On influencing of metabolic processes by non-physiological compounds. 3. F containing pyrimidine-and dicarbonic acid-derivatives

Full text of DOI:10.1515/znb-1965-0609

R. RIEMSCHNEIDER UND H. PEHLMANN
540
Zur Beeinflussung von Stoffwechselvorgängen durch unphysiologische Verbindungen III1
F-haltige Pyrimidin- und Dicarbonsäure-Derivate
R . R ie m s c h n e i d e r und H. P e h l m a n n
Institut für Biochemie der Freien Universität Berlin und Chemisches Institut der Universität
Santa Maria, Brasilien 2
(Z. Naturforschg. 20 b, 540— 543 [1965] ; eingegangen am 18. September 1963)
Es wird über die Synthese einiger S-Alkyl-thiofluororotsäureäthylester, der Fluororotsäure, des
Difluoroxalessigsäure- und des Difluoräpfelsäurediäthylesters berichtet. Diese Verbindungen wurden
dem Futter von Insekten zugesetzt, mit dem Ziel, die Fortpflanzungsfähigkeit der Tiere zu hemmen.
Seit geraumer Z eit3 laufen in unserem Institut
Versuche zur Auslösung von Prozessen, die Störun-
säure-Derivate, da Orotsäure als Vorstufe für die
Bildung von Pyrimidinbasen der Nucleinsäuren,
gen des Eiweißhaushaltes und der Fortpflanzungs- insbesondere des Uracils dient.
Die elf in der Tab. 1 ausgeführten S —R-Thio-
fluororotsäureäthylester (I) synthetisierten wir
fähigkeit von Schädlingen, z.B. Insekten, zur Folge
haben. Ziel dieser Untersuchungen ist die Entwick-
lung eines Verfahrens zur Bekämpfung von Schad-
insekten durch Beeinflussung von Stoffwechselvor-
gängen mit Hilfe unphysiologischer Verbindungen,
insbesondere solcher, die konstitutionell den Pyrimi-
dinen, Aminosäuren, Dicarbonsäuren und anderen
nahestehen (Sexualsterilisation von Insekten durch
chemische M ittel). Es ist uns z. B. gelungen, p-Fluor-
phenylalanin in Eiweißkörper von Insekten und an-
deren Organismen einzubauen und Defekte solcher
Eiweißkörper gegenüber normalen nachzuweisen.
In vorliegender Arbeit sollten F-haltige Pyrimi-
din- und Dicarbonsäure-Derivate für derartige Ver-
suche bereitgestellt und ihr Effekt auf die Fortpflan-
zungsfähigkeit von Drosophila melanogaster unter-
sucht werden. Unsere Wahl fiel zunächst auf Orot-
—
in Anlehnung an Angaben von D u s c h i n s k y 4 für die
Äthylverbindung von I — durch Kondensation des
Kaliumenolats des Fluoroxalessigsäurediäthylesters
(II) mit den entsprechenden S —R-Isothioharnstoff-
hydrohalogeniden (III).
OH
I
COOCoH,
C—OK
y Cv
/F
I f /
\C /
/N H .-H X
,
;
j|
+ R - S - C -> R - S - C x
C - F
\
NH
III
\CO OC2H 5
c o o c 2h 5
II
I
Hydrolyse von I mit HCl führt zur Fluororot-
säure (IV ).
F
Lfd.
Nr.
Ausbeute
[%]
Schmp.
[°C]
R
Formel
[%]
ber.
gef.
