Austauschf d h i g e s ...... 1 Kat on -:::~)- ............... ~) . . . . Trocknung 180~ H20-Schicht< ......... -~ ............. ~o-3 T o r r

(a)

l

-

~

Kationenaustausch mit Acetylcholin [ ~

(b)

i

-

I f

I

,,~

-

~

Trocknung 180 C a~I~21: X

I

t

el

~'~

~) : .....

d=12 45~,

l

~ . ~

i Polarisation im elektrischen Fetd [ ~. CH3~, ~-H

-~

d 2-15'11~'

-

, ~cH,.o~-o'~f'~'~

~) ...............

el

o.. O~ ,.~w -;o~u

I

I .

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-

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-

, ~%,H

t

HOHH;o

.

(c) el Hydro[yse

d=14.21~.

el

d=14.21 ~,

~el 0H ~

I

-

-

H H~O~ H-o,HH~

.o., frei b e w e g l i c h

(d)

I

1

OH-H;O*

N~H=~H

-

I el

d -14.21

Fig. l a - d . Schema des Modetlversuchs zur Freisetzung yon Acetylchotin aus Acetylcholin-Vermikutit. (a) Ausgangsvermikulit mit anorganischen Zwischenschichtkationen in verschiedenen Hydrationszustfinden; (b) Acetylcholin-Vermikulit in unterschiedlichen Hydrationszust/inden; (c) Polarisation des Acetylcholins im Vermikulit unter dem EinfluB eines elektrischen Feldes mit unterschiedlicher Feldrichtung, der Ubersichtlichkeit halber wurde die Polarisation des Acetylcholins durch eine Konformationsgnderung charakterisiert; (d) Hydrolyse des polarisierten Acetylcholin-Vermikulits mit Freisetzung von Acetylcholin

mit 14C.markiertem Acetylcholin belegt und nach kurzem Abspttlen zwischen zwei Elektroden befestigt. Jeder Kristall wurde mehrmals 3 min in wenig Wasser getaucht; wfihrend dieser Zeit war ein Potential an die Elektroden gelegt. Die Acetylcholinmenge in dem vorgelegten Wasser wurde durch Messung der 14C-Aktivitfit bestimmt. Die Untersuchung ergab, dab Acetylcholin in Schichtsilicate eingebaut werden kann. Die Eintauschisotherme erreicht bei 70 mMol/100 g Kristall ein Plateau. Der steile Anstieg zum Plateau lfil3taufeine hohe Stabilitfit des Interkalationskomplexes schliegen. Der Schichtabstand der Ausgangsverbindung verringert sich nach Trocknung, w~ihrend der des Acetylcholin-Vermikulits unver~ndert bleibt (Fig. 1 a, b). Offensichtlich wird durch die Acetylcholin-Kationen ein gro6er Teil des Quellungswassers verdrfingt. Die unter dem EinfluB eines elektrischen Feldes freigesetzte Acetylcholinmenge ist zun~chst sehr grog und nfihert sich dann asymptotisch einem Grenzwert. Art, St~rke und Frequenz des jeweiligen Feldes haben einen deutlichen Einflul3 auf die Menge des freigesetzten Acetylcholins, ohne dab eine direkt proportionale AbhS.ngigkeit zu erkennen ist. Die stfirkste Wirkung zeigen unterbrochene Gleichspannungsfelder (400 V/cm, 45 Hz) mit einer Zunahme aufdas Dreifache der ohne Feldeinwirkung freigesetzten Acetylcholinmenge. Wahrscheinlich beruht die Zunahme der Acetylcholinausschfittung im elektrischen Feld darauf, dab ftir die HNfte der Acetylcholin-Kationen die Bindung zur negativ geladenen Silicatschicht verstS.rkt, ffir die andere H/ilfte dagegen geschwficht wird. Als Folge der Verminderung der Bindungsfestigkeit verschiebt sich das Hydrolysegleichgewicht, und das entstehende freie Acetylcholin kann den Schichtzwischenraum verlassen. Eingegangen am 26. Mfirz 1975 1. Akert, K. : Klin. Wschr. 49, 509 (1971) 2. Weil3, A., in: Organic Geochemistry (G. Eglinton and M.TJ. Murphy, eds.). Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1969 Naturwissenschaften 62 (1975)

