Synthese potentieller Inhibitoren der Phenylalanin-Ammoniaklyase

Die Phenylalanin-Ammoniaklyase (PAL) ist ein Schlüsselenzym des Pflanzenmetabolismus, das aus L-Phenylalanin Ammoniak abspaltet und dabei Zimtsäure bildet. Ihre Inhibitoren sind potentielle Herbizide und damit von wirtschaftlicher Bedeutung. Ihr höchst interessanter Mechanismus ist weitgehend bekannt, sodass es möglich ist, potentielle Inhibitoren zu konzipieren und synthetisieren. Zwei Aminophosphonsäuren, die (R)-1-Amino-2-phenyl-ethylphosphonsäure und die achirale 2-Aminoindan-2-phosphonsäure besitzen hohe Aktivität in vivo. Es wurden drei mögliche irreversible Inhibitoren der PAL, die (R)-Amino-(1-phenyl-cyclopropyl)methylphosphonsäure, die (R)-1-Amino-2-phenyl-2-propenylphosphonsäure und das Phosphonsäureanalogon des L-Homocysteins synthetisiert. Bereits früher war an einigen wenigen Beispielen gezeigt worden, dass Nitrile nach Reduktion mit DIBAH, Addition von Diethylphosphit und Deblockierung racemische Aminophosphonsäuren liefern. Die Möglichkeiten dieser Methoden wurden erweitert. Es wird gezeigt, dass nach der Addition von Phosphiten an das intermediär gebildete Imin durch Zugabe von Triethanolamin und Boc2O N-Boc-geschützte Aminophosphonate isoliert werden können. Außerdem können neben einfachen Nitrilen wie Acetonitril, n-Butyronitril, Benzonitril und andere auch komplexere Nitrile eingesetzt werden. So wurde aus 4-Brombutyronitril in einer Eintopfreaktion racemisches Phosphaprolin gewonnen, die einfachste Synthese für dieses Phosphonsäureanalogon des Prolins. Die Nitrile 1-Phenylcyclopropylnitril, (±)-1-Phenyl-3-phenylselenylpropionitril und 2-Benzylmercaptopropionitril wurden in die drei oben genannten racemischen N-Boc-Aminophosphonate überführt, die entschützt wurden. Die Abspaltung der Phenylselenylgruppe nach Oxidation mit Wasserstoffperoxid lieferte die Doppelbindung. Die reduktive Abspaltung der Benzylgruppe vom Schwefel liefert die SH-Gruppe des Phosphahomocysteins. Zwei der drei racemischen N-Boc-geschützen Aminophosphonate, die zur cyclopropyl- und der thiolhältigen Aminophosphonsäuren führen, konnten mittels HPLC auf einem chiralen Träger (Chiracel OD) in die Enantiomere getrennt werden

The protective effect of serum carotenoids on cardiovascular disease: a cross-sectional study from the general US adult population

BackgroundCardiovascular disease (CVD) has become a key global health issue. Serum carotenoids are associated with CVD, while their effects on different diseases remain unclear. Herein, the relationship between the concentration of serum carotenoid and the CVD risk was investigated using nationwide adult samples obtained from the USA.Materials and methodsData of National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) in 2001–2006 were employed. The association of serum carotenoids (total, lycopene, β-carotene, α-carotene, lutein/zeaxanthin, and β-cryptoxanthin) with CVD was explored by using multivariate logistic, linear and weighted quantile sum (WQS) regression analyses. Eventually, data from 12,424 volunteers were analyzed for this study.ResultsMultivariate model data showed that lutein/zeaxanthin, α-carotene, lycopene, and β-cryptoxanthin were negatively associated with the prevalence of CVD (p < 0.05). In comparison with the first quartile, the fourth quartile was associated with α-carotene ([OR] = 0.61 [0.47–0.79]), β-cryptoxanthin (OR = 0.67 [0.50–0.89]), lutein (OR = 0.69 [0.54–0.86]), and lycopene (OR = 0.53 [0.41–0.67]). WQS analysis revealed that the combination of serum carotenoids had negative correlation with the prevalence of total CVD (OR = 0.88, 95% CI: 0.85–0.92, p < 0.001). Additionally, dose–response analysis demonstrated a negative linear association of hypertension with all the carotenoids involved (p > 0.05 for non-linearity).ConclusionThe concentration of serum carotenoids had negative correlation with the prevalence of CVD, with a more significant negative effect against heart attack and stroke

Virulence capacity of different Aspergillus species from invasive pulmonary aspergillosis

