Entwicklung innovativer und effizienter Synthesewege wichtiger pharmazeutischer Wirkstoffe Dissertation zur Erlangung des Grades „DOKTOR DER NATURWISSENSCHAFTEN“ im Promotionsfach Chemie am Fachbereich Chemie, Pharmazie, Geographie und Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz von Tobias Lucas geboren in Simmern Mainz, 2023 Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von Juni 2019 bis Oktober 2023 am Department Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz im Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Till Opatz angefertigt. D77 Datum der mündlichen Prüfung: 05.12.2023 Dekanin: Prof. Dr. Eva Rentschler 1. Berichterstatter: Prof. Dr. Till Opatz 2. Berichterstatter: Für meine Familie Erklärung Mainz, Oktober 2023 Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig angefertigt und nur die in dieser Arbeit ausdrücklich genannten Quellen und Hilfsmittel genutzt habe. Ich versichere, dass ich wörtlich oder sinngemäß übernommenes Gedankengut als solches gekennzeichnet habe. Tobias Lucas _____________________ _____________________ (Ort, Datum) (Unterschrift) Zusammenfassung Zusammenfassung In Zusammenarbeit mit dem Medicines for All Institute und der Phlow Corporation wurden neue und moderne Synthesewege zu pharmazeutischen Wirkstoffen erforscht, um dadurch die Herstellungskosten wichtiger Arzneimittel zu senken und deren globale Verfügbarkeit zu verbessern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde an den Synthesen der folgenden vier Wirkstoffe gearbeitet. Die ersten zwei Projekte beschäftigten sich mit essenziellen Wirkstoffen gegen Tuberkulose, genauer multiresistenter und exzessiv-resistenter Tuberkulose, welche beide in der von der WHO empfohlenen Kombinationstherapie BPaL zum Einsatz kommen. Als erstes wurde an dem Wirkstoff Pretomanid gearbeitet, der ausgehend von geschützten (R)-Glycidolen und 2-Brom-4-nitroimidazol in einer dreistufigen Synthese in bis zu 40% Ausbeute synthetisiert wurde. Es wurde auf die Vermeidung von Produktverlusten durch zusätzliche Reinigungsschritte geachtet, um so die Synthesekosten zu verringern. Bedaquilin stellte den zweiten Anti- Tuberkulose-Wirkstoff in dieser Arbeit dar. Statt der Entwicklung einer alternativen Syntheseroute wurde der aktuelle industrielle Prozess, welcher eine Lithiierung/1,2- Additionssequenz beinhaltet, optimiert. Nach Kristallisation konnte das gewünschte Diastereomer in einer Ausbeute von 62% und einer Reinheit von 99.7% gewonnen werden. Darauffolgend wurde an der Synthese von zwei Virostatika gearbeitet. Cabotegravir stellt einen wichtigen HIV-Inhibitor dar, welcher sowohl zur direkten Behandlung einer HIV-Infektion als auch in Form einer Präexpositionsprophylaxe Anwendung findet und zudem die Möglichkeit einer intramuskulären Depotinjektion bietet. Es wurde eine vierstufige Synthese unter Nutzung von kommerziell erhältlichen Standardchemikalien und ohne aufwendige Reinigungsschritte etabliert, welche das gewünschte Produkt in einer Gesamtausbeute von 59% im Multi-Gramm- Maßstab in einer Reinheit von 99.9% lieferte. Des Weiteren wurde an der Synthese des antiviralen Arzneistoffs Molnupiravir geforscht, welcher zur Behandlung von COVID-19, der durch SARS- CoV-2 ausgelösten Krankheit, entwickelt wurde. Die erste veröffentlichte Synthese beinhaltete jedoch aufwändige Schutzgruppenoperationen und erzielte lediglich eine geringe Ausbeute. Daher wurde die Synthese ausgehend von Uridin untersucht und ein dreistufiger Prozess ohne die mehrfache Nutzung von Schutzgruppen etabliert, welcher das gewünschte Produkt in 51% Ausbeute lieferte. In Kooperation mit dem deutschen Bundeskriminalamt und dem ADEBARplus-Projekt wurde an der Synthese eines breiten Spektrums synthetischer Cannabinoide gearbeitet. Ziel dieses Projekts war die Synthese und analytische Betrachtung zuvor sichergestellter und neuartiger Cannabinoide, um (i) die Struktur zu bestätigen, (ii) Referenzmaterial bereitzustellen, (iii) die Cannabinoide auf ihre Potenz am CB1-Rezeptor zu testen und (iv) wenn nötig, gesetzlich zu erfassen. IX Abstract Abstract In collaboration with the Medicines for All Institute and the Phlow Corporation, new and efficient synthetic routes to important active pharmaceutical ingredients (APIs) were investigated. The aim was to reduce the manufacturing costs of important medicines and thereby improve their global access. As part of these projects, the following four APIs were synthesized. In the first two projects, the syntheses of essential active substances against tuberculosis, specifically multidrug-resistant and excessively drug-resistant tuberculosis, which are both used in the WHO recommended drug regimen BPaL was investigated. First, the synthesis of the active pharmaceutical ingredient pretomanid was investigated. The three-step synthesis started from protected (R)-glycidols and 2-bromo-4-nitroimidazole and pretomanid was furnished in an overall yield up to 40%. Care was taken to avoid product losses due to additional purification steps and thus reducing synthesis costs. Bedaquiline represented the second anti-tuberculosis agent in this work. Instead of developing an alternative synthetic route, however, the current industrial process involving a lithiation/1,2-addition sequence was optimized. After selective recrystallisation, the desired diastereomer was obtained in 62% yield and a purity of 99.7%. The next two projects focused on the syntheses of two antiviral APIs. Cabotegravir is an important HIV inhibitor, which is used both for direct treatment of HIV infection as well as in the form of pre- exposure prophylaxis. Additionally, it offers the possibility of intramuscular depot injection. A four-step synthesis was established using commercially available standard chemicals without the need of complex purification steps which furnished the desired product in an overall yield of 59% on a multi-gram scale and a purity of 99.9%. Next, the synthesis of the antiviral drug molnupiravir, which was developed for the treatment of COVID-19, the disease caused by SARS-CoV-2, was investigated. However, the first published synthesis involved complex protecting group operations and achieved only low yield. Therefore, a strategy starting from uridine was investigated and a three-step process without the extensive use of protecting groups was established, which finally gave the desired product in 51% yield. In cooperation with the German Federal Criminal Police Office and the ADEBARplus project, the synthesis of both already known and novel synthetic cannabinoids was conducted. The aim of this project was to synthesize and analyze previously seized and novel cannabinoids in order to (i) confirm their structure, (ii) provide reference material, (iii) test the cannabinoids for their potency at the CB1 receptor, and (iv) legally register the cannabinoids if necessary. XI Bemerkungen Bemerkungen Im Rahmen dieser Dissertation wurden verschiedene Projekte in Kooperation mit dem Medicines for All Institute (Virginia Commonwealth University), der Phlow Corporation und dem deutschen Bundeskriminalamt (BKA) bearbeitet. Die einzelnen Beiträge werden im Folgenden näher erläutert. arbeitete an der Synthese der CP-C1- und CP/CB-C2-Cannabinoidderivate und an der Entwicklung und Etablierung einer optimierten Synthesestrategie zu weiteren synthetischen Cannabinoiden. Beide Projekte wurden im Rahmen des ADEBARplus- Projekts und ihrer Bachelorarbeiten unter Betreuung von Tobias Lucas in der Arbeitsgruppe Opatz durchgeführt. forschte an der selektiven Acylierung im Rahmen der Synthese von Cabotegravir während seines Forschungsmoduls unter Betreuung von Tobias Lucas in der Arbeitsgruppe Opatz. In Kooperation mit dem Bundeskriminalamt und dem ADEBARplus-Projekt wurden die synthetisierten Cannabinoide von auf ihre in vitro-Affinität und -Aktivität am humanen CB1-Rezeptor untersucht. Die Messungen der VCD-Spektren sowie alle durchgeführten DFT-Rechnungen und Auswertungen wurden in Kooperation mit und durchgeführt. In dieser Arbeit werden sowohl bereits veröffentlichte Ergebnisse in Form der einzelnen Publikationen als auch bisher unveröffentlichte Ergebnisse verwendet. Für die in dieser Arbeit genutzten Publikationen sind in den entsprechenden Abschnitten Abbildungen, Schemata, Tabellen und Textauszüge in angepasster Form übernommen. Für jene Publikationen, die in ihrer publizierten Form (Kapitel 3, Ergebnisse und Diskussion) dargestellt werden, ist sowohl die Nummerierung der Moleküle als auch die zitierte Literatur für die jeweilige Publikation eigenständig zu betrachten und somit unabhängig von der restlichen Arbeit. Das jeweilige Zusatzmaterial der Publikationen (supporting information) wird in Kapitel 7 (Anhang) bereitgestellt. Eine Erlaubnis zur Verwendung in angepasster Form und zur separaten Publikation wurde bei den entsprechenden Verlagen eingeholt, beziehungsweise es wird auf die Creative Commons Lizenz verwiesen.[1–7] Alle Molekülstrukturen wurden eigenständig mit Chemdraw und bildliche Schemata mit Microsoft Powerpoint und Microsoft Excel erstellt. XIII Publikationen Publikationen Im Rahmen dieser Dissertation wurden einige Teilergebnisse bereits veröffentlicht: Short and Efficient Synthesis of the Antituberculosis Agent Pretomanid from (R)‐Glycidol T. Lucas,† J.-P. Dietz,† F. S. P. Cardoso, D. R. Snead, R. Nelson, K. O. Donsbach, B. F. Gupton, T. Opatz, Org. Process Res. Dev. 2023, 27, 1641–1651. Pharmacology, prevalence in Germany, and analytical data of cyclobutylmethyl‐ and norbornylmethyl‐type synthetic cannabinoid receptor agonists B. Pulver, J. Riedel, T. Schönberger, S. Halter, T. Lucas, T. Opatz, K. E. Grafinger, M. Scheu, A. Zschiesche, M. Pütz, K. Putzer, F. Westphal, V. Auwärter, Drug Test. Anal., 2023, 1–8. Diastereoselectivity is in the Details: Minor Changes Yield Major Improvements to the Synthesis of Bedaquiline S. J. Mear,† T. Lucas,† G. P. Ahlqvist,† J. M. S. Robey, J.-P. Dietz, P. V. Khairnar, S. Maity, C. L. Williams, D. R. Snead, R. C. Nelson, T. Opatz, T. F. Jamison, Chem. Eur. J., 2022, 28, e202201311. Structure elucidation of the novel synthetic cannabinoid Cumyl‐tosyl‐indazole‐3‐ carboxamide (Cumyl‐TsINACA) found in illicit products in Germany B. Pulver, T. Schönberger, D. Weigel, M. Köck, Y. Eschenlohr, T. Lucas, N. Podlesnik, T. Opatz, W. Dreiseitel, M. Pütz, J. Schäper, V. Auwärter, F. Westphal, Drug Test. Anal., 2022, 1–20. Six‐Step Gram Scale Synthesis of the HIV Integrase Inhibitor Dolutegravir Sodium J.-P. Dietz, T. Lucas, J. Groß, S. Seitel, J. Brauer, D. Ferenc, B. F. Gupton, T. Opatz, Org. Process Res. Dev. 2021, 25, 1898–1910. A Concise Route to MK‐4482 (EIDD‐2801) from Cytidine N. Vasudevan, G. Ahlqvist, C. P. McGeough, D. J. Paymode, F. S. P. Cardoso, T. Lucas, J.-P. Dietz, T. Opatz, T. F. Jamison, B. F. Gupton,D. R. Snead, Chem. Commun., 2020, 56, 13363–13364. Weitere Veröffentlichungen im Rahmen der Doktorarbeit: Glucose as an eco‐friendly reductant in a one‐pot synthesis of 2,3‐dihydroquinazolin‐ 4(1H)‐ones T. dos Santos, C.Grundke, T. Lucas, L. Großmann, G. C. Closoki, T. Opatz, Eur. J. Org. Chem., 2020, 6429–6432. Synthesis of 4‐Amino‐5‐fluoropyrimidines and 5‐Amino‐4‐fluoropyrazoles from a β‐Fluoroenolate Salt T. Lucas, J.-P. Dietz, T. Opatz, Beilstein J. Org. Chem. 2020, 16, 445–450. † Geteilte Erstautorenschaft. XV Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung ......................................................................................................................................... IX  Abstract .............................................................................................................................................................. XI  Bemerkungen ............................................................................................................................................... XIII  Publikationen ................................................................................................................................................. XV  Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................................................ XIX  1.  Einleitung ................................................................................................................................................ 23  1.1  Wirkstoffentwicklung ................................................................................................................ 23  1.2  Das Medicines for All Institute ................................................................................................ 24  1.3  Tuberkulose ................................................................................................................................... 26  1.3.1  Pretomanid.............................................................................................................................................. 28  1.3.2  Bedaquilin ................................................................................................................................................ 32  1.4  Akquiriertes Immun‐Defizienz‐Syndrom ........................................................................... 35  1.4.1  Replikation der HI-Viren ................................................................................................................... 37  1.4.2  Antiretrovirale Therapie ................................................................................................................... 38  1.4.3  Cabotegravir ........................................................................................................................................... 42  1.5  COVID‐19 ......................................................................................................................................... 45  1.5.1  Molnupiravir ........................................................................................................................................... 45  1.6  Cannabinoide ................................................................................................................................ 47  1.6.1  Synthetische Cannabinoide .............................................................................................................. 49  2.  Zielsetzung und Motivation .............................................................................................................. 53  3.  Ergebnisse und Diskussion .............................................................................................................. 57  3.1  Synthese von Pretomanid ......................................................................................................... 57  3.1.1  Zusammenfassung der Publikation zu Pretomanid ............................................................... 58  3.2  Synthese von Bedaquilin ........................................................................................................... 