ZUSCHRIFTEN

Die absolute Konfiguration des Ameisen-Alarmpheromons Manicon** Von Hans Jiirgen Bestmann*. Athula B. Attygalle, Jurgen Glasbrenner, Roland Riemer und Otto Vostrowsky

Manicon, (4E)-4,6-Dimethyl-4-octen-3-on 1, ist schon vor 15 Jahren als pheromonwirksamer Inhaltsstoff der Mandibeldriise bei den nordamerikanischen Ameisenarten Manica mutica und M . bradleyi (Hymenoptera: Formici- dae) nachgewiesen worden[*]; die absolute Konfiguration des chiralen Naturstoffes lie13 sich aber nicht bestimmen. In der einzigen eurasiatischen Manica-Art, Manica rubida Latr., konnten wir 1 rnit ca. 2-3 pg/Insekt ebenfalls als Hauptpheromon 'im Mandibeldriisensekret identifizie- ren13,41. Die Konfigurationszuordnung des chiralen Ketons 1 gelang nun auf indirektem Weg unter Zuhilfenahme der Komplexierungsgaschromatographie[51 rnit chiralen Pha- sen. Dabei wurden fur die Aufklarung der Stereochemie von 1 insgesamt nur etwa zehn Tiere benotigt. Die Metho- dik sei im folgenden beschrieben.

Hydrierung der Doppelbindung von synthetischem, ra- cemischem Manicon rac-1 mit Pd/Aktivkohle fuhrte zur Bildung eines neuen Chiralitatszentrums und zur Entste- hung jeweils zweier Diastereomerenpaare von Dihydroma- nicon rac-2. Diese vier lsomere lienen sich durch Komple- xierungsgas~hromatographie~~~ auf Nickel(ii)-bis[3-hepta- fluorbutyryl-(1R)-campherat] trennen (Abb. rac-1 konnte nicht aufgetrennt werden.

rac-1 rat - 2

Die gleiche Reaktion wurde rnit naturlichem Manicon 1 durchgefiihrt, indem man die Inhaltsstoffe von zwei Kbp- fen von M.-rubida- Arbeiterinnen durch Reaktionsgaschro- matographie (Fe~tstoffprobengeber~'.~", H2 als Tragergas, 1% Pd-Katalysator im GC-Einspritzblock) hydrierte und das entstandene Dihydromanicon 2 nach der GC-Tren- nung in gekiihlten Glaskapillaren kondensierte[']. Das Kondensat wurde anschlieBend neuerlich auf der optisch

aktiven Nil'-Phase aufgetrennt. Dabei traten nur zwei dia- stereomere Hydrierungsprodukte 2 im Gaschromato- gramm auf (Abb. lB), die den lsomeren 1 und 4 in Abbil- dung 1 A entsprechen.

1

A rac -2

c "nat."2 + rat-2

0 A ( 4 R S , 6 5 ) - 2

I 4 R S , b S ) - 2 + rac-2

0 i 0 20 t [ rnin 1 -

Abb. 1. Gaschromatographische Trennung von A) synthetischem racemi- schem Dihydromanicon 2, B) ,,natiirlichem" 2, aus den K6pfen von M. N-

bida durch Hydrierung erhalten, C) coinjiziertem ,,natiirlichem" 2 und ruc-2, D) synthetischem (4RS,6S)-2 : E) coinjiziertem synthetischem (4RS.69-2 und rac-2. - Optisch aktive GC-Phase: Nickel(t1)-bis[3-heptafluorbutyryl- (lR)-campherat] [5, 61. Die Signale I und 4 entsprechen dem Diastereomeren- paar (4RS,6S)-2. die Signale 2 und 3 entsprechen (4RS,6R)-2.

Aus kguflichem (S)-( -)-2-Methylbutanol 3 lieR sich entsprechend Schema 1 uber (S)-( +)-2-Methylbutyliodid 4, (2RS,4S)-( +)-2,4-Dimethylhexansaure 5 und deren Chlorid 6 ein Diastereomerenpaar von Dihydromanicon 2 synthetisieren (Analysendaten und Spektren von 2 und 5 siehe Tabelle I), das an C-6 (S)-Konfiguration hat (Abb. ID). Dieses (4RS,6S)-( +)-2 entspricht den lsomeren 1 und 4 des racemischen Dihydromanicons 2, wie durch Co- injektion der beiden Proben bei der GC-Trennung gezeigt werden konnte (Abb. lE, vgl. Abb. 1C). Die GC-Massen- spektren der diastereomeren, synthetischen Dihydromani- cone (4RS,6S)-2 waren sowohl rnit denen der Hydrie- rungsprodukte von racemischem Manicon rac-1 als auch mit denen der diastereomeren Reduktionsprodukte des na- turlichen Manicons 1 aus den Insektenkopfen identisch (Tabelle 1).

b l T O H - /r' Bo%-

[*] Prof. Dr. H. J. Bestmann, Dr. A. B. Attygalle, DipLChem. J . Glasbrenner, Dipl.-Chem. R. Riemer, Dr. 0. Vostrowsky lnstitut fur Organische Chemie der Universitht Erlangen-Niirnberg HenkestraBe 42, D-8520 Erlangen

[**I Pheromone, 61. Mitteilung. Diese Arbeit wurde von der Deutschen For- schungsgemeinschaft gef6rdert. A. B. A . dankt fiir ein Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung. - 60. Mitteilung: [I].

