Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von a-Azidoalkoholen, welche über die Reaktion von aliphatischen sowie aromatischen Aldehyden mit HN3 leicht zugänglich sind und die im Gleichgewicht mit den jeweiligen Ausgangsstoffen vorliegen. Bei Raumtemperatur stellt sich dieses Gleichgewicht sehr schnell ein und man erhält spezifische Konzentrationen an Eduktaldehyd, Stickstoffwasserstoffsäure und a-Azidoalkohol. Die Reaktion von Aldehyden mit HN3 generiert dabei ein neues Chriralitätszentrum, wodurch die Umsetzung chiraler Aldehyde, wie z. B. von Zuckerderivaten, zwei anomere Produkte hervorbringt. Die erstmalig erfolgreichen Synthesen zur Erzeugung von 4-Brom-4-methylpentanal sowie 4-Azido-4-methylpentanal werden ebenfalls beschrieben. Letztere Verbindung reagiert dabei ebenso wenig via einer intramolekularen 1,3-dipolaren Cycloaddition zum entsprechenden 4,5-Dihydro-1,2,3,4-oxatriazol-Derivat wie das analoge-Azidobutanal, was im Gegensatz zu Literaturangaben steht. Des Weiteren werden einige interessante Reaktionen der a-Azidoalkohole untersucht. Die Oxidation mit Pyridiniumchlorochromat (PCC) bei –60°C führt zu Carbonylaziden. Die Photolyse bei –50°C generiert unter Stickstofffreisetzung Nitrene, welche mittels Wasserstoffwanderung und anschließender Tautomerisierung des resultierenden Intermediats zu Säureamiden umlagern. Die ebenfalls mögliche 1,2-Wanderung einer Gruppe R in a-Position führt dabei zu einem Intermediat, aus welchem sofort das entsprechende Formamid-Derivat entsteht. a-Azidoalkohole reagieren mit PBr3 in einer sauberen Reaktion durch die Substitution der Hydroxylfunktion unter Bildung der jeweiligen 1-Azido-1-brom-Verbindung. / In this work, α-azido alcohols which exist in equilibrium with the starting materials have been studied by the reactions of aliphatic and aromatic aldehydes with HN3. In some cases the title compounds can be isolated from the mixture at low temperature. At room temperature, however, the equilibrium is fast and there are again specific concentrations of the aldehyde, hydrazoic acid, and the α-azido alcohol. The reaction of aldehydes with HN3 creates a new chiral center and a chiral aldehyde, e.g. sugar derivatives, produces two anomeric products. The first procedures to prepare 4-bromo-4-methylpentanal and 4-azido-4-methylpentanal are also reported. The latter compound and also the parent 4-azidobutanal do not lead to 4,5-dihydro-1,2,3,4-oxatriazoles by intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition, although it was claimed in the literature. Furthermore, some interesting reactions of the α-azido alcohols have been investigated. The oxidation of α-azido alcohols with pyridinium chlorochromate (PCC) at −60 °C leads to formation of carbonyl azides. The photolysis of α-azido alcohols at −50 °C generates nitrenes with liberation of dinitrogen, which lead to the formation of acid amides after the migration of hydrogen and subsequent tautomerism of the intermediate. 1,2-Migration of a group R in the α-position can produce an intermediate stage which is rapidly converted into formamide derivative. α-Azido alcohols react with PBr3 to give 1-azido-1-bromo derivatives in a clean reaction by substitution of hydroxyl group at the α-position.

