DD152787A1 - Verfahren zur herstellung 1-oxygenierter gibberelline - Google Patents

Abstract

Fuer die praktische Anwendung im Bereich pflanzlicher Wachstums- und Entwicklungsregulatoren sollen Gibberellin-Derivate, die in Position 1 des ent-Gibberellan-Grundgeruests eine Oxo- oder eine Hydroxylgruppierung besitzen, bereitgestellt werden. Erfindungsgemaess werden Gibberellin-Derivate mit einer 1-Azido-Gruppierung, beispielsweise solche mit 1-Azido-20-nor-19->lacton-Strukturmerkmal, in einem wasserhaltigen inerten organischen Loesungsmittel, z.B. Tetrahydrofuran oder Methylenchlorid, mit UV-Licht bestrahlt und dadurch zu den entsprechenden 1-Oxo-Verbindungen umgesetzt. Gegebenenfalls wird anschliessend mit komplexen Metallhydriden, insbesondere Natriumboranat, in einem fuer solche Reduktionen ueblichen Loesungsmittel,wie Methanol,zu 1-Hydroxy-gibberellinen reduziert. Die erfindungsgemaess hergestellten Verbindungen besitzen infolge ihrer modifizierten Struktur eine veraenderte Gibberellinwirksamkeit.

Description

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Verfahren zur Herstellung i-oxygenierter Gibberelline

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 1-oxygenierter Gibberelline· Darunter sind Gibberellin-Derivate zu verstehen, die in Position 1 des. ent-Gibberellan-Grundgerüsts eine Sauerstoffunktion besitzen* Es handelt sich hierbei entweder um eine Oxo- oder .um eine Hydroxy!gruppierung« Dabei ist das ent-Gibberellan-Grundgerüst intakt oder geringfügig verändert '(z» B„ seco-, homo- oder nor-ent~Gibberellan) und gegebenenfalls in verschiedenster Weise substituiert, ·

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen besitzen als wachstumsregulatorisch wirksame Substanzen biologisches Interesse und praktische Bedeutung zur Steuerung von gibberellin-regulierten Wachstums- und Entwicklungsprozessen und für die Entwicklung neuer Yfechstumsregulatoren für Land-, Garten- und .Forstwirtschaft, Sie dienen außerdem als Ausgangsstoffe für die Synthese weiterer strukturmodifisierter Gibberelline, die u· a. auch für den Einsatz in der Affinitätschroma togrs phi e geeignet sind.

Charakteristik^ der bekannten technischen Lösungen Natürlich vorkommende Diterpenoide. mit ent-Gibberellan

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Grundgerüst besitzen als Phytohormone multipler Wirkung (Gibberelline) große biologische Bedeutung. Es ist bekannt, daß eine Strukturmodifikation solcher Gibberelline zu Verbindungen mit veränderter biologischer Aktivität fuhrt. Beispielsweise zeigen Desoxygibberellin C, Pseudogibberellin A. sowie bestimmte fluorierte Vertreter gibberellin-entagonistische Eigenschaften.

Zahlreiche weitere strukturmodifizierte Gibberelline wurden auf partial- bzw. totalsynthetischem Y/ege dargestellt und auf ihre biologische Aktivität geprüft. So wurden z.B. durch säurekatalysierte Hydratisierung von 3-Dehydrogibberellin A„ mit 2 η Salzsäure in Tetrahydrofuran und anschließende Reduktion mit Uatriumboranat 1ß-Hydroxy-gibberellin A^ und 1ß-Hydroxy-pseu~ dogibberellin A^ synthetisiert (G. ADAM und Ph. D. HUWG₅ DDR-Patentschrift 112 439, C 07 d, 5/06; G. ADAI₁I und Ph. D. HUNG, Tetrahedron Letters 1971, 3419). 1ß-Hydroxy-gibberellin A. läßt sich auch durch Umset-zung einer bei der partiellen Hydrierung von Gibberellin A~ unter Lactonringöffnung entstehenden 7.19-Disäure mit mr-Chlorperbenzoesäure in Dioxan/Benzol gewinnen. Von den gleichen Autoren wurde 1ß-Hydroxy-gibberellin A. auch als natürliches Gibberellin (Gibberellin A₅₅) isoliert (MY MUROPUSHI, M. SUGIMOTO, K. ITOH, Έ, TAIiAHASHI, Agric. Biol. Chera. 41*. 2179 (1979)).

Es ist jedoch bisher noch kein Verfahren zur Herstellung von Gibberellin-Derivaten, die sowohl in 1#- als euch in 3-Position eine Hydroxylgruppe besitzen, bekannt.