Äthyl
n-Propyl
Isopropyl
n-Butyl
Isobutyl
n-Amyl
n-Hexyl
n-Heptyl
n-Octyl
n-Decyl
Benzyl
1
2
C9H 11FN 2O3S
C10H 13FN 2O3S
CioH13FN 20 3S
C iiH 15FN 20 3S
C11H 15FN 2O3S
Ci2H 17FN 2 0 3S
C13Hi9FN20 3S
C14H 21FN 2O3S
C15H 23FN 2O3S
Ci7H 27FN 20 3S
C14H 13FN 2O3S
9,4
12,1
3,1
5,2
2,4
6,2
1 6 1 -1 6 4
1 5 4 -1 5 6
1 5 5 -1 5 8
1 1 3 -1 1 5
1 1 3 -1 1 5
9 3 - 94
7 8 - 80
8 5 - 87
7 7 - 79
7 8 - 82
1 5 5 -1 5 8
7,7
7,3
7,3
6,9
6.9
6,6
6.3
6,0
5,7
5,3
6,2
8,1
7,0
7,3
7,8
7,3
5,4
6.2
5,4
3
4
5
6
7
8
5,1
6,3
10,3
11,2
6,6
9
10
4,1
3,0
4,9
11
Tab. 1. Synthetisierte 5-R-Thiofluororotsäureäthylester (I).
Mitt. I und II, Manuskripte 1958, vgl. auch Z. Naturforschg.
16 b, 142 [1961].
Anschrift für den Schriftverkehr: Prof. Dr. R . R ie m sc h n e i-
d e r , Berlin 19, Bolivarallee 8 .
3
4
Vgl. 1. c. *.
R . D u sc h in s k y , J . Amer. chem. Soc. 7 9 , 4559 [1957].
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STOFFWECHSELVORGÄNGE UND UNPHYSIOLOGISCHE VERBINDUNGEN III
541
OH
Experimenteller Teil
I
,c*
S - R - I s o t h i o h a r n s t o f f - h y d r o h a l o -
g e n i d e (III: Tab. 2,1 —11)
c /
ii
Zur Synthese dieser Hydrohalogenide haben wir
unter Variation einer Vorschrift von
HO,/ / \ N/ c.\c00H
B
r a n d 5 für 1 Mol
Thioharnstoff etwa 1,2 Mole des entsprechenden Alkyl-
bromids bzw. Benzylchlorids verwendet. Die Reaktions-
mischung wurde in einem Kolben mit 50 —150 ml abs.
Äthanol unter Rückfluß und Feuchtigkeitsausschluß ge-
kocht, nach dem Lösen des Thioharnstoffs die Reak-
tionslösung noch 3 Stdn. auf dem Wasserbade auf 60
bis 70° gehalten und dann im Vak. scharf bis zur
Trockne eingedampft. Ausbeute praktisch quantitativ.
Als F-haltige Dicarbonsäuren haben wir für diese
und andere Untersuchungen Difluoroxalessigsäure-
diäthylester (V) und Difluoräpfelsäurediäthylester
(VI) synthetisiert.
COOC.>H,
COOC,H,
CF.,
CF«
Beispiel: S-Äthylisothioharnstoff-hydrobromid
(Tab. 2,1)
C= 0
H C -O H
COOC,H5
Die Reaktionsmischung, bestehend aus 38 g (0,5
Mol) Thioharnstoff, 65 g (0,6 Mol) Äthylbromid und
60 ml abs. Äthanol, wurde zunächst unter Rückfluß
und Feuchtigkeitsausschluß gekocht, und, nachdem der
COOC-.H,
VI
Einige Ergebnisse unserer Testversuche m it den
I-Verbindungen sind in Tab. 3 zusammengestellt.
Die Testsubstanzen wurden dem Futter der D roso-
phila in einer Menge von 1% hinzugefügt. Die T au-
fliegen wurden bis zur 6. und 7. Generation gezüch-
tet. Aus jeder Generation haben wir zur Weiterzucht
meist 15 Fliegenpaare verwendet. Bei Anwendung
von 5-Isopropylthiofluororotsäureäthylester schlüpf-
ten von der 3. Generation an weniger, von der
5. Generation ab keine Fliegen mehr (Tab. 3, lfd.
Nr. 3). Unter anderem haben wir auch Fluoruracil
und Fluororotsäure in Konzentration von 0,1% dem
Futter zugesetzt. Unter diesen Bedingungen schlüpf-
ten keine Fliegen aus. Diese Untersuchungen wer-
den fortgesetzt.
Lfd.
Nr.
