DE19645974C1 - (Z)-5-[[3-Hydroxy-2-methyl-5-[(phosphonooxy)methyl]-4-pyridinyl]methylen]-2-thioxo-4- thiazolidinon, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung - Google Patents
(Z)-5-[[3-Hydroxy-2-methyl-5-[(phosphonooxy)methyl]-4-pyridinyl]methylen]-2-thioxo-4- thiazolidinon, Verfahren zu dessen Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Es wurde nach einer Verbindung gesucht, die an einzelsträngige Nucleinsäure binden kann und
sich von einem Naturstoff ableitet, der biochemisch relevant ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hilfsmittel für den Nachweis, und/oder die Analyse
und/oder elektrophoretische Trennung von einzelsträngiger Nucleinsäure bereitzustellen. Darüber
hinaus soll die Erfindung als Therapieprinzip von Krankheiten dienen, deren infektiöse Erreger
sich im Wirt über Zwischenstufen mit einzelsträngiger Nucleinsäure vermehren. Die Aufgabe
wird gelöst durch die Synthese von 3.
Bei der Substanz 3 handelt es sich um ein Derivat des Vitamin B6-Coenzymes Pyridoxal-5'-
phosphat 1. Es wird mit dem synthetischen Heterocyclus Rhodanin 2 (2-Thioxo-4-thiazolidinon)
in einer Knoevenagel-Kondensation umgesetzt.
Die Verbindung 3 trägt den Namen (Z)-5-[[3-Hydroxy-2-methyl-5-[(phosphonooxy)methyl]-4-
pyridinyl]methylen]-2-thioxo-4-thiazolidinon, oder trivial benannt (Z)-5'-O-phosphono
pyridoxylidenrhodanin. Der Rhodanin-Teil des Moleküls vermittelt die Bindungsfähigkeit an
einzelsträngige Nucleinsäure. Die Phosphat-Gruppe sorgt für gute Wasserlöslichkeit der
Verbindung 3.
Die Verbindung 3 unterliegt einer (Z/E)-Stereoisomerie zum (E)-Isomeren 4. Die Bindung an die
Kernbase Adenin unter Bildung eines Komplexes konnte wahrscheinlich gemacht werden.
Die Analytik der Verbindung 3 umfaßt 1H-NMR-Spektroskopie, 13C-NMR-Spektroskopie,
31P-NMR-Spektroskopie, RP-18 HPLC, Fast Atom Bombardment Massenspektrometrie (FAB
MS), IR-Spektroskopie, UV-Spektrophotometrie und Fluoreszenzspektrophotometrie. Es folgen
typische analytische Daten der Verbindung 3:
C11 H11 N2 O6 P S2, M = 362.31 g/mol. FAB MS (MH+ berechnet für m/z 362.99): m/z (rel.Int.) 363.0 (12.0%, MH+), 227.4 (18.1%), 270.4 (8.7%), 171.2 (8.3%), 282.4 (7.1%), 267.1 (2.8%), 283.4 (2.1%), 265.1 (1.5%). 1H NMR (TFA-d): δ 2.91 (s, 3 H, 2'-CH3), 5.42 (d,|3J(31P,1H)| = 8.0 Hz, 2 H, 5'-CH2-OPO3H2), 7.76 (s, 1 H, 4'-CH), 8.47 (s, 1 H, 6-CH). 13C NMR, BB-entkoppelt (TFA-d): δ 16.83 (s, 2'-CH3), 65.75 (s, 5'-CH2-OPO3H2), 121.04, 122.13 (2 s, C-4'), 133.34 (s, C-6), 136.85, 136.91 (2 s, RR'C-SR''), 138.54 (s, C-5), 142.05 (s, C-4), 147.64 (s, C-2), 153.03 (s, C-3), 171.93 (s, C = O), 193.39 (S, C = S). 31P NMR (TFA-d): δ - 4.24 (s, R-OPO3H2). UV/VIS (H2O): λmax,1 = 300-304 nm [E (1%/1 cm) = 250-270], λmax,2 = 346-358 nm [E (1%/1 cm) = 380-410], λmax,3 = 446-450 nm [E (1%/1 cm) = 220-240].
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Man löst 3,83 g 2-Thioxo-4-thiazolidinon (Rhodanin) (M = 133,18 g/mol; n = 28,76 mmol) in
150 ml absolutem Ethanol in einem 50 ml NS29/32 Rundkolben mit Rückflußkühler und gibt 7,63 g
Pyridoxal-5'-phosphat-monohydrat (M= 265,16 g/mol; n = 28,78 mmol) hinzu. Das Pyridoxal-5'-
phosphat-monohydrat löst sich in der Kälte fast nicht.
Man kocht auf dem Wasserbad mit einem Siedesteinchen am Rückfluß. Das Pyridoxal-5'-
phosphat-monohydrat geht nun langsam in Lösung und eine zunächst gelbe, dann orange, dann
rote Suspension entsteht. Nach 20 min Sieden gibt man durch den Kühler 150 ml Wasser zu, weil
die Suspension aufzustoßen beginnt. Man erwärmt noch 20 min, wobei das rote Reaktionsprodukt
ausfällt und zum Aufstoßen führt. Danach kühlt man nicht mehr als 3 Stunden im Gefrierfach bei
einer Temperatur von -18°C.