Die Darstellung einiger gerüstumgelagerter 1-0xo~gibberellin-Derivatewurde beschrieben (J. R. BEARDER, 0'. MecMILLAN, C. von CARTEMi-LICHTERPELDE und J. R.

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HAFSON, J* Chem· Soc. Perkin I 1979, 1918). Dieses Verfahren ist jedoch nicht zur Herstellung von 1-Qxogibberellinen mit termineler Methylengruppe am Kohlenstoffetora 16 anwendbar. .

Ziel der Erfindung "

Es ist dps Ziel der Erfindung, Gibberellin-Derivate, die infolge einer modifizierten Struktur eine veränderte Gibberellinwirksamkeit besitzen, sowohl für die praktische Anwendung im Bereich pflanzlicher Wachstumsund Entwicklungsregulatoren als auch für die Forschung bereitzustellen«,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, neue Gibberellin-Derivate herzustellen, die in Position 1 des ent-Gibberellan-Grundgerüsts eine Oxo« oder eine Hydroxylgruppierung besitzen* · ' ·

Erfindungsgemäß werden Gibberellin-Derivate mit einer 1-Azido-Gruppierung in einem wasserhaltigen inerten organischen ,Lösungsmittel mit UV-Licht bestrahlt, dadurch zu den entsprechenden 1-Oxo-Verbindungen umgesetzt und gegebenenfalls anschließend mit komplexen Metallhydriden zu 1-Hydr-oxy-gibberellinen reduziert.

Pur die Umsetzung ist es nicht von Bedeutung, ob sich in den Ausgangsstoffen die Azidogruppe in 1oi- oder in 1ß-Stellung befindet. Als Ausgangsstoffe geeignete Gibberellin-Derivate sind beispielsweise solche mit 1~Azido» 20-nor-19—^lO-lpcton-Strukturmerkmal, u. a, 1ß-Azido~ gibberellin Α.,, 1ß~Azido-pseudogibberellin A„, Icd-Azido» pseudogibberellin A₁ sowie aus Gibberellin A„,· Gibberellin A„Q und Gibberellin A^₂ darstellbare I-Azido-Derivste

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oder die entsprechenden Methylester.

Als Lösungsmittel für die Pliotolyse werden ζ. Β. Tetrahydrofuran oder Methylenchlorid verwendete

Um die biologische Wirksamkeit sowie Stabilität, Wasseriöslichkeit, Aufnahme und Transport der Verbindungen in der Pflanze zu verbessern, ist es zweckmäßig, die Ketogruppe in Position 1 mit komplexen Metallhydriden, insbes-ondere Hatriumboran&t, in einem für solche Reduktionen üblichen Lösungsmittel, z. B. Methanol, zu· reduzieren·

Die Isolierung der hergestellten 1-oxygenierten Gibberel·· line erfolgt nach bekannten Methoden, insbesondere durch Säulenchromatographie an Kieselgel mit Gradientenelution·

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht erstmals die Herstellung von 1-Oxo-gibberellinen mit terminaler Methylengruppe am Kohlenstoffatom 16 und Gibberellinen, die sowohl in 1e6- als auch in 3-Position eine. Hydroxy 1-gruppierung besitzen·

Die erfindungsgemäß .hergestellten Verbindungen" besitzen infolge ihrer modifizierten Struktur eine veränderte Gibberellinvdrksamkeit. Dadurch sind sie sowohl für die praktische Anwendung im Bereich pflanzlicher Wachstums- und Entwicklungsregulatoren als auch für die biochemische Forschung von Interesse*

Die Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele naher erläutert«

o 4

Ausführungsbeis.pJ-eJLe i-Oxo-gjibberellin Α.. (5,):

Beiöpiel -1 :

678 mg 1ß-Azido-gibberellin A₁ (1) werden in 500 ml Tetrahydrofuran 2 Stdn. mit UV-Licht (A = 254 ran) bestrahlt« ITpch Abdestillieren des Lösungsmittels i_e Vak wird der Rückstand an 1,5 g Kieselgel (Woelm) gebunden und en 35 g Kieselgel chromatographiert (Fraktionen zu 5 ml), Elution mit Benzol/Äther 1:1 v/v liefert nach Vereinigung der Fraktionen 26 - 46 142 mg Ausgangsprodukt 1. Die Fraktionen 47 - 140 ergeben 275 mg (56 %₉ bezogen auf urngesetztes Ausgangsprodukt) 5 vom Sclimp. 224 - 227 ⁰C (Zers., aus Aceton/n-Hexan) und /OcJ^ -49,5° (c = O_s323; C₉H₁-OH). IR (Nujoi):<> _ 894 (>C=CH₂), 1703 und 1732 (Carbonyl), 1758 (f-Lacton), 3O69 C>C=CH₂) und 349O cm"¹ (breit, Hydroxyl)· MS: m/e 362 (M⁺). ORD (CH₃OH, c = 1,38): /IiJ₃₂₃ -2680°,

