Dokument: Bioactive Secondary Metabolites from Medicinal Plants

Titel:	Bioactive Secondary Metabolites from Medicinal Plants
Weiterer Titel:	Bioaktive Sekundärmetabolite aus Medizinalpflanzen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40400
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20161117-112819-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr rer nat Muharini, Rini [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 27,38 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.11.2016 / geändert 14.11.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Peter Proksch [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Kalscheuer, Rainer [Gutachter]
Stichwörter:	Natural Products
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Natural products have been a reservoir of diverse structures that lead to pharmacologically active compounds, lead compounds or new chemical entities in drug discovery. At present, one quarter of all approved small molecular drugs are based on natural products or natural product derivatives. Terrestrial plants are a major source of natural products. Especially plants used in traditional medicine systems are mostly chosen as material for chemical investigation to discover pharmacologically active compounds. This dissertation describes secondary metabolites isolated from four medicinal plants including Sarcotheca griffithii and Piper retrofractum collected from Indonesia, Talinum triangulare collected from Nigeria and Amorpha fruticosa collected from Germany. The structure of the isolated compounds was unambiguously elucidated by one- and two-dimensional NMR spectroscopy, mass spectroscopy and by comparison with literature data. The absolute configurations were determined by ECD calculations or by comparison of optical rotation and CD with literature data. The isolated compounds were tested for their antifungal, antibacterial and cytotoxic activities. All obtained results were published or submitted for publication in respective international journals. This dissertation consists of the following parts: Sarcotheca griffithii This is the first report of secondary metabolites from the genus Sarcotheca (Oxalidacae). From the methanolic extract of leaves of S. griffithii, six flavonoid C-glucosides were isolated. Five of them are new compounds including chrysin 6-C-(2″-O--L-rhamnopyranosyl)--D-glucopyranoside (1), chrysin 6-C-(2″-O-α-L-rhamnopyranosyl)--D-glucopyranosyl-7-O--D-glucopyranoside (2), chrysin 6-C-(2″-O-α-L-rhamnopyranosyl)-β-L-fucopyranoside (3), chrysin 6-C-(2″-O-α-L-rhamnopyranosyl)-6′-deoxy-ribo-hexos-3-uloside (4), chrysin 6-C-β-boivinopyranosyl-7-O-β-L-glucopyranoside (5). The known compound isovitexin 2″-O-α-L-rhamnopyranoside (6) is the major compound. Their structures were elucidated by analysis of NMR and MS data as well as by comparison with literature data. The absolute configuration of glucose and rhamnose moieties were determined by acid hydrolysis and ester derivatization followed by TLC analysis and comparison of its Rf values with those of the authentic standards. Chemical investigation of S.griffithii led to the suggestion that chrysin C- glycosides seemed to be the chemotaxonomic marker of this species. The crude extract and fractions were found to not be active against the L5178Y mouse lymphoma cell line. Piper retrofractum The genus Piper (Piperaceae) is known worldwide as an important spice and medicinal plant. For this study, the fruits of P.retrofractum were collected in Indonesia. Chromatographic separation of the methanolic extract gave three new amides, namely (2E,14Z)-N-isobutyleicosa-2,14-dienamide (1), dipiperamide F (2) and G (3), together with 30 known compounds. Their structures were determined by analysis of the obtained 1D and 2D NMR spectra as well as MS data and by comparison with literature data. The isolated compounds were classified as long chain alkylamides, methylenedioxyphenyl amides, cyclobutanamides and cyclohexenamides. Plausible biosynthetic pathwaysare discussed in this study. Preliminary assays of all isolated compounds against the fungus Cladosporium cladosporioides revealed that piperanine was active. All isolated compounds were also tested for their cytotoxicity against the L5178Y mouse lymphoma cell line. Three cyclobutanamides, dipiperamide F and G (2 and 3), nigramide R (31); one cyclohexenamide,chabamide (30); four methylenedioxyphenyl amide, dehydropipernonaline (25), guineensine (22), brachystamide B (23), retrofractamide C (20), and two alkylamides, pellitorine (13), pipericine (14) displayed considerable cytotoxicity with IC50 values of 10.0, 13.9, 11.6, 9.3, 8.9, 17.0, 16.4, 13.4, 28.3, and 24.3 μM, respectively. Structure-activity relationships of cytotoxic amides are discussed. Talinum triangulare Chromatographic investigation of the methanolic extract from the roots of Talinum triangulare (Portulacaceae) from Nigeria yielded two new C-methylated flavonoids, 5,6-dimethoxy-7-hydroxy-8-methyl-flavone (1), 5,6-dimethoxy-8-methyl-2-phenyl-7H-1-benzopyran-7-one (2), and one new α-pyrone derivative, 4-methoxy-6-(2-hydroxy-4-phenylbutyl)-2H-pyran-2-one (3), together with thirteen known compounds including nine amides (4-12), indole-3-carboxylic acid (13), p-hydroxy benzoic acid (14), and two steroids (15-16). Extensive analysis of NMR and MS data as well as comparison with literature data was performed to determine their structures. All isolated compounds were subjected to cytotoxic assay against the mouse lymphoma L5178Y cell line and antifungal assay against Cladosporium cladosporioides. However, none of them showed significant activity. Amorpha fruticosa The dichloromethane-methanol extract of fruits of Amorpha fruticosa (Fabaceae) was separated using various chromatography techniques. Fourteen new natural products including 2-[(Z)-styryl]-5-geranyl-resorcin-1-carboxylic acid (1), amorfrutin D (2), demethoxyamorfrutin D (3), 8-geranyl-3,5,7-trihydroxyflavanone(13), 8-geranyl-3′,5,7-trihydroxy-4′-methoxyisoflavone(14), 6-geranyl-3′,5,7-trihydroxy-4′-methoxyisoflavone (15), 8-geranyl-3′,7-dihydroxy-4′-methoxyisoflavone (16), 3-demethoxydalbinol (42), 6a,12a-dehydro-3-demethoxyamorphigenin (43), (6aR,12aR,5′R)-amorphigenin (44), amorphispironone B−C (45−46), resokaempferol 3-O-β-D-glucopyranosyl-(12)-β-D-glucopyranoside-7-O-α-L-rhamnopyranoside (51), and daidzein 7-O-β-D-glucopyranosyl-(12)-β-D-glucopyranoside (52) as well as 40 known compounds were isolated. Their structures were unambiguously established by extensive 1D and 2D NMR spectroscopic analyses as well as by mass-spectrum data. CD calculations or comparison of CD with literature data were involved in determination of the absolute configuration of 11, 42, 44 and 45. The sugar moieties were characterized using acid hydrolysis of the respective glycosides, derivatization, and HPLC analysis with comparison to authentic standards. All isolated compounds were tested for their antibacterial and cytotoxic activities. Compounds 1, 4, 5, 7, 8, 12−15 displayed potent to modest antibacterial activities against several gram-positive bacteria. In addition, compounds 10, 13, 25, 27, 30, 32, 34, 35, 37, 41, 45, 48 and 53 exhibited