70  3.2.1  Zusammenfassung der Publikation zu Bedaquilin ................................................................. 71  3.3  Synthese von Molnupiravir ...................................................................................................... 80  3.3.1  Zusammenfassung der Publikation zu Molnupiravir ............................................................ 81  3.3.2  Zusätzliche Synthesen von Molnupiravir ................................................................................... 84  3.4  Synthese von Cabotegravir ....................................................................................................... 85  3.4.1  Zusammenfassung Cabotegravir .................................................................................................... 92  XVII Inhaltsverzeichnis 3.5  Synthese von synthetischen Cannabinoiden ...................................................................... 94  3.5.1  Zusammenfassung synthetischer Cannabinoide .................................................................. 102  4.  Ausblick ................................................................................................................................................ 103  5.  Experimenteller Teil ........................................................................................................................ 104  5.1  Allgemeine Arbeitsmethoden und Messgeräte .............................................................. 104  5.1.1  Allgemeines ......................................................................................................................................... 104  5.1.2  Chemikalien und Lösungsmittel ................................................................................................. 104  5.1.3  Chromatographie .............................................................................................................................. 104  5.1.4  NMR-Spektroskopie ......................................................................................................................... 105  5.1.5  Infrarotspektrometer ...................................................................................................................... 106  5.1.6  HPLC-MS ............................................................................................................................................... 106  5.1.7  Gaschromatographie ....................................................................................................................... 107  5.1.8  Hochaufgelöste Massenspektrometrie .................................................................................... 107  5.1.9  Schmelzbereiche ............................................................................................................................... 107  5.1.10  Gefriertrocknung .......................................................................................................................... 107  5.1.11  Mikrowellenunterstützte Reaktionen .................................................................................. 107  5.1.12  Polarimetrie .................................................................................................................................... 108  5.1.13  VCD-Messungen und DFT-Rechnungen .............................................................................. 108  5.2  Synthesen ..................................................................................................................................... 110  5.2.1  Molnupiravir ........................................................................................................................................ 110  5.2.2  Cabotegravir ......................................................................................................................................... 113  5.2.3  Synthetische Cannabinoide............................................................................................................ 123  6.  Literaturverzeichnis ........................................................................................................................ 166  7.  Anhang .................................................................................................................................................. 175  7.1  Zusatzmaterial der Publikation zu Pretomanid (Kapitel 3.1) .................................. 175  7.2  Zusatzmaterial der Publikation zu Bedaquilin (Kapitel 3.2) .................................... 192  7.3  Zusatzmaterial der Publikation zu Molnupiravir (Kapitel 3.3) ............................... 245  7.4  Zusatzmaterial zur VCD‐Messung und DFT‐Rechnung ................................................ 262  7.5  Zusatzmaterial zur Synthese von Cabotegravir ............................................................. 263  7.6  Spektrenanhang ........................................................................................................................ 265  8.  Danksagung ......................................................................................................................................... 329  9.  Lebenslauf............................................................................................................................................ 331  XVIII Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis abs. absolut Ac2O Acetanhydrid AcOH Essigsäure ACN Acetonitril API Active pharmaceutical ingredient app apparent APCI Atmospheric pressure chemical ionization, Chemische Ionisation bei Atmosphärendruck API atmospheric pressure ionisation, Atmosphärendruckionisation Äq. Äquivalent ATR Attenuated total reflection‚ abgeschwächte Totalreflexion Bn Benzyl Bz Benzoyl CAB Cabotegravir CDC Centers for Disease Control and Prevention CDI 1,1'-Carbonyldiimidazol Cq quartäres Kohlenstoffatom cHex Cyclohexan COVID Coronavirus disease COSY Correlated spectroscopy d Dublett dd Dublett von Dubletts ddd Dublett von Dubletts von Dubletts DC Dünnschichtchromatographie DCM Dichlormethan DIPEA Diisopropylethylamin DMAP 4-Dimethylaminopyridin DMC Dimethylcarbonat DMF N,N-Dimethylformamid DMF‐DMA N,N-Dimethylformamiddimethylacetal DMSO Dimethylsulfoxid DNA Desoxyribonucleic acid XIX Abkürzungsverzeichnis dt Dublett von Tripletts EDC 1-Ethyl-3-(3-dimetylaminopropyl)carbodiimid Et Ethyl EtOAc Essigsäureethylester ESI Elektrosprayionisation EtOH Ethanol FDA U. S. Food and Drug Administration FTC Emtricitabin GABA γ-Aminobuttersäure GPCR G-Protein-gekoppelte Rezeptoren HOAt 1-Hydroxy-7-azabenzotriazol HOBt 1-Hydroxybenzotriazol HMBC Heteronuclear multiple‐bond correlation HPLC High performance liquid chromatography HR High resolution HSQC Heteronuclear single‐quantum correlation INSTI Integrase strand transfer inhibitors IPA, iPrOH 2-Propanol IR Infrarotspektroskopie J Kopplungskonstante LAH Lithiumaluminiumhydrid LC Liquid chromatography LDA Lithiumdiisopropylamid m Multiplett m meta MDR Multidrug‐resistant Me Methyl MeCN Acetonitril MeOH Methanol MOM Methoxymethyl MS Massenspektrometrie Mstb. Maßstab MTBE Methyl-tert-butylether NMP N-Methyl-2-pyrrolidon XX Abkürzungsverzeichnis NMR Kernspinresonanz NRTI Nucleoside analog reverse‐transcriptase inhibitors NNRTI Non‐nucleoside reverse‐transcriptase inhibitors NOESY Nuclear overhauser effect spectroscopy NP Nebenprodukt o ortho p para PDB Protein data bank ppm Parts per million Ph Phenyl PrEP Pre‐exposure prophylaxis q Quartett quant. quantitativ Rf Ratio of fronts RNA Ribonucleic acid RPV Rilpivirin RT Raumtemperatur s Singulett SARS severe acute respiratory syndrome sbr breites Singulett SC synthetische Cannabinoide SG Schutzgruppe t Triplett TB Tuberkulose tBu tert-Butyl TEA Triethylamin TEOF Orthoameisensäuretriethylester THF Tetrahydrofuran TMSCl Trimethylsilylchlorid TNF Tenofovir TsCl p-Tosylchlorid TBSCl tert-Butyldimethylsilylchlorid USA United States of America USD US-Dollar XXI Abkürzungsverzeichnis WHO World Health Organization XDR extensively drug‐resistant XXII Wirkstoffentwicklung 1. Einleitung 1.1 Wirkstoffentwicklung Die moderne Erforschung und Entwicklung innovativer pharmazeutischer Wirkstoffe und Arzneimittel findet in einem mehrstufigen und systematischen Prozess statt (Abbildung 1).[8–10] Dieser beginnt mit der Identifizierung der Zielstruktur, meist Ionenkanäle, Enzyme oder Rezeptoren, an der das spätere Medikament wirken soll. Hierbei wird durch den Einsatz von Hochdurchsatz-Verfahren (engl. high throughput screenings, HTS), Techniken der Molekularbiologie und molekulares Docking[9] die Zielstruktur ausfindig gemacht.[11–13] Der nächste Schritt beruht auf der Identifizierung neuer oder verbesserter Leitstrukturen[11] (engl. lead structures).[14] Während in der Vergangenheit neue Wirkstoffe hauptsächlich in traditionellen Heilmitteln gefunden wurden, werden heutzutage in den allermeisten Fällen auch hier high throughput screenings (HTS), unter Verwendung großer Datenbanken von Naturstoffen und kleiner organischer Moleküle (engl. small molecules), genutzt.[8–10] Abbildung 1: Schritte der modernen Wirkstoffentwicklung, in Anlehnung an die Literatur erstellt.[11,12,15] Im Folgenden steht die medizinische Chemie im Fokus, welche die erfolgreiche Synthese, Charakterisierung und Optimierung der Wirkstoffkandidaten beinhaltet.[15] Hierbei werden systematisch (physikochemische) Eigenschaften der Moleküle verändert und die Zielmoleküle weiter optimiert.[11] So wird unter anderem die Selektivität und Affinität der Wirkstoffe erhöht, um die Gefahr möglicher Nebenwirkungen zu minimieren, während gleichzeitig die metabolische Stabilität und die damit verbundene Körper-Halbwertszeit verbessert wird. Die orale Bioverfügbarkeit von Arzneistoffen ist von großem Interesse, um eine orale Verabreichung, zum Bespiel in Form von Tabletten, zu gewährleisten. Nach erfolgreicher Optimierung folgen präklinische Tests unter anderem in Form von in vitro‐/in vivo-Tests und Tierversuchen, um die Wirkung zu bestätigen oder gegebenenfalls bedenkliche Substanzen von der weiteren Entwicklung auszuschließen. Wenn ein Wirkstoff alle bisherigen Schritte erfolgreich durchlaufen und alle an ihn gestellten Anforderungen erfüllen konnte, folgen weitere Prozesse, die im Erfolgsfall zu ersten klinischen Studien führen. Diese gliedern sich erneut in drei Phasen, bei der zunächst Parameter wie Pharmakokinetik, Pharmakodynamik sowie die Sicherheit und Verträglichkeit erstmals am Menschen untersucht werden (Phase I).[8] Danach folgen eine Überprüfung des Therapiekonzepts und die Bestimmung der optimalen Dosis (Phase II) und letztendlich die Sicherstellung einer signifikanten Wirksamkeit (Phase III), um eine 23 Einleitung Markteinführung zu begründen. Nach erfolgreicher Zulassung und Markteinführung schließen sich weitere Beobachtungen der Wirksamkeit sowie die Erfassung von Nebenwirkungen an. Diese Zeit nach der Zulassung wird oft auch als eigene Phase (Phase IV) beschrieben.[8,15] Da der gesamte Entwicklungsprozess, welcher mit der Zulassung eines neuen Medikaments endet, meist eine Zeitspanne von 15–20 Jahren[15] in Anspruch nimmt und dennoch viele erfolgsversprechende Substanzen die Testphasen nicht bestehen, ist die moderne Arzneimittelforschung ein sehr kapitalintensiver Prozess. Die durchschnittlichen Entwicklungskosten für eine neues Medikament wurden bereits im Jahr 2014 auf ca. 2.5 Milliarden USD geschätzt.[9] Zur Entwicklung neuer Wirkstoffe sind daher große Bemühungen und Investition zwingend nötig, welche in den meisten Fällen nicht gänzlich von der pharmazeutischen Industrie getätigt werden können. So spielen auch Regierungen einzelner Länder, Institutionen wie etwa die Weltgesundheitsorganisation (World Health Organization, WHO) und private Stiftungen eine wichtige Rolle.[9,16] Trotz all dieser vereinten Bemühungen, technischer und wissenschaftlicher Fortschritte, ist die Erforschung und Entwicklung neuer Arzneimittel nach wie vor ineffizient und ein sehr zeit- und kostenintensiver Prozess. 1.2 Das Medicines for All Institute Das Medicines for All Institute (M4ALL, Abbildung 2) wurde 2017 an der Virginia Commonwealth University am College of Engineering in Richmond (Virginia, USA) mit der finanziellen Unterstützung der Bill & Melinda Gates Stiftung gegründet. Dieses hat sich zur Aufgabe gemacht die Herstellung essenzieller und hochwertiger Arzneimittel zu optimieren, um so den Zugang dieser Arzneimittel weltweit, jedoch vor allem in einkommensschwachen Ländern, zu verbessern und sicherzustellen. Abbildung 2: Das Medicines for All Institute.[16] Da der Generikamarkt allgemein hohen Eintrittsbarrieren und geringen Gewinnspannen unterliegt, steckt in der gezielten Optimierung des Herstellungsprozesses ein großes Potential zur Verbesserung der Wettbewerbschancen. Mit Hilfe chemischer und technischer Innovationen beabsichtigt das Medicines for All Institute die Effizienz des Herstellungsprozesses zu erhöhen und somit bestenfalls die Kosten und gleichzeitig die Belastung der Umwelt, durch eine gezielte 24 Das Medicines for All Institute Syntheseplanung unter nachhaltigen Aspekten und dadurch eine verringerte Abfallerzeugung, zu senken. Dies kann entscheidende Wettbewerbsvorteile bieten und sowohl bei bereits zugelassenen Wirkstoffen als auch bei neuen Wirkstoffen Anwendung finden. Die Arbeit des Medicines for All Institutes ist dabei vielfältig und beginnt mit der Sichtung der bereits vorhandenen Literatur, um interessante Wirkstoffkandidaten zu identifizieren (Abbildung 3). Diese umfassen in den allermeisten Fällen essenzielle Medikamente für die globale Gesundheitsversorgung und oft große Kostentreiber in bereits etablierten Therapien. Im nächsten Schritt der Recherche werden die Herstellung der Wirkstoffe und die potenziellen Probleme und Kostentreiber der einzelnen Synthesewege weiter analysiert, bewertet und verschiedene Strategien zur Kostensenkung und Integration in technische Prozesse vorangetrieben. Nun folgen die Entwicklung und Umsetzung neuartiger oder verbesserter Synthesewege, welche im Erfolgsfall weiter optimiert und danach im Multi-Gramm Maßstab durchgeführt werden. Das sogenannte upscaling ist dabei von entscheidendem Interesse, da hierdurch sowohl die Belastbarkeit einer Reaktion als auch die technische Realisierbarkeit überprüft werden kann. Nach der erfolgreichen Entwicklung einer innovativen Syntheseroute folgen die Kontaktaufnahme und der Technologietransfer mit pharmazeutischen Unternehmen, um dadurch eine wirtschaftliche Integration der optimierten Prozesse zu ermöglichen. Im letzten Schritt erfolgt eine Erfolgsanalyse, indem eine Beobachtung des Marktes und der jeweiligen Wirkstoff- und Medikamentenpreise stattfindet.[16,17] Abbildung 3: Strategie und Arbeitsprozess des Medicines for All Institutes.