_{3 33}

+2500°, a = -52. NMR (100 MHz,"Aceton-Dg): 1,21 (s 18-H₃), 2,78 (d, J = 10 Hz, 6-H), 2,97 (dd, "J₁ »16 Hz, J₂ = 5,5 Hz, 2-H₂), 3,49 (d, J = 10 Hz, 5-H), 4,08 (dd, J₁ = 5,5 Hz, J₂ = 1,5 Hz, JcCr-E)₉ 4,86 und 5,16 (J) ppm' (17-H₂)o

Beispiel 2:

g 1ß-Azido~gibberellin A₁ (1) werden in 1,20 1 Methylenchlorid 3,5 Stdn. mit UV-Licht (λ = 254 nm) bestrahlt. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels i. Vak. wird der Rückstand v/ie für Beispiel 1 beschrieben chroma tographiert_o Neben 175 mg Ausgangssubstanz 1 werden 375 mg (40 %, bezogen auf umgesetztes Ausgangsprodukt)

' 22 3 3 84 6

5 erhalten« Beispiel 3: 1-Oxo-gibberellin A..-methy!ester (6):

Analog Beispiel 1 aus 1ß-Azido-gibberellin A^-methylester (2):

Amorph, M^ -48,4° (c = 0,239). IR:^ _max 904 (^ C=CH₂), 1708 und 1735· (Carbonyl), 1782 (f-Lacton), 3078 (>C=CH₂) und 3490 cm""¹ (breit, Hydroxyl). MS: m/e 376 (M⁺ und M"). ORD (c = 1,11): /MZ₃₂₅ .-2780°,·/MZ₂₇₄ +1930°, a = -47« MR (60 MHz): 1,14 (β, 18-H₃), 2,67 (d, J = 10 Hz, 6-H), 2,94 (dd, J₁ = 16 Hz, J₂ = 5,5 Hz, 2-H₂), 3,59 (d, J = 10 Hz, 5-H), 3,76 (s, COOCH₃), 4,18 (dd, J-, = 5,5 Hz, J₂ = 1,5 Hz, 3Λ-Η), 4,99 und 5,27 (ei) ppm (17-H₂). Ausbeute: 45 %

i-Oxo-pseudogibberellin A ₁ (7): Beispiel 4:

Analog Beispiel T aus 1ß-Azido-pseudogibberellin A₁ (3):

Amorph, ExJ^ -26,1° (c = 0,345). IRj^_max 903 (>C=CH_?), 1706 und 1728 (Carbonyl), 1775 (f-laeton) und 3400 cm"' (breit, Hydroxyl). MS: m/e 362 (M⁺). ORD (c = 0,98): ^322 -^166O°> /MZ₂₇₂ +1940°, a'= -36. IMR (100 MHz): 1,21 (s, 18-H₃), 2,68 (d_$ J= 10 Hz, 6-H), · 2,75 (d, J = 10 Hz, 5-H)', 4,00 (dd, J₁ = 9 Hz, J₂ = 7 Hz, 3ß-H), 4,85 und 5,16 (cT) ppm (17-H₂)

Ausbeute: 44 %

Beispiel 5:

Analog Beispiel 1 aus 1c£~Azido~pseudogibberellin A.

Ausbeute: 40 %

Beispiel 6:

1ß-Hydroxy-"gibberellin A,. (8) und 1<?6-H-ydroxy-gibberellin A ₁ (9): · ·

270 mg 1-Oxo-gibberellin A. (5) werden in 60 ml Methanol mit 200 mg Natriumboranat unter Rühren reduziert. Nach 30 Min«, wird des Lösungsmittel i. Vak. weitgehend ebdestilliert, der Rückstand mit 25 ml 20?Siger Essigsäure versetzt und die Lösung i. Vak. einrotiert ₀ Nach Binden des Rohprodukts an Kieselgel (V/oelm) wird an 15 g Kieselgel chromatographiert (Fraktionen zu 7- ml).