De acordo com a Organização Mundial de Saúde (World Health Organization - WHO), aproximadamente 40 milhões de pessoas ao redor do mundo estão infectadas com HIV/AIDS. Atualmente, a epidemia tem sido controlada em grande parte do mundo ocidental, porém, projeções sugerem que, até o fim desta década, o número de incidência da doença poderá duplicar. Apesar das significantes melhoras na morbidade e mortalidade de pacientes infectados pelo HIV, o rápido surgimento de cepas resistentes aos agentes anti-HIV, além dos efeitos adversos e o alto custo de fármacos de última geração, torna-se necessário o continuo desenvolvimento de novas classes de agentes anti-HIV. A transcrição e multiplicação do RNA viral são dependentes das interações seqüência-específica entre duas proteínas reguladoras virais essenciais, Tat e Rev, com seus respectivos sítios no RNA, TAR e RRE. Durante a última década, os aminoglicosídeos foram introduzidos como ligantes universais do RNA, sendo capazes de se ligar ao TAR e ao RRE. A literatura apresenta diversos aminoglicosídeos que são capazes de se ligar ao TAR e inibir a interação Tat-TAR bem como, inibir competitivamente a ligação da proteína Rev ao RRE, como, por exemplo, a neomicina e tobramicina. Considerando a importância dos aminoglicosídeos e análogos nucleosídicos, conhecidamente eficazes na terapia antirretroviral, o trabalho foi direcionado para a síntese de conjugados de aminociclitol, 2- desoxi-estreptramina, e adenosina, bem como, dímeros de adenosina via estratégia de click chemistry por reação de cicloadição azido-alcino catalisada por Cu(I) (CuAAC). Para a síntese destes produtos, o precursor adenosina foi convertido no derivado 5\'-azido-5\'- desoxi-adenosina, o qual foi condensado com diversos diinos terminais comerciais, contendo diferentes grupos espaçantes, com a finalidade de explorar suas influências nas propriedades eletrônicas e estéricas nos conjugados de interesse frente à atividade anti-HIV. Os derivados alcinos presentes na posição C-5\' de adenosina, via grupo triazol, foram empregados para a síntese dos monômeros nucleosídeo-aminociclitóis, assim como, na síntese de dímeros nucleosíde0-aminociclitóis, via reação de cicloadição 1,3-dipolar, na presença de CuSO4, quantidade catalítica, e ascorbato de sódio, para geração in situ de Cu(I). Adicionalmente, alguns dos compostos, na concentração de 1mM, foram testados empregando o ensaio de ELISA para detecção da presença de proteína viral p24 em linhagem células H9 e avaliação de sua atividade antirretroviral. De acordo com o ensaio biológico, um dos compostos preparados apresentou, proporcionalmente ao crescimento da linhagem H9 (HIV) controle, atividade de inibição de formação da proteína viral p24 similar ao composto padrão zidovudina (AZT). Além disso, outros dois compostos também apresentaram um resultado relevante uma vez que suas atividades foram similares ao composto padrão lamivudina (3TC). Estes resultados sugerem que a presença de uma cadeia metilênica mais extensa, como cadeia lateral ou grupo espaçante, pode influenciar positivamente a atividade biológica por efeito hidrofóbico ou estérico. Por fim, os ensaios de viabilidade celular demonstraram que os compostos testados não foram citotóxicos nas condições testadas. / According to World Health Organization - WHO about 40 million of people are infected with HIV/AIDS. Currently, the epidemic has been controlled largely in the western world, since, projections suggest that, until this decade end, the disease incidence could increase. Despite significant improvements in morbidity and mortality of HIV-patients, quick emergence of resistant strains to anti-HIV agents, in addition to adverse effects and high cost of recent drugs, becomes necessary the ongoing development of new classes of HIV agents. Transcription and translation of the viral RNA are dependent of sequence-specific interactions among two essential viral regulatory proteins, Tat and Rev, and their corresponding TAR and RRE sites in HIV-1 RNA. Over the past decade, aminoglycosides were established as universal RNA linkers, being able to link to TAR and RRE. The literature reports several aminoglycosides that bind to TAR and inhibit Tat-TAR interaction, as well as, competitively inhibit the bind between Rev protein and RRE, such as: neomycin and tobramycin. Considering the importance of nucleosides analogs, effective in antiretroviral therapy, and aminoglycosides, the work was driven to the synthesis of aminocyclitol, 2- deoxy-streptamine, conjugated to the adenosine, as well as, conjugated dimers of adenosine by molecular duplication via click chemistry strategy involving copper-catalysed azide-alkyne cycloaddition reaction (CuAAC). For the synthesis of these products, the starting material adenosine was converted to 5\'-azide-5\'-deoxy-adenosine, which was conjugated with several commercials terminal dialkynes containing different intercalating groups in order to explore the influences of the steric and electronic properties of conjugates towards anti-HIV activity. Alkynes derivated at C-5\' position of adenosine, via triazole group, were used in the synthesis of nucleoside-linked aminocyclitols, as well as, nucleoside conjugated dimers by 1,3-dipolar cycloaddition reaction under microwave-assisted conditions (MW), using the catalytic system CuSO4/sodium ascorbate for the in situ generation of Cu(I). Additionally, several compounds, at concentration of 1mM, were tested in vitro by ELISA for detection of p24 protein in H9 cells to antiretroviral evaluation. According with the biologic assay, one of the compounds showed inhibition of p24 protein production similar to zidovudine (AZT), when compared to H9 cells line growth control, Furthermore, two compounds also showed important activities similar to lamivudine (3TC). These results suggest that the presence of a longer methylenic chain, as side chain or intercalating groups, could influence positively in the biologic activity due to hydrophobic or steric effects. Ultimately, the cell viability assays showed that compounds were not cytotoxic in the tested conditions.