9 by Springer-Verlag 1975

Synthese

von rac.-Pumiliotoxin

C

G. Habermehl * und H. Andres Institut ftir 0rganische Chemie der Technischen Hochschule Darmstadt B.Witkop Laboratory of Chemistry, NIAMDD, National Institutes of Health, Bethesda, Md., U.S.A. Die aus den mittelamerikanischen Pfeilgiftfr6schen der Gattung Dendrobates stammenden Toxine geh6ren zwei Strukturtypen, den Pumiliotoxinen und den Histrionicotoxinen [1, 2], an. Diese Substanzen spielen eine bedeutende Rolle ffir das Studium der Reizfortleitung in Nerven- und Muskelzellen sowie f/Jr die Durchlgssigkeit yon Zellmembranen fiir K +- und Na § So war aus D. pumilio und D. auratus neben weiteren Alkaloiden vom Pumiliotoxin-Typ [3] das Pumiliotoxin C isoliert und in seiner Struktur aufgeklfirt worden [1]. Zwei vor kurzem publizierte Synthesen des Pumiliotoxins C [4, 5] veranlassen uns, unsere Ergebnisse kurz mitzuteilen; eine ausffihrliche Ver6ffentlichung folgt an anderem Ort. Unsere Synthese ist einfach und ergiebig und macht Pumiliotoxin C in vier Schritten zug/inglich. Sie ist sehr variabel und macht auch andere Pumiliotoxine leicht darstellbar. Als Ausgangsmaterial dient 2-Carbfithoxy-3-methyl-cydohexanon (1) [6], das in sein Enamin (2) ifbergefOhrt und mit dem Hydrobromid des 1-Brom-3-aminohexans (3) [7] in D M F umgesetzt wird. Der entstehende Ester (4) wird mit w/il3riger Salzs/iure verseift und decarboxyliert. Das resultierende 2-nPropyl-5-methyl-A 1.9_octahydrochinolin (5) lfiBt sich nun mit Pd-C in vortrefflicher Ausbeute zu den zwei stereoisomeren Perhydrochinolinen 6 und 7 hydrieren. Als Hauptprodukt in rund 50% Ausbeute entsteht dabei das racemische Pumiliotoxin C (6). Die hohe Stereoselektivit~it dieser Synthese wird durch zwei Reaktionsschritte erreicht. So dirigiert die Methyl* Separata sind von diesem Autor erh~iltlich. 345

CH3

CH s

O COOEt

COOEt

Table 1. Stereochemistry of nicotinamide nucleotide-linked dehydrogenases (unless otherwise indicated summarized from [6, 7])

Br

He

C3Hv

2 H3C

3 H3.C

C3H7

C3H7

COOEr

4

5

H3C. --" H

H3.C .~ H

aHv l-

H

6

- C3H7 ~l H

7

gruppe in 2 den neu eintretenden Substituenten (3) in die sterisch gfinstigere trans-Stellung. Bei der Hydrierung fiber Pd-C sorgt die n-Propylgruppe daffir, dab der Katalysator fast ausschlieglich v o n d e r dieser Gruppe entgegengesetzten Seite an das Molekfil herankommt. Hierdurch er6ffnet sich ein Weg zur Darstellung der reinen Antipoden durch Verwendung optisch reiner Ausgangsmaterialien;hierfiber werden wir an anderer Stelle [8] berichten. Das synthetische rac.-Pumiliotoxin stimmt nach Massenspektrum, IR-Spektrum, 1H-NMR-Spektrum mit dem natfirlichen iiberein; darfiberhinaus wird die Identit/it mit dem Naturprodukt durch R6ntgenstrukturanalyse bewiesen. Der Schmelzpunkt des Hydrochlorids liegt bei 245 ~ Die Arbeit wurde durch die NIH, Bethesda, Md., USA, sowie durch die D F G unterstfitzt, woffir wir aufrichtigen Dank schulden. Eingegangen am 29. April 1975 1. Daly, J.W., et al. : Liebigs Ann. Chem. 729, 198 (1969) 2. Witkop, B. : Experientia 27, 1121 (1971) 3. Habermehl, G., et al. : in Vorbereitung 4. Oppolzer, W., Fr6stl, W., Weber, H.P.: Helv. Chim. Acta 58, 593 (1975) 5. Ibuka, T., et al. : Tetrahedron Letters 1975, 327 6. Adams, R, Smith, C.M., Loewe, S.: J. Am. Chem. Soc. 64, 2087 (1942) 7. Habermehl, G., Andres~H. : in Vorbereitung 8. Habermehl, G., et al. : in Vorbereitung

e.c. Number

Name

Ref.