[16] Um diese Vision zu verwirklichen, arbeitet das Medicines for All Institute sowohl mit verschiedenen Stiftungen wie der Bill & Melinda Gates Stiftung und der Clinton Health Access Initiative als auch mit einer ganzen Reihe an universitären Einrichtungen wie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, der Karl-Franzen-Universität Graz (Österreich), dem Massachusetts Institute of Technology (MIT, Cambridge, USA) und dem Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) zusammen.[16] 25 Einleitung 1.3 Tuberkulose Tuberkulose (TB) ist eine bakterielle Infektionskrankheit, die hauptsächlich durch das gram-positive Bakterium Myobacterium tuberculosis (Abbildung 4) verursacht wird.[18–20] Hierbei handelt es sich um ein aerobes Stäbchen-Bakterium mit einer, im Vergleich zu anderen Bakterien, sehr geringen Teilungsgeschwindigkeit von 16–24 Stunden.[20–23] Allerdings können auch andere Myobakterien wie M. bovis,[24,25] M. africanum[26] und M. microti[27,28] die Krankheit auslösen, auch wenn dies mit einer deutlich verminderten Wahrscheinlichkeit auftritt. Abbildung 4: Rasterelektronenmikroskopie von Myobacterium tuberculosis, mit Erlaubnis der CDC verwendet.[29] Die Hauptübertragung findet über die aerogene Tröpfcheninfektion statt, wobei die Infektion meist über den Eintritt der Bakterien über die Lungenbläschen erfolgt,[30] aber auch über Schleimhäute oder offene Wunden ist eine Infektion möglich. Andere jedoch seltenere Verbreitungswege sind zum Beispiel die Schmierinfektion oder gastral über kontaminierte Lebensmittel.[31] Hierbei ist hauptsächlich die Infektion über nicht pasteurisierte Milch oder Milchprodukte zu erwähnen.[24,25,32] In den meisten Fällen wird eine Infektion des Atmungsapparats bzw. der Lunge beobachtet, wobei auch andere Körperteile wie das Gehirn, die Nieren oder die Haut betroffen sein können. Tuberkulose ist eine der ältesten bekannten Krankheiten und ist seit Jahrtausenden mit der menschlichen Geschichte verbunden.[33–35] Erste Beweise für die Krankheit lassen sich schon bei bereits ausgestorbenen Vertretern der Gattung Homo und bei Homo Sapiens in der Jungsteinzeit finden.[36,37] Es wird jedoch vermutet, dass zur damaligen Zeit die Krankheit aufgrund dünner Besiedlung nur selten aufgetreten ist.[38] In antiken Ballungszentren war Tuberkulose hingegen schon deutlich häufiger anzutreffen und bereits in antiken Schriften wird eine Krankheit erwähnt, bei der es sich nach aktuellem Forschungstand mit hoher Wahrscheinlichkeit um Tuberkulose gehandelt hat. In dieser Zeit wurde die Krankheit auch erstmals durch Hippokrates genauer beschrieben, der die Krankheit als eine gemeinhin tödlich endende Epidemie beschrieb und ihr den Namen phthísis gab, von dem letztlich der Name Schwindsucht abgeleitet wurde.[39] Ebenso 26 Tuberkulose sind Funde in ägyptischen Mumien[40] bekannt, die Hinweise auf eine Tuberkuloseerkrankung lieferten.[40,41] Mit der industriellen Revolution im 18. und 19. Jahrhundert und der einhergehenden Verstädterung, welche zu Überbevölkerung in Städten und schlechteren Lebens- und Hygienebedingungen führte, wurde Tuberkulose in weiten Teilen von Westeuropa und den Vereinigten Staaten zur Haupttodesursache. In den nächsten 200 Jahren breitete sich die Krankheit auf die restlichen Kontinente aus und führte zu zahlreichen Epidemien und Todesfällen, da noch keine wirksame Behandlung vorhanden war.[34,42–45] Erst als Robert Koch im 19. Jahrhundert das Bakterium und damit den Auslöser der Krankheit identifizierte,[46,47] kam es zur Entwicklung erster Diagnosemethoden und Therapien.[48–50] Heutzutage ist etwa ein Viertel der Weltbevölkerung mit Myobacterium tuberculosis infiziert, wobei die meisten Infektionen latent verlaufen und nur etwa 10% in eine aktive Erkrankung übergehen.[18,51,52] Abbildung 5: Die Zahl der Todesfälle durch Tuberkulose pro 100.000 Menschen, entnommen unter Verwendung von CC BY 4.0.[1,53] TB stellt von allen Infektionskrankheiten nach wie vor eine der weltweit häufigsten Todesursachen dar und führt in etwa der Hälfte der Krankheitsfälle zum Tod (Abbildung 5), obwohl sie grundsätzlich heilbar ist. Im Jahr 2020 waren 10 Millionen Menschen an aktiver Tuberkulose erkrankt, wobei es ca. 1.8 Millionen Todesfälle gab.[52,54,55] Insbesondere in Verbindung mit der AIDS-Epidemie (siehe Kapitel 1.4) ist Tuberkulose weiterhin eine der Haupttodesursachen in Afrika.[56,57] Die derzeitige Entwicklung multiresistenter (MDR) sowie extensiv resistenter (XDR) Tuberkulosestämme und der dadurch stetig ansteigende Anteil an MDR-TB und XDR-TB führt zu einer weiteren Verschärfung der globalen Tuberkuloseproblematik.[55,58] 27 Tuberkulose Die Übergruppe der Nitroimidazooxazole bildet die Molekülfamilie der Nitroimidazole (Abbildung 6), welche besonders für ein großes Spektrum an verschiedenen pharmazeutischen Anwendungsgebieten, hauptsächlich für ihre antibiotische und antiprotozoale Wirkungen, bekannt ist.[65,72,73] So dienen Vertreter wie etwa Metronidazol (3)[73] und Tinidazol (4)[74] sowohl der Behandlung verschiedener anaerober Bakterien als auch als Antiprotozoikum gegen Trichomoniasis,[74–76] während Benznidazol (5)[77] den von der WHO empfohlenen Standard zur Behandlung der Chagas-Krankheit darstellt.[77,78] Pretomanid (1) wurde 1997 erstmals von der Pathogenesis Corporation (heute Novartis) beschrieben[79] und 2002 von der TB Allicance zur weiteren Entwicklung lizensiert. In Zusammenarbeit mit Mylan war Pretomanid (1) zur Nutzung in der Kombination mit Bedaquilin (6), Moxifloxacin (9) und Pyrazinamid (8) (Abk. BPaMZ) zur Behandlung von medikamentensensibler und MDR-Tuberkulose oder in Kombination mit Bedaquilin (6) und Linezolid (7) (Abk. BPal) gegen MDR-[80,81] und XDR-Tuberkulose[82,83] vorgesehen (Abbildung 7). Letztere Kombinationstherapie stellt dabei den von der WHO empfohlenen Standard gegen MDR-Tuberkulose dar und wurde 2019 schließlich von der FDA zugelassen.[67,84,85] O N OH O Br HN F N CH3 N OMe O NMe O2 Bedaquilin (6) Linezolid (7) O O F O OH H N NH2 HN N N N O H CH3 Pyrazinamid (8) Moxifloxacin (9) Abbildung 7: Strukturen der verschiedenen Wirkstoffe der BPaL- und BPAMz-Kombinationstherapien: Bedaquilin (6), Linezolid (7), Pyrazinamid (8) und Moxifloxacin (9). Die erste Synthese von Pretomanid (1) wurde ebenfalls von Pathogenesis Corp. entwickelt, bei der ausgehend von 2,4-Dinitroimidazol (10) Pretomanid (1) in einer Gesamtausbeute von 17% über fünf lineare Stufen synthetisiert wurde (Schema 1).[79] Aus technischer Sicht beinhaltet diese Synthese allerdings mehrere Schritte, welche bezüglich der Skalierbarkeit problematisch sind. Hierbei geht sowohl vom Edukt 2,4-Dinitroimidazol (10) als auch bei der gemeinsamen Nutzung von Dimethylformamid und Natriumhydrid ein erhöhtes Explosionsrisiko aus.[86] Aufgrund der vielversprechenden Wirkung wurden nachfolgend zahlreiche weitere und verbesserte Synthesewege erforscht.[79,87–92] So wurde der ursprüngliche Syntheseweg schließlich durch Read & Fairlamb et al.[87] modifiziert und Pretomanid (1) ausgehend von kommerziell erhältlichem 2-Brom-4-nitroimidazol (15) in einer Gesamtausbeute von 10% über vier lineare 29 Einleitung Stufen synthetisiert. Im ersten Syntheseschritt wurde Nitroimidazol 15 mit TBS-Glycidol (14) selektiv N-alkyliert und der entstandene Alkohol 16 im nächsten Schritt mit 1-(Brommethyl)-4- (trifluormethoxy)benzol (13) alkyliert. Anschließend wurde der primäre Alkohol deblockiert und im letzten Schritt basenkatalysiert der Oxazinring geschlossen. Nachteil dieser modifizierten Synthese war, neben der erneuten Verwendung von Natriumhydrid in Dimethylformamid, die Notwendigkeit mehrerer chromatographischer Reinigungsschritte. Barry & Baker (Pathogenesis Corp.): OTBS 1. DHP, p-TsOH O 14 N NO2 2. TBAF, THFN NO2 DIPEA, Toluol OTBS 3. MeSO , MeOH N O 3 O N O2N ON 2 N 2 NH 62% NOH 61% OH 10 11 12 O BrN 13 O2N N OCF3 O NaH, DMF 1 70% OCF3 Read & Fairlamb: 14 OTBS Br O Br p-OCF3-BnBr, N K CO , EtOH N OTBS Br 2 3 O N NaH, TBAI, DMF N OTBS O2N 2 O2N NH 31% N 51% NOH O 15 16 17 Ar N O TBAF, THF O N N Br2 N NaH, DMF OH 84% O O2N73% N 1 OOCF 18 Ar3 Schema 1: Synthesen zu Pretomanid (1) von Barry & Baker (Pathogenesis)[79] und Read & Fairlamb.[87] Eine weitere Synthese zu Pretomanid (1) wurde 2020 von Zhai et al.[88] beschrieben (Schema 2). Ausgehend von 2-Chlor-4-nitroimidazol (19) und (S)-Epichlorhydrin (24) wurde erneut selektiv N-alkyliert und anschließend das aliphatische Chlorid 21 basisch, unter Verwendung von verdünnter Natronlauge, zu Diol 22 hydrolysiert. Im nächsten Schritt wurde der so entstandene primäre Alkohol 23 mit tert-Butyldimethylsilylchlorid geschützt und die sekundäre Hydroxygruppe mit 1-(Brommethyl)-4-(trifluormethoxy)benzol (13) alkyliert. Bei der anschließenden Ein-Topf-Reaktion wurde die Silyl-Schutzgruppe abgespalten und durch Zugabe von Natriumhydrid der Ring basenkatalysiert zum gewünschten Produkt 1 geschlossen. Durch diese modifizierte Synthesestrategie konnte Pretomanid (1) in 28% Gesamtausbeute über vier lineare Stufen erhalten werden. Einen anderen Ansatz stellt die Synthese von Reider & Sorensen vor,[89] bei dem (R)-3-Chlor-1,2- propandiol (25) als Edukt verwendet wurde, welches leicht durch enatioselektive Öffnung des Epoxids aus Epichlorhydrin (24) gewonnen werden kann. Das Diol 25 wurde im ersten Schritt mit 4-Methoxybenzoylchlorid (26) selektiv an der primären Hydroxygruppe benzoyliert und 30 Tuberkulose neuesten Publikationen aus dem Jahr 2020 von Mylan[100] wurde auch die Nutzung anderer Amidbasen beschrieben, welche allerdings weder eine Verbesserung der Ausbeute noch eine gesteigerte Selektivität für das gewünschte Diastereomer rac-6 ermöglichte. Nach der Lithiierung kann die so gebildete lithiumorganische Verbindung im Anschluss direkt weiter in Form einer 1,2-Addition mit Naphtylketon 32 umgesetzt werden. Trotz intensiver Forschung ist die niedrige Diastereoselektivität und die teilweise damit verbundenen schlechten Ausbeuten von lediglich 14–34% immer noch ein Hauptproblem bei der Synthese von Bedaquilin (6). Hinzukommen die industriell ungünstigen Reaktionsbedingungen bei niedrigen Temperaturen von –78 °C und die zahlreichen Kristallisierungsschritte, wie das Abtrennen des ungewünschten Diastereomers 34, die nachfolgende Racematspaltung und schließlich die Bildung des Fumerat-Addukts, welche zusätzlich große Kostentreiber darstellen. Neben dem industriellen Prozess sind in der Literatur auch asymmetrische Synthesen zu Bedaquilin (6) beschrieben.[102,103] Die erste asymmetrische Synthese wurde hierbei von Kanai & Shibasaki et al. veröffentlicht und lieferte Bedaquilin (6) über zwölf linearen Stufen in 5% Ausbeute (Schema 4).[102] Ausgehend von kommerziell erhältlichen Edukten wurde im ersten Syntheseschritt 1-Iodnaphthalin (36) mit Phenylacetylen in einer palladiumkatalysierten Sonogashira-Kreuzkupplung umgesetzt. Das erhaltene Alkin 37 wurde im Anschluss erneut palladiumkatalsiert mit Dimethylsulfoxid, welches als Lösungsmittel und Oxidans genutzt wurde, zum Diketon 38 umgesetzt. Im nächsten Schritt wurde durch eine regioselektive Aldolkondensation zwischen MOM-geschütztem 39 und Diketon 38 sowie anschließender Dehydratisierung Enon 41 erhalten. Eine enantioselektive Protonenwanderung lieferte Verbindung 42 in quantitativer Ausbeute und einem Enantiomerenüberschuss von 88%. Die folgende diastereoselektive Allylierung mit Boran 45 lieferte das gewünschte Diastereomer 46 in quantitativer Ausbeute. Im Anschluss wurde das Amin 46 unter Verwendung von Boran 45 deblockiert, mittels Ozonolyse und anschließender reduktiver Spaltung schließlich Diol 47 erhalten. Nach Bromierung unter Verwendung von N-Bromsuccinimid und direkter Methylierung wurde Verbindung 48 erhalten, welche nach Tosylierung des primären Alkohols in einer SN2-Substitution mit Dimethylamin umgesetzt wurde, um so final Bedaquilin (6) zu erhalten. Technisch ist diese Synthese aber aufgrund der Anzahl an aufwändigen Synthese- und den damit verbundenen Reinigungsschritten nicht umsetzbar und daher industriell nicht von Bedeutung. 33 Einleitung Phenylacetylen I Pd(PPh3)2Cl2 (4 mol%) N O CuI (2 mol%) PdCl2 (12 mol%) O 39 MOM DIPEA, THF, RT DMSO, 130 °C LDA, –78 °C, THF quant. Ph quant. 75% 36 37 O38 O Ph P Y(HMDS)3 (2.5 mol%) Ph MEPO (1.25 mol%) Ph SOCl HO Ph2, HO TMA, THF, –50 °C Pyridin, 0 °C quant. 88% ee O quant. H3C N OH O zu 43%, 99% ee N O 41 N O 4 durch Kristallisation MOM MOM 0 43 BPin L9 (5 mol%) CuF 3PPh3 (10 mol%) O KOtBu (15 mol%) B Br H Ph ZnC2 (100 mol%) H Ph O 45 H Ph PBu4BF4, THF, RT DCM, –78 °C quant. HO 83% HOO N O N O N O MOM 42 MOM 44 CH2 H 46 CH2 H Ph NBS, NaOAc H Ph 1. O3, –78 °C Br DMF, RT 2. NaBH4, 0 °C HO 83% HO 74% N O N O H OH H OH 48 47 1. TsCl Ag2CO3, MeI, H Ph Pyridin, DMAP, DCM, RT H Ph EtOH, MeCN, RT Br 2. Me2NH (50%), DMF, 40 °C Br 63% HO 62% HO N OMe N OMe 49 OH 6 NMe2 Schema 4: Synthese von Bedaquilin (6) nach Kanai & Shibasaki.[102] Trotz großem Interesse an Bedaquilin (6), medizinisch sowie industriell, fanden bisher alle akademischen Syntheserouten keine industrielle Anwendung. Diese Forschungsarbeiten sind allerdings trotz dieser Tatsache von großer Wichtigkeit, um so eventuell neue, darauf basierende Synthesestrategien zu entwickeln. So stellt etwa die Verwendung (chiraler) Basen und Additive eine bisher kaum genutzte Möglichkeit zur Verbesserung der Selektivität dar. Die patentierten Verfahren sind nach wie vor unselektiv für das gewünschte Diastereomer rac-6 und wenig ergiebig. Es bedarf daher weiterer Forschungsbemühungen, welche die Synthese dieses essentiellen Wirkstoffs kosteneffizienter gestalten. 34 Akquiriertes Immun-Defizienz-Syndrom 1.4 Akquiriertes Immun‐Defizienz‐Syndrom Das erworbene Immunschwächesyndrom, aus dem Englischen abgeleitet akquiriertes Immun- Defizienz-Syndrom (AIDS), ist eine lebensbedrohliche und dauerhaft fortschreitende Infektionskrankheit, welche durch das humane Immundefizienz-Virus (HIV) ausgelöst wird. Dabei wird das Immunsystem so stark geschwächt, dass andere Krankheiten nicht mehr abgewehrt werden können und der Wirt folglich an diesen Infektionen verstirbt.[104] AIDS wurde im Jahr 1981 erstmalig beschrieben,[104] nachdem in den USA ein verstärktes Auftreten opportunistischer Erkrankungen bei homosexuellen Männern beobachtet wurde.[105,106] In kürzester Zeit entwickelte sich die zunächst unbekannte Erkrankung zu einer der größten Gefahren durch Infektionskrankheiten weltweit und wurde wenig später von der WHO als Pandemie eingestuft. [107] Das HI-Virus wird hauptsächlich sexuell, durch direkten Kontakt von offenen Wunden oder Schleimhäuten mit infizierten Körpersekreten (Blut, Sperma, Vaginalsekret, Muttermilch), den Gebrauch benutzter Spritzenutensilien oder bei der Geburt durch die HIV-positive Mutter übertragen.[108,109] Abbildung 8: Der weltweite Anteil der HIV-infizierten Personen im Alter von 15 bis 49 Jahren in Prozent, entnommen unter Verwendung von CC BY 4.0.