Synthesis and biocatalytic conversion of natural and artificial isoprenoid diphosphates

Abstract

Im Rahmen der Arbeit wurde eine Methode für die modulare und stereospezifische Synthese von allylischen Isoprenoidalkoholen etabliert. Den Schlüsselschritt stellt hierbei die Biellmann-Ducep-Reaktion dar. Ausgehend von den kommerziell erhältlichen Alkoholen Prenol, Geraniol und Nerol, konnten, durch die Nutzung von nur fünf unterschiedlichen Modulen zur Kettenverlängerung, 19 verschiedene Isoprenoidalkohole synthetisiert werden. Im Vergleich mit literaturbekannten Methoden zeigte sich das hier vorgestellte Verfahren stets überlegen und stellt somit den neuen Goldstandard für die modulare Synthese von Isoprenoidalkoholen dar. Durch eine nachfolgende Diphosphorylierung konnten außerdem 21 Isoprenoiddiphosphate dargestellt werden. Die biokatalytische Umsetzung dieser Produkte durch Terpensynthasen führte zur Bildung interessanter Produkte, die einen wertvollen Einblick in die Fähigkeiten drei natürlich vorkommender Vertreter dieser Enzymklasse erlaubten.

In the context of the thesis, a method for the modular and stereospecific synthesis of allylic isoprenoid alcohols was established. The Biellmann-Ducep reaction represents the key step of this method. Starting from the commercially available alcohols prenol, geraniol and nerol, 19 different isoprenoid alcohols were synthesized, using only five different chain elongation building blocks. Compared to similar methods reported in literature, the described procedure showed to be superior in all cases. As a result it represents the new gold standard for the modular synthesis of isoprenoid alcohols. Through subsequent diphosphorylation, 21 isoprenoid diphosphates could be obtained. The biocatalytic conversion of these products by terpene synthases, led to the formation of interesting product species, which allowed valuable insights into the capabilities of three naturally occurring examples of this enzyme class.