Die erste Totalsynthese von Epicolacton

In acht Schritten zum Naturstoff

Forscher um Dirk Trauner, Professor für Chemische Biologie und Genetik an der LMU, haben erstmals den Naturstoff Epicolacton biomimetisch nachgebaut.

Der Naturstoff Epicolacton ist das Stoffwechselprodukt eines Pilzes, der unter anderem tropische Nutzpflanzen wie Kakaobäume kolonisiert. (Bild: LMU)

„Uns ist eine der kürzesten und elegantesten Synthesen eines Naturstoffes gelungen“, sagt Dirk Trauner. Die LMU-Chemiker haben in einer minimalen Anzahl von Schritten eine sehr hohe molekulare Komplexität erreicht. „Das kommt in die Nähe einer idealen Synthese.“ Zudem konnte das Team um Trauner aufklären, wie Epicolacton entsteht und seine allgemeine Bedeutung aufzeigen.

Der Naturstoff Epicolacton wurde erstmals im Jahr 2012 isoliert. Er ist ein Stoffwechselprodukt des endophytischen Pilzes Epicoccum, der unter anderem tropische Nutzpflanzen wie Zuckerrohr und Kakaobäume kolonisiert. Epicolacton ist chemisch sehr komplex. Die Verbindung enthält mehrere Stereozentren und weist eine verschlungene mehrringige Struktur auf. „Wir wollten wissen, wie diese wunderschöne Struktur in der Natur entsteht. Ihre Komplexität macht es jedoch zu einer Herausforderung, diesen Naturstoff zu synthetisieren“, sagt Dirk Trauner.

Simpler Vorläufer, komplexer Stoff

Bislang war ungeklärt, wie Epicolacton gebildet wird. Die LMU-Chemiker haben festgestellt, dass das molekulare Muster von Epicolacton dem von Purpurogallin ähnelt. Purpurogallin gilt als Urform bestimmter natürlicher Farbstoffe. Er ist beispielsweise für die Färbung schwarzen Tees und verschiedener Pilze verantwortlich. Auch die Eisengallustinte, mit der bereits vor mehr als 2000 Jahren mit der Feder geschrieben wurde, verdankt ihre schwarze Farbe Purpurogallin.

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„Aufgrund des Verständnisses der Entstehung von Purpurogallin ist uns dann eine biomimetische Totalsynthese gelungen. Sie beginnt bei Vanillylalkohol und führt in nur acht Schritten zu Epicolacton“, sagt Trauner. „Das ist ein weiteres Beispiel, wie sich ein strukturell komplexer Naturstoff aus einem vergleichbar einfachen Vorläufer bildet." Im Rahmen dieser Synthese haben die Forscher eine weitere Verbindung isoliert – Isoepicolacton – die auch in den endophytischen Pilzen vorkommen dürfte.

Die Forschungsergebnisse ermöglichen nun, Epicolacton in größerem Maßstab im Labor herzustellen. Als nächstes wollen die LMU-Chemiker den Mechanismus der chemischen Kaskade im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 749 (Intermediates of Molecular Transformations) weiter analysieren, um deren allgemeine Bedeutung noch besser zu verstehen.

Publikation:
Pascal Ellerbrock, Nicolas Armanino, Marina K. Ilg, Robert Webster and Dirk Trauner: An eight-step synthesis of epicolactone reveals ist biosynthetic origin. In: Nature Chemistry 2015, DOI: 10.1038/NCHEM.2336.
Kontakt:
Prof. Dr. Dirk Trauner
Department Chemie und Biochemie
Ludwig-Maximilians-Universität München
E-Mail: dirk.trauner@lmu.de

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