Schmp.
[°C]
R
Formel
1
2
Äthyl
n-Propyl
Isopropyl
n-Butyl
Isobutyl
n-Amyl
n-Hexyl
n-Heptyl
n-Octyl
n-Decyl
Benzyl
C3H 9BrN2S
C4H nB rN 2S
C4H iiB rN 2S
C5H 13BrN2S
C5H 13BrN2S
C6H 15BrN2S
C7H i7BrN2S
C8H i9BrN2S
C9H21BrN2S
C nH 25BrN2S
C8H n ClN2S
8 5 - 87
8 2 - 83
1 0 2 -1 0 3
8 0 - 82
1 0 3 -1 0 5
7 5 - 77
7 8 - 80
8 3 - 84
8 5 - 8 6
1 0 3 -1 0 4
1 1 2 -1 1 3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Tab. 2. S-R-Isothioharnstoff-hydrohalogenide (III).
l.G ene-
ration
2. G
rat
3. G
rat
5. G
ra1
7. G
rat
®
ü
I
R
Nr.
s*
tH
ki
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Ch
©
V
V
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©
T5
©
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kl
—
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f—i ki
JS 08
03 c8
O
©
3
ö
43 cg
JS
ä
aa—.SS1
c3 öS
CS P i
cS c8
N Ph
cö o8
c8 öS
©
tS3 P-l
N
Ph
N PM
Äthyl
1
1
1
1
1
1
15
15
15
155
122
193
64
1
2
15
15
15
15
15
15
15
15
15
166
229
120
15
15
15
15
15
15
206
299
49
15
15
15
186
259
15
15
177
211
15
122
—
—
—
n-Propyl
Isopropyl
n-Butyl
Isobutyl
n-Amyl
n-Hexyl
n-Heptyl
n-Octyl
173
3
4
5
6
-
—
99
2 0 2
140
308
301
15
15
15
15
15
196
13
15
15
15
15
189
243
79
339
181
15
15
15
15
13
230
40
80
2 1 2
15
15
15
15
15
214
15
198
151
231
502
104
7
8
131
276
174
15
15
15
176
209
192
15
15
—
185
286
—
1
9
343
Tab. 3. Ergebnisse einiger Testversuche (Zusatz von I zum Futter von Drosophila melanogaster M .).
5
E. B r a n d , Org. Syntheses 22, 59 [1942].
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R. RIEMSCHNEIDER UND H. PEHLMANN
542
Thioharnstoff gelöst war, noch 3 Stdn. auf dem Wasser-
bade bei 60 —70° gehalten. Beim Eindampfen im Vak.
fiel das Hydrobromid aus. Ausbeute: 92,5 g vom Schmp.
8 5 -8 7 ° .
5 - B e n z y l t h i o f l u o r o r o t s ä u r e -
ä t h y l e s t e r (Tab. 1,11)
3,5
g (0,15 Mol) Na wurden in ca. 30 ml abs. Me-
thanol gelöst. Die Lösung wurde im Vak. zur Trockne
eingedampft und der Rückstand mit 360 ml abs. Ätha-
nol aufgenommen. In die Reaktionslösung kamen nun
31,0 g (0,15 Mol) 5-Benzylisothioharnstoff-HCl und
36,6 g (0,15 Mol) Kalium-Fluoroxalessigsäurediäthyl-
ester. Die Mischung wurde 4 Stdn. gekocht und nach
der allgemeinen Herstellungsvorschrift weiterverarbei-
tet. Ausbeute: 3,0 Gramm.
S - R - T h i o f l u o r o r o t s ä u r e ä t h y l e s t e r
(I: Tab. 1 ,1 -U )
Für einen Ansatz wurden 3,5 g (0,15 Mol) Na in ca.
30 ml abs. Methanol gelöst, dann wurde im Vak. zur
Trockne eingedampft und der Rückstand mit 360 ml
abs. Äthanol aufgenommen. In diese Lösung haben wir
in einzuhaltender Reihenfolge 0,15 Mol des betreffen-
den S-Alkylisothioharnstoff-hydrobromids bzw. S-Aryl-
isothioharnstoff-hydrochlorids (III) und 36,6 g (0,15
Mol) Kaliumenolat des Fluoroxalessigsäure-diäthyl-
esters (II) gegeben.