Auf diese Weise erhält man die zunächst orange (Z/E)-Mischform der Verbindung, in der das
(Z)-Stereoisomer bei weitem überwiegt. Wenn lange bei Anwesenheit von Wasser gekühlt wird
oder das orange (Z/E)-Produkt in Wasser länger aufgekocht wird, geht die orange Mischform ganz
in das gelbe (Z)-Stereoisomer über.
Das orange Produkt wird abgesaugt, mit der Mutterlauge überführt und mit 100 ml eiskaltem
abs. Ethanol gewaschen. Vakuumtrocknung im Exsikkator über wfr. Calciumchlorid (CaCl2);
Ausbeute: 9,5 g (91%, bezogen auf wasserfreie Substanz) orangegelbes, feinkristallines
Pulver (Z)-5-[[3-Hydroxy-2-methyl-5-[(phosphonooxy)methyl)-4-pyridinyl]methylen]-2-thioxo-4-
thiazolidinon, Gehalt w < 96% (1H-NMR, RP 18 - HPLC, bezogen auf wasserfreie und
alkoholfreie Substanz), das Produkt enthält trotz Vakuumtrocknung Ethanol und Wasser.
Die Substanz 3 soll in radioaktiv markierter (32P oder 35S) Form als Sonde für einzelsträngige
Nucleinsäure dienen.
Die Substanz 3 soll in radioaktiv unmarkierter/markierter Form als Hilfsmittel für die
elektrophoretische Trennung einzelsträngiger Nucleinsäure dienen.
Die nichtkovalent bindende Form 3 oder 4 in bezug auf einzelsträngige DNA kann durch
Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge 366 nm oder 254 nm photochemisch fixiert werden.
Dabei reagiert 3/4 mit einer Thymin-Kernbasen-Methylgruppe photochemisch unter Abspaltung
von Schwefelwasserstoff.
Die Substanz 3 soll aufgrund seiner (Z/E)-Stereoisomerie als Hilfsmittel für die
Fluoreszenzdetektion einzelsträngiger DNA dienen. Das (E)-Stereoisomer 4 fluoresziert in
DMSO, das (Z)-Stereoisomer in Wasser wesentlich weniger. Angenommen wird, daß die an
einzelsträngige DNA bindende Form das (E)-Stereoisomere 4 ist. Dadurch kann bei auftretender
Fluoreszenz nach Extraktion mit DMSO einzelsträngige DNA nachgewiesen werden.
Die Substanz 3 soll als therapeutisches Hilfsmittel für die Beeinflussung von
Vermehrungsvorgängen von infektiösen Erregern dienen, die im Wirt mit Zwischenstufen
einzelsträngiger DNA ablaufen, z. B. Retroviren oder das Hepatitis-B-Virus.
Die (Z/E)-Stereoisomerie von 3 kann abhängig von der Temperatur (Thermochromie) und
abhängig vom Lösungsmittel (Solvatochromie) auftreten. Daher kann 3 als Temperaturindikator
und/oder Lösungsmittelindikator dienen.
Die (Z/E)-Stereoisomerie von 3 gegenüber 4 kann abhängig vom Anlegen eines elektrischen
Feldes auftreten (Elektrochromie). Daher kann 3 als digitales Schaltelement aufgrund der
unterschiedlichen fluoreszenzspektrophotometrischen Eigenschaften von 3 gegenüber 4 z. B. bei
der Anregung durch Laserlicht der Wellenlänge 480 nm dienen. Dabei tritt nach Anlegen eines
elektrischen Feldes an 3 Umlagerung in 4 und damit Fluoreszenemission bei 575 nm durch
Exzitation bei 480 nm auf.
Die Verbindung 3 kann im Stoffwechsel als Antagonist des Coenzymes Pyridoxal-5'-phosphat
wirken und deshalb eventuell tumorhemmende Eigenschaften aufweisen.
Die Verbindung 3 kann eventuell zur Proliferationskontrolle/Chemotherapie/Zytostasetherapie
von malignen Tumoren in lokaler Applikation auf Hauttumore (malignes Melanom) in
Verbindung mit UV-Bestrahlung dienen und/oder zur Proliferationskontrolle von anderen
Hautkrankheiten mit erhöhter Zellteilungsrate dienen (z. B. Psoriasis). Dabei wird die Bindung an
replikationsaktive einzelsträngige DNA-Bereiche durch UV-Bestrahlung photochemisch fixiert
und führt zu lokal begrenzter Zytotoxizität.
Claims (3)
1. (Z)-5-[[3-Hydroxy-2-methyl-5-[(phosphonooxy)methyl]-4-pyridinyl]methylen]-2-thioxo-4-
thiazolidinon der Formel 3.
2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man Pyridoxal-5'-phosphat mit Rhodanin in einer Knoevenagel-Kondensation umsetzt.
3. Verwendung der Verbindung gemäß Anspruch 1 als Komplexierungsmittel in der Analytik zum
Nachweis/therapeutischen Nachweis von einzelsträngiger Nucleinsäure, insbesondere DNA, zur
Therapie von Infektionen mit Erregern, die sich im Wirt über einzelsträngige DNA vermehren,
sowie als Molekulardigitale Schalter unter Ausnutzung der unterschiedlichen Fluoreszenz
eigenschaften der geometrischen Isomeren.
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