IntroductionThe opportunistic filamentous fungus Aspergillus causes invasive pulmonary aspergillosis (IPA) that often turns into a fatal infection in immunocompromised hosts. However, the virulence capacity of different Aspergillus species and host inflammation induced by different species in IPA are not well understood.MethodsIn the present study, host inflammation, antimicrobial susceptibilities and virulence were compared among clinical Aspergillus strains isolated from IPA patients.ResultsA total of 46 strains were isolated from 45 patients with the invasive infection, of which 35 patients were diagnosed as IPA. Aspergillus flavus was the dominant etiological agent appearing in 25 cases (54.3%). We found that the CRP level and leukocyte counts (elevated neutrophilic granulocytes and monocytes, and reduced lymphocytes) were significantly different in IPA patients when compared with healthy individuals (P < 0.05). Antifungal susceptibilities of these Aspergillus isolates from IPA showed that 91%, 31%, 14%, and 14% were resistant to Fluconazole, Micafungin, Amphotericin B and Terbinafine, respectively. The survival rate of larvae infected by A. flavus was lower than larvae infected by A. niger or A. fumigatus (P < 0.05).DiscussionAspergillus flavus was the dominant clinical etiological agent. Given the prevalence of A. flavus in our local clinical settings, we may face greater challenges when treating IPA patients

Synthesis of a-aminophosphonic acids and the phosphonate-phosphinate rearrangement

(±)-Diisopropyl-1-hydroxy-3-butenylphosphonat wurde in drei Schritten aus den kostengünstigen Ausgangsmaterialien Diisopropylphosphit, Paraformaldehyd und Allylbromid synthetisiert. Es wurde in das Chloracetat überführt, das mittels enantioselektiver Hydrolyse mit einer Lipase je nach Konversion entweder das (S)-1-Hydroxy-3-butenylphosphonat oder das (R)-Chloracetat mit sehr hohem ee (>97%) lieferte. Letzteres wurde zum (R)-1-Hydroxyphosphonat (>97%) verseift. Das optisch aktive (S)-1-Hydroxyphosphonat wurde dann als Ausgangsmaterial für die Synthese von sieben a-Amino- und Aminooxyphosphonsäuren mit (R)-Konfigurtion – der 3-Amino-3-phosphono-propansäure, 1,4-Diaminobutyl-, (1,2-Oxazinan-3-yl)-, (Isoxazolidin-3-yl)-, 1-Amino-3-(aminooxy)propyl-, (1-Amino-4-guanidinobutyl)-phosphonsäure, 4-Amino-4-phosphonobutansäure – verwendet. Aus dem (R)-1-Chloracetoxyphosphonat wurde das Phosphonsäureanalogon der Äpfelsäure, die 3-Hydroxy-3-phosphonopropansäure, hergestellt. Auch das (S)-Diisopropyl-1-hydroxy-3-butinylphosphonat wurde analog durch enantioselektive Hydrolyse mit der gleichen Lipase mit hohem ee (92%) erhalten und in die 1-Amino-2-(1H-1,2,3-triazol-4-yl)ethylphosphonsäure mit 98% ee überführt. Alle α-Aminophosphonsäuren außer der (±)-1,4-Diaminobutylphosphonsäure wurden in racemischer sowie enantiomerenreiner (R)-Form synthetisiert. Die Doppel- und Dreifachbindung der Ausgangsmaterialien ließen sich in zahlreiche funktionelle Gruppen umwandeln. Die meisten synthetisierten Phosphonsäuren sind Strukturanaloga der proteinogenen Aminosäuren und werden auf ihre biologische Aktivität untersucht werden. Im zweiten Teil der Dissertation wurde die Synthese der (±)-1-Amino-2-phenyl-2-propenyl-phosphonsäure, ein potentieller Inhibitor der Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (PAL), auf einem neuen Weg mit der doppelten Gesamtausbeute im Vergleich zur vorherigen Synthese durchgeführt. PAL ist ein Schlüsselenzym im Metabolismus der Pflanzen und ein attraktives Ziel für die Herbizidentwicklung. Die Mitsunobu Reaktion, welche verwendet wurde, um eine Hydroxyl- durch eine Azidgruppe zu substituieren, lieferte eine erhebliche Menge eines Olefins als Nebenprodukt (Azid:Olefin = 2:1), das sich vom gewünschten Azid nicht abtrennen ließ. Im letzten Teil wurde erstmals die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung untersucht. Das (S)-Dimethyl-N-(t-butoxycarbonyl)-N-(1-phenylethyl)phosphoramidat wurde gewählt, um die möglichen Reaktionswege zu diskutieren und die entsprechenden Versuche durchzuführen. Die Phosphoramidat-Phosphonat-Umlagerung konnte durch Metallierung an der Benzyl- oder Methoxygruppe ausgelöst werden, was von der verwendeten Base abhing. Die gebildeten Phosphonate wurden der Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung unterwerfen, die aber nur mit sBuLi bei –95°C mit einer angemessen Geschwindigkeit erfolgte. Es wurde gefunden, dass die Metallierung an der bezylischen Position ein Carbanion erzeugte, welches sogar bei –95 °C nicht konfigurationsstabil war. Ein kleiner Teil änderte seine Konfiguration, sodass zwei diastereomere Reaktionsprodukte gebildet wurden. Die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung folgt einem retentiven Verlauf am Kohlenstoff- und Phosphoratom bei der Bildung der neuen P-C-Bindung. Zuletzt wurde ein N-Boc-geschütztes racemisches Dimethyl-α-Aminophosphonat, das (±)-1-(t-Butoxycarbonylamino)-3-methylbutyl-phosphonat, als Substrat für die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung studiert. Überraschenderweise wurde nur ein Diastereomer beobachtet, dessen Ausbeute trotz vieler Versuche aber nicht über 20% gesteigert werden konnte