L’angiogenèse, est le garant de l’intégrité vasculaire, grâce à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir des préexistants. Cette néovascularisation est régulée par des facteurs angiogéniques. Plusieurs stimuli participent au déséquilibre de la balance angiogénique, une vascularisation anormale en résulte. L’intérêt des thérapies actuelles est de restaurer une vascularisation normale, par ciblage des facteurs impliqués dans le processus angiogénique. Il fut démontré que le RM6P-CI est partie prenante dans ce mécanisme. Il a la particularité d’interagir avec plusieurs ligands, dont le M6P et ses dérivées.Il est question de savoir si le M6A, un dérivé isostère du M6P, se lie au RM6P-CI. Pour cela, le test CAM légèrement modifié, a été réapproprié pour confirmer premièrement l’activité pro-angiogénique du M6A. Deuxièmement la technique de cytométrie en flux est utilisée pour mettre en évidence l’interaction entre le M6A et le RM6P-CI. / Angiogenesis is the protector of vascular integrity, through the formation of new blood vessels from pre-existing vessels. The angiogenesis is regulated by the angiogenic factors. Several stimuli are involved in the angiogenic balance’s destabilization, which produces an unusual vascularization. The interest of conventional and targeted therapies is to restore a normal vascularization, by targeting all the factors which are involved in the angiogenic process. It has been demonstrated that the CI-M6PR is involved in this mechanism. This receptor has the distinction of having more binding sites, so a variety of ligands, including the M6P and its analogs. During this study we want to know if the M6P, isostere analog of M6P, interacts with the CI-M6PR. For this, we reappropriated the assay CAM, slightly modified, to confirm at first the pro-angiogenic activity of M6A. In a second step we will use the flow cytometry technique to highlight the interaction between the M6A and CI- M6PR.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von a-Azidoalkoholen, welche über die Reaktion von aliphatischen sowie aromatischen Aldehyden mit HN3 leicht zugänglich sind und die im Gleichgewicht mit den jeweiligen Ausgangsstoffen vorliegen. Bei Raumtemperatur stellt sich dieses Gleichgewicht sehr schnell ein und man erhält spezifische Konzentrationen an Eduktaldehyd, Stickstoffwasserstoffsäure und a-Azidoalkohol. Die Reaktion von Aldehyden mit HN3 generiert dabei ein neues Chriralitätszentrum, wodurch die Umsetzung chiraler Aldehyde, wie z. B. von Zuckerderivaten, zwei anomere Produkte hervorbringt. Die erstmalig erfolgreichen Synthesen zur Erzeugung von 4-Brom-4-methylpentanal sowie 4-Azido-4-methylpentanal werden ebenfalls beschrieben. Letztere Verbindung reagiert dabei ebenso wenig via einer intramolekularen 1,3-dipolaren Cycloaddition zum entsprechenden 4,5-Dihydro-1,2,3,4-oxatriazol-Derivat wie das analoge-Azidobutanal, was im Gegensatz zu Literaturangaben steht. Des Weiteren werden einige interessante Reaktionen der a-Azidoalkohole untersucht. Die Oxidation mit Pyridiniumchlorochromat (PCC) bei –60°C führt zu Carbonylaziden. Die Photolyse bei –50°C generiert unter Stickstofffreisetzung Nitrene, welche mittels Wasserstoffwanderung und anschließender Tautomerisierung des resultierenden Intermediats zu Säureamiden umlagern. Die ebenfalls mögliche 1,2-Wanderung einer Gruppe R in a-Position führt dabei zu