[1,110] Im Jahr 2022 waren Schätzungen zufolge weltweit 39 Millionen Menschen mit HIV infiziert, bei einer Neuinfektionsrate von bis zu 1.7 Millionen Menschen pro Jahr (Stand 2022). Vorrangig in Afrika, wo fast 70% aller HIV-Infektionen auftreten, ist die AIDS-Pandemie eine der Haupttodesursachen (Abbildung 8), vor allem in Verbindung mit Tuberkulose (siehe Kapitel 1.3).[111,112] 35 Einleitung Trotz der mittlerweile verfügbaren Behandlungsmöglichkeiten, welche bei richtiger Anwendung ein fast symptom- und beschwerdefreies Leben ermöglichen, sterben jedes Jahr nach wie vor ca. 700.000 Menschen an den Folgen einer HIV-Infektion (Abbildung 9). Hierbei ist hervorzuheben, dass in Industrieländern aufgrund einer sehr guten allgemeinen Gesundheitsversorgung eine ausgesprochen geringe Mortalität herrscht, während in entwicklungsschwachen Regionen, wie Subsahara-Afrika, stellenweise jeder fünfte Todesfall auf AIDS zurückzuführen ist. Laut Schätzungen der WHO haben sich weltweit seit Beginn der Pandemie ca. 86 Millionen Menschen mit HIV infiziert, wovon es insgesamt zu über 40 Millionen mit AIDS verknüpften Todesfällen kam.[111] Abbildung 9: Die weltweite Zahl der Todesfälle durch HIV/AIDS pro 100.000 Menschen, entnommen unter Verwendung von CC BY 4.0.[1,110] Intensive Forschung und die daraus resultierende Entdeckung und Entwicklung neuer Wirkstoffe und Therapien, aber auch soziale Aspekte, wie die fortschreitende Aufklärung über die Krankheit, haben in den vergangenen fast 40 Jahren zu grundlegenden Fortschritten in der Prävention und Behandlung von HIV-Infektionen geführt. Glücklicherweise erhalten inzwischen etwa 25 Millionen Menschen eine Behandlung gegen HIV, wodurch die Anzahl an Todesfällen in den letzten 20 Jahren halbiert werden konnte.[113,114] Trotz aller Bemühungen ist aber eine vollständige Heilung der Krankheit bis heute nicht möglich, da bisher lediglich der Ausbruch von AIDS unterdrückt werden kann. Als humanes Immundefizienz-Virus werden dabei zwei verschiedene Virenarten, HIV-1 und HIV-2, bezeichnet. Der Großteil der weltweiten Infektionen geht ausschließlich auf das HI-1 Virus zurück, während das erst deutlich später entdeckte und überwiegend in Westafrika auftretende HI-2 Virus schätzungsweise lediglich 1% der globalen HIV-Infektionen ausmacht. Beide Virenarten gehören zur Familie der Retroviren, deren Erbinformation in Form einer 36 Akquiriertes Immun-Defizienz-Syndrom einzelsträngigen Ribonukleinsäure vorliegt, welche sich jedoch deutlich zwischen den beiden Virenarten unterscheidet.[115–117] Die Erbinformation muss dabei zuerst in Desoxyribonukleinsäure umgeschrieben werden, bevor sie in das Genom der Wirtszelle eingebaut werden kann. Diese Funktion übernimmt die reverse Transkriptase, ein Enzym, welches ausschließlich in Viren vorkommt.[118] 1.4.1 Replikation der HI‐Viren Abbildung 10: Schematische Darstellung des Replikationszyklus von HIV, (PDB: 6TVW)[119] in Anlehnung an die Literatur erstellt.[118,120] Das HI-Virus befällt ausschließlich körpereigene Immunzellen, bei denen das CD4-Antigen zusammen mit den Corezeptoren CCR5 oder CXCR4 auf der Zelloberfläche exprimiert sind. Hierbei sind vorrangig die für die spätere Immunschwäche hauptsächlich verantwortlichen CD4-T-Lymphozyten zu nennen, aber auch andere Zellen wie Makrophagen, einige Langerhanszellen, Mono- und Thymozyten können befallen werden. Nach erfolgreicher Bindung an das zuvor beschriebene Antigen durch Adsorption des viralen Glykoproteins gp120, beginnt die Fusion der viralen Membran mit der Zellmembran. Im Anschluss an die Membranfusion gelangt die virale (+)-RNA in das Cytoplasma und wird durch die reverse Transkriptase zunächst in einen (–)-DNA-Strang sowie schließlich in eine doppelsträngige DNA transkribiert. Diese wird zusammen mit anderen viralen Enzymen in den Zellkern aufgenommen und durch das viruseigene Integrase-Enzym in das Wirtsgenom insertiert. Hierbei kommt es vermehrt zur Insertion in aktive Genbereiche. Im weiteren Verlauf der Replikation wird die virale DNA von der Wirtszelle selbst repliziert und in RNA transkribiert. Schließlich kommt es durch die Translation zur Bildung viraler Präproteine, welche danach durch zwei weitere virale Proteine, einer Protease und einer Glycosidase, posttranslational modifiziert werden. Danach kommt es zu einer 37 Einleitung Ansammlung viraler Enzyme und viraler RNA in der Nähe der Zellmembran, die anschließend durch Ausknospung (englisch budding), unter Mitnahme eines Teils der wirtseigenen Zellmembran, zur Freisetzung neuer Virionen führt (Abbildung 10).[61] Der damit verbundene massive Verlust an Zellmembran und die eintretende Immunantwort führen zu einem schnellen Zelltod, mit dem ein hoher Verlust an CD4-T-Zellen verbunden ist. Dieser kann lediglich anfangs durch verstärkte Zellproliferation ausgeglichen werden. [120] Innerhalb von zwei bis drei Wochen löst die beschriebene Immunantwort meist grippeähnliche Symptome aus, welche allerdings aufgrund der unspezifischen Symptome meist unerkannt bleibt. Die unmittelbar HIV-infizierten Patienten sind allerdings gerade in dieser Zeit, aufgrund einer hohen Viruslast, besonders ansteckend. Trotz Immunantwort und nachfolgender köpereigener Bekämpfung der HIV-infizierten Zellen kommt es durch nicht integrierte virale DNA zu einer latenten Infektion. Die infizierten Zellen können aufgrund von fehlenden viralen Antigenen auf der Zelloberfläche nicht vom Immunsystem erkannt und bekämpft werden. Daher schreitet die Infektion infolgedessen schleichend voran, wobei es erst durch einen externen Faktor zu einem erneuten Einbau der viralen DNA kommt. Dies geschieht meist in kurzen Phasen, wenn es zum Beispiel durch andere Infektionen zur Transkription von viraler DNA kommt und neue Virionen gebildet werden. Der fortschreitende Verlust von CD4-T-Zellen führt zu einer stetigen Schwächung des Immunsystems und verursacht den Ausbruch opportunistischer Infektionen. Ab diesem Zeitpunkt, der bei unbehandelten Personen durchschnittlich 8 Jahre dauert, wird allgemein von AIDS gesprochen. Allerdings kann es auch deutlich länger dauern, bis es zu einem Ausbruch der Krankheit kommt.[108,120] 1.4.2 Antiretrovirale Therapie Bei der Behandlung von HIV-infizierten Personen kommt die antiretrovirale Therapie (ART) zum Einsatz, welche aufgrund des Einbaus von viraler DNA in das Wirtsgenom während der Infektion ein Leben lang fortgesetzt werden muss. Ziel ist es, die Viruslast so niedrig wie möglich zu halten und so einen fortschreitenden Verlust an CD4-T-Helferzellen zu verhindern. Eine finale Heilung durch die vollständige Eliminierung des Virus aus dem Körper ist bis zum heutigen Tage nicht möglich. Allerdings ist es bei regelmäßiger und korrekter Medikamenteneinnahme möglich das Fortschreiten der Krankheit zu stoppen und sogar rückgängig zu machen. Bei einer großen Mehrheit der Patienten kann die Anzahl der CD4-T-Zellen vollständig wiederhergestellt und somit eine Ausbildung von AIDS unterdrückt werden. Im Zuge dessen kommt es zu einer erheblichen Steigerung der Lebensdauer und Lebensqualität und in vielen Fällen wird außerdem die Gefahr einer weiteren Übertragung stark gemindert, da die Viruslast nicht mehr für eine Infektion anderer Personen ausreicht. [108,120,121] 38 Einleitung Der Angriffspunkt beider Inhibitoren-Klassen ist das virale Enzym Reverse Transkriptase, wobei sie die Transkription viraler RNA in DNA blockieren. NRTIs konkurrieren direkt mit natürlichen Nukleosiden und werden als Nukleosidanaloga direkt in den DNA-Strang eingebaut, wobei es aber durch ein Fehlen der 3`-Hydroxygruppe in der Pseudo-Zuckerstruktur zum Kettenabbruch kommt. Im Gegensatz dazu binden NNRTIs zwar direkt an das Enzym, allerdings nicht kompetitiv an das aktive Zentrum der Reversen Transkriptase. Die Bindung führt zu einer Änderung der Enzymstruktur, was die Transkription stoppt oder deutlich verlangsamt und es somit zur Hemmung der Virusreplikation kommt.[108,120,125] Die dritte Klasse sind die Integrase-Strangtransfer-Inhibitoren (INSTI). Diese inhibieren das Enzym Integrase, welches für die Integration der viralen DNA in das Wirtsgenom verantwortlich ist, indem sie direkt mit der viralen DNA um das aktive Zentrum konkurrieren. INSTIs bestehen aus einem zentralen Pharmakophor, das eine chelatisierende Struktureinheit enthält, die eine Koordination an die zwei katalytischen Magnesiumionen im aktiven Zentrum des Enzyms ermöglicht. Neben diesem polaren Molekülteil ist auch ein durch eine flexible Brücke verknüpfter hydrophober Rest im Molekül enthalten, der mit den Basen der viralen DNA wechselwirken kann (Abbildung 13). Durch diese doppelte Wechselwirkung wird das aktive Zentrum dauerhaft blockiert und die gezielte Hemmung des Strangtransfers ermöglicht.[126,127] Abbildung 13: Wirkweise eines Integrase-Strangtransfer-Inhibitors, in Anlehnung an die Literatur erstellt.[127] Diese Medikamentenklasse stellt jedoch eine noch sehr junge Klasse der HIV-Inhibitoren dar. Mit Raltegravir (RAL, 58) wurde erstmals ein Vertreter dieser Inhibitor-Klasse im Jahr 2007 zugelassen. Aufgrund einer sehr niedrigen Resistenzbarriere wurde die erste Wirkstoffgeneration darum schnell von den INSTIs der zweiten Generation wie Cabotegravir (CAB, 55), Dolutegravir (DTG, 56) und Bictegravir (BIC, 57) abgelöst (Abbildung 14).[120,125,128] Die vierte und letzte Klasse stellen die Protease-Inhibitoren dar. Diese hemmen die virale HIV-Protease, eine Aspartat-Protease, indem sie die Bindungsstelle im aktiven Zentrum besetzen. 40 Einleitung 1.4.3 Cabotegravir Cabotegravir (55), vertrieben unter den Handelsnamen und , ist ein wichtiger Vetreter der HIV-Integrase-Inhibitoren und gehört zur zweiten Generation der INSTIs.[65] Es wurde erstmals 2006 von Shionogi & Co., Ltd. mit anderen neuartigen polycyclischen Carbamoylpyridon-Derivaten beschrieben und ist strukturell eng mit dem schon länger bekannten und verwendeten Wirkstoff Dolutegravir (56), und Bictegravir (57), dem neuesten Vertreter dieser Wirkstoffklasse, verwandt.[129] Cabotegravir (55) kann sowohl zur direkten Behandlung einer HIV-Infektion in Form einer Kombinationstherapie, als auch im Rahmen einer Präexpositionsprophylaxe (PrEP) zum Einsatz kommen. In Kombinationstherapien kommt Cabotegravir (55) hauptsächlich in Verbindung mit Rilpivirin (53), einem NNRTI der zweiten Generation, zum Einsatz.[126] Diese Kombination zeichnet sich durch eine sehr lange Halbwertszeit im Körper von bis zu 40 Stunden[126] aus und stellt eine vollständige Therapie gegen eine HIV-1 Infektion dar, was eine Einnahme weiterer Medikamente überflüssig macht. Diese Kombinationstherapie wurde 2020 erstmals von der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) für die medizinische Nutzung in der Europäischen Union und wenig später durch die U.S. Food and Drug Administration im Jahr 2021 zugelassen.[127,130] Als Präexpositionsprophylaxe kommt Cabotegravir (55) unter dem Handelsnamen zum Einsatz und ist der damals weit verbreiteten Verabreichung einer Kombination von FTC (51)/TNF (52), Handelsname , deutlich überlegen. So konnte beispielsweise das Risiko einer HIV-Infektion um bis zu 90% verringert werden.[131] Daher wurde Cabotegravir (55) zur Nutzung als Präexpositionsprophylaxe im Jahr 2021 erstmals von der FDA zugelassen und stellt heute einen von der WHO empfohlen Goldstandard hierfür dar.[132,133] Cabotegravir (55) ist von besonderem Interesse, da es sich aufgrund seiner Eigenschaften als erster Wirkstoff seiner Klasse sowohl für eine orale Anwendung in Tablettenform als auch für eine intramuskuläre Verabreichung mit langanhaltender Depotwirkung eignet. Während Cabotegravir (55) zur Anwendung als oral verfügbare Tablette immer in Form des Natriumsalzes Anwendung findet, wird bei parenteraler Applikation die freie Carbonsäure eingesetzt und zusammen mit Rilpivirin (53) in einer Nanopartikelsuspension injiziert. Durch die geringe Löslichkeit der beiden Wirkstoffe wird das Präparat langsam und kontrolliert in den Blutkreislauf freigesetzt, wodurch eine lange Wirkungsdauer von bis zu drei Monaten ermöglicht wird. In der aktuellen Anwendung ist jedoch eine ein- oder zweimonatliche Verabreichung per Depotspritze vorgesehen. Die parenterale Darreichungsform hat sich in verschiedenen Studien als ebenso wirksam erwiesen wie klassische Kombinationstherapien auf Tablettenbasis.[126,134] Somit stellt die intramuskuläre Verabreichung von CAB (55)/RPV (53) erstmals eine Therapiemöglichkeit für HIV-Infektionen in Aussicht, bei der eine effektive Virussuppression mit 42 Einleitung Im Jahr 2020 deuteten erste Studienergebnisse von Sheahan & Sims et al. darauf hin, dass Molnupiravir (84) die Replikation von SARS-CoV-2 hemmen und damit den Infektionsverlauf positiv beeinflussen kann.[147] Es stellt somit eine wichtige Ergänzung der bisherigen Behandlungsmöglichkeiten gegen COVID-19 dar, vor allem aufgrund seiner im Vergleich zu Remdesivir (82) strukturellen Simplizität (vgl. Abbildung 16). Darüber hinaus ist es aus leicht zugänglichen Edukten mit vergleichsweise einfachen Syntheseoperationen herzustellen.[144,148] In Mausmodellen zeigte der Wirkstoff sogar eine erhöhte Wirksamkeit gegen Remdesivir-resistente Virusvarianten. In Phase-I-Studien erwies sich der Wirkstoff als gut verträglich, was den Weg für weitere klinische Studien ebnete.[144] Die erste in der Literatur beschriebene Synthese zu Molnupiravir (84) stammt aus einem Patentantrag von Forschern der Emory University aus dem Jahr 2019 (Schema 7).[149] Die Synthese beginnt mit einer säurekatalysierten Blockierung der cis-Hydroxygruppen von Uridin (85), indem diese unter Verwendung von Aceton als Acetonid geschützt werden. Durch Zugabe von Triethylamin wurde im Anschluss die primäre Hydroxygruppe mit Isobuttersäureanhydrid in nahezu quantitativer Ausbeute acyliert. Danach wurde die Carbonylgruppe in 4-Position des Uracilrings mit Phosphoroxychlorid durch Desoxychlorierung für den nächsten Syntheseschritt aktiviert und direkt mit 1,2,4-Triazol weiter umgesetzt. Die Triazolgruppe wurde durch Hydroxylamin substituiert und nach Abspaltung der Acetonid-Schutzgruppe und Kristallisation aus 2-Propanol/MTBE konnte Molnupiravir (84) gewonnen werden. Technisch konnte diese Synthese allerdings aufgrund mehrerer Schutzgruppenoperationen, schlechten Ausbeuten sowie der Notwendigkeit von chromatographischen Reinigungsschritten keine Anwendung finden, wodurch die Entwicklung neuer oder verbesserter Syntheserouten unabdingbar ist. O O 1. Aceton, H2SO4 O N Isobuttersäureanhydrid, O N 2. NEt HO NH 3 NEt3, DMAP HO NH O O O O 99% HO OH H3C CH3 85 86 N O ON O O N N 1,2,4-Triazol, POClH C 3 H O 3C N 3 O N NEt O NH 3, MeCN CH CHO 29% 3 O3 O O O O H3C CH Me Me 3 88 87 O NHOH O 1. AcOH, EtOH, MTBE O NHOH NH OH, iPrOH H3C N O2 O N 2. iPrOH, MTBE H3C O N N 60% CH3 O CH O O 3 OHO OH H3C CH3 89 84 Schema 7: Synthese von Molnupiravir (84).