitrin B 1 (18) wurde erst kürzlich

von Schmidt [17] charakterisiert und leitet sich möglicherweise vom Dihydroarcyriarubin A (19)

über eine Vielzahl von Zwischenschritten ab. Neben den hier vollständig konjugierten Heteroaromaten wurden auch die farblosen Dihydrovarianten von Arcyriacyanin, Arcyriarubin

B und Arcyroxocin als Inhaltsstoffe von Myxomyceten beschrieben (o. Abb.). [22]

10 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

Bei den Naturstoffen Lycogalsäure (20), Staurosporinon (21, aus Lycogala epidendrum [25] und Arcyria stipata [17] ) und seiner hydroxylierten Variante (22, aus D. plumbeum [17] ) handelt

es sich um Verbindungen, denen das Arcyriaflavin-Gerüst gemeinsam ist. Die Verbindungen unterscheiden sich aber durch ein unterschiedliches Substitutionsmuster am Maleinimid (Abb. 3.5). Auf die besondere Bedeutung von Staurosporin (dem glykosidierten Staurosporinon, 21) wird in Abschn. 3.4 genauer eingegangen.

Vieles deutet darauf hin, daß sich die oben aufgeführten Sekundärmetabolite biosynthetisch von Lycogalsäure (20) ableiten. Die Dicarbonsäure und die Diester wurden bislang aus Myxomyceten der Gattung L. epidendrum isoliert; 20 selbst aber auch aus dem Chromobacterium violaceum (vgl. 4.2). Durch doppelte Decarboxylierung und Oxidation an den beiden vinylischen C-Atomen des Maleinimids wäre eine einfache Umwandlung von 20 in Arcyriaflavin (4) denkbar. Tatsächlich isolierte Schmidt [17] kürzlich die α-Hydroxycarbonsäure

23 aus Arcyria stipata. Ausgehend von diesem wichtigen Intermediat und einigen biomime-

tischen Versuchen (vgl. 3.3) schlugen Steglich et al. [19,20] einen Biosynthesezyklus für die

Inhaltsstoffe der Schleimpilze vor, der im folgenden Abschnitt vorgestellt wird. Dabei wird exemplarisch auf die nichthydroxylierten Maleinimide eingegangen.

3.2 Biochemische Vernetzung der Bisindolylmaleinimide untereinander

Bei der biochemischen Klassifizierung der Bisindolylmaleinimide kann grob zwischen den Carbacyclen (Arcyriarubin und Arcyriaflavin) in Schema 3.1 und den oxygenierten Vertretern (Arcyroxocin, Arcyroxindol etc.) in Schema 3.2 unterschieden werden. Während die zweite Klasse durch Oxygenierung aus Arcyriarubin (1) hervorgeht, beginnt die Biosynthese der car-

bacyclischen Verbindungen mit Tryptophan (24). [19]

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 11

Nachdem Lycogalsäure (20) aus Tryptophan (24) gebildet wird, kommt es zu einer Oxidation des Fünfrings zur α-Hydroxycarbonsäure 25. Von hier aus ist entweder die Cyclisierung zum Indolo[2,3-a]carbazol-Gerüst (26) oder die Decarboxylierung und Tautomerisierung zum Dihydroarcyriarubin (19) möglich. Während die komplexe Umsetzung von 19 zu

Dictydiacitrin B 1 (18) bislang nur postuliert wurde, [17] genügt zur Oxidation von 19 zu

Arcyriarubin (1) bereits Luftsauerstoff. Der Naturstoff Arcyriaflavin (4) kann dann durch oxidative 2,2'-Verknüpfung von 1 oder alternativ durch Decarboxylierung von 26 und Oxidation des Hydroxystaurosporinons (22) entstehen. Für die Bildung des Staurosporinons (21) erscheint eine säurekatalysierte Eliminierung von Wasser und die anschließende Reduktion des Iminiumions plausibel.

