Total Synthesis of Mbandakamin A and Related Naphthylisochinoline-Alkaloids with Antiplasmodial Activities and HPLC-ECD-Analysis of inherent Chiral Metallocorrdes

Tropische Infektionskrankheiten sind noch immer die Haupttodesurache in vielen Ländern der Dritten Welt. Unter ihnen ist Malaria neben der Immunschwächekrankheit AIDS und Tuberkulose am weitesten verbreitet. Laut WHO erkrankten allein im Jahr 2016 rund 216 Millionen Menschen an Malaria und weltweit verstarben 445.000 Menschen an den Folgen dieser Infektion. Solange die Wirksamkeit des Impfstoffs RTS,S/AS01 gegen Malaria noch Schwachstellen aufweist und andere Impfstoff-Kanditaten sich noch in präklinischen Testphasen befinden, ist vor allem die Entwicklung neuer Wirkstoffe, auch im Hinblick auf die rasante Ausbreitung von Resistenzen gegen herkömmliche Medikamente, weiterhin eine dringende Aufgabe. Eine vielversprechende Wirkstoffklasse mit interessanten strukturellen Eigenschaften und einer ungewöhnlichen Biosynthese aus Acetat-Einheiten sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide aus den beiden paläotropischen Pflanzenfamilien der Dioncophyllaceae und Ancistrocladaceae. Die Naphthylisochinolin-Alkaloide sind hervozuheben aufgrund ihrer exzellenten Aktivität gegen Plasmodium falciparum, den Erreger der Malaria tropica, sowie wegen ihrer Wirksamkeit gegen Erreger weiterer Krankheiten wie beispielsweise AIDS, Leishmaniose und Afrikanische Trypanosomiasis. Auch im Kampf gegen maligne Erkrankungen wie Leukämie und pankreatischen Krebs werden sie aufgrund ihrer cytotoxischen Eigenschaften als vielversprechende Leitstrukturen betrachtet. Die strukturell beeindruckendsten Naphthylisochinolin-Alkaloide sind die dimeren Mbandakamine, die von unserer Arbeitsgruppe vor einiger Zeit aus einer kongolesischen Ancistrocladus-Liane isoliert wurden. Sie besitzen sieben stereogene Elemente und sind die ersten natürlich vorkommenden Dimere mit einer höchst unsymmetrischen 6',1''-gekuppelten zentralen Biarylachse. Diese impliziert eine außergewöhnlich hohe sterische Hinderung an der zentralen Achse, wie sie noch in keinem anderen dimeren Naphthylisochinolin-Alkaloid gefunden wurde. Verbunden mit ihren bemerkenswerten und vielseitigen pharmakologischen Wirkeigenschaften sind sie ausgesprochen interessante Moleküle für eine synthetische Erschließung. Ziel dieser Arbeit war die erstmalige Totalsynthese von Mbandakamin A und B sowie die Synthese ihrer monomeren Hälften 5-epi-Korupensamin E und 8-O-Methylkorupensamin A. Zudem sollten weitere Naphthylisochinolin-Dimere, die bei der Synthese der Mbandakamine anfallen, isoliert und charakterisiert werden. Alle neuen mono- und dimeren Naphthylisochinoline sollten abschließend am Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Institut auf ihre biologische Aktivität getestet werden. Zusätzlich gelang im Rahmen eines Kooperationsprojekts erstmals die stereochemische Charakterisierung des strukturell ganz neuartigen, inhärent chiralen Wolframbiscorrols durch online HPLC-ECD-Analyse in Kombination mit quantenchemischen Rechnungen.Tropical infectious diseases are still the leading cause of death in developing countries. Among them, malaria is the most widespread one, besides the immunodeficiency syndrome AIDS and tuberculosis. According to the WHO about 216 million people were diagnosed with malaria in 2016, and it was estimated that 445 000 deaths due to malaria occurred globally. As long as vaccinations still show weaknesses in their efficacy or are only in the pre-clinical phase, the development of new drugs is inevitable because of the rapid spread of drug resistance. A promising class of agents with interesting structural properties and an unusual biosynthesis are the naphthylisoquinoline alkaloids from the two palaeotropic plant families of Dioncophyllaceae and Ancistrocladaceae, because not only the naphthalene parts but also the isoquinoline moieties originate from acetate- units. The naphthylisoquinoline alkaloids have attracted attention due to their high activities against Plasmodium falciparum, the pathogen causing malaria tropica, and for their effectiveness against the pathogens of further tropical diseases such as AIDS, leishmaniasis, schistosomiasis and trypanasomiasis. In the fight against malignant diseases such as leukemia and pancreatic cancer, they are also considered as promising lead structures, because of their cytotoxic properties. Structurally most impressive naphthylisoquinoline alkaloids are the dimeric mbandakamines, recently isolated by our group from a Congolese Ancistrocladus liana. The mbandakamines possess seven stereogenic elements and are the first naturally occurring dimers with a highly unsymmetric 6',1''-coupled central biaryl axis. This implies an exceptionally high steric hindrance that has not been found in any other dimeric naphthylisoquinoline alkaloid so far. In combination with their remarkable pharmacological activities, they are extremely interesting synthetic goals. The aim of of the present work was the first synthesis of 5-epi-korupensamine E and 8-O- methylkorupensamine A, which are the two molecular halves of mbandakamines A and B, followed by their phenol-oxidative coupling to give rise to the mbandakamines. Additionally, further mono- and dimeric naphthylisoquinolines obtained en route to the mbandakamines were to be isolated and characterized. Moreover, all new mono- and dimeric naphthylisoquinolines were to be tested for their antiprotozoal activities at the Swiss Tropical and Public Health Institute. In addition,in a cooperation project the stereochemical characterization of an inherently chiral tungsten biscorrole by online-HPLC-ECD analysis in combination with quantum-chemical calculations was achieved for the very first time