[149] 46 Cannabinoide Aufgrund der kürzlichen Entdeckung dieses Wirkstoffs und der Tatsache, dass lediglich eine publizierte Synthesesequenz für diesen wichtigen Wirkstoff existierte, eröffneten sich große Möglichkeiten zur weiteren Syntheseoptimierung. Fortschritte dieser Art konnten im weiteren Verlauf der Pandemie die weitere klinische Forschung sowie einen weltweiten Zugang für Molnupiravir (84) möglich machen. Im Zuge dieser Arbeit wurde bereits eine Vereinbarung zwischen Ridgeback Biotherapeutics und Merck Sharp & Dohme (MSD) zur weiteren Entwicklung dieses Medikaments getroffen und kurz danach der Wirkstoff von MSD lizenziert. Am 22. Dezember 2021 erteilte die FDA schließlich eine Notfallzulassung von Molnupiravir (84).[148,150] 1.6 Cannabinoide Schon seit Jahrtausenden wird Hanf (Cannabis sativa), auch Cannabis genannt, von verschiedensten Kulturkreisen auf der ganzen Welt für unterschiedliche Zwecke genutzt und angebaut. So wurden die Inhaltstoffe der Blätter und Blüten unter anderem als Antiphlogistikum oder Analgetikum in der traditionellen Medizin eingesetzt. Daneben war schon früh die psychoaktive Wirkung von Cannabis bekannt und es gilt infolgedessen als eine der ältesten Drogen der Menschheitsgeschichte, die seit über 5000 Jahren als Suchtmittel missbraucht wird. Neben der medizinischen Anwendung oder dem Einsatz als Rauschmittel werden die Fasern der Cannabispflanze, in diesem Zusammenhang als Hanf bezeichnet, in der Bauindustrie oder bei der Herstellung von Papier, Textilien und Seilen genutzt.[135,151,152] Aufgrund der langen Tradition seiner medizinischen Anwendung war Cannabis Ende des 19. Jahrhunderts für die pharmazeutische Industrie von großem Interesse. Hierbei wurden mehrere Cannabis-basierte Medikamente entwickelt. So wurde Cannabis unter anderem von der Firma Merck als Sedativum, Hypnotikum, Analgetikum und zur Anregung des Appetits und der Verdauung vermarktet.[135,151,152] In dieser Zeit kam es zudem erstmals zur chemischen Erforschung der Inhaltsstoffe von Cannabis, wobei die medizinisch relevanten Wirkstoffe besonderes Interesse erhielten. So wurde (–)-Δ9-trans-Tetrahydrocannabinol (90) (Abbildung 17), auch bekannt als THC, als einer der Hauptwirkstoffe erstmals von Mechoulam et al. im Jahr 1964 extrahiert und charakterisiert.[153] Des Weiteren gelang dieser Arbeitsgruppe ein Jahr später die erste Totalsynthese von THC 90.[154] Bis heute wurden über 500 verschiedene Substanzen in Cannabis identifiziert, wovon die Gruppe der Cannabinoide 113 Substanzen darstellt.[155] 47 Cannabinoide Zudem kamen nun auch synthetische Cannabinoide auf den Markt, die nie für eine medizinische Anwendung vorgesehen waren, sondern lediglich dem Zweck dienten, bestehende Verbote im Sinne des Betäubungsmittelgesetzes (BtMG) zu umgehen. Die ersten Derivate waren dabei noch eng mit JWH-018 verwandt, welche allerdings schnell von neuen Molekülgruppen abgelöst wurden. So kamen ab 2013 vor allem von Indol und Indazol abgeleitete synthetische Cannabinoide auf den Markt.[166,167,170] Dabei werden die psychoaktiven Substanzen in den meisten Fällen auf ein Trägermaterial aufgebracht, oft eine nicht wirksame Pflanzenmatrix, und diese anschließend als Räuchermischung oder Badezusatz verkauft (Abbildung 20). Hierbei wird auch der Anschein erweckt, die Wirkung beruhe auf natürlichen Pflanzeninhaltstoffen. Der Verkauf dieser Produkte ist zunächst in Deutschland legal, da die Inhaltstoffe in den meisten Fällen noch nicht vollständig charakterisiert und beschrieben sind und somit noch nicht dem Betäubungsmittelgesetz unterstehen. Erst nach erfolgreicher Erfassung können die Substanzen verboten werden, was in den allermeisten Fällen jedoch einen langwierigen Prozess darstellt. Fatal hierbei ist, dass schon durch geringfügige Änderungen im Molekül ein Verbot wieder umgangen werden kann.[166,170] Zu diesem Zwecke kam es zu einem Gesetzesentwurf, der die Handhabung neuer psychoaktiver Substanzen vereinfachen sollte und zum 26. November 2016 trat das Neue-psychoaktive-Stoffe- Gesetz (NpSG) in Kraft. Neben den synthetischen Cannabinoiden wurden auch Cathinone, Phenethylamine und später auch Benzodiazepine, Tryptamine sowie von N-(2-Amino- cyclohexyl)amid abgeleitete Stoffe dem Gesetz unterstellt. Hiermit ist es zum ersten Mal möglich, größere Substanzfamilien zu verbieten und somit eine schnelle Umgehung der bestehenden Verbote zu verhindern. Abbildung 21: Struktureinheiten der in der NpSG definierten Cannabimimetika am Beispiel von 1-Fluor-JWH-018 (95), in Anlehnung an das NpSG erstellt.[171] Zur Vereinfachung und Strukturierung werden Cannabinoide in verschiedene Teilbereiche eingeteilt (Abbildung 21) und für jeden Teilbereich Strukturmotive benannt und somit verboten.[166,171] Für die Kernstruktur sind hierbei von Indol, Pyrazol oder 4-Chinolon abgeleitete Derivate und dadurch auch Substanzen mit Azaindol-, Carbazol- und Benzimidazol- Kernstrukturen erfasst.[171,172] Allerdings kommt es trotz aller Vorkehrungen zur Synthese und zum Verkauf neuer synthetischer Cannabinoide, die das Neue-psychoaktive-Stoffe-Gesetz (NpSG) umgehen. Daher ist es auch 51 Einleitung weiterhin nötig, durch gezielte Synthesen Referenzmaterial bereitzustellen, die Erfassung neuer Substanzen zu ermöglichen und dadurch die Aktualisierung des NpSGs voranzutreiben. 52 Zielsetzung und Motivation 2. Zielsetzung und Motivation Ziel dieser Arbeit war die Synthese verschiedener pharmazeutischer Wirkstoffe gegen unterschiedliche Krankheitserreger in Zusammenarbeit mit dem Medicines for All Institute. Hierbei standen die industrielle Umsetzbarkeit und Anwendung im Vordergrund, weshalb hierzu kosteneffiziente sowie technisch umsetzbare Synthesen erforscht und optimiert wurden. Die ersten zwei Projekte behandeln die Synthesen essenzieller Antituberkulotika. Das Erste stellt hierbei Pretomanid (1) dar, welches ausgehend von 2-Brom-nitroimidazol (15) synthetisiert werden sollte (Schema 8). Diese Vorgehensweise versprach mögliche Reinigungsschritte zu vermeiden, um die Synthesekosten zu verringern. Imidazol 15 sollte im ersten Schritt der Synthese mit synthetisch leicht zugänglichen, geschützten (R)-Glycidolen (96) unter Ringöffnung des Epoxids alkyliert und im Anschluss mit 1-(Brommethyl)-4-(trifluormethoxy)benzol (13) die sekundäre Hydroxygruppe benzyliert werden. Der letzte Schritt umfasste die Deblockierung der primären Hydroxygruppe und die nachfolgende basenkatalysierte, intramolekulare Cyclisierung zu Pretomanid (1). N O Deblockierung und N Br OR O2N N Cyclisierung O2N O N O 1 OCF 983 OCF3 Benzylierung O N N2 Br 15 NH Alkylierung N Br OR O2N N OR 97 OH O 96 Schema 8: Retrosyntheseschema zur Synthese von Pretomanid (1) unter Verwendung verschiedener Schutzgruppen. Den zweiten in dieser Arbeit behandelten Anti-Tuberkulose-Wirkstoff stellt Bedaquilin (6) dar. Hierbei sollte, statt der Entwicklung einer neuen Synthesestrategie, die industrielle Syntheseroute verbessert und bekannte Probleme bezüglich der Reproduzierbarkeit behoben werden. Ziel war es, den Reaktionsmechanismus genauer zu untersuchen, die Diastereoselektivität und die Ausbeute für das gewünschte Diastereomer rac‐6 zu erhöhen. Hinsichtlich des Reaktionsmechanismus sollten verschiedene Quenchingexperimente vollzogen, auftretende Nebenprodukte isoliert sowie charakterisiert werden. Des Weiteren sollte die Verwendung verschiedener Amidbasen und Lösungsmittel getestet und deren Einfluss auf die Diastereoselektivität und Ausbeute untersucht werden. Die Synthese sollte ausgehend von 3-Benzyl-6-brom-2-methoxychinolin (32) erfolgen und nach Deprotonierung und Lithiierung in der benzylischen Position unter Verwendung einer starken Amidbase, sollte die lithiumorganische Verbindung 99 mit 3-(Dimethylamino)-1-(naphthalen-1-yl)propan-1-on (33) 53 Synthese von Pretomanid 3. Ergebnisse und Diskussion 3.1 Synthese von Pretomanid Publikation: „Short and Efficient Synthesis of the Antituberculosis Agent Pretomanid from (R)‐ Glycidol“ Tobias Lucas,+ Jule-Philipp Dietz,+ Flavio S. P. Cardoso, David R. Snead, Ryan Nelson, Kai O. Donsbach, B. Frank Gupton, Till Opatz*, Org. Process Res. Dev. 2023, 27 (9) 1641–1651. Autorenbeiträge Tobias Lucas: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Jule-Philipp Dietz: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Flavio S. P. Cardoso: Synthesekonzeption, Beratung David R. Snead: Synthesekonzeption, Beratung Ryan Nelson: Synthesekonzeption, Beratung Kai O. Donsbach. Beratung, Manuskripterstellung B. Frank Gupton: Beratung Till Opatz: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung 57 Synthese von Pretomanid 59 Ergebnisse und Diskussion 60 Synthese von Pretomanid 61 Ergebnisse und Diskussion 62 Synthese von Pretomanid 63 Ergebnisse und Diskussion 64 Synthese von Pretomanid 65 Ergebnisse und Diskussion 66 Synthese von Pretomanid 67 Ergebnisse und Diskussion 68 Synthese von Pretomanid 69 Ergebnisse und Diskussion 3.2 Synthese von Bedaquilin Publikation: „Diastereoselectivity is in the Details: Minor Changes Yield Major Improvements to the Synthesis of Bedaquiline“ Sarah J. Mear,+ Tobias Lucas,+ Grace P. Ahlqvist,+ Juliana M. S. Robey, Jule-Philipp Dietz, Pankaj V. Khairnar, Sanjay Maity, Corshai L. Williams, David R. Snead, Ryan C. Nelson, Till Opatz, Timothy F. Jamison, Chem. Eur. J., 2022, 28. Autorenbeiträge Sarah Jane Mear: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Tobias Lucas: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Grace P. Ahlqvist: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Juliana M. S. Robey: Untersuchung alternativer Syntheserouten Jule-Philipp Dietz: Untersuchung alternativer Syntheserouten Pankaj V. Khairnar: upscaling Sanjay Maity: upscaling Corshai L. Williams: Gezielte Synthese und Analytik der Nebenprodukte David R. Snead: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung Ryan C. Nelson: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung Till Opatz: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung Timothy F. Jamison: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung 70 Ergebnisse und Diskussion 72 Synthese von Bedaquilin 73 Ergebnisse und Diskussion 74 Synthese von Bedaquilin 75 Ergebnisse und Diskussion 76 Synthese von Bedaquilin 77 Ergebnisse und Diskussion 78 Synthese von Bedaquilin 79 Ergebnisse und Diskussion 3.3 Synthese von Molnupiravir Publikation: „A Concise Route to MK‐4482 (EIDD‐2801) from Cytidine“ Natarajan Vasudevan, Grace P. Ahlqvist, Catherine P. McGeough, Dinesh J. Paymode, Flavio S. P. Cardoso, Tobias Lucas, Jule-Philipp Dietz, Till Opatz, Timothy F. Jamison, B. Frank. Gupton, David R. Snead, Chem. Commun., 2020, 56, 13363–13364. Autorenbeiträge Natarajan Vasudevan: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Manuskripterstellung Grace P. Ahlqvist: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Manuskripterstellung Catherine P. McGeough: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Dinesh J. Paymode: Synthesekonzeption, Entwicklung und Optimierung der Syntheseroute, Manuskripterstellung Flavio S. P. Cardoso: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung Tobias Lucas: Synthesekonzeption, Untersuchung alternativer Syntheserouten, Manuskripterstellung Jule-Philipp Dietz: Untersuchung alternativer Syntheserouten Till Opatz: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung Timothy F. Jamison Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung B. Frank Gupton: Beratung David R. Snead: Synthesekonzeption, Beratung, Manuskripterstellung 80 Ergebnisse und Diskussion 82 Synthese von Molnupiravir 83 Ergebnisse und Diskussion 3.3.2 Zusätzliche Synthesen von Molnupiravir Als Alternative zu den in der Publikation beschrieben Routen (Kapitel 3.3.1), wurde eine dreistufige chemoselektive Synthese von Molnupiravir (84) ausgehend von Uridin (85) entwickelt (Schema 16). Im ersten Syntheseschritt wurde analog zu einer literaturbekannten Vorschrift[174] verfahren und die Hydroxygruppen von Uridin (85) in situ mit Chlortrimethylsilan blockiert. Danach wurde die Carbonylgruppe in 4-Postion des Uracilrings durch Desoxychlorierung, unter Verwendung von Phosphoroxychlorid, für die anschließende Substitution durch 1,2,4-Triazol aktiviert und das Triazolderivat 115 erhalten. Hierbei konnte die in der Literatur beschriebene Reinigung des Produkts 115 deutlich vereinfacht werden, denn statt einer Deblockierung mit anschließender Kristallisation konnte das Rohprodukt durch Kristallisation aus Methanol und Essigsäure in 86% Ausbeute erhalten werden. Im nächsten Schritt wurde die Möglichkeit einer selektiven Acylierung der 3’-Hydroxygruppe mit iso-Buttersäurechlorid untersucht. Während eine Zugabe von iso-Buttersäurechlorid bei Raumtemperatur oder der Einsatz von DMAP als Organokatalyst zur deutlichen Acylierung der sekundären Hydroxygruppen führte, trat bei einer langsamen Zugabe einer verdünnten Lösung aus iso-Buttersäurechlorid in DMF bei 0 °C lediglich eine geringe Nebenproduktbildung auf. Nach Kristallisation aus Wasser wurde der Ester 116 in 64% Ausbeute erhalten, allerdings kam es aufgrund der Durchführung im millimolaren Maßstab zu Produktverlusten, welche allerdings zukünftig durch die Wahl einer angepassten Skalierung der Synthese mit großer Wahrscheinlichkeit verringert werden könnten. Im nächsten Schritt wurde die nukleophile Substitution der Triazolgruppe von Baustein 116 optimiert, sodass nach Reaktion mit Hydroxylaminhydrochlorid, in Gegenwart von Natriumacetat, bei 65 °C vollständiger Umsatz zu Molnupiravir (84) beobachtet und eine Ausbeute von 92% erhalten wurde. Durch diese optimierte Syntheseroute konnte Molnupiravir (84) ausgehend von Uridin (85) in einer dreistufigen Synthese mit einer Gesamtausbeute von 51% erhalten werden. 1. TMSCl, NEt3, MeCN, 0 °C RT, 1 h N O O 2. 1,2,4-Triazol, POCl3, N HO N O N NH 0 °C RT, 5 h HO N N O 86% OHO OH HO OH O 85 115 H3C Cl CH3 DMF, 0 °C, 3 h 64% O H N N NH2OH·HCl, NaOAc, O N H3C O N OH EtOH, 65 °C, 14 h H C O NO N 92% 3 O N N CH3 HO OH O CH3 HO OH O 84 116 Schema 16: Synthese von Molnupiravir (84) über drei lineare Stufen. 84 Synthese von Cabotegravir werden. Nach Kristallisation aus Ethanol unter Zugabe von Natriumhydroxid, wurde Cabotegravir-Natriumsalz (55b) erhalten. Die vierstufige Synthese lieferte Cabotegravir- Natriumsalz (55b) in einer Gesamtausbeute von bis zu 59% im Multi-Gramm-Maßstab mit einer Reinheit von 99.9% (HPLC, 254 nm), ohne die Notwendigkeit chromatographischer Reinigungsschritte. 