12 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

Das aus Tryptophan (24) gebildete Arcyriarubin A (1) wird von Steglich als zentrale Ausgangssubstanz für die Biosynthese der oxygenierten Bisindolylmaleinimide angenommen (Schema 3.2). Für die Folgereaktionen zu weiteren Naturstoffen sind vor allem die Oxidationen der 2- und 6-Position am Indolsystem von Bedeutung. Nach Einführung der OH-Gruppe am Benzolring (Arcyriarubin B, 2) kann durch zusätzliche Oxidation der 2-Position Arcyriapurpuron B (14) entstehen. Wird hingegen zuerst die 2-Position von 1 oxygeniert (Bildung von 27), so entstehen die cyclischen Naturstoffe Arcyroxindol (17) oder Arcyroxocin (10) durch einfache Oxidationen. Bei dreifacher Oxidation von 27 bildet sich das acyclische Arcyriaverdin (15). Die Hydroxylierung von 10 liefert 1-Hydroxyarcyroxocin A (12).

Schema 3.2: Biosynthese oxygenierter Bisindolylmaleinimide aus Schleimpilzen.

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 13

Die postulierte Startsubstanz für die Biosynthese der Schleimpilzinhaltsstoffe ist die Lycogalsäure (20). Biosynthetisch leitet sich Indolylbrenztraubensäure 28 von der Aminosäure Tryptophan (24) durch Transaminierung ab. Ausgehend von 28 wurde 20 biomimetisch von

Terpin [26] durch oxidative Kupplung der Anionen mit Iod und anschließender Amidierung dargestellt (Schema 3.3). Zuvor waren nach einer ähnlichen Methode von Hinze [27] nur die ent-

sprechenden Ester direkt zugänglich. Die unmittelbare Oxidation von 20 zum Arcyriaflavin (4) gelang Terpin mittels K 3 Fe(CN) 6 . Die Annahme von Lycogalsäure (20) als biosynthetischem Vorläufer der Aryria-Inhaltsstoffe wird durch die Oxidation des Phenylanalogons (29) zur α- Hydroxycarbonsäure 30 gestützt.Abgesehen vom Halogen/Wasserstoffaustausch und der Veresterung ist damit eine plausible Erklärung für die in-vivo-Bildung von 25 gefunden (vgl.

20 ¡ 25 in Schema 3.1). [26]

Wie für die oxidative Verknüpfung der beiden Indolringe zum zentralen C-Ring (20 ¡ 4) wurden auch biomimetische Reaktionen für die bevorzugte Oxidation in der 2- bzw. 2'-Position ge-funden (Schema 3.4). Die Umsetzung von N-Methylarcyriarubin A oder C (31 bzw. 32) mit 3 eq. Bleitetraacetat ergibt die dunkelgrünen N-Methylarcyriaverdine A bzw. C (33 und 34). Bei der Verwendung dieses Reagenz ist die 2-Position des Heteroaromaten offenbar der bevorzugte Ort für die Oxidation, da unter diesen Bedingungen keine Oxidation des C-Derivats (32) zum

chinoiden System eintritt. [23] Möglicherweise kann der Ringschluß zum C-Ring sowohl direkt

(20 ¡ 4), als auch nach vorheriger Oxygenierung erfolgen. Diesen Zusammenhang zeigte

Mayer [24] auf, indem er 35 als Zwischenprodukt der Oxidation mit Bleitetraacetat isolierte.

Nach Belichten einer Lösung von 35 in CH 2 Cl 2 wurde das cyclisierte N-Methylarcyriaflavin (36) erhalten.

14 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

R

Schema 3.4: Oxidationen in der 2-Position von N-Methylarcyriarubin A und C (31 und 32).

Im Unterschied zur obigen Oxidation unter Erhalt der Hydroxygruppen von 32 gelang

Schmidt [17] die Partialsynthese von Arcyriapurpuron B (14) aus synthetischem und natürli-

chem Arcyriarubin B (2). Durch Oxidation unter radikalischen Bedingungen mit Fremy's Salz wurde die phenolische OH-Gruppe zum chinoiden System oxidiert (Schema 3.5).

