Die paläotropischen Pflanzenfamilien der Ancistrocladaceae und Dioncophyllaceae sind die bisher einzig bekannten Produzenten von Naphthylisochinolin-Alkaloiden. Diese spezielle Klasse acetogeniner Sekundärmetabolite weist durch die verschiedenen Kupplungspositionen der beiden namensgebenden Molekülbausteine eine breite strukturelle Diversität auf und zeichnet sich durch vielfältige pharmakologische Wirksamkeiten, z.B. antiplasmodiale, antileishmaniale oder antitrypanosomale Aktivitäten, aus. Zur Synthese dieser Naturstoffe wurde im Arbeitskreis Bringmann eigens eine Methodik entwickelt, das Lacton -Konzept. Diese Methode erlaubt durch eine Vorfixierung der beiden Molekülhälften durch eine Esterbrücke, anschließender intramolekularer Kupplungsreaktion und der stereoselektiven Öffnung des erhaltenen Lactons den atropselektiven Aufbau der Naphthylisochinoline. Als Ziele dieser Arbeit ergaben sich somit die Synthese pharmakologisch und strukturell interessanter Naphthylisochinolin-Alkaloide mittels des Lacton-Konzepts sowie die Isolierung und Strukturaufklärung weiterer Sekundärmetabolite aus Triphyophyllum peltatum (Dioncophyllaceae), welche anschließend auf ihre Bioaktivität hin untersucht werden sollten, um potenziell neue Leitstrukturen für neue Wirkstoffe zu finden. / The paleotropical plant families of the Dioncophyllaceae and Ancitrocladaceae are the only known producers of naphthylisoquinoline alkaloids. This special class of acetogenic secondary metabolites shows a broad structural diversity - due to the different coupling sites of their molecular building blocks - and displays multifaceted pharmacological properties, e.g. antiplasmodial, antileishmanial and antitrypanosomal activities. For the synthesis of these natural products, a special method was elaborated in the bringmann working group, the lactone concept. This method permits the atroposelective synthesis of naphthylisoquinolines by prefixation of the two molecular halves via an ester bridge, subsequent intramolecular coupling, and stereoselective opening of the resulting lactone. Therefore, the main goals of this thesis were the synthesis of pharmacologically and structurally interesting naphthylisoquinoline alkaloids by using the lactone concept as well as the isolation and structural elucidation of further secondary metabolites from Triphyophyllum peltatum (Dioncophyllaceae) and the investigation of their bioactivities to possibly find new lead structures for new active agents.

Tropische Pflanzen gelten als wertvolle Quellen biologisch aktiver Sekundärmetaboliten. Im Rahmen dieser Dissertation wurden mehrere tropische Arten unter verschiedenen naturstoffchemischen Gesichtspunkten bearbeitet. Einen Schwerpunkt bildeten die tropischen Lianenfamilien der Ancistrocladaceen und Dioncophyllaceen. Diese produzieren die Naphthylisochinolin-Alkaloide, Biarylnaturstoffe mit faszinierenden strukturellen und pharmakologischen Eigenschaften. In dieser Arbeit wurde die Biogenese der Naphthylisochinolinalkaloide am Beispiel von Dioncophyllin A aus Triphyophyllum peltatum mittels Verfütterung von [13C2]-Acetat untersucht. 13C-NMR-Experimente offenbarten einen Einbau von diskreten [13C2]-Einheiten im ganzen Kohlenstoffgerüst. Damit sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide die ersten bekannten Tetrahydroisochinolin-Alkaloide mit einem polyketidischen Ursprung. Als weiteres Forschungsobjekt diente das strukturell und biogenetisch hochinteressante Pyridon-Alkaloid Antidesmon aus Antidesma membranaceum. Untersuchungen zur Biogenese führten zur Entdeckung eines neuen Biogeneseweges. Antidesmon wird ebenfalls aus einer Polyketid-Vorstufe gebildet. Überraschenderweise dient Glycin als Vorstufe für einen C2N-Baustein. Im analytischen Bereich standen der Einsatz und die methodische Verbesserung der online-"Triade" HPLC-MS/MS, HPLC-NMR und HPLC-CD im Vordergrund. Diese neuen Techniken dienten im Anschluß der phytochemischen Untersuchung verschiedener Pflanzenextrakte. Nach der erstmaligen online-Analyse von Ancistrocladus griffithii wurden drei neue Alkaloide, Ancistrogriffin A, B und C, detektiert und strukturell aufgeklärt. Weiterhin wurde das erste dimere Naphthylisochinolin-Alkaloid aus einer asiatischen Ancistrocladus-Spezies, Ancistrogriffithin A, detektiert und vor seiner Isolierung strukturell mit online-Methoden aufgeklärt. / Tropical plants are generally considered as valuable sources of biologically active secondary metabolites. Within this thesis, several tropical species were investigated from various phytochemical points of view. An emphasis was put on the tropical liana families of Ancistrocladaceae and Dioncophyllaceae. These produce naphthylisoquinoline alkaloids, biaryl natural products with fascinating structural and pharmacological features. In this work the biogenesis of the naphthylisoquinoline alkaloids, exemplified by dioncophylline A from Triphyophyllum peltatum, was investigated by feeding [13C2]-acetate. 13C NMR experiments revealed the incorporation of discrete [13C2]-units within the whole carbon skeleton. Therefore, the naphthylisoquinoline alkaloids are the first known tetrahydroisoquinoline alkaloids with a polyketidic origin. The structurally and biogenetically highly interesting pyridone alkaloid antidesmone from Antidesma membranaceum served as another research target. Investigations regarding the biogenesis of antidesmone led to the discovery of a new biogenetical pathway. Antidesmone is built up from a polyketide. Suprisingly, glycine serves as a precursor for a C2N building block. Regarding the analytical field, the main focus was put on the usage and methodical improvement of the "online-triad" HPLC-MS/MS, HPLC-NMR, and HPLC-CD. Subsequently, these novel techniques were used for the phytochemical investigation of different plant extracts. After the first online-analysis of Ancistrocladus griffithii, three new alkaloids, namely ancistrogriffine A, B, and C, were detected and structurally elucidated. Furthermore, the first dimeric naphthylisoquinoline from an Asian Ancistrocladus species, Ancistrogriffithine A, was detected and structurally elucidated by online-methods before its isolation.

Würzburg, Univ., Diss., 2002.

Beschrieben ist die Isolierung und Strukturaufklärung von Naturstoffen (Naphthochinone, dimere Naphthaline und Naphthylisochinolin-Alkaloide) aus Zell- und Wurzelkulturen von Triphyophyllum peltatum. Darüber hinaus wurden Experimente zur Biosynthese der Naphthylisochinolin-Alkaloide mit 13C2-markierten Vorstufen durchgeführt. Ebenso Bestandteil der Arbeit war die Etablierung von Kalluskulturen von Aloe saponaria, aus der ebenfalls Sekundärmetabolite isoliert wurden. / The isolation and structure elucidation of natural products (naphthoquinones, dimeric naphthalenes and naphthyl isoquinoline alkaloids) from cell and root cultures of Triphyophyllum peltatum is described. Furthermore, experiments on the biosyntheses of the naphthyl isoquinoline alkaloids using 13C2 labeled precursors are reported. Additionally, callus cultures of Aloe saponaria were established and secondary metabolites were isolated.