NAD-linked dehydrogenases with A-type stereospecificity 1.2.1.2 formate dehydrogenase 1.1.1.1 alcohol dehydrogenase 1.2.1.3 acetaldehyde dehydrogenase 1.1.1.27 G-lactate dehydrogenase 1.1.1.28 DR-lactate dehydrogenase 1.1.1.29 D-glycerate dehydrogenase 1.1.1.32 mevaldate dehydrogenase 1.3.1.14 dihydro-orotate dehydrogenase 1.6.2.2 cytochrome b reductase [3] NAD-photoreductase [11] 1.4. i. 1 G-alanine dehydrogenase [22] 1.1.1.14 L-iditol dehydrogenase [23, 25] 1.1.1.26 glyoxylate reductase 1.1.1.41 threo-Dcisocitrate dehydrogenase NA.DP-linked 1.1.1.33 1.1.1.40 1.1.1.42 1.3.1.15 1.5.1.3 1.1.1.100 1.1.1.149 1.6.7.1 1.1.1. I23 1.5.1.5

dehydrogenases with A-type stereospecificity mevaldate dehydrogenase malic enzyme Ds-isocitrate dehydrogenase dihydro-orotate dehydrogenase tetrahydrofolate dehydrogenase 3-oxo-[acyl-carrier-protein]reductase D-glyceraldehyde dehydrogenase 20 c~-hydroxysteroiddehydrogenase ferrodoxin NADP-reductase glyoxylate reductase 5-keto-D-fructosereductase methylene tetrahydrofotate dehydrogenase

NAD-linked dehydrogenases with B-type stereospecificity 1.12.1.2 hydrogen dehydrogenase i. I. 1.8 sn-glycerophosphate dehydrogenase 1.1.1.118 D-glucosedehydrogenase 1.6.4.3 dihydrolipoate dehydrogenase (diaphorase) 1.1.1.30 DR-fl-hydroxybutyratedehydrogenase 1.1.1.22 UDPG-dehydrogenase i.i.1.50 3e and 3fl hydroxysteroid dehydrogenases 1.1.1.5t from P. testosteroni 1.1.1.63 testosterone-17fi-dehydrogenase 1.1.1.48 D-galactosedehydrogenase 1.1.1.108 LR-carnitinedehydrogenase 1.5.1.11 octopine dehydrogenase 1.2.1.12 glyceraldehyde phosphate dehydrogenase 1.1.I.150 21-hydroxysteroiddehydrogenase 1.1.1.35 Ls-3-hydroxybutyryl-CoAdehydrogenase

[12] [13] [14] [5] [25]

[15] [9] [9] [21] [10] [16] [17]

M.A. Alizade and K. Brendel

NADP-linked dehydrogenases with B-type stereospecificity 1.1.1.49 D-glucose-6-phophate dehydrogenase 1.1.1.44 6-phospho-D-gluconate dehydrogenase aromatic aldehyde ketone reductase ketone reductases (a and e) 1.6.4.5 thioredoxin reductase c~-acetohydroxy acid isomero-reductase 1.2.1.30 aryl-aldehyde NADP-oxydoreductase NADPH-dependent 3-keto-sphinganine reductase

Department of Pharmacology, College of Medicine, The University of Arizona, Tucson, Arizona 85724

NAD(P)-linked dehydrogenases with A-type stereospecificity 1.1.1.71 NAD(P) alcohol dehydrogenase [24]

A great number of NAD(P)-linked dehydrogenases have been investigated as to the stereochemistry of hydrogen transfer catalyzed by th6m. The pioneering work of Westheimer, Vennesland, and their coworkers [1-3] conclusively demonstrated that NAD- and NADP-linked dehydrogenases exhibit stereospecificity, not only toward the substrate but also toward the coenzyme. The transferred hydrogen is located at the C-4

NAD( P)-linked dehydrogenases with B-type stereospecificity 1.4.1.3 L~-glutamate dehydrogenase 1.6.4.2 glntathionreductase 1.1.1.62 oestradiol 17fi-dehydrogenase [9] squalene synthetase 1.6.1.1 transhydrogenase 1.6.2.4 cytochrome-c reductase [3]

Tentative Classification of NAD(P)-Linked Dehydrogenases in Regard to Their Stereoehemistry of Hydrogen Transfer to the Coenzyme

346

Naturwissenschaften 62 (1975)

[I8]

9 by Springer-Verlag 1975