einem Intermediat, aus welchem sofort das entsprechende Formamid-Derivat entsteht. a-Azidoalkohole reagieren mit PBr3 in einer sauberen Reaktion durch die Substitution der Hydroxylfunktion unter Bildung der jeweiligen 1-Azido-1-brom-Verbindung. / In this work, α-azido alcohols which exist in equilibrium with the starting materials have been studied by the reactions of aliphatic and aromatic aldehydes with HN3. In some cases the title compounds can be isolated from the mixture at low temperature. At room temperature, however, the equilibrium is fast and there are again specific concentrations of the aldehyde, hydrazoic acid, and the α-azido alcohol. The reaction of aldehydes with HN3 creates a new chiral center and a chiral aldehyde, e.g. sugar derivatives, produces two anomeric products. The first procedures to prepare 4-bromo-4-methylpentanal and 4-azido-4-methylpentanal are also reported. The latter compound and also the parent 4-azidobutanal do not lead to 4,5-dihydro-1,2,3,4-oxatriazoles by intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition, although it was claimed in the literature. Furthermore, some interesting reactions of the α-azido alcohols have been investigated. The oxidation of α-azido alcohols with pyridinium chlorochromate (PCC) at −60 °C leads to formation of carbonyl azides. The photolysis of α-azido alcohols at −50 °C generates nitrenes with liberation of dinitrogen, which lead to the formation of acid amides after the migration of hydrogen and subsequent tautomerism of the intermediate. 1,2-Migration of a group R in the α-position can produce an intermediate stage which is rapidly converted into formamide derivative. α-Azido alcohols react with PBr3 to give 1-azido-1-bromo derivatives in a clean reaction by substitution of hydroxyl group at the α-position.

In der vorliegenden Arbeit werden drei Hauptthemen behandelt: Ein Teilgebiet stellen die Umsetzungen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen in nucleophilen Substitutions- und Eliminierungsreaktionen dar, die zu neuen, teils hochexplosiven Aziden führen. Durch Derivatisierung mittels 1,3-dipolarer Cycloaddition mit Cyclooctin können diese Verbindungen in ungefährlichere Triazole überführt und anschließend eindeutig mit Hilfe der NMR-Daten, hochaufgelösten Massenspektren und/oder Elementaranalysen charakterisiert werden. Des Weiteren werden im Bereich der Propargylazide zwei Themengebiete erneut aufgegriffen. Ein Teilgebiet stellt die Kupfer(I)-katalysierte 1,3-dipolare Cycloaddition dar, die anhand verschiedener Lösungsansätze zu besser löslichen Heterocyclophanen führen sollte. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der intramolekularen Abfangreaktion von Triazafulvenen, die durch Cyclisierung gebildet werden und unter einem weiteren Ringschluss mit einer nucleophilen Seitenkette zu Triazolen reagieren. Dabei werden Propargylazide durch [3,3]-sigmatrope oder baseninduzierte, prototrope Umlagerung zu den Allenylaziden umgesetzt, die als Vorläufer der Triazafulvene fungieren.