Arsinothricin
Arsinothricin (kurz: AST) ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Aminosäuren. Es kann als Methylarsananalogon von Glutaminsäure gesehen werden. Dabei ist auf der vom Amin entfernten Seite stehenden Carbonsäuregruppe das Kohlenstoffatom durch Arsen ausgetauscht. Einige Forscher sehen in Arsinothricin das Potential, eine neue Klasse von Antibiotika zu begründen.[2][3]
| Strukturformel | ||||||||||
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| Ohne Stereochemie | ||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Arsinothricin | |||||||||
| Andere Namen |
2-Amino-4-[hydroxy(methyl)arsoryl]butansäure (IUPAC) | |||||||||
| Summenformel | C5H12AsNO4 | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 225,00 g·mol−1 | |||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||
Geschichte
BearbeitenAST wurde zusammen mit Hydroxyarsinothricin 2016 in mit Arsen(III)-Substraten inkubierten Bakterien der Art Burkholderia gladioli gefunden. Die Autoren verfolgten bei der Isolierung dieser Verbindungen das Ziel, die Verstoffwechselung von Arsenverbindungen in der Rhizosphäre von Reis besser zu verstehen und es gelang somit den japanischen Forschern, das Spektrum der bisher bekannten Rhizosphären-Organoarsenverbindungen (z. B. Dimethylarsinsäure und Methylarsonsäure) um zwei weitere Vertreter zu erweitern.[4] Voneinander kaum verschiedene Syntheserouten zum Arsinothricin wurden in den Jahren 2021 bis 2023 mehrfach von der Florida State University patentiert.[5][6][7][8][9]
Gewinnung und Darstellung
BearbeitenEine der patentierten Synthesen von Arsinothricin wurde auch im Journal RSC Advances publiziert: Die Autoren nutzten als Edukt 2-Chlorethanol. Durch nukleophile Substitution mit Dinatriummethylarsinat wird das Chloratom durch Arsen ausgetauscht. Die Hydroxygruppe wird mit Thionylchlorid oder Chlor(trimethyl)silan wiederum in ein Chloratom umgewandelt und dient im nächsten Schritt als Elektrophil bei einer Substitution mit Diethylacetamidomalonat. Der letzte Schritt ist eine saure Verseifung sowohl des Carbonsäureamids als auch beider Ester-Gruppen und gleichzeitige Decarboxylierung einer der Säuregruppen.[10]
Statt dieser Totalsynthese kann beispielsweise auch die N-acetylierte Form des Hydroxyarsinothricins enzymatisch am Arsen methyliert werden.[11]
Biologische Bedeutung
BearbeitenArsinothricin ist für Bakterien wie Escherichia coli zytostatisch, allerdings in starker Abhängigkeit von der Wachstums-Umgebung dieser Bakterien. Die Wirkung beruht auf der Inhibition der Glutaminsynthetase. Auch gegen Carbapenem-resistenten Enterobacter cloacae und Mycobacterium bovis zeigt es Aktivität.
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Adriana E. Galván, Ngozi P. Paul, Jian Chen, Kunie Yoshinaga-Sakurai, Sagar M. Utturkar, Barry P. Rosen, Masafumi Yoshinaga: Identification of the Biosynthetic Gene Cluster for the Organoarsenical Antibiotic Arsinothricin. In: Microbiology spectrum. 2021, Band 9, Nummer 1 doi:10.1128/spectrum.00502-21.
- ↑ Ngozi P. Paul, Adriana E. Galván, Kunie Yoshinaga-Sakurai, Barry P. Rosen, Masafumi Yoshinaga: Arsenic in medicine: past, present and future. In: BioMetals. 2022, Band 36, Nummer 2, S. 283–301. doi:10.1007/s10534-022-00371-y.
- ↑ M. Kuramata, F. Sakakibara, R. Kataoka, K. Yamazaki, K. Baba, M. Ishizaka, S. Hiradate, T. Kamo, S. Ishikawa: Arsinothricin, a novel organoarsenic species produced by a rice rhizosphere bacterium. In: Environmental Chemistry. Band 13, Nr. 4, 2016, S. 723, doi:10.1071/EN14247.
- ↑ Patent US10934318: Synthesis of the organoarsenical antibiotic arsinothricin and derivatives thereof. Veröffentlicht am 2. März 2021, Erfinder: Rosen, Barry P.; Wnuk, Stanislaw F.; Yoshinaga, Masafumi; Howlader, Md Abu Hasan; Suzol, Sk Md Sazzad Hossain.
- ↑ Patent US11518775: Chemical synthesis of the organoarsenical antibiotic arsinothricin. Veröffentlicht am 6. Dezember 2022, Erfinder: Rosen, Barry P.; Yoshinaga, Masafumi; Wnuk, Stanislaw F.; Howlader, Md Abu Hasan; Suzol, Sk Md Sazzad Hossain.
- ↑ Patent US11396520: Synthesis of the organoarsenical antibiotic arsinothricin and derivatives thereof. Veröffentlicht am 26. Juli 2022, Erfinder: Rosen, Barry P.; Wnuk, Stanislaw F.; Yoshinaga, Masafumi; Howlader, Md Abu Hasan; Suzol, Sk Md Sazzad Hossain.
- ↑ Patent US11667658: Chemical synthesis of the organoarsenical antibiotic arsinothricin. Veröffentlicht am 6. Juni 2023, Erfinder: Rosen, Barry P.; Yoshinaga, Masafumi; Wnuk, Stanislaw F.; Howlader, Md Abu Hasan; Suzol, Sk Md Sazzad Hossain.
- ↑ Patent US2023093812: CHEMICAL SYNTHESIS OF THE ORGANOARSENICAL ANTIBIOTIC ARSINOTHRICIN. Veröffentlicht am 30. März 2023, Erfinder: ROSEN, BARRY P.; YOSHINAGA, MASAFUMI; WNUK, STANISLAW F.; HOWLADER, MD ABU HASAN; SUZOL, SK MD SAZZAD HOSSAIN.
- ↑ A. H. Howlader, S. H. Suzol, V. S. Nadar, A. E. Galván, A. Nedovic, P. Cudic, B. P. Rosen, M. Yoshinaga, S. F. Wnuk: Chemical synthesis of the organoarsenical antibiotic arsinothricin. In: RSC Advances. Band 11, Nr. 56, 2021, S. 35600–35606, doi:10.1039/D1RA06770B.
- ↑ S. H. Suzol, A. H. Howlader, A. E. Galván, M. Radhakrishnan, S. F. Wnuk, B. P. Rosen, M. Yoshinaga: Semisynthesis of the Organoarsenical Antibiotic Arsinothricin. In: Journal of Natural Products. Band 83, Nr. 9, 25. September 2020, S. 2809–2813, doi:10.1021/acs.jnatprod.0c00522.