3.4 Ganz besondere Stoffe: Staurosporin, Rebeccamycin und K-252a

Für die Arcyriarubine 1-3 wurde eine mäßige antibiotische Aktivität im Plattendiffusionstest

festgestellt. [21] Davis et al. [28] unternahmen systematische Studien zur biologischen Aktivität

der Arcyriarubine, ohne jedoch eine signifikante Wirkung festzustellen. Dabei wurden auch synthetische Derivate miteinbezogen.

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 15

Während es sich bei den oben beschriebenen Naturstoffen aus Schleimpilzen um vollständig konjugierte Polycyclen handelt, wurden aus anderen Mikroorganismen N-glykosidierte Indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole isoliert. Diese zeichnen sich durch eine z.T. erhebliche biologische Aktivität aus. Besonders ausgeprägte Aktivität zeigen Staurosporin (37, isoliert aus

Streptomyces staurosporeus) [29,30] und das Rebeccamycin [31] (38, isoliert aus Saccharotrix

aerocolonigenes, Abb. 3.6). Während das monoglykosidierte 38 (möglicherweise durch Inter-

kalation in die DNA) als Inhibitor der Topoisomerase I wirkt, [32] zeigen Staurosporin und K-

252a (aus Kulturen von Nocardiopis spp.) inhibierende Wirkung vor allem gegenüber Protein-Kinasen (PKA und PKC). Bei 37 handelt es um den ersten entdeckten Naturstoff mit Indolocarbazol-Teilstruktur. Ferner wurde über seine Wirkung auf Tyrosin-Kinase, Aggregation der

Blutplättchen, neuronale Aktivität, Wirksamkeit gegen Tumore, [33] Topoisomerase II [34] und als Immunsuppressivum [35] berichtet. Im Unterschied dazu vermögen Arcyriarubin (B und C, 2 und 3) und Arcyriaflavin B (5) die Protein-Kinase C nur schwach zu inhibieren. [36]

Das Enzym PKC findet sich sowohl in Säugetierzellen als auch in den zellulären Schleimpilzen

Dictyostelium discoideum. [37] Protein-Kinasen besitzen im Organismus regulierende Wirkung auf die Signaltransduktion zwischen den Zellen. [38] Als Folge der Wechselwirkung eines

Substrats (z.B. eines Wachstumsfaktors aus einer bereits entarteten Zelle) mit bestimmten Rezeptoren, bewirkt PKC die verstärkte Phosphorylierung der Aminosäuren Serin und Threonin in den Proteinen. Diese modifizierten Proteine spielen wiederum eine Rolle bei der Genexpression, Zellwachstum (Wucherung) und Sekretion. Von der medikamentösen Kontrolle der PKC-Aktivität verspricht man sich daher Erfolge bei der Behandlung von Krebs

und AIDS (durch Unterbindung der viralen Genexpression). [28]

Seit der Entdeckung von 37 vor über 20 Jahren wurden nur zwei Derivate mit einer stärkeren

Wirkung gegen PKC gefunden: 11-Hydroxy- und 3,11-Dihydroxystauroporin. [39] Trotzdem

fand sich noch keine Verwendung von 37 als Medikament etwa in der Tumortherapie. Der Grund dafür liegt in der großen, aber unspezifischen Aktivität gegen eine Vielzahl von

16 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

Enzymen (Tab. 3.1), einer großen Cytotoxizität und der schlechten Wasserlöslichkeit

(problematische Applikation und geringe Bioverfügbarkeit). [33] Es wurden daher große

Anstrengungen unternommen, natürliche oder synthetische Derivate mit verbesserten

Eigenschaften zu finden. [18] Dabei bewirken geringfügige Variationen der Molekülstruktur oft eine deutliche Veränderung des Wirkungsprofils. [33] Der Austausch des Methylesters am

K-252a-Gerüst gegen einen Pentylrest im synthetischen KT5720 bewirkt eine Steigerung der Selektivität gegen PKA.