93 Ergebnisse und Diskussion Im letzten Syntheseschritt wurde nun Baustein 147 unter Verwendung verschiedener Alkylhalogenide und Alkyltosylate am Indolstickstoff alkyliert. Zunächst wurden Alkylreste mit unterschiedlicher sterischer Hinderung als Seitenkette eingeführt. Durch Alkylierung mit 2-Brompropan wurde das entsprechende Isopropyl-Derivat 149 dargestellt und in einer guten Ausbeute von 80% erhalten. Auch die höheren Homologe 150 und 151 dieser Verbindung waren durch die entsprechenden iso-Alkylbromide in 82% und 85% Ausbeute zugänglich. Sterisch anspruchsvollere Derivate lieferten niedrigere Ausbeuten, wobei das tert-Butyl-Derivat 156 aufgrund des sehr hohen sterischen Anspruchs lediglich in Spuren nachgewiesen und das tert-Pentyl-Derivat 152 in einer Ausbeute von 24% erhalten wurde. Die Synthese eines Adamantyl-Derivats 157 wurde durchgeführt, dieses konnte jedoch nicht aus der Reaktionsmischung isoliert beziehungsweise chromatographisch aufgetrennt werden. Die CP/CB-C3-Derivate 138e und 138f wurden auf diesem optimierten Weg erneut in Ausbeuten von 81% und 90% in einer Stufe, statt der bisherigen vier Stufen, synthetisiert. Zuletzt sollten ungesättigte Verbindungen für den Einsatz in dieser Synthesestrategie getestet werden. Während das Nopol-Derivat 158 lediglich in Spuren nachgewiesen wurde, lieferte die Reaktion zum Tosylderivat 155 eine gute Ausbeute von 78%. Die Synthese zu Cannabinoiden mit aromatischen Bicyclen in der Seitenkette lieferte für das Methylnapthalin-Derivat 153 eine Ausbeute von 65% und für das Biphenylderivat 154 eine quantitative Ausbeute. Während dieses Projekts wurde außerdem erneut ein bisher unbekanntes synthetisches Cannabinoid sichergestellt, welches eine von Indol 110 abweichende Kernstruktur aufwies. Anhand von NMR-Analysen wurde vermutet, dass es sich um ein Cannabinoid mit einer Indazol- Kernstruktur handelt. Um dies eindeutig zu bestätigen und Referenzmaterial bereitzustellen, sollte das gefundene Derivat 161 anschließend synthetisiert werden. H3C H3C O O OH Cumylamin (113), EDC·HCl, NH HOBt, DIPEA, DMF, RT, 14 h N 44% N N N 159 H 160 H H3C H3C O NH TsCl, DIPEA N DCM, RT, 18 h N 86% 161 Ts Schema 33: Synthese des Indazol-Derivats 161. Da sich die Kopplung von Cumylamin (113) mit Indol-3-Carbonsäure (146) als sehr effizient erwiesen hatte und sehr gute Ausbeuten lieferte, wurde die zuvor optimierte Synthesestrategie auch zur Synthese des Indazol-Derivats 161 gewählt, vor allem, weil Indazol-3- 100 Synthese von synthetischen Cannabinoiden Carbonsäure (159) kommerziell erhältlich war und so direkt davon ausgehend mit der Synthese begonnen werden konnte (Schema 33). Die Kupplungsreaktion zu N-(2-Phenylpropan-2-yl)-1H-indazol-3-carboxamid (160) lieferte eine Ausbeute von 44%. Im Gegensatz zur Synthese des Indolanalogon 147 entstanden bei der Amidkupplung mit Indazol-3-carbonsäure (159) zwar keine nennenswerten Nebenprodukte, aber es wurde lediglich unvollständiger Umsatz beobachtet, welcher auch durch die weitere Zugabe des Kupplungsreagenz oder des Amins 113 nicht erhöht werden konnte. Im nächsten Syntheseschritt wurde unter standardchemischen Bedingungen tosyliert und das gewünschte Cannabinoid 161 in einer guten Ausbeute von 86% synthetisiert. Dadurch konnte durch Vergleiche der analytischen Daten die zuvor beschlagnahmte Probe eindeutig dem in dieser Arbeit synthetisierten Cannabinoid 161 zugeordnet werden. 101 Experimenteller Teil 5. Experimenteller Teil 5.1 Allgemeine Arbeitsmethoden und Messgeräte 5.1.1 Allgemeines Bei allen gegenüber Wasser, Luft und/oder Sauerstoff empfindlichen Reaktionen wurde unter Stickstoff- oder Argonatmosphäre gearbeitet und ausschließlich zuvor ausgeheizte Glasgeräte verwendet. Lösungsmittel wurden im Vakuum an einem Rotationsverdampfer (Heidolph, Typ Hei- VAP) bei einer Wasserbadtemperatur von 45 °C entfernt. Die aus der Summenformel berechneten Molmassen wurden für die natürlichen Isotopenverteilungen in runden Klammern ( ) und für die häufigsten Isotope (1H, 12C, 14N, 16O, 28Si) in eckigen Klammern [ ] angegeben. 5.1.2 Chemikalien und Lösungsmittel Für alle Reaktionen wurden Lösungsmittel des Reinheitsgrades pro analysi (p.a.) verwendet und, wenn nötig, durch gängige Trocknungsverfahren und anschließende Destillation absolutiert. Folgende Trocknungsmittel wurden eingesetzt. Dichlormethan: Calciumhydrid. THF: Natrium, Benzophenon. Absolutes Ethanol, Methanol und DMP wurden kommerziell von der Firma Acros erworben. Alternativ wurden Acetonitril, Dichlormethan, Tetrahydrofuran, Diethylether und Toluol ab Oktober 2019 von einer Lösungsmitteltrocknungsanlage der Firma MBraun (Modell SPS 5) entnommen. Cyclohexan und Ethylacetat zur Nutzung in der Säulenchromatographie wurden in technischer Qualität erworben und durch Destillation vor Gebrauch gereinigt. Alle weiteren Chemikalien wurden, falls nicht anderweitig beschrieben, von kommerziellen Anbietern bezogen und ohne weitere Reinigung eingesetzt. 5.1.3 Chromatographie Die präparative Reinigung von Substanzgemischen erfolgte mittels Flashchromatographie[100] bei einem Maximaldruck von 0.3 bar. Kieselgel mit einer Partikelgröße von 35–70 μm der Firma Acros Organics diente als stationäre Phase. Alle angegebenen Lösungsmittelverhältnisse beziehen sich auf Volumenanteile. 104 Experimenteller Teil Die Reaktionskontrollen fanden über das Prinzip der Dünnschichtchromatographie statt und wurden auf Aluminiumfertigplatten mit Kieselgel (Typ 60 F254) oder neutralem Aluminiumoxid (Typ T F254, Alox 150 neutral) der Firma Merck durchgeführt. Alle Reaktionskontrollen wurden durch Eintauchen in Färbereagenzien und anschließendes Erhitzen, durch ein Heißluftgebläse, entwickelt. UV-aktive Substanzen wurden mithilfe von UV-Licht der Wellenlängen λ = 254 nm und λ = 365 nm detektiert. Folgende Anfärbereagenzien wurden genutzt. Ninhydrin-Reagenz: 0.3 g Ninhydrin, 100 mL EtOH, 2 mL AcOH. Kaliumpermanganat: 3.0 g Kaliumpermanganat, 20 g Kaliumcarbonat, 5 mL Natronlauge (5%), 100 mL Wasser. Seebach-Reagenz: 10 g Cer(IV)sulfat, 25 g Phosphormolybdänsäure, 940 mL Wasser, 60 mL konz. Schwefelsäure. 5.1.4 NMR‐Spektroskopie Die NMR-Spektren der Proben wurden in deuterierten Lösungsmitteln der Firma Deutero gelöst und an folgenden Geräten der Firma Bruker gemessen: Avance III HD 300 für 300 MHz 1H-NMR und 75.5 MHz 13C-NMR, Avance II 400 für 400 MHz 1H-NMR und 100.6 MHz 13C-NMR, Avance III HD 400 für 400 MHz 1H-NMR und 100.6 MHz 13C-NMR, Avance III 600 für 600 MHz 1H-NMR und 151.1 MHz 13C-NMR. An allen Geräten wurden nach Bedarf 1H-1H-COSY, 1H-13C-HSQC, 1H-13C-HMBC-Messungen und 1H- 1H-NOESY-Messungen durchgeführt. Die chemische Verschiebung in ppm wurde relativ zum Signal der Standards Tetramethylsilan (1H, 13C) und Trichlorfluormethan (19F) angegeben. Für die Auswertung wurden 105 Experimenteller Teil Präparative Umkehrphasen-Trennungen mittels HPLC erfolgten an einem Gerät der Marke Agilent (Modell: 1260 Infinity II Preparative LC System) mit G7161B 1290 Präparativer binärer Pumpe, G7115A 1260 Dioden-Array-Detektor (DAD WR) und G7159B 1290 Präparativen Fraktionssammler (Prep FC). Als Säulen wurden die präparativen Äquivalente der analytischen Säulen verwendet: Macherey & Nagel Nucleodur PFP und Nucleodur C18 HTec (jeweils 150 mm x 32 mm, Partikelgröße 5 µm). 5.1.7 Gaschromatographie Gaschromatographische Analysen wurden an einer Anlage der Marke Agilent (Modell 8890 GC) mit Split-Detektion auf einem FID und einem 5977 Single-Quadrupol GC/MSD durchgeführt. Als stationäre Phase wurde eine Säule der Marke Agilent Modell HP 5MS UI GC Säule (30 m x 0.25 mm, Filmdicke 0.25 µm) verwendet. Die Temperatur des Injektors lag bei 250 °C, die Transferlinientemperatur bei 250 °C, die MS-Quellentemperatur bei 230 °C und die MS-Quadropoltemperatur bei 150 °C. Bei der Messung wurde folgendes Temperaturprogramm verwendet: 40 °C für 2 Minuten, gefolgt von einem Temperaturgradienten von 50 °C/min über 5.6 Minuten auf 320 °C, die 7.4 Minuten gehalten wurde. Als Trägergas wurde Helium 5.0 verwendet. 5.1.8 Hochaufgelöste Massenspektrometrie Hochaufgelöste Massenspektren wurden an einem 6545 Q-ToF-Massenspektrometer der Marke Agilent Technologies gemessen, welches mit einer Elektronenspray-Ionenquelle (ESI) und einem Schleifeneinlass ausgestattet war. Alle Proben wurden mit einer Konzentration 0.1 mg/mL in Acetonitril oder Acetonitril/Wasser (1:1) vorbereitet. 5.1.9 Schmelzbereiche Schmelzbereiche wurden unter Zuhilfenahme von Schmelzpunktmessgeräten der Marke A. KRÜSS OPTRONIC KSP1N oder Mettler Toledo MP30 bestimmt. 5.1.10 Gefriertrocknung Zur schonenden Entfernung höher siedender Lösungsmittel (Wasser, Acetonitril, DMSO) wurde das Verfahren der Gefriertrocknung mit einem Gefriertrockner (Alpha 2-4LDPlus) der Firma CHRIST angewendet. 5.1.11 Mikrowellenunterstützte Reaktionen Mikrowellenunterstützte Reaktionen wurden in einem Mikrowellenreaktor (Discover Monomode) der Marke CEM durchgeführt. Hierbei wurden Mikrowellengefäße aus Glas (15 mL) 107 Experimenteller Teil und druckbeständige Septen mit Teflondichtung genutzt. Die Druckkontrolle erfolgte durch einen Piezo-Drucksensor, während die Temperaturkontrolle über eine Infrarotmessung am Gefäßboden gewährleistet wurde. 5.1.12 Polarimetrie Die optische Aktivität wurde an einem Perkin Elmer 241 MC-Polarimeter bei der Wellenlänge der Natrium-D-Linien in einer Küvette (l = 10 cm) gemessen. Die Umgebungstemperatur θ wurde bei jeder Messung mit einem Thermometer bestimmt und vor der Messung das Polarimeter mit dem entsprechenden Lösungsmittel genullt. Die angegebene Konzentration c beschreibt den Bruchteil von 1 g pro 100 mL (z.B. c = 0.05 entspricht 0.05 g/100 mL = 0.5 mg/mL). 5.1.13 VCD‐Messungen und DFT‐Rechnungen Die Messungen der VCD-Spektren sowie alle durchgeführten DFT-Rechnungen und Auswertungen wurden in Kooperation mit und durchgeführt. VCD (vibrational circular dichroism)‐Spektroskopie Infrarot (IR)- und VCD-Spektren der Verbindung 103 wurden an einem Tensor 27-Spektrometer gemessen, welches mit einem für 1400 cm–1 optimierten photoelastischen Modulator ausgestattet war. Die IR-Spektren wurden mit einer Lösung von 103 in Tetrachlormethan (0.188 mol/L) im Spektralbereich von 4000–800 cm–1 mit 16 Scans aufgenommen. Dieselbe Lösung wurde auch für die VCD-Spektren verwendet, die im Spektralbereich von 1600–900 cm–1 in einer 100 µm BaF2-Küvette für eine Akkumulationszeit von 360 Minuten mit einer Auflösung von 4 cm–1 gemessen wurden. Die anschließende Basislinienkorrektur erfolgte durch Subtraktion eines mit denselben Parametern aufgenommenen Lösemittelspektrums. Das experimentelle Rauschen des VCD-Spektrums wurde durch Subtraktion zweier Lösemittelspektren voneinander erhalten. Berechnung der VCD‐Spektren Die Konformationsanalyse der Verbindungen (3S8aR)-Pyrazin 103 und (3S8aS)-Pyrazin 103 wurde auf einem semiempirischen Theorieniveau (PM6) mit Spartan '10[181,182] durchgeführt. Anschließende Geometrieoptimierungen und Frequenzberechnungen wurden auf B3LYP-Niveau,[183–185] mit dem Pople-Basissatz 6-31G(d,p)[186–189] und dem IEFPCM- Solvationsmodell[190] unter Verwendung von Gaussian 16, Rev. A.03.[191] durchgeführt. Die optimierten Geometrien wurden mittels Frequenzanalyse (Nimag = 0) als lokale Minima bestätigt. Folgende Befehlszeilen wurden verwendet. Konfomerenverteilung SEARCHMETHOD=THOROUGH FINDBOATS KEEPALL CONF_SELECTION_RULE=5 108 Experimenteller Teil Geometrieoptimierung #p opt=tight freq b3lyp/6-31g(d,p) scrf = (iefpcm, solvent = carbontetrachloride) VCD‐Berechnungen #p freq=vcd b3lyp/6-31g(d,p) scrf = (iefpcm, solvent = carbontetrachloride) Quantenmechanisch unterstützte Strukturaufklärung VCD-Spektroskopie in Kombination mit DFT-basierten quantenmechanischen Simulationen wurde durchgeführt, um zwischen den zwei möglichen Diastereomeren (3S8aR- oder 3S8aS-) von Pyrazin 103 zu unterscheiden, die bei der Synthese von Cabotegravir (55) gebildet werden können. Die spektrale Überlappung von experimentellen und berechneten VCD-Spektren für die beiden Diastereomere (3S8aR)-103 und (3S8aS)-103 wurde mit Hilfe einer von Bringmann et al. entwickelten Methode, die auf einem Querschnittsalgorithmus basiert, in Form von Ähnlichkeitsfaktoren berechnet.[192,193] Die Verarbeitung der gewonnen Daten und die Erzeugung Boltzmann-gewichteter gemittelter Spektren erfolgte mit der Software SpecDis 1.71.[194] Zunächst wurde das simulierte IR-Spektrum an die experimentellen Daten angepasst, um den besten Skalierungsfaktor und den Linienverbreiterungswert γ zu bestimmen, die für den Vergleich der berechneten und experimentellen VCD-Spektren verwendet wurden. Der Spektralbereich wurde auf den Wellenzahlbereich 1510–950 cm–1 begrenzt, um Artefakte aufgrund von Lösungsmittelabsorption zu vermeiden. Die Ähnlichkeitsfaktoren der IR-Spektren ergaben 91% für (3S8aR)-Pyrazin 103 und 87% für (3S8aS)-Pyrazin 103. Für die VCD-Spektren wurde ein Ähnlichkeitsfaktor von 82% für (3S8aR)-Pyrazin 103 ermittelt, während die Überlappung mit (3S8aS)-Pyrazin 103 27% betrug. Somit wurde die Stereokonfiguration des synthetisierten Pyrazins 103 als 3S8aR identifiziert und anschließend durch die erfolgreiche Herstellung von Cabotegravir (55) bestätigt. Die beobachteten und berechneten Spektren sind in Abbildung 24 und 25 (Kapitel 7.4) dargestellt. 109 Cabotegravir Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und das Produkt 103 als gelbes Öl erhalten. Es bedurfte keiner weiteren Reinigung. Zur Bestimmung des Enantiomerenüberschusses wurde rac-103 analog aus rac-70 synthetisiert und mittels HPLC unter Verwendung einer Säule mit chiralem Säulenmaterial ein ee ≥ 99.9% bestimmt (Chiralpak IF-3, 40 °C, isokratisch, n-Hexan/EtOH 80:20, tRetention: 11.85 min, 1 mL/min, λ = 254 nm). Teleskopierte Route: (S)-2-Aminopropan-1-ol (70, 1.02 g, 13.3 mmol, 1.0 Äq.) wurde in Acetonitril (250 mL) gelöst, unter Stickstoffgegenstrom Kaliumcarbonat (3.86 g, 27.9 mmol, 2.1 Äq.) zugegeben und die Suspension auf 0 °C gekühlt. Danach wurde innerhalb von einer Stunde eine Lösung aus Chloracetylchlorid (1.50 g, 13.3 mmol, 1.0 Äq.) in Acetronitril (6 mL) unter Nutzung einer Spritzenpumpe langsam zugetropft. Nach vollständigem Umsatz des Edukts 70 (Kontrolle per GC- MS-FID) wurde das Reaktionsgemisch erneut auf 0 °C gekühlt, im Stickstoffgegenstrom Kaliumiodid (2.210 g, 13.3 mmol, 1.0 Äq.), Kaliumcarbonat (2.76 g, 20.0 mmol, 1.5 Äq.) und Acetal (101, 2.601 g, 13.3 mmol, 1.0 Äq.) zugegeben und das Reaktionsgemisch 22 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Suspension wurde filtriert, das Lösungsmittel entfernt, der Rückstand in Salzsäure (65 mL, 7 M) dispergiert und weitere 24 Stunden gerührt. Danach wurde durch Zugabe von Natriumhydroxid (18.3 g, 45.5 mmol) der pH-Wert auf 7 eingestellt, wobei ein beiger Feststoff ausfiel. Anschließend wurde das Gemisch mit Essigsäureethylester extrahiert, um das gewünschte Produkt in einer Ausbeute von 96% zu erhalten. Ausbeute: 3.14 g (12.8 mmol, 96%), hellgelbes Öl, Rf = 0.37 (EtOAc + 1% NEt3), C14H18N2O2, (246.31), [246.1368]. 1H‐NMR (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 7.37–7.24 (m, 5H, Ph), 4.88 (dd, J = 8.4 Hz, 4.6 Hz, 1H, H-8a), 4.36–4.21 (m, 2H, Ha-2, H-3), 3.67 (d, J = 13.0 Hz, 1H, CH2a-Ph), 3.58 (d, J = 13.0 Hz, 1H, CH2a-Ph), 3.53–3.39 (m, 2H, Hb-2, Ha-8), 3.28 (ddd, J = 11.0 Hz, 4.6 Hz, 1.7 Hz, 1H, Ha-6), 2.85 (d, J = 16.7 Hz, 1H, Hb-8), 2.14 (dd, J = 11.0 Hz, 8.5 Hz, 1H, Hb-6), 1.30 (d, J = 6.1 Hz, 3H, CH3). 