Die Reaktionsmischung wurde dann 4 Stdn. (vgl.
unten) unter Rückfluß und Feuchtigkeitsausschluß
langsam gekocht, durch Abdestillieren des Alkohols zur
Trockne eingeengt und der Rückstand mit H20 extra-
hiert. Die dazu benötigte Wassermenge stieg von 0,3 l
bei der 5-Äthyl-, bis zu ca. 2 l bei der Isobutylverbin-
dung (Tab. 1,1 —5). Die Extraktionslösung wurde nun
filtriert und mit Äther zwecks Reinigung ausgeschüt-
telt. Beim Ansäuern auf ph 2 mit HCl (1 : 1) fiel ein
gelblicher Niederschlag aus, der abgesaugt und aus
wenig Wasser umkristallisiert wurde.
K a l i u m e n o l a t d e s F l u o r o x a l e s s i g -
s ä u r e d i ä t h y l e s t e r s 6 (II)
8 g (0,2 Mol) K wurden in eine Mischung von ca.
40 ml abs. Äther und 30 ml abs. Äthanol portionsweise
unter Feuchtigkeitsausschluß und Kühlen gegeben
(Reaktionskolben mit Rückflußkühler). Zwecks voll-
ständiger Auflösung des Kaliums kam noch etwas Al-
kohol hinzu.
Danach wurden 29,2 g (0,2 Mol) Oxalsäurediäthyl-
ester und 21,2 g (0,2 Mol) Fluoressigsäureäthylester
in der angegebenen Reihenfolge in die Lösung ge-
tropft. Die Reaktionsmischung blieb über Nacht stehen.
Es fiel ein hellgelber Niederschlag aus, der abgesaugt
und mit Äther gewaschen wurde, bis dieser klar durch
das Filter lief.
Bei den restlichen Reaktionsprodukten — von S-
Amyl- bis zum 5-Benzylthiofluororotsäureäthylester
(Tab. 1,6 —11) — wurde die alkoholische Reaktions-
mischung nach dem 4-stdg. Kochen nicht vom Alkohol
durch Destillieren befreit, sondern der nicht gelöste
Teil abfiltriert und die rotbraune Lösung in viel Was-
ser (3 —6 l) eingegossen. Es fiel dann der betreffende
Ester ölig aus, der nach wenigen Tagen und nach An-
säuern des Wassers kristallin erstarrte. Der Ester
wurde abfiltriert, auf Tontellern durch Pressen vom öli-
gen Teil befreit, nochmals in wenig kaltem Alkohol ge-
löst, filtriert und wieder in die gleiche Wassermenge
eingegossen. Dort kristallisierten bald nach Ansäuern
lange Nadeln aus. Das Kristallisat wurde dann abge-
saugt, auf Tontellern abgepreßt und an der Luft ge-
trocknet.
Für jeden Ansatz zur Herstellung der I mußte das
hygroskopische Kaliumenolat frisch hergestellt und so-
fort verarbeitet werden. Ausbeute: 38 g (90%).
5 - Ä t h y l t h i o f l u o r o r o t s ä u r e ä t h y l e s t e r
(Tab. 1,1)
Es wurden 3,5 g (0,15 Mol) Na in ca. 30 ml abs.
Methanol gelöst, die Lösung im Vak. zur Trockne ein-
gedampft und der Rückstand mit 360 ml abs. Äthanol
aufgenommen. In der angegebenen Reihenfolge kamen
nun 27,6 g (0,15 Mol) 5-Äthylisothioharnstoff-HBr
(Tab. 2,1) und 36,6 g (0,15 Mol) Kaliumenolat in die
Lösung. Die Reaktionsmischung wurde 4 Stdn. gekocht,
danach im Vak. zur Trockne eingedampft und der
Rückstand mit ca. 200 —300 ml H20 extrahiert. Die
Lösung wurde filtriert, mit Äther ausgeschüttelt und
zum Schluß mit HCl (1 : 1) auf Ph 2 angesäuert. Es
fiel der Ester aus, der aus Wasser umkristallisiert
wurde.