Inhibitor PKC PKA PKG PTK MLCK

Staurosporin 2.7 22 8.5 6.4 5 K-252a 25 18 20 -20 KT5720 > 2000 60 > 2000 -> 2000

PKA: cAMP-abhängige Protein-Kinase, PKG: cGMP-abhängige Protein-Kinase, PTK: Tyrosin-Kinase, MCLK: Myosin Light Chain Kinase.

Einen ähnlichen Effekt stellten Danishefsky et al. [40] für die vier Stereoisomere von

Staurosporin fest: iso-Staurosporin (54, Schema 3.9) zeigt eine 50-fach schwächere in-vitro- Wirkungauf α-PKC als 37. Gleichzeitig ist jedoch auch die Cytotoxizität um bis zu 1700-fach erhöht (Leberzellen HL-60). Einen ähnlichen Effekt beobachteten die Autoren für die beiden Enantiomere von 37 und 54. Daraus folgerten sie, daß die CH 2 -Gruppe am Maleinimid für die inhibitorische Wirkung essentiell ist und anti zur Methylgruppe im Glykon stehen muß.

3.5 Totalsynthetische Bearbeitung der Materie

3.5.1 Zugänge zu Arcyriarubin und Arcyriaflavin

Aufgrund der besonders starken biologischen Aktivität der glykosidierten Arcyriaflavine ist eine Vielzahl von Synthesen für das Indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazol-Gerüst entwickelt worden

(Übersicht in Lit. [41] ). In Abb. 3.7 sind drei wichtige Synthesestrategien zusammengestellt.

Aufgrund der großen Flexibilität bei der Variation der Indolhälften hat sich besonders die Oxidationsroute (Weg A) bewährt. Die cyclisierende Oxidation kann mit Pd(OAc) 2 , PdCl 2 , hν/O 2 , DDQ oder CuCl 2 erfolgen.

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 17

Die ersten Synthesen der Arcyriarubine 1-4 nach Steglich et al. [21] basierten auf der Kupplung von deprotoniertem Indol (39) mit 3,4-Dibrom-1-methylmaleinimid (40) [42] in THF (Schema 3.6). Diese Methode wurde vielfach variiert: EtMgBr als Base, [43] LiHMDS als Base, [41] 3,4-Dichlor-1-methylmaleinimid statt 40. [44]

Schema 3.6: Allg. Syntheseschema für Arcyriarubine, exemplarisch für Arcyriarubin A (1).

Bemerkenswert ist die direkte Bildung des symmetrischen Naturstoffs 1 bei Verwendung von Toluol anstelle von THF als Solvens. Dabei besteht keine Möglichkeit, bei der Addition des

zweiten Indols ein substituiertes Derivat anstelle von 39 zu einzusetzen. [43] Nach thermischem

Abspalten der Boc-Gruppe wird der Naturstoff durch alkalische Hydrolyse des Maleinimids und Reamidierung mit NH 4 OAc erhalten.

18 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

Daneben wurden alternative Zugänge zum Arcyriarubin-Grundgerüst entwickelt.

Schlüsselschritt der palladiumkatalysierten Methode von Neel et al. [45] ist eine Suzuki-Kupp-

lung zwischen N-Tosyl-3-indolylboronsäure (47) und dem Vinyltriflat (46, Schema 3.7).