Preparation of Phosphonic Acid Analogues of Proline and Proline Analogues and Their Biological Evaluation as δ1-Pyrroline-5-carboxylate Reductase Inhibitors

Racemic 1-hydroxy-3-butenyl-, 3-chloro-1-hydroxypropyl-, and 3-bromo-1-hydroxypropylphosphonate and the corresponding (S)-enantiomers obtained by lipase-catalyzed resolution of the respective racemic chloroacetates were subjected to functional group manipulations. These comprised ozonolysis, Mitsunobu reactions with hydrazoic acid and N-hydroxyphthalimide, alkylation of hydrazine derivative, removal of phthaloyl group followed by intramolecular substitution, and global deprotection to deliver the racemates and (R)-enantiomers (ee 92-99% by chiral high-performance liquid chromatography) of pyrrolidin-2-yl-, oxazolidin-3-yl-, oxazolidin-5-yl-, pyrazolidin-3-yl-, and 1,2-oxazinan-3-ylphosphonic acids. These phosphonic acids were evaluated as analogues of proline and proline analogues for the ability to inhibit γ-glutamyl kinase, δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase, and δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase. Only the latter enzyme was inhibited by two of them at concentrations exceeding 1 mM

Conversion of nitriles to 1-aminophosphonic acids and preparation of phosphahomocysteines of high enantiomeric excess

<p></p> <p>A variety of nitriles was reduced to diisobutylaluminum salts of aldimines, to which diisopropyl phosphite was added. The corresponding 1-aminophosphonates were either deprotected to give racemic 1-aminophosphonic acids or reacted with Boc₂O to yield <i>N</i>-Boc-protected 1-aminophosphonates. The enantiomers of 2-benzylthio-1-(<i>t</i>-butoxycarbonylamino)propylphosphonate were obtained from the racemate by chiral HPLC and converted to phosphonic acid analogs of (<i>R</i>)- and (<i>S</i>)-homocysteine, (<i>R</i>)- and (<i>S</i>)-2-aminobutyric acid and (<i>S</i>)-methionine, all of ee >97% as determined by chiral HPLC.</p

Phosphonate–Phosphinate Rearrangement

LiTMP metalated dimethyl <i>N</i>-Boc-phosphoramidates derived from 1-phenyl­ethylamine and 1,2,3,4-tetrahydro­naphthalen-1-ylamine highly selectively at the CH₃O group to generate short-lived oxymethyllithiums. These isomerized to diastereomeric hydroxy­methyl­phosphonamidates (phosphate–phosphonate rearrangement). However, <i>s</i>-BuLi converted the dimethyl <i>N</i>-Boc-phosphoramidate derived from 1-phenylethylamine to the <i>N</i>-Boc α-aminophosphonate preferentially. Only <i>s</i>-BuLi deprotonated dimethyl hydroxymethyl­phosphonamidates at the benzylic position and dimethyl <i>N</i>-Boc α-aminophosphonates at the CH₃O group to induce phosphonate–phosphinate rearrangements. In the former case, the migration of the phosphorus substituent from the nitrogen to the carbon atom followed a retentive course with some racemization because of the involvement of a benzyllithium as an intermediate

Phosphonate–Phosphinate Rearrangement

LiTMP metalated dimethyl <i>N</i>-Boc-phosphoramidates derived from 1-phenyl­ethylamine and 1,2,3,4-tetrahydro­naphthalen-1-ylamine highly selectively at the CH₃O group to generate short-lived oxymethyllithiums. These isomerized to diastereomeric hydroxy­methyl­phosphonamidates (phosphate–phosphonate rearrangement). However, <i>s</i>-BuLi converted the dimethyl <i>N</i>-Boc-phosphoramidate derived from 1-phenylethylamine to the <i>N</i>-Boc α-aminophosphonate preferentially. Only <i>s</i>-BuLi deprotonated dimethyl hydroxymethyl­phosphonamidates at the benzylic position and dimethyl <i>N</i>-Boc α-aminophosphonates at the CH₃O group to induce phosphonate–phosphinate rearrangements. In the former case, the migration of the phosphorus substituent from the nitrogen to the carbon atom followed a retentive course with some racemization because of the involvement of a benzyllithium as an intermediate