Zur weiteren Erläuterung dieser allgemeinen Her-
stellungsvorschrift seien zwei Beispiele angegeben:
5 - I s o p r o p y l - t h i o f l u o r o r o t s ä u r e -
ä t h y l e s t e r (Tab. 1,3)
F l u o r o r o t s ä u r e (IV)
8
g 5-Äthylthiofluororotsäureäthylester wurden mit
3,5
g (0,15 Mol) Na wurden in ca. 30 ml abs. Me-
einer Mischung von 20 ml konz. HCl, 50 ml H20 und
70 ml Äthanol einen Tag lang gekocht. Die ausgefal-
lene Säure wurde abfiltriert und aus H20 umkristalli-
siert. Ausbeute: 4,6g Fluororotsäure-monohydrat vom
Schmp. 245 —250°.
thanol gelöst. Die Lösung wurde dann im Vak. ein-
geengt, der Rückstand mit 360 ml abs. Äthanol aufge-
nommen. Zu der äthanolischen Natriummethylat-Lö-
sung wurden 24,8 g (0,15 Mol) 5-Isopropylthioharn-
stoff-HBr und 36,6 g (0,15 Mol) Kaliumenolat des
Fluoroxalessigsäurediäthylesters gegeben. Nach 4-stdg.
Kochen wurde der Alkohol im Vak. zur Trockne abge-
zogen und der Rückstand mit ca. 1 l HaO extrahiert.
Die rotfarbene Extraktionslösung wurde filtriert, mit
Äther ausgeschüttelt und mit HCl (1 : 1) auf ph 2 an-
gesäuert. Der ausgefallene Ester wurde dann aus H20
umkristallisiert. Ausbeute: 1,2 Gramm.
C5H30 4N2F -H 20 (192,1)
Ber. F 9,9
Gef. F 9,7.
D i f l u o r o x a l e s s i g s ä u r e d i ä t h y l e s t e r (V)
In eine Suspension von 0,1 Mol Natriumenolat des
Oxalessigsäurediäthylesters in abs. Äthanol wurde
6 E. D. B e r g m a n n , J. ehem. Soc. [London] 1955, 2192.
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ANTIMIKROBIELLE WIRKSAMKEIT VON SAPONINEN
543
D i f l u o r ä p f e l s ä u r e d i ä t h y l e s t e r (VI)
unter Rühren bei —10° FC103-Gas eingeleitet. Um die
Reaktion der Lösung neutral zu halten, haben wir lau-
fend eine Natriumalkohol-Lösung hinzugetropft, insge-
samt etwa 3 g Na in 50 ml abs. Äthanol. Das Reak-
tionsgemisch wurde nach Durchleiten von Stickstoff in
ca. 300 ml Eiswasser gegeben, filtriert und ausgeäthert.
Die Destillation der mit Natriumsulfat getrockneten
Ätherlösung ergab nach Abziehen des Äthers: 11 g V
vom Sdp.o,8: 65 —67°, ra“ = 1,398.
20 g V wurden unter Rühren innerhalb von 3 bis
5 Stdn. bei 15° in eine Lösung von 8,5 g NaBH4 , in
80 ml Pyridin eingetragen. Nach Hinzufügen der glei-
chen Menge Wasser zogen wir im Wasserstahlvakuum
die Hauptmenge des Pyridins ab, den Rückstand mit
Methylenchlorid aus. Nach Entfernen des Lösungsmit-
tels gingen 5 g VI bei 0,7 mm und 73 —76° über.
C8H12F20 5 (226,2)
C8H10F2O5 (224,2)
Ber. C 42,48 H 5,35 F 16,80,
Gef. C 42,80 H 5,40 F 16,69.