45 46 48

Schema 3.7: Arcyriarubin-Synthese nach Neel et al. [45]

Unmittelbar nach der Isolierung der Arcyriarubine (1980) entwickelte Backens [31a] einen

Zugang zum Arcyriarubin-Gerüst durch Amidierung und Aldolreaktion von 3-Indolylacetamid

mit 3-Indolylglyoxylsäurechlorid (o. Abb.). Kürzlich nutzten Faul et al. [31b] diese Methode zu

einer Synthese von Rebeccamycin (38, Schema 3.8). Bei der basischen Kondensation von glykosidiertem 7-Chlor-3-indolylessigsäureamid (49) und 7-Chlor-indolylglyoxylsäuremethylester (50) wurde 52 in 86 % erhalten. Für die abschließende Cyclisierung zum Indolocarbazol (38) erwies sich ausschließlich Pd(OTf) 2 als geeignet.

Schema 3.8: Synthese von Rebeccamycin (38) via Aldolreaktion nach Faul et al. [31]

Aufgrund der starken biologischen Aktivität von Staurosporin ist das Aglykon Staurosporinon (21) Ziel intensiver Synthesebemühungen. Eine Methode zur Darstellung von 21 verläuft über die Reduktion einer der beiden Carbonylkohlenstoffe im Indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazol.

Dieses Verfahren verwendeten auch Danishefsky et al. [40,46] bei der ersten Totalsynthese von

Staurosporin (37) und iso-Staurosporin (54). Dabei nahmen die Autoren die regiounspezi-

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 19

fische Umsetzung mit NaBH 4 in Kauf (Schema 3.9). Das Aglykon wurde zuvor durch oxidative Verknüpfung der 2-Position aus dem Arcyriarubin-Gerüst aufgebaut.

Ein direkter Zugang zum Staurosporinon (21) wurde u.a. von den Arbeitsgruppen um

Bergman, [47] Wood [48] und Winterfeldt [49] erarbeitet. Nach erfolgreicher Synthese des doppelt N-geschützten Aglykons demonstrierten Winterfeldt et al. [49] ferner, daß die 13-Position be-

vorzugt entschützt werden kann (Schema 3.10). Dies begründen die Autoren mit einer stärkeren Acidität des Indolstickstoffs in der 12-Position, der in Konjugation mit der Carbonylgruppe

steht. Diese Methode zur regioselektiven Glykosidierung nutzten auch Lowinger et al. [50] bei

der Synthese von (±)-K-252a (o. Abb.).

Allerdings wurde bei keiner Hydrolysemethode eine vollständige Selektivität erreicht. Daher

verwendeten Winterfeldt et al. [49] in einer weiteren Synthese bereits als Startmaterialien zwei

orthogonal geschützte Indolbausteine (Schema 3.11).

20 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

61

Schema 3.11: Synthese von geschütztem Staurosporinon 67 nach Winterfeldt et al. [49] a) KHMDS, BOMCl; b) DMF, Molekularsieb 3 Å, Ethanolamin, TBAF, ∆.

Durch die geschützte 12-Position konnte der verbleibende Indolstickstoff selektiv glykosidiert werden. Allerdings gelang es den Autoren nicht, den BOM-Rest vollständig zu entfernen.

3.5.2 Totalsynthese von Arcyroxocin A und N-Methylarcyriacyanin

Im Unterschied zu den Arcyriaflavinen und Staurosporinonen sind die beiden Indolsysteme in den Naturstoffen Arcyroxocin A (10) und Arcyriacyanin (9) über die 2- und die 4'-Position verknüpft (vgl. Abb. 3.2). Unter Verwendung des gemeinsamen Bausteins 70 gelang

Mayer [24,51] die Totalsynthese von 10 und N-Methylarcyriacyanin (74, Schema 3.12), nachdem Arcyriacyanin selbst zuvor auf anderem Wege von Brenner [52,95] dargestellt worden war

(o. Abb.).