13C‐NMR (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 166.4 (C-5), 136.7 (ipso-C, Ph), 129.2 (o-C, Ph), 128.6 (m-C, Ph), 127.8 (p-C, Ph), 84.4 (C-8a), 72.5 (C-2), 61.4 (CH2-Ph), 56.6 (C-8), 53.5 (C-3), 50.2 (C-6), 18.1 (CH3). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3487, 2869, 2809, 1659, 1457, 1426, 1365, 1235, 1204, 1062, 999. 𝜶 𝟐𝟎D = +34.2° (c = 10, CHCl3). MS (ESI): m/z (%) = 247.1 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 247.1437 ([M+H]+, ber.: 247.1441). 117 Cabotegravir bei 0 °C (Z)-2-(Ethoxymethylen)-3-oxo-bernsteinsäure-diethylester (105, 3.13 g, 12.8 mmol, 1.0 Äq.) zugetropft und die Lösung anschließend unter Stickstoffatmosphäre 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach vollständigem Umsatz zu Verbindung 123 (Kontrolle mittels LCMS) wurde die Lösung erneut auf 0 °C gekühlt und Magnesiumbromid-Ethyletherat (4.13 g, 16.0 mmol, 1.3 Äq.) im Stickstoffgegenstrom hinzugegeben. Die Suspension wurde zehn Minuten gerührt, dann langsam abs. Pyridin (3.10 mL, 38.4 mmol, 3.0 Äq.) zugetropft und die entstandene Lösung drei Tage bei Raumtemperatur gerührt. Nach vollständigem Umsatz zu Ester 107 (Kontrolle per LCMS) wurde das Reaktionsgemisch erneut auf 0 °C gekühlt und langsam Salzsäure (1 M) zugetropft. Die organische Phase wurde im Scheidetrichter abgetrennt, die wässrige Phase zweimal mit Dichlormethan (50 mL) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen mit Natronlauge (35 mL, 2 M) versetzt und das Zweiphasengemisch 24 Stunden bei Raumtemperatur stark gerührt. Nach vollständiger Verseifung des Esters 107 (Kontrolle per LCMS, 254 nm) wurde die wässrige Phase abgetrennt, mit Dichlormethan (60 mL) extrahiert und die wässrige Phase auf 0 °C gekühlt. Durch langsame Zugabe von konz. Salzsäure (5 mL) wurde der pH-Wert auf 1–2 eingestellt und die Bildung eines farblosen Feststoffs beobachtet. Nach Filtration unter vermindertem Druck, Waschen mit kaltem Wasser (5 mL) und Trocknung im Feinvakuum wurde das gewünschte Produkt 106 als farbloser Feststoff erhalten. Ausbeute: 2.49 g (8.89 mmol, 70%), farbloser Feststoff, Rf = 0.34 (SiO2-C18, H2O/MeCN 5:1), C12H12N2O6, (280.24), [280.0695]. Schmelzbereich: Zersetzung ab 286.7–286.9 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, DMSO‐d6): δ/ppm = 15.29 (s, COOH), 11.86 (s, 1H, OH), 8.62 (s, 1H, H-9), 5.42 (dd, J = 10.3 Hz, 4.1 Hz, 1H, H-11a), 4.96 (dd, J = 12.4 Hz, 4.1 Hz, 1H, Ha-11), 4.42 (dd, J = 8.5 Hz, 6.9 Hz, 1H, Ha-2), 4.31 (h, J = 6.4 Hz, 1H, H-3), 4.10 (dd, J = 11.9 Ht, 10.3 Hz, 1H, Hb-11), 3.69 (dd, J = 8.5, 6.4 Hz, 1H, Ha-2), 1.35 (d, J = 6.2 Hz, 3H, CH3). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, DMSO‐d6): δ/ppm = 172.4 (C-7), 165.4 (COOH), 158.6 (C-5), 152.3 (C-6), 142.1 (C-9), 119.4 (C-5a), 112.6 (C-8), 81.5 (C-11a), 72.6 (C-2), 53.2 (C-11), 51.6 (C-3), 16.5 (CH3). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3049, 2995, 1724, 1652, 1555, 1440, 1306, 1090, 1014. 𝜶 𝟐𝟎D = –8.6° (c = 1, DMSO). MS (ESI): m/z (%) = 281.0 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 281.0774 ([M+H]+, ber.: 281.0769). 119 Experimenteller Teil Methode 2: (3S,11aR)-6-Hydroxy-3-methyl-5,7-dioxo-2,3,5,7,11,11a-hexahydrooxazolo[3,2- a]pyrido[1,2-d]pyrazin-8-carbonsäureethylester (107, 1.01 g, 2.43 mmol, 1.0 Äq.) wurde in abs. Toluol (50 mL) suspendiert und Essigsäure (0.8 mL, 8.1 mmol, 2.5 Äq.) sowie 2,4-Difluorbenzylamin (1.0 mL, 8.1 mmol, 2.5 Äq.) zugegeben. Das Gemisch wurde 24 Stunden auf Rückfluss erhitzt und nach vollständigem Umsatz (Kontroll per LCMS, 254 nm) alle flüchtigen Bestandteile unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde in heißem Ethanol (50 mL) gelöst, Natriumhydroxid (110 mg, 2.67 mmol, 1.1 Äq.) zugegeben und das Gemisch drei Minuten zum Sieden erhitzt. Die Suspension wurde heiß filtriert und mit Ethanol (5 mL) gewaschen. Nach Trocknung im Feinvakuum wurde das gewünschte Produkt 55b als beiger Feststoff in einer Ausbeute von 68% (701 mg,1.64 mmol; Reinheit 99.8% (LCMS, 254 nm)) erhalten. Ausbeute: 1.39 g (3.26 mmol, 92%), beiger Feststoff, C19H16F2N3O5Na, (427.34), [427.0956]. Schmelzbereich: >360 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, DMSO‐d6): δ/ppm = 10.72–10.67 (m, 1H, NH), 7.91 (s, 1H; H-9), 7.35 (td, J = 8.7 Hz, 6.6 Hz, 1H, H-6, Ar), 7.21 (ddd, J = 10.5 Hz, 9.3 Hz, 2.6 Hz, 1H, H-3, Ar), 7.03 (tdd, J = 8.7 Hz, 2.6 HZ, 1.2 Hz, 1H, H-5, Ar), 5.21 (dd, J = 9.3 Hz, 3.9 Hz, 1H, H-11a), 4.60 (dd, J = 12.3 Hz, 3.9 Hz, 1H, Ha-11), 4.58–4.43 (m, 2H, CH2-Ar), 4.31–4.19 (m, 2H, Ha-2, H-3), 3.75 (dd, J = 12.3 Hz, 9.5 Hz, 1H, Hb-11), 3.65–3.55 (m, 1H, Hb-2), 1.27 (d, J = 6.0 Hz, 3H, CH3). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, DMSO‐d6): δ/ppm = 178.2 (C-7), 166.0 (C-6), 165.8 (CONH), 161.3 (dd, J = 247 Hz, 12.3 Hz, C-2, Ar), 160.0 (dd, J = 247 Hz, 12.1 Hz, C-4, Ar), 159.7 (C-5), 135.0 (C-9), 130.6 (dd, J = 9.9, 6.2 Hz, C-6, Ar), 122.9 (dd, J = 15.4, 3.7 Hz, C-1), 115.0, 111.3 (dd, J = 21.1, 3.5 Hz, C-5, Ar), 109.1 (C-5a), 103.7 (t, J = 25.9 Hz, C-3, Ar), 81.7 (C-11a), 71.94 (C-2), 54.5 (C-10), 50.8 (C-3), 35.4 (d, J = 3.7 Hz, CH2), 17.8 (CH3). 19F‐NMR (282 MHz, CDCl3): δ/ppm = –112.15–(–112.32) (m), –114.47–(–114.64) (m). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 1627, 1537, 1502, 1467, 1444, 1426, 1325, 1292, 1279, 1213, 1194. 𝜶 𝟐𝟎D = °+17.3 (c = 1.0, DMSO). MS (ESI): m/z (%) =406.1 (100) [M–Na+2H]+. HR‐MS (ESI): 406.1189 ([M–Na+2H]+, ber.: 406.1209). Die spektroskopischen Daten stimmen mit den Daten der Literatur überein.[198] 122 Synthetische Cannabinoide 5.36 mmol, 4.0 Äq) wurde unter Rühren portionsweise zugegeben und das Reaktionsgemisch über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die organischen Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck entfernt, Wasser (20 mL) hinzugegeben, die wässrige Phase wurde mit Salzsäure (1 M) auf pH 3–5 eingestellt und dreimal mit Essigsäureethylester (20 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und das Rohprodukt 133b chromatographisch an Kieselgel (DCM/MeOH 20:1 + 1% AcOH) gereinigt. Ausbeute: 120 mg (0.70 mmol, 52%), leicht gelber Feststoff, Rf = 0.10 (DCM/MeOH 20:1 + 1% AcOH), C8H12O4, (172.18), [172.0736]. Schmelzbereich: 79.0–80.1 °C; Lit.: 182–185 (Zersetzung).[206] 1H‐NMR, COSY (400 MHz, CDCl3): δ/ppm = 10.87 (s, 2H, COOH), 3.35 (t, J = 7.4 Hz, 2H, H-2), 2.51–2.18 (m, 1H, H-4), 2.16–1.99 (m, 2H, H-3), 2.01–1.90 (m, 2H, H-5 oder H-7), 1.95–1.74 (m, 2H, H-6), 1.70–1.55 (m, 2H, H-5 oder H-7). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 175.3 (COOH), 49.8 (C-2), 35.5 (C-3), 33.7 (C-4), 27.9 (C-5, C-7), 18.2 (C-6). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2959, 1707, 1408, 1259, 1199, 1149, 919, 763, 658, 618. MS (ESI): m/z (%) = 171.1 (100) [M–H]–. HR‐MS (ESI): 171.0661 ([M–H]–, berechnet: 171.0663). 3‐Cyclobutylpropionsäure (134b) Angelehnt an eine modifizierte Synthesevorschrift nach Holstein et al.[203] O HO 134b 2-(Cyclobutylmethyl)malonsäure (133b) (1.27 g, 7.38 mmol, 1.0 Äq.) wurde in Pyridin (3.0 mL) und Wasser (0.1 mL) gelöst. Die Lösung wurde für fünf Stunden unter Rückfluss erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Der pH-Wert wurde mit Salzsäure (1 M) leicht sauer eingestellt und die wässrige Phase dreimal mit Essigsäureethylester (60 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand 134b wurde chromatographisch an Kieselgel (DCM/MeOH 100:1) gereinigt. Ausbeute: 748 mg (5.84 mmol, 79%), leicht gelbes Öl, Rf = 0.19 (cHex/EtOAc 6:1), C7H12O2, (128.17), [128.0837]. 129 Synthetische Cannabinoide 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 174.8 (q, J = 34.8 Hz, C-1‘), 137.8 (C-2), 136.6 (C-7a), 127.1 (C-3a), 124.5 (C-5), 123.9 (C-6), 122.7 (C-4), 117.3 (d, J = 291.2 Hz, C-2‘), 110.4 (C-7), 109.4 (C-3), 47.8 (C-1‘‘), 34.6 (C-2‘‘), 8.4 (CH, Cyclopropyl), 4.3 (CH2, Cyclopropyl). 19F‐NMR (282 MHz, CDCl3): δ/ppm = –73.3 (d, J = 1.9 Hz). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2997, 1664, 1528, 1183, 1135, 887, 751. MS (ESI): m/z (%) = 282.0 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 282.1101 ([M+H]+, berechnet: 282.1100). 1‐(1‐Cyclopropylethyl)‐1H‐indol‐3‐carbonsäure (137c) O OH 1´ 2 N 137c 1´´ Unter Argonatmosphäre wurde 2,2,2-Trifluor-1-(1-(1-cyclopropylethyl)-1H-indol-3-yl)-ethan-1- on (136c, 502 mg, 1.78 mmol, 1.0 Äq.) in Methanol (25 mL) gelöst und unter Rühren Natronlauge (6 M) (18.0 mL, 108.00 mmol, 60.0 Äq.) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 30 Stunden zum Sieden erhitzt, die Reaktionsmischung unter vermindertem Druck eingeengt und der pH-Wert mit Salzsäure (6 M) auf pH 2 eingestellt. Der entstandene Feststoff wurde abgetrennt, mit Essigsäureethylester gewaschen und die Mutterlauge dreimal mit Essigsäureethylester extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und das Rohprodukt 137c chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc 4:1) gereinigt. Ausbeute: 379 mg (1.65 mmol, 93%), orangener Feststoff, Rf: 0.15 (cHex/EtOAc 4:1), C14H15NO2, (229.28), [229.1103]. Schmelzbereich: 114.3–115.6 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 8.29–8.19 (m, 1H, H-4), 7.96 (s, 1H, H-2), 7.45–7.37 (m, 1H, H-5), 7.30 (dd, J = 6.1 Hz, 3.2 Hz, 2H, H-6, H-7), 4.27 (t, J = 6.9 Hz, 2H, H-1‘‘), 1.77 (q, J = 6.9 Hz, 2H, H-2‘‘), 0.73–0.56 (m, 1H, CH, Cyclopropyl), 0.51–0.42 (m, 2H, CH2, Cyclopropyl), 0.07–0.00 (m, 2H, CH2, Cyclopropyl). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 170.1 (C-1‘), 136.7 (C-7a), 135.7 (C-2), 127.0 (C-3a), 122.8 (C-5), 122.1 (C-6), 121.9 (C-7), 110.1 (C-4), 106.1 (C-3), 47.3 (C-1‘‘), 34.9 (C-2‘‘), 8.5 (CH, Cyclopropyl), 4.3 (CH2, Cyclopropyl). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3003, 2601, 1657, 1531, 1205, 751. 135 Synthetische Cannabinoide 2,2,2‐Trifluor‐1‐(1‐(1‐cyclobutylethyl)‐1H‐indol‐3‐yl)‐ethan‐1‐on (136d) O CF3 1´ 2 N 136d 1´´ Indol (110, 80.1 mg, 0.66 mmol, 1.0 Äq.) wurde unter Argonatmosphäre und Rühren in abs. DMF (10 mL) gelöst. Die Lösung wurde im Eisbad gekühlt und im Argongegenstrom langsam Natriumhydrid (32.4 mg, 1.32 mmol, 2.0 Äq.) zugegeben. Die Suspension wurde bei 0 °C für zehn Minuten gerührt und anschließend 2-Cyclobutylethyl-4-methylbenzol-1-sulfonat (130, 178.2 mg, 0.73 mmol, 1.10 Äq.) in abs. DMF (5 mL) langsam zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur erwärmt, für zwei Stunden gerührt, erneut im Eisbad gekühlt und Trifluoressigsäureanhydrid (230 µL, 1.65 mmol, 2.5 Äq.) langsam zugetropft. Das Eisbad wurde entfernt, die Reaktionsmischung langsam auf Raumtemperatur erwärmt, über Nacht gerührt und durch Zugabe von gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung gestoppt. Die wässrige Phase wurde dreimal mit Dichlormethan (30 mL) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und das Rohprodukt 136d chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc 12:1) gereinigt. Ausbeute: 156.6 mg (0.53 mmol, 80%), gelbes Öl, Rf: 0.51 (cHex/EtOAc 4:1), C16H16F3NO, (295.31), [295.1184]. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 8.41 (ddt, J = 6.7 Hz, 3.3 Hz, 1.6 Hz, 1H, H-4), 7.89 (q, J = 1.8 Hz, 1H, H-2), 7.49–7.31 (m, 3H, H-5, H-6, H-7), 4.14 (t, J = 7.2 Hz, 2H, H-1‘‘), 2.26 (hept, J = 7.7 Hz, 1H, CH, Cyclobutyl), 2.14–1.77 (m, 4H, H-2‘‘, H-5‘‘), 1.96–1.78 (m, 2H, C-4‘‘ oder C-6‘‘), 1.70–1.55 (m, 2H, C-4‘‘ oder C-6‘‘). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 174.8 (C-1‘), 137.5 (q, J = 4.7 Hz, C-2), 136.7 (C-7a), 127.2 (C-3a), 124.6 (C-5), 124.0 (C-6), 122.9 (C-4), 117.2 (d, J = 290.9 Hz, C-2‘), 110.4 (C-7), 109.5 (C-3), 45.9 (C-1‘‘), 36.6 (C-2‘‘), 33.2 (C-3‘‘), 28.0 (C-4‘‘, C-6‘‘), 18.6 (C-5‘‘). 19F‐NMR (282 MHz, CDCl3): δ/ppm = –73.31 (d, J = 1.9 Hz). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2931, 1663, 1526, 1179, 1132, 857, 751. MS (ESI): m/z (%) = 296.1 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 296.1260 ([M+H]+, berechnet: 296.1257). 143 Synthetische Cannabinoide 1‐(1‐Cyclobutylethyl)‐N‐(2‐phenylpropan‐2‐yl)‐1H‐indol‐3‐carboxamid (138d) H3C 11´ 7´ H3C O NH 1´ 2 N 138d 1´´ Unter Argonatmosphäre wurde 1-(1-Cyclobutylethyl)-1H-indol-3-carbonsäure (137d, 46.3 mg, 0.19 mmol, 1.0 Äq.) in abs. DMF (15 mL) gelöst. HOBt (60.4 mg, 0.39 mmol, 2.0 Äq.) und EDC·HCl (72.9 mg, 0.38 mmol, 2.0 Äq.) wurden unter Rühren zugegeben. Zur entstandenen Suspension wurde zunächst langsam Cumylamin (113, 30 µL, 0.21 mmol, 1.1 Äq.) und anschließend DIPEA (160 µL, 0.94 mmol, 5.0 Äq.) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde für 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und die Reaktion durch Zugabe von gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung gestoppt. Die wässrige Phase wurde dreimal mit Essigsäureethylester (20 mL) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Das Rohprodukt 138d wurde chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc, Gradient: 0% auf 100% EtOAc, Isolera Flash Purification System) gereinigt. Ausbeute: 37.2 mg (0.10 mmol, 54%), farbloser Feststoff, Rf: 0.51 (cHex/EtOAc 2:1), C24H28N2O, (360.50), [360.2202]. Schmelzbereich: 172.3–177.5 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 7.97–7.86 (m, 1H, H-4), 7.69 (s, 1H, H-2), 7.57–7.50 (m, 2H, H-5‘, H-9‘), 7.42–7.30 (m, 4H, H-7, H-6‘, H-7‘, H-8‘), 7.29–7.18 (m, 2H, H-5, H-6), 6.28 (s, 1H, NH), 4.07 (t, J = 7.1 Hz, 2H, H-1‘‘), 2.26 (hept, J = 7.6 Hz, 1H, H-3‘‘), 2.16–2.01 (m, 2H, H-4‘‘ oder H-6‘‘), 1.97 (q, J = 7.1 Hz, 2H, H-2‘‘), 1.90 (s, 6H, H-10‘, H-11‘), 1.88–1.78 (m, 2H, H-5‘‘), 1.76–1.59 (m, 2H, H-4‘‘ oder H-6‘‘). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 164.3 (C-1‘), 147.4 (C-7a), 136.6 (C-3a), 131.9 (C-2), 128.5 (C-6‘, C-8‘), 126.6 (C-7‘), 125.1 (C-4‘), 124.8 (C-5‘, C-9‘), 122.2 (C-5), 121.3 (C-6), 119.7 (C-4), 110.4 (C-7), 56.1 (C-3‘), 44.8 (C-1‘‘), 36.9 (C-2‘‘), 33.1 (C-3‘‘), 29.7 (CH3), 27.9 (C-4‘‘, C-6‘‘), 18.5 (C-5‘‘). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3332, 2926, 1624, 1538, 1277, 739, 698. MS (ESI): m/z (%) = 361.2 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 361.2272 ([M+H]+, berechnet: 361.2274). 145 Experimenteller Teil 1‐(1‐(3‐Cyclobutylpropyl)‐1H‐indol‐3‐yl)‐2,2,2‐trifluorethan‐1‐on (136f) Natriumhydrid (13 mg, 0.54 mmol, 2.0 Äq.) wurde unter Argonatmosphäre und Rühren in abs. DMF (5 mL) suspendiert. Das Reaktionsgemisch wurde im Eisbad gekühlt und im Argongegenstrom langsam Indol (110, 32 mg, 0.27 mmol, 1.0 Äq.) zugegeben. Die Suspension wurde bei 0 °C für zehn Minuten gerührt und anschließend eine Lösung aus 3-Cyclobutylpropyl- 4-methylbenzolsulfonat (135b, 76 mg, 0.28 mmol, 1.1 Äq.) in abs. DMF langsam zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur erwärmt, für zwei Stunden gerührt, erneut im Eisbad gekühlt und Trifluoressigsäureanhydrid (0.1 mL, 0.68 mmol, 2.5 Äq.) langsam zugetropft. Das Eisbad wurde entfernt, die Reaktionsmischung langsam auf Raumtemperatur erwärmt, für 16 Stunden gerührt und die Reaktion durch Zugabe von gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung gestoppt. Die wässrige Phase wurde dreimal mit Dichlormethan (10 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand 136f wurde chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc 100:1) gereinigt. Ausbeute: 71 mg (0.23 mmol, 85%), gelblicher Feststoff, Rf = 0.11 (cHex/EtOAc 100:1), C17H18F3NO, (309.33), [309.1340]. Schmelzbereich: 75.3–75.4 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 8.46–8.38 (m, 1H, H-4), 7.92 (q, J = 1.8 Hz, 1H, H-2), 7.45–7.35 (m, 3H, H-5, H-6, H-7), 4.18 (t, J = 7.3 Hz, 2H, H-1‘‘), 2.29 (hept, J = 7.4 Hz, 1H, H-4), 2.12–1.93 (m, 2H, H-2‘‘), 1.93–1.72 (m, 2H, H-5‘‘oder H-7‘‘), 1.69–157 (m, 2H, H-6‘‘), 1.51–1.36 (m, 2H, H-5‘‘oder H-7‘‘). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 174.8 (q, J = 34.9 Hz, C-1‘), 137.4 (q, J = 4.8 Hz, C-2), 136.8 (C-7a), 127.3 (C-3a), 124.6 (C-5), 124.0 (C-6), 122.9 (C-4), 117.2 (d, J = 291.2 Hz, C-2‘), 110.5 (C-7), 109.6 (C-3), 47.8 (C-1‘‘), 35.6 (C-4‘‘), 34.1 (C-3‘‘), 28.3 (C-5‘‘, C-7‘‘), 27.6 (C-2‘‘), 18.6 (C-6‘‘). 19F‐NMR (282 MHz, CDCl3): δ/ppm = –72.14 (d, J = 1.5 Hz). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3127, 2932, 2864, 1659, 1615, 1578, 1528, 1490, 1467, 1449. MS (ESI): m/z (%) = 310.1 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 310.1410 ([M+H]+, berechnet: 310.1413). 146 Synthetische Cannabinoide 1‐(1‐Cyclobutylpropyl)‐1H‐indol‐3‐carbonsäure (137f) 1-(1-(3-Cyclobutylpropyl)-1H-indol-3-yl)-2,2,2-trifluorethan-1-on (136f, 67 mg, 0.22 mmol, 1.0 Äq.) wurde in Methanol (1 mL) gelöst und unter Rühren 4 M Natronlauge (1.3 mL, 3.15 mmol, 5.0 Äq.) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde über fünf Tage auf 65 °C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde unter vermindertem Druck eingeengt, der pH-Wert mit Salzsäure (6 M) auf pH 2 eingestellt, der entstandene Feststoff abgetrennt, mit Essigsäureethylester gewaschen und die Mutterlauge dreimal mit Essigsäureethylester (20 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand 137f chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc 10:1) gereinigt. Ausbeute: 40 mg (0.16 mmol, 73%), farbloser Feststoff, Rf = 0.38 (cHex/EtOAc 2:1), C16H19NO2, (257.33), [257.1416]. Schmelzbereich: 142.2–142.3 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 8.30–8.20 (m, 1H, H-4), 7.93 (s, 1H, H-2), 7.42–7.35 (m, 1H, H-5), 7.35–7.27 (m, 2H, H-6, H-7), 4.14 (t, J = 7.2 Hz, 2H, H-1‘‘), 2.26 (m, 1H, H-4‘‘), 2.13–1.97 (m, 2H, H-2‘‘), 1.94–1.73 (m, 2H, H-5‘‘oder H-7‘‘), 1.66–1.51 (m, 2H, H-3‘‘), 1.49–1.37 (m, 2H, H-5‘‘ oder H-7‘‘). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 170.4 (COOH), 136.8 (C-7a), 135.6 (C-2), 127.1 (C-3a), 123.0 (C-5), 122.3 (C-6), 122.1 (C-4), 110.2 (C-7), 106.3 (C-3), 47.3 (C-1''), 35.7 (C-4''), 34.1 (C-3''), 28.4 (C-5'', C-7''), 27.7 (C-2''), 18.5 (C-6''). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3050, 2930, 2859, 2595, 1655, 1615, 1575, 1529, 1491, 1466. MS (ESI): m/z (%) = 258.1 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 258.1484 ([M+H]+, ber: 258.1489). 147 Experimenteller Teil 1‐(3‐Cyclobutylpropyl)‐N‐(2‐phenylpropan‐2‐yl)‐1H‐indol‐3‐carboxamid (138f) H3C11´ H 7´3C O NH 1´ 2 N 138f 1´´ 1-(1-Cyclobutylpropyl)-1H-indol-3-carbonsäure (137f, 39 mg, 0.15 mmol, 1.0 Äq.) wurde unter Argonatmosphäre in abs. DMF (5 mL) gelöst. HOBt (46 mg, 0.30 mmol, 2.0 Äq.) und EDC·HCl (29 mg, 0.15 mmol, 1.0 Äq.) wurden unter Rühren zugegeben. Zur entstandenen Suspension wurde zunächst langsam Cumylamin (113, 0.02 mL, 0.16 mmol, 1.1 Äq.) und danach DIPEA (0.13 mL, 0.75 mmol, 5.0 Äq.) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde für 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und nach vollständigem Umsatz die Reaktion durch Zugabe von gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung gestoppt. Die wässrige Phase wurde dreimal mit Essigsäureethylester (20 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand 138f chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc, Gradient: 0% auf 100% EtOAc, Isolera Flash Purification System) gereinigt. Ausbeute: 34 mg (0.09 mmol, 61%), farbloser Feststoff, Rf = 0.53 (cHex/EtOAc 2:1 + 1% AcOH), C25H30N2O, (374.53), [374.2358]. Schmelzbereich: 188.1–188.6 °C. 1H‐NMR, COSY (300 MHz, CDCl3): δ/ppm = 7.87–7.80 (m, 1H, H-4), 7.63 (s, 1H, H-2), 7.48–7.42 (m, 2H, H-5', H-9'), 7.35–7.25 (m, 3H, H-7, H-6', H-8'), 7.24–7.14 (m, 3H, H-5, H-6, H-7'), 6.22 (s, 1H, NH), 4.02 (t, J = 7.2 Hz, 2H, H-1''), 2.18 (h, J = 7.7 Hz, 1H, H-4''), 2.03–1,89 (m, 2H, H-5'' oder H-7''), 1.81 (s, 6H, CH3, H-10', H-11'), 1.75–1.62 (m, H4, H-2’', H-6''), 1.57–1.45 (m, 2H, H-5'' oder H-7''), 1.38–1.29 (m, 2H, H-4’'). 13C‐NMR, HSQC, HMBC (75 MHz, CDCl3): δ/ppm = 164.3 (C-1'), 147.4 (C-4'), 136.6 (C-7a), 131.8 (C-2), 128.5 (C-6', C-8'), 126.6 (C-7'), 125.2 (C-3a), 124.9 (C-5', C-9'), 122.3 (C-6), 121.3 (C-5), 119.8 (C-4), 111.6 (C-3), 110.4 (C-7), 56.1 (C-2'), 46.9 (C-1''), 35.6 (C-4''), 34.1 (C-3''), 29.7 (C-10', C-11'), 28.2 (C-5'', C-7''), 27.7 (C-2''), 18.4 (C-6''). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 3328, 3057, 2970, 2923, 1625, 1539, 1519, 1495, 1465, 1385, 1361. MS (ESI): m/z (%) = 375.2 (100) [M–H]–. HR‐MS (ESI): 375.2437 ([M+H]+, berechnet: 375.2431). 148 Experimenteller Teil Gemisch der exo‐und endo‐Isomere (0.9:1): 1H‐NMR, COSY (400 MHz, CDCl3): δ/ppm = 12.95 (s, 1H, COOH), 8.30–8.24 (m, 1H, H-4), 7.37–7.31 (m, 1H, H-7), 7.29–7.22 (m, 2H, H-6, H-5), 4.22–4.11 (m, 1H, Hendo-1’’), 3.96–3.80 (m, 0.9H, Hexo-1’’), 2.84 (s, 3H, CH3), 2.42–2.30 (m, 1H, Hendo-2’’, Hexo-4’’), 2.28–2.22 (m, 0.5H, Hendo-4’’), 2.22–2.16 (m, 0.5H, Hendo-6’’), 2.12–2.01 (m, 0.5H, Hexo-2’’), 1.99–1.93 (m, 0.5H, Hexo-6’’), 1.82–1.39 (m, 3.5H, Ha, endo-3’’, Ha, exo-3’’, Ha, exo-7’’, Ha, endo-7’’Hendo-8’’, Ha, exo-8’’), 1.37–1.10 (m, 3.5H, Hendo, exo-5’’, Hb, endo-7’’, Hb, exo-3’’,Hb, exo-8’’), 1.07–0.98 (m, 0.5H, Hb, exo-7’’), 0.94–0.85 (m, 0.5H, Hb, endo-3’’). Charakteristische Signale des exo-Isomers aus dem Isomerengemisch: 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 171.8 (COOH), 146.5 & 146.4 (C-2), 136.6 & 136.4 (C-7a), 127.4 u. 127.3 (C-3a), 122.2 & 122.1 (C-6), 122.0 & 122.0 (C-5), 121.9 & 121.8 (C-4), 109.9 & 109.9 (C-7), 103.5 & 103.5 (C-3), 48.0 (Cexo-1’’), 42.5 (Cexo-2’’), 40.1 (C-5’’), 38.7 (Cexo-6’’), 36.6 (Cexo-4’’), 35.3 & 35.2 (Cexo-3’’), 29.6 (Cexo-7’’), 28.9(Cexo-8’’), 12.7 & 12. (CH3). Charakteristische Signale des endo-Isomers aus dem Isomerengemisch: 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 171.8 (COOH), 146.5 & 146.4 (C-2), 136.6 & 136.4 (C-7a), 127.4 u. 127.3 (C-3a), 122.2 & 122.1 (C-6), 122.0 & 122.0 (C-5), 121.9 & 121.8 (C-4), 109.9 & 109.9 (C-7), 103.5 & 103.5 (C-3), 45.7 (Cendo-1’’), 41.4 (Cendo-2’’), 40.1 (C-5’’), 39.3 (Cendo-6’’), 37.1 (Cendo-4’’), 34.5 (Cendo-3’’), 30.7 (Cendo-7’’), 22.9 (Cendo-8’’), 12.7 & 12.7 (CH3). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2950, 2870, 1650, 1612, 1531, 1485, 1458, 1426, 1403, 1355, 752, 740. MS (ESI): m/z (%) = 284.1 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 284.1636 ([M+H]+, berechnet: 284.1645). Die analytischen Daten wurden im Rahmen dieses Projektes bereits veröffentlicht.[5] 152 Experimenteller Teil Charakteristische Signale des endo-Isomers aus dem Isomerengemisch: 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 165.5 (C-1’), 147.5 (ipso-C, Ph), 142.1 & 142.1 (C-2), 136.3 & 136.1 (C-7a), 128.6 (m-C, Ph), 126.5 (p-C, Ph), 125.4 & 125.2 (C-3a), 125.0 (o-C, Ph), 121.5 & 121.4 (C-6), 121.01 & 121.0 (C-5), 118.3 (C-4), 110.4 & 110.4 (C-7), 108.6 & 108.6 (C-3), 56.1 (C-3’), 45.4 (Cendo-1’’), 41.5 (Cendo-2’’), 40.1 (C-5’’), 39.3 (Cendo-6’’), 37.1 (Cendo-4’’), 34.5 (Cendo-3’’), 30.7 (Cendo-7’’), 30.1 (2x CH3, Cumylamin), 22.9 (Cendo-8’’), 12.1 & 12.0 (CH3). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2951, 1644, 1543, 1493, 1463, 1409, 1361, 1337, 802, 748, 697. MS (ESI): m/z (%) = 401.2 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 401.2579 ([M+H]+, berechnet: 401.2587). Die analytischen Daten wurden im Rahmen dieses Projektes bereits veröffentlicht.[5] 5‐(((1S,4R)‐Bicyclo[2.2.1]heptan‐2‐yl)methyl)‐2‐(2‐phenylpropan‐2‐yl)‐2,5‐dihydro‐1H‐ pyrido[4,3‐b]indol‐1‐on (144) Angelehnt an eine modifizierte Synthesevorschrift nach Wrobleski et al.[179] H H C3 C 5´ O 3 1´ N N 144 3´´ 5´´ 1´´ 2´´ 4´´ 6´´ 8´´ 7´´ 1-(((1S,4R)-Bicyclo[2.2.1]heptan-2-yl)methyl)-2-methyl-N-(2-phenylpropan-2-yl)-1H-indol-3- carboxamid (143, 21 mg, 0.05 mmol, 1.0 Äq.) wurde unter Argonatmosphäre und Rühren in abs. THF (0.5 mL) gelöst. Die Lösung wurde auf –50 °C gekühlt und langsam n-BuLi (0.06 mL, 0.15 mmol, 3.0 Äq.) zugegeben. Die Reaktionslösung wurde langsam auf –40 °C erwärmt und abs. DMF (15.5 µL, 0.20 mmol, 4.0 Äq) langsam zugetropft. Die Reaktionslösung wurde bei –40 °C für zwei Stunden gerührt und anschließend durch Zugabe von 10%iger entgaster Salzsäure zugegeben. Die Suspension wurde auf 0 °C erwärmt, weitere zwei Stunden gerührt und Wasser zugegeben. Die wässrige Phase wurde dreimal mit Dichlormethan (30 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand 144 wurde chromatographisch an Kieselgel (cHex/EtOAc, Gradient: 0% auf 100% EtOAc, Isolera Flash Purification System) gereinigt. Ausbeute: 14 mg (0.034 mmol, 64%), leicht gelber Schaum, Rf = 0.46 (cHex/EtOAc 3.1), C28H30N2O, (410.56), [410.2358]. Schmelzbereich: 136.0–136.4 °C. 154 Synthetische Cannabinoide Gemisch der exo‐und endo‐Isomere (1:1): 1H‐NMR, COSY (400 MHz, CDCl3): δ/ppm = 8.36 (dt, J = 7.8 Hz, 1.1 Hz, 1H, H-9), 7.72 (dd, J = 7.8 Hz, 2.9 Hz, 1H, H-4), 7.41–7.15 (m, 7H, H-7, H-3, H-6, H-8, o-H, m-H, p-H, Ph), 4.29–4.15 (m, 1H, Hendo-1’’), 4.03–3.90 (m, 1H, Hexo-1’’), 2.55–2.43 (m, 1H, Hendo-2’’), 2.36–2.01 (m, 4H, H-4’’, H-6‘‘),2.05 (s, 6H, CH3), 1.89–1.43 (m, 3.5H, Ha, endo-3’’, Ha, exo-3’’, Ha, exo-7’’, Ha, endo-7’’Hendo-8’’, Ha, exo- 8’’), 1.40–1.83 (m, 4.5H, Hendo, exo-5’’, Hb, endo-7’’, Hb, exo-3’’,Hb, exo-8’’, Hb, exo-7’’, 0.5H, Hb, endo-3’’). Charakteristische Signale des exo-Isomers aus dem Isomerengemisch: 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 160.0 (C-1’), 147.7 (ipso-C, Ph), 144.4 & 142.2 (C-4a), 138.7 & 138.6 (C-5a), 131.85 & 131.70 (C-3) 128.6 (m-C, Ph), 126.5 (p-C, Ph), 125.4 & 125.2 (C-9a), 125.0 (o-C, Ph), 121.5 & 121.4 (C-7), 121.01 & 121.0 (C-8), 118.3 (C-9), 110.4 & 110.4 (C-6), 108.6 & 108.6 (C-9b), 92.5 & 92.4 (C-4), 64.4 (C-1’), 47.8 (Cexo-1’’), 42.6 (Cexo-2’’), 40.1 (C-5’’), 38.7 (Cexo-6’’), 36.6 (Cexo-4’’), 35.2 (Cexo-3’’), 30.4 (2x CH3), 29.6 (Cexo-7’’), 28.9 (Cexo-8’’). Charakteristische Signale des endo-Isomers aus dem Isomerengemisch: 13C‐NMR, HSQC, HMBC (101 MHz, CDCl3): δ/ppm = 160.0 (C-1’), 147.7 (ipso-C, Ph), 144.4 & 142.2 (C-4a), 138.7 & 138.6 (C-5a), 131.85 & 131.70 (C-3) 128.6 (m-C, Ph), 126.5 (p-C, Ph), 125.4 & 125.2 (C-9a), 125.0 (o-C, Ph), 121.5 & 121.4 (C-7), 121.01 & 121.0 (C-8), 118.3 (C-9), 110.4 & 110.4 (C-6), 108.6 & 108.6 (C-9b), 92.5 & 92.4 (C-4), 64.4 (C-1’), 45.4 (Cendo-1’’), 41.5 (Cendo-2’’), 40.1 (C-5’’), 39.3 (Cendo-6’’), 37.1 (Cendo-4’’), 34.5 (Cendo-3’’), 30.7 (Cendo-7’’), 30.4 (2x CH3), 22.9 (Cendo-8’’). IR (ATR): ?̅? [cm–1] = 2953, 2871, 1650, 1577, 1459, 1406, 1383, 1363, 1175, 1066, 731. MS (ESI): m/z (%) = 411.2 (100) [M+H]+. HR‐MS (ESI): 411.2421 ([M+H]+, berechnet: 411.2431). Die analytischen Daten wurden im Rahmen dieses Projektes bereits veröffentlicht.[5] 155 Literaturverzeichnis 6. 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Anhang 7.1 Zusatzmaterial der Publikation zu Pretomanid (Kapitel 3.1) 175 Anhang 176 Anhang 177 Anhang 178 Anhang 179 Anhang 180 Anhang 181 Anhang 182 Anhang 183 Anhang 184 Anhang 185 Anhang 186 Anhang 187 Anhang 188 Anhang 189 Anhang 190 Anhang 191 Anhang 7.2 Zusatzmaterial der Publikation zu Bedaquilin (Kapitel 3.2) 192 Anhang 193 Anhang 194 Anhang 195 Anhang 196 Anhang 197 Anhang 198 Anhang 199 Anhang 200 Anhang 201 Anhang 202 Anhang 203 Anhang 204 Anhang 205 Anhang 206 Anhang 207 Anhang 208 Anhang 209 Anhang 210 Anhang 211 Anhang 212 Anhang 213 Anhang 214 Anhang 215 Anhang 216 Anhang 217 Anhang 218 Anhang 219 Anhang 220 Anhang 221 Anhang 222 Anhang 223 Anhang 224 Anhang 225 Anhang 226 Anhang 227 Anhang 228 Anhang 229 Anhang 230 Anhang 231 Anhang 232 Anhang 233 Anhang 234 Anhang 235 Anhang 236 Anhang 237 Anhang 238 Anhang 239 Anhang 240 Anhang 241 Anhang 242 Anhang 243 Anhang 244 Anhang 7.3 Zusatzmaterial der Publikation zu Molnupiravir (Kapitel 3.3) 245 Anhang 246 Anhang 247 Anhang 248 Anhang 249 Anhang 250 Anhang 251 Anhang 252 Anhang 253 Anhang 254 Anhang 255 Anhang 256 Anhang 257 Anhang 258 Anhang 259 Anhang 260 Anhang 261 Anhang 7.4 Zusatzmaterial zur VCD‐Messung und DFT‐Rechnung Abbildung 24: Vergleich des beobachteten Spektrums von Pyrazin 103 mit den berechneten IR-Spektren von (3S8aR)-103 und (3S8aS)-103. Abbildung 25: Vergleich des beobachteten VCD-Spektrums von Oxazol 103 mit den berechneten Spektren der beiden möglichen Diastereomere (3S8aR)-103 und (3S8aS)-103. 262 Danksagung 8. Danksagung Aus Datenschutzgründen entfernt. 329 Danksagung Aus Datenschutzgründen entfernt. 330 Lebenslauf 9. Lebenslauf Tobias Lucas Aus Datenschutzgründen entfernt. 331 Lebenslauf Aus Datenschutzgründen entfernt. Publikationen Short and Efficient Synthesis of the Antituberculosis Agent Pretomanid from (R)‐Glycidol T. Lucas,† J.-P. Dietz,† F. S. P. Cardoso, D. R. Snead, R. Nelson, K. O. Donsbach, B. F. Gupton, T. Opatz, Org. Process Res. Dev. 2023, 27, 1641–1651. Pharmacology, prevalence in Germany, and analytical data of cyclobutylmethyl‐ and norbornylmethyl‐type synthetic cannabinoid receptor agonists B. Pulver, J. Riedel, T. Schönberger, S. Halter, T. Lucas, T. Opatz, K. E. Grafinger, M. Scheu, A. Zschiesche, M. Pütz, K. Putzer, F. Westphal, V. Auwärter, Drug Test. Anal., 2023, 1–8. Diastereoselectivity is in the Details: Minor Changes Yield Major Improvements to the Synthesis of Bedaquiline S. J. Mear,† T. Lucas,† G. P. Ahlqvist,† J. M. S. Robey, J.-P. Dietz, P. V. Khairnar, S. Maity, C. L. Williams, D. R. Snead, R. C. Nelson, T. Opatz, T. F. Jamison, Chem. Eur. J., 2022, 28, e202201311. 332 Lebenslauf Structure elucidation of the novel synthetic cannabinoid Cumyl‐tosyl‐indazole‐3‐ carboxamide (Cumyl‐TsINACA) found in illicit products in Germany B. Pulver, T. Schönberger, D. Weigel, M. Köck, Y. Eschenlohr, T. Lucas, N. Podlesnik, T. Opatz, W. Dreiseitel, M. Pütz, J. Schäper, V. Auwärter, F. Westphal, Drug Test. Anal., 2022, 1–20. Six‐Step Gram Scale Synthesis of the HIV Integrase Inhibitor Dolutegravir Sodium J.-P. Dietz, T. Lucas, J. Groß, S. Seitel, J. Brauer, D. Ferenc, B. F. Gupton, T. Opatz, Org. Process Res. Dev. 2021, 25, 1898–1910. A Concise Route to MK‐4482 (EIDD‐2801) from Cytidine N. Vasudevan, G. Ahlqvist, C. P. McGeough, D. J. Paymode, F. S. P. 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