Ber. C 42,85 H 4,50 F 16,95,
Gef. C 42,92 H 4,68 F 17,02.
Die durch U/z-stdg. Kochen mit 8-proz. HCl erhal-
tene Difluoroxalessigsäure schmolz nach Umkristalli-
sierung bei 121°.
Diese Arbeiten wurden in den Jahren 1958 —1961
durchgeführt.
C4H2F20 5-H20 (186,1)
Ber. C 25,81 H 2,17 F 20,42,
Gef. C 25,59 H 2,09 F 20,36.
Uber die antimikrobielle Wirksamkeit von Saponinen
R. T schesche u n d G. W u lff
Organisch-Chemisches Institut der Universität Bonn
(Z. Naturforschg. 20 b, 543— 546 [1965] ; eingegangen am 24. Februar 1965)
Es wird über die antimikrobielle und cytostatische Wirksamkeit von 19 verschiedenen Saponinen
der Steroid- und Triterpenreihe berichtet und ihre biologische Bedeutung diskutiert.
Vor kurzem gaben wir eine Übersicht über die
bisher in ihrem chemischen Aufbau geklärten Sapo-
nine und haben versucht, Zusammenhänge zwischen
Struktur und Eigenschaften aufzuzeigen 1. Als typi-
sche Eigenschaften der Saponine gelten das starke
Schaumbildungsvermögen, die Hämolyse, die Toxi-
zität für Fische und die Cholesterinfällbarkeit, die
in mehr oder weniger ausgeprägtem Maße vorhan-
den sein können. Daneben kennt man noch Eigen-
schaften, die nur einige Saponine zeigen. Dazu
zählt die antimikrobielle Wirksamkeit, die bisher
am Tomatin 2a’2b, Solanin 2a, Demissin 21j, Solano-
capsin 2b, Asiaticosid 3, Oxyasiaticosid 3 und Avena-
cin 4’5 nachgewiesen wurde.
denen Bearbeitern jeweils mit einem Saponin gegen-
über sehr unterschiedlichen M ikroorganism en er-
halten. Es erschien daher wünschenswert, die verfüg-
baren Saponine systematisch bei einer Auswahl ver-
schiedenartiger M ikroorganismen zu prüfen (m ikro-
biologisches Spektrum ).
In der Tab. 1 sind die Ergebnisse der antim ikro-
biellen Prüfung von 15 Saponinen enthalten. Dabei
wurden die einzelnen Saponine in einer Konzentra-
tion von 10 mg/ml in der üblichen Weise im Agar-
diffusionstest6 bei 7 M ikroorganism en geprüft, wo-
bei in der Tabelle der Durchmesser der W irkungs-
zone in mm angegeben ist. In entsprechender Weise
wurde der M iyamuratest zur Erm ittlung der cyto-
statischen Aktivität ausgeführt7. Die Ergebnisse im
Die bisherigen Ergebnisse wurden von verschie-
1
R . T s c h e s c h e u . G.
W
u l f f , Planta med. [Stuttgart] 12,
4
E. M . T u r n e r , J. exp. Botany 12, 169 [1961].
5
J . V. M a iz e l, H. J. B u r c k h a r d t u . H. K .
chemistry 3, 424 [1964].
M i t c h e ll , Bio-
272 [1964].
2
Zusammenfassungen: a) F. A. S k i n n e r , in: K. P a e c h u . M.
V. T r a c e y , Moderne Methoden der Pflanzenanalyse, Sprin-
8 Ausführung nach F. K a v a n a g h , Analytical Microbiology,
Academic Press, New York 1963.
J . M e y e r -R o h n , M . J ä n n e r u . H. K ru m m e, Arzneimittel-
Forsch. 10,563 [I960].
ger-Verlag, Berlin 1955, Bd. III, 626. b) K.
mazie 19, 167 [1964].
Zusammenfassung: P . B o i te a u , B . P a s ic h u . A. R . R a t s i -
m am an g a, Les Triterpenoides, Gauthier-Villars, Paris 1964,
S . 1252.
H i l l e r , Phar-
7
3
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