significant cytotoxicity against the L5178Y mouse lymphoma cell line. The structure-activity relationships of respective antibacterial and cytotoxic compounds are discussed. Plausible biosynthetic pathways leading to bibenzyl and rotenoids isolated in this study were proposed. Naturstoffe bieten eine große Vielfalt unterschiedlicher Strukturen, die zu pharmakologisch aktiven Substanzen, Leitstrukturen oder neuen chemischen Entitäten in der Medikamentensuche führen. Derzeit basieren ein Viertel aller zugelassenen Arzneimittel niedrigen Molekulargewichtes auf Naturstoffen oder deren Derivaten. Terrestrische Pflanzen stellen die Hauptquelle der Naturstoffe dar. Vor allem Pflanzen, welche in traditionellen medizinischen Systemen verwendet werden, werden als Material für chemische Untersuchungen, um pharmakologisch aktive Substanzen zu finden, ausgewählt. Diese Dissertation beschreibt Sekundärmetabolite, die aus vier medizinisch relevanten Pflanzen isoliert wurden, wie Sarcotheca griffithii und Piper retrofractum aus Indonesien, Talinumtriangulare aus Nigeria und Amorpha fruticosa aus Deutschland. Die Strukturen der isolierten Substanzen wurden eindeutig durch ein- und zwei dimensionale NMR-Spektroskopie, Massenspektroskopie und durch Vergleich mit Literaturstellen aufgeklärt. Die absolute Konfiguration wurde durch ECD Berechnungen oder durch Vergleich der optischen Drehung und CD Spektren mit Literaturdaten ermittelt. Die isolierten Substanzen wurden auf antimykotische, antibakterielle und zytotoxische Aktivitäten getestet. Alle erhaltenen Ergebnisse wurden publiziert oder für eine Veröffentlichung in internationalen Zeitschriften eingereicht. Diese Dissertation besteht aus folgenden Teilen: Sarcothecagriffithii Dies ist der erste Bericht über Sekundärmetabolite aus der Gattung Sarcotheca (Oxalidacae). Aus dem methanolischen Extrakt der Blätter von S. griffithii wurden sechs Flavonoid-C-Glukoside isoliert. Fünf von ihnen sind neue Substanzen wie Chrysin 6-C-(2″-O-α-L-Rhamnopyranosyl)-β-D-Glukopyranosid (1), Chrysin 6-C-(2″-O-α-L-Rhamnopyranosyl)-β-D-Glukopyranosyl-7-O-β-D-Glukopyranosid (2), Chrysin 6-C-(2″-O-α-L-Rhamnopyranosyl)-β-L-Fucopyranosid (3), Chrysin 6-C-(2″-O-α-L-rhamnopyranosyl)-6′-Deoxy-ribo-hexos-3-Ulosid (4), Chrysin 6-C-β-Boivinopyranosyl-7-O-β-L-Glukopyranosid (5). Die bekannte Substanz Isovitexin 2″-O-α-L-Rhamnopyranosid (6) ist die Hauptkomponente. Die Strukturen wurden mit Hilfe von NMR- und MS-Daten, sowie durch Vergleich mit Daten aus Literaturstellen verglichen und identifiziert. Die absolute Konfiguration der Glukose- und Rhamnose-Reste wurde mittels saurer Hydrolyse und Ester-Derivatisierung und anschließendem Vergleich der Rf-Werte von DC-Analysen mit authentischen Standards ermittelt. Die Chemischen Untersuchungen von S. griffithii legen nahe, dass Chrysin C-Glykoside der chemotaxonomische Marker dieser Spezies sind. Der Rohextrakt und die Fraktionen waren nicht aktiv gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178 Y. Piper retrofractum Die Gattung Piper (Piperaceae) ist weltweit als Gewürz und Medizinalpflanze bekannt. Die Früchte von P. retrofractum wurden in Indonesien gesammelt. Die chromatographische Auftrennung des methanolischen Extrakts ergab drei neue Amide, (2E,14Z)-N-isobutyleicosa-2,14-dienamid (1), dipiperamid F (2) and G (3), zusammen mit 30 bekannten Substanzen. Ihre Strukturen wurden weitgehend durch 1D- und 2D-NMR Spektroskopie sowie MS-Daten und Vergleich mit Literaturdaten ermittelt. Die isolierten Substanzen wurden als langkettige Alkylamide, Methylendioxyphenylamide, Cyclobutanamide und