Elution mit Äther/Eisessig 98:2 v/v liefert durch Vereinigung der Fraktionen 97-116 21 mg (8 %) 8 vom Schmpe 260 ~ 263 ⁰C (aus Methanol/Äther) und [ocj^ +38,6° (c ='0,285)· IR:·^ 910 und I665 (>C=CH_O), 1706 und 1740 (Carbonyl), 1770 φ-Lacton) und 3440 cm (Hydroxyl). MS: m/e 364 (M⁺) bzw. 362 (Ι/Γ-2). MlR (200 MHz, Pyridin-Dc): 1,64 '(s, 18-H₃), 2,81 (m, 2-H₂), 3,27 (d, J = 10 Hz, 6-H), 4,17 (d, J= 3,5 Hz, 3Λ-Η), 4,37 (d, J = 3,5 Hz, 1ct-H)_s 4,54 (d, J = 10 Hz, 5-H), 4,92 und 5,54 (S) ppm

Weitere" Elution mit Äther/Eisessig 95:5 v/v liefert in den Fraktionen 121 - 196 104 mg (40 %) 9 vom Schmp.

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147 - 150 ⁰C (aus Methanol/Äther) und /kj^ +19,2° (c = 0,365). IR:^_mov 900 (^C=CH₀), 1703 und 1716 (Carbonyl), 1760 (^-Lacton) und 3400 cm (breit, Hydroxyl). MS:-m/e 364 (M⁺). UMR (200 MHz, Pyridin-D₅): 1,58 (s, 18-H₃), 3,20 (d, J =10 Hz, 6-H), 3,94 (d, J = 10 Hz, 5-H), 4,15 (t, J = 4 Hz, 3-H), 4,60 (dd, J₁ = 10 Hz, J₂ = 6 Hz, 1-H), 4,93 und 5,53 (J) ppm (17-H₂).

Beispiel 7:

iß-Hydroxy-pseudogibberellin A ₁ (10) und 1oO-Hydroxypseudogibberellin A^ (11);

130 mg 1-Oxo-pseudogibberellin A₁ (7) werden in 50 ml Methanol mit 100 mg Ue.triumbore.npt unter Rühren reduziert«

Nach Aufarbeitung analog Beispiel 6 -und Chromatographie des Rückstandes an 7 g Kieselgel (Woelm) (Fraktionen zu 4 ml) werden mit Äther/Eisessig 98:2 v/v in den Fraktionen 107 - 143- 70 mg (54 %) amorphes 10 mit faj^² +2o,2° (c = 0,350) eluiert. IR:^ 900 (>C=CH_O), 1702 und

_O), 7

c. λ

1716 (Carbonyl), 1754 (f-Lacton) und 3430 cm"¹ (breit, Hydroxyl). MS: m/e 3.64 (M⁺). NMR (200 MHz, Pyrldin-D₅): 1,72 (s, 18-H₃), 3,34 (d, J = 10 Hz, 6-H), 3,94 (d, J = 10 Hz, 5-H), 4,43 (d, J = 3,5 Hz, 1-H), 4,44 (m, 3-H), 4,93 und 5,54 (J) ppm (17-H₂).

Weitere Elution mit Äther/Eisessig 95:5 v/v liefert nach Vereinigung der Fraktionen 189 - 256 44 mg (34 %)

.amorphes 11 mit £^/ί!³ +4,9° (c = 0,351). IR:-?" _w_ 902

JL/ III o. Ji

(>C=CH₂), 1716 und 1738 (Carbonyl), 1750 (f-Lecton) und 3400 cm*"¹ (Hydroxyl)« MS: m/e 364 (M⁺). KMR (200 MHz₅ Pyridin-D₅): 1,67 (s, 18-H₃), 3,06 (d, J = 10.Hz₅ 6-H), 3,33 (d, J = 10 Hz, 5-H), 4,21 (m, 1- und 3-H), 4,84 und 5,46 (cf) ppm

χ:	χ	X
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CO CD O

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Claims (4)

223 384 10 Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung 1-oxygenierter Gibberelline, dadurch gekennzeichnet, daß man Gibberellin-Derivate mit einer 1-Azido-Gruppierung in einem wasserhaltigen inerten organischen Lösungsmittel mit UV-Licht bestrahlt, dadurch zu den entsprechenden 1-Oxo-Verbindungen umsetzt und gegebenenfalls anschließend mit komplexen Metallhydriden zu 1-Hydroxy-gibberellinen reduziert*

2· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoffe Gibberellin-Derivate mit 1-Azido-20~nor-19—s=*10-laeton-Strukturmerkmal eingesetzt werden·

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, .daß man als inertes organisches Lösungsmittel für die photolytische Umsetzung Tetrahydrofuran oder Methylenchlorid verwendete

4· Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die 1-Oxo-gibberelline mittels Natriumboranat in einem für .solche Reduktionen üblichen Lösungsmittel zu 1-Hydroxy-gibberellinen reduziert«

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