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis IX THEORETISCHER TEIL 1 1 Einleitung 1 1.1 Organische Azide − Geschichte, Eigenschaften, Herstellung und Folgereaktionen 1 1.2 Synthese der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 21 und 22 über die Alpha-Azidoalkohole 26 5 1.3 Die Geschichte der Propargylazide 18 und deren Folgereaktionen 7 1.3.1 Synthese von Heterocyclophanen 46 ausgehend von Propargylaziden 18 via 1,3-dipolarer Cycloaddition 8 1.3.2 Umlagerung der Propargylazide 18 zu den Allenylaziden 37 mit anschließender, nucleophiler Abfangreaktion zu den Triazolen 39 11 1.4 Motivation und Zielsetzung 13 2 Ergebnisse und Diskussion 15 2.1 Folgereaktionen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 21 und 22 15 2.1.1 1,3-dipolare Cycloaddition mit Cyclooctin 16 2.1.2 Nucleophile Substitution 17 2.1.3 Eliminierung von Halogenwasserstoff 21 2.1.4 Herstellung und Umsetzung des 1,1-Diazidoethens (80e) 23 2.2 Herstellung neuer Heterocyclophane 46 aus Propargylaziden 18 durch eine „Ein-Topf“-Synthese 29 2.2.1 Darstellung geeigneter Vorläufersubstanzen 18 29 2.2.2 Umsetzung der Propargylazide 18 via CuAAC 32 2.3 Intramolekulare Abfangreaktionen von Triazafulvenen 38 45 2.3.1 Bildung des Allenylazids 37 über eine [3,3]-sigmatrope Umlagerung und die weitere Reaktion zum Triazol 39 45 2.3.2 Baseninduzierte, prototrope Umlagerung über die Allenylazide zu den Triazolen 61 3 Zusammenfassung 69 3.1 Ausblick 75 EXPERIMENTELLER TEIL 77 4 Verwendete Geräte und allgemeine Anmerkungen 77 5 Synthesevorschriften 79 5.1 Synthese und Folgereaktionen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 79 5.1.2 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit TMGA 83 5.1.3 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit NBu4SCN 85 5.1.4 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit tBuOK 88 5.2 Synthese der Heterocyclophane 95 5.2.1 Synthese von 1-Butoxybut-3-in-2-ol (90b) 95 5.2.2 Synthese des 1-Butoxybut-3-in-2-yltosylats (91b) 95 5.2.3 Synthese von 3-Azido-4-butoxybut-1-in (18b) 96 5.2.4 Umsetzung von 3-Azido-4-butoxybut-1-in (18b) mit Methanol 98 5.2.5 Synthese von 3-Azido-4-phenoxybut-1-in (18c) 98 5.2.6 Umsetzung von 3-Azido-4-phenoxybut-1-in (18c) mit Methanol 100 5.2.7 Synthese von 1-Butoxy-4-trimethylsilylbut-3-in-2-ol (101) 100 5.2.8 Synthese von 1-Butoxy-4-trimethylsilylbut-3-in-2-yltosylat (102) 101 5.2.9 Synthese von 3-Azido-4-butoxy-1-trimethylsilylbut-1-in (18d) 102 5.2.10 Synthese von 4-(1-Azido-2-butoxyethyl)-1,2,3-triazol (39b) 102 5.2.11 Alkylierung von 4-(1-Azido-2-butoxyethyl)-1,2,3-triazol (39b) mit Propargylbromid 103 5.2.12 Synthese von 4-(1-Azido-2-phenoxyethyl)-1,2,3-triazol (39c) 105 5.2.13 Alkylierung von 4-(1-Azido-2-phenoxyethyl)-1,2,3-triazol (39c) mit Propargylbromid 105 5.3 Intramolekulare Abfangreaktion von Triazafulvenen 107 5.3.1 Synthese der Ethinyl-substituierten Heterocyclen 107 5.3.2 Synthese der Propargylazide als Vorläufersubstanzen 109 5.3.3 Produkte der intramolekularen Abfangreaktion 118 LITERATURVERZEICHNIS 129 6 Anhang 136 DANKSAGUNG 280 BIOGRAPHIE, VERÖFFENTLICHUNGEN, VORTRÄGE UND POSTER 282 SELBSTSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 284

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Synthese von α-Azidoalkoholen durch die Reaktion von aliphatischen sowie aromatischen Aldehyden mit Stickstoffwasserstoffsäure. Dabei stellt sich ein Gleichgewicht ein, dessen Lage durch die Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten quantitativ bestimmt wird. In jedem Fall besteht die Möglichkeit, den α-Azidoalkohol in der Gleichgewichtsmischung zu charakterisieren und teilweise gelingt die Isolierung der reinen α-Azidoalkohole bei tiefen Temperaturen sowie deren Charakterisierung