Cyclohexenamide klassifiziert. Plausible Biosynthesewege wurden in dieser Arbeit diskutiert. Alle isolierten Substanzen wurden auf ihre Toxizität gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y getestet. Drei Cyclobutanamide, Dipiperamid F und G (2 und 3), Nigramid R (31); ein Cyclohexenamide, Chabamid (30); vier Methylendioxyphenylamide, Dehydropipernonalin (25), Guineensin (22), Brachystamid B (23), Retrofractamid C (20), und zwei Alkylamide, Pellitorin (13), Pipericin (14) wiesen eine deutliche Zytotoxizität mit IC50-Werten von 10,0; 13,9; 11,6; 9,3; 8,9; 17,0; 16,4; 13,4; 28,3 und 24,3 µM auf . Struktur-Wirkungsbeziehungen von zytotoxischen Amiden wurden diskutiert. Talinumtriangulare Chromatographische Untersuchungen des methanolischen Extrakts der Wurzeln von Talinumtriangulare (Portulacaceae) aus Nigeria erbrachten zwei neue C-methylierteFlavonoide, 5,6-Dimethoxy-7-Hydroxy-8-Methyl-Flavon (1), 5,6-Dimethoxy-8-Methyl-2-Phenyl-7H-1-Benzopyran-7-on (2), und ein neues α-Pyron-Derivat, 4-Methoxy-6-(2-Hydroxy-4-Phenylbutyl)-2H-Pyran-2-on (3), zusammen mit 13 bekannten Substanzen, unter denen sich neun Amide (4-12), Indol-3-Carbonsäure (13), p-Hydroxybenzoesäure (14), und zwei Steroide (15-16)befinden. Umfassende NMR- und MS-Datenanalysen sowie der Vergleich von Literaturdaten führten zur Ermittlung der Strukturen. Alle isolierten Substanzen wurden zytotoxischen Test gegen der Mauslymphomzelllinie L5178 Y und antimykotischen Test gegen Cladosporiumcladosporioides unterzogen. Keine Substanz zeigte eine signifikante Aktivität. Amorphafruticosa Der Dichlormethan-Methanol Extrakt der Früchte von Amorphafruticosa(Fabaceae) wurden über verschiedene chromatographische Techniken aufgetrennt. Es wurden 14 neue Naturstoffe wie 2-[(Z)-Styrol]-5-Geranyl-Resorcin-1-Carbonsäure (1) Amorfrutin D (2), Demethoxyamorfrutin D (3), 8-Geranyl-3,5,7-Trihydroxyflavanon(13), 8-Geranyl-3′,5,7-Trihydroxy-4′-methoxyisoflavon(14), 6-Geranyl-3′,5,7-Trihydroxy-4′-Methoxyisoflavon (15), 8-Geranyl-3′,7-Dihydroxy-4′-Methoxyisoflavon (16), 3-Demethoxydalbinol (42), 6a,12a-Dehydro-3-Demethoxyamorphigenin (43), (6aR,12aR,5′R)-Amorphigenin (44), Amorphispironon B−C (45−46), Resokaempferol 3-O-β-D-Glukopyranosyl-(12)-β-D-Glukopyranosid-7-O-α-L-Rhamnopyranosid (51), und Daidzein 7-O-β-D-Glukopyranosyl-(12)-β-D-Glukopyranosid(52) sowie 40 bekannte Substanzen isoliert. Ihre Strukturen wurden eindeutig mit Hilfe umfassender 1D- und 2D NMR spektroskopischer Analysen sowie durch massenspektroskopische Daten aufgeklärt. CD Berechnungen oder der Vergleich von CD-Spektren mit Literaturdaten wurden zur Bestimmung der absoluten Konfiguration von 11,42, 44 und 45 einbezogen. Die Zuckerreste wurden durch saure Hydrolyse der betreffenden Glykoside, Derivatisierung und HPLC Analyse mit entsprechenden Standards charakterisiert. Alle isolierten Substanzen wurden auf ihre antibakterielle und zytotoxische Aktivität getestet. Die Substanzen 1, 4, 5, 7, 8, 12−15 wiesen potente bis moderate antibakterielle Aktivitäten gegen einige gram positive Bakterien auf. Die Substanzen 10, 13, 25, 27, 30, 32, 34, 35, 37, 41, 45, 48 und 53 zeigten signifikante Zytotoxizitäten gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y. Die Struktur-Wirkungsbeziehungen der betreffenden antibiotischen und zytotoxischen Substanzen wurdendiskutiert. Plausible Biosynthesewege, die zu den isolierten Bibenzyl und Rotenoiden führen, wurden in dieser Arbeit vorgeschlagen
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	17.11.2016
Dateien geändert am:	17.11.2016
Promotionsantrag am:	09.09.2016
Datum der Promotion:	25.10.2016