Analog der bekannten Kupplung von Indolylgrignard-Verbindungen an Halogenmaleinimide wurde zunächst 69 aus dem Boc-geschützten Baustein 42 (vgl. Schema 3.6) und THPgeschütztem 4-Hydroxyindol (68) hergestellt. Nach säurekatalysiertem Abspalten der THP-Schutzgruppe eröffneten sich die beiden Wege A und B aus der zentralen Relaisverbindung 70. Im ersten Fall ist N-Methylarcyriacyanin (74) durch eine Heck-Reaktion aus dem Triflat 73 zugänglich. Im Verlauf der Reaktion wird gleichzeitig die Boc-Schutzgruppe abgespalten. Im zweiten Fall (Weg B) kann der zentrale 8-Ring direkt durch oxidierende Cyclisierung geschlos- sen werden. Der Naturstoff Arcyroxocin A (10) wird durch die bekannte Sequenz aus

3 Bisindolylmaleinimide - Inhaltsstoffe aus Schleimpilzen 21

Hydrolyse und Reamidierung des Maleinimids gewonnen (vgl. Schema 3.6). Dabei bewährte sich anstelle von NH 4 OAc sich auch HN(Si(CH 3 ) 3 ) 2 anstelle von bewährt hat.

Die Ausbeute der cyclisierenden Oxidation von 70 zum Oxocin 71 erwies sich als abhängig von der Menge an eingesetzter Säure (PPTS), worauf in Abschn. 5.2.1 näher eingegangen wird.

22 Teil A: Naturstoffe aus Myxomyceten

4 Naturstoffe mit Bisindolylstruktur ohne Maleinimid

4.1 Indolocarbazole - Herkunft und Nachweis im Organismus

Das gemeinsame Grundgerüst vieler Bisindolylmaleinimide (wie Staurosporin, Tjipanazol J oder Arcyriaflavin) ist das Indolo[2,3-a]carbazol (75, Abb. 4.1). Doch gerade das Maleinimid macht die z.T. enorme physiologische Aktivität dieser Naturstoffe aus. Dies wurde am Beispiel des einfach chlorierten Tjipanazol I (77, aus der Blaualge Tolypothrix tjipanasensis) demonstriert, das kaum inhibierende Wirkung auf Protein-Kinase-Enzyme zeigt und nur schwach

cytotoxisch wirkt. [53] Auch die bloße Anwesenheit eines Säureamids (76) am C-Ring von 75 genügt nicht zur Inhibierung von PKC oder PKA. [54] Das einfach N-glykosidierte Indolo[2,3- a]carbazol (TjipanazolG-2, o. Abb.) besitzt antifungische Wirksamkeit. [55]

R

77 R = Cl, R' = H

Abb. 4.1: Verschiedene Indolocarbazole.

Wie für das unsubstituierte Indolo[2,3-a]carbazol (75) wurden für Indolo[3,2-a]carbazol (78) bislang keine außergewöhnlichen physiologischen Wirkungen beschrieben. Allerdings haben sich einige Derivate seines Aza-Analogons (79) als potente Liganden des Benzodiazepam-

Rezeptors erwiesen. [56]

Als letzter Vertreter der hier vorgestellten Indolocarbazole besitzt das Indolo[3,2-b]carbazol (80), auch ohne weitere Substituenten, interessante Eigenschaften, die es zum Objekt physio-

logischer und materialwissenschaftlicher Forschung (Stichwort: leitfähige Polymere [57,58] )

gemacht haben. Als biogenetischer Vorläufer von 80 kommt Indol-3-carbinol (82) in einer Reihe von Kohlpflanzen in Konzentrationen von bis zu 470 mg/kg (Rosenkohl) vor. Dabei

entsteht 82 als Autolyseprodukt des Glucobrassicins (81, Schema 4.1). Bjeldanes et al. [60,61]

erhielten Indolo[3,2-b]carbazol (80) neben anderen linearen Kondensationsprodukten (wie

3,3'-Methylenbisindol (83) [59] ) als in-vitro-Produkt bei der säurekatalysierten Umsetzung von

82. Darüber hinaus gelang ihnen der Nachweis von 80 in Leber und Magen von Versuchstieren sowie Exkrementen von Versuchspersonen, die zuvor eine spezielle Indol-3-carbinol- haltige Diät erhalten hatten.