mittels Tieftemperatur-NMR-Spektroskopie. Die Ausgangsaldehyde für die Synthese der α-Azidoalkohole besitzen elektronenschiebende oder elektronenziehende Substituenten oder sind prochiral oder besitzen funktionelle Gruppe für intramolekulare Reaktionen. Die Titelverbindungen werden mit Cyclooctin im Sinne einer 1,3-dipolaren Cycloaddition abgefangen oder mit Carbonsäurechloriden in die entsprechenden Ester der α-Azidoalkohole überführt. Das nur aus theoretischen Arbeiten bekannte Formylazid wird erstmals aus den α-Azidoalkoholen durch Oxidation hergestellt und in Lösung vollständig charakterisiert. Es werden zudem zahlreiche Alternativsynthesen für Formylazid erfolgreich durchgeführt.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Synthese von α-Azidoalkoholen durch die Reaktion von aliphatischen sowie aromatischen Aldehyden mit Stickstoffwasserstoffsäure. Dabei stellt sich ein Gleichgewicht ein, dessen Lage durch die Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten quantitativ bestimmt wird. In jedem Fall besteht die Möglichkeit, den α-Azidoalkohol in der Gleichgewichtsmischung zu charakterisieren und teilweise gelingt die Isolierung der reinen α-Azidoalkohole bei tiefen Temperaturen sowie deren Charakterisierung mittels Tieftemperatur-NMR-Spektroskopie. Die Ausgangsaldehyde für die Synthese der α-Azidoalkohole besitzen elektronenschiebende oder elektronenziehende Substituenten oder sind prochiral oder besitzen funktionelle Gruppe für intramolekulare Reaktionen. Die Titelverbindungen werden mit Cyclooctin im Sinne einer 1,3-dipolaren Cycloaddition abgefangen oder mit Carbonsäurechloriden in die entsprechenden Ester der α-Azidoalkohole überführt. Das nur aus theoretischen Arbeiten bekannte Formylazid wird erstmals aus den α-Azidoalkoholen durch Oxidation hergestellt und in Lösung vollständig charakterisiert. Es werden zudem zahlreiche Alternativsynthesen für Formylazid erfolgreich durchgeführt.

Systematic studies of basal nonsense suppression, orthogonality of tRNAPyl variants, and cross recognition between codons and tRNA anticodons are reported. E. coli displays detectable basal amber and opal suppression but shows a negligible ochre suppression. Although detectable, basal amber suppression is fully inhibited when a pyrrolysyl-tRNA synthetase (PylRS)-tRNAPyl_CUA pair is genetically encoded. trnaPyl_CUA is aminoacylated by an E. coli aminoacyl-tRNA synthetase at a low level, however, this misaminoacylation is fully inhibited when both PylRS and its substrate are present. Besides that it is fully orthogonal in E. coli and can be coupled with PylRS to genetically incorporate a NAA at an ochre codon, tRNAPyl_UUA is not able to recognize an UAG codon to induce amber suppression. This observation is in direct conflict with the wobble base pair hypothesis and enables using an evolved M. jannaschii tyrosyl-tRNA synthetase-tRNAPyl_UUA pair and the wild type or evolved PylRS-tRNAPyl_UUA pair to genetically incorporate two different NAAs at amber and ochre codons. tRNAPyl_UCA is charged by E. coli tryptophanyl-tRNA synthetase, thus not orthogonal in E. coli. Mutagenic studies of trnaPyl_UCA led to the discovery of its G73U form which shows a higher orthogonality. Mutating trnaPyl_CUA to trnaPyl_UCCU not only leads to the loss of the relative orthogonality of tRNAPyl in E. coli but also abolishes its aminoacylation by PylRS.