0

( 4 E , 6 5 ) - 1

Schema 1 . a) 12. P(OPh),, CH2C12, 0°C. 2 h; b) CHI-CHLi-COOLi, Tetra- hydrofuran/Hexamethylphosphorsiiuretriarnid, - I S T , 2 h: c) S0Cl2, CHCb, 70°C, 2 h; d) LiCuEt2. Ether, -78°C. 45 min.

784 0 VCH Verlagsgesellschajl mbH. 0-6940 Weinheim. 1987 0044-8249/87/0808-0784 $ OZ.SO/O Angew. Chem. 99 (1987) Nr, 8

Tabelle I . Physikalische Daten von (4RS,6S)-2 und (2RS.4S)-5 [a].

2: IR (Film): V- 1735 cm-' (s); 'H-NMR (CDC13): 6=0.60-2.00 (m, 17H). 2.10-2.85 (m, 3 H); MS (70 eV): m / . 156 (Ma. 0.3%), 127 (2), 99 ( 5 ) . 86 (52), 71 (2). 69 (4). 57 (100). 43 (12). 41 (15); [ a ]~~=+10 .3" (c=4.90 in Pentan); Kp=76-78"C/I8 Torr (Kugelrohr) 5: IR (Film): V= 1710 m-' (s); 'H-NMR (CDCb): 6-0.80-2.10 (m, 14H), 2.20-2.90 (m, 1 H), 12.25 (s, 1 H): MS (70 eV): m/z 144 (Me, 2%). 129 (2). 126 (4). 115 (23). 101 (24). 74 (100). 71 (98); [a]?- + 13.3" (c-6.00 in CH,OH); Kp=81-83"C/0.5 Torr (Kugelrohr)

[a] Korrekte Elementaranalysen.

Daraus resultiert, dal3 Manicon 1 aus M. rubida an C-6 ebenfalls (3-kontiguriert ist und somit als (4E,6S)-4,6-Di- methyl-4-octen-3-on vorliegt.

Eingegangen am 17. Februar 1987 [Z 21071

[I] H. J. Bestmann, A. B. Attygalle, J. Schwarr, 0. Vostrowsky, W. Knauf, J. Chem. Ecol. I 3 (1987). im Druck.

[2] H. M. Fales, M. S. Blum, R. M. Crewe, J. M. Brand, 1. hsecf Physiol. 18 (1972) 1077.

131 A. B. Attygalle, 0. Vostrowsky, H. J. Bestmann, E. D. Morgan, M. C. Cammaens. Proc. Int. Congr. Union Study Soc. Insects lo"' (1986), MUn- chen, im Druck.

141 H. 1. Bestmann, A. B. Attygalle, J. Glasbrenner, R. Riemer, 0. Vostrows- ky, M. G. Constantino, unver6ffentlicht.

[S] V. Schurig, Chromafographia 13 (1980) 263. [a] Packard United Technologies 4 3 8 4 25mx0.2mm FSCC OV 101 mit

0. I% Nickel(11)-bi$3-heptafluorbutyryl-( I R)-campherat], 80'C isotherm. Retentionszeiten der vier lsomere von rac-2: 12.12. 12.47. 14.75 und 15.21 min. Wir danken Herm Prof. V. Schurig (Tiibingen) for die leihweise uberlassung der GC-Side.

[7j A. B. Attygalle, M. Herrig, 0. Vostrowsky, H. J. Bestmann, J. Chem. Ecol. 13 (1987) 1299.

[El E. D. Morgan, L. J. Wadhams, 1. Chromafogr. Sci. 10 (1972) 528. [9] A. B. Attygalle, E. D. Morgan, Anal. Chem. 55 (1983) 321.

Reduktion von 2-Enoaten und Alkanoaten mit Kohlenmonoxid oder Formiat, Viologeoen und Clostridium thermoaceticum zu gesiittigten SPuren und ungesattigten bzw. gesiittigten Alkoholen** Von Helmut Simon*. Hiltrud White, Herbert Lebertz und Iordanes Thanos

Alle bisher bekannten biologischen Reduktionen von Carboxylaten zu Aldehyden verlaufen iiber eine Aktivie- rung der Carboxygruppe. Das Paar Carboxylat/Aldehyd hat mit EA = - 550 mV ein stark negatives Redoxpotential. Die von Reduktasen iiblicherweise verwendeten Cosub- strate oder prosthetischen Gruppen zeigen Redoxpoten- tiale von EA = - 320 mV (Pyridinnucleotide) oder bis zu Eh= - 400 mV (einige Flavoenzyme oder Eisen-Schwefel- Cluster). Die Aktivierung besteht iiblicherweise in der Bil- dung eines Thioesters, was in der Regel ein ATP erfordert. Diese Thioester sind mit NADH reduzierbar. Wir fanden nun ein vermutlich auch praparativ nutzbares System, das Carboxylate zu Alkoholen reduzieren kann. Aufgrund der pH-AbhBngigkeit der Reduktion k6nnten auch die undis- soziierten Sguren das Substrat sein. Die SBuren oder Carb- oxylate werden dabei anscheinend nicht aktiviert. Bei die- ser Reaktion mu6 die Aldehydstufe durchlaufen werden.

1.1 Prof. Dr. H. Simon, Dr. H. White, Dr. H. Lebertz, Dr. I. Thanos Lehrstuhl far Organische Chcmie und Biochemie der Technischen UniversitPt MUnchen LichtenbergstraDe 4, D-8046 Garching

[**I Diese Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 145) und den Fonds der Chemischen lndustrie gefordert. Wir danken Herm H. LPichrnann fiir excellente Mitarbeit und den Herren Dr. P. Rauschenbach und F. Wendling f i r HPLC-Analysen.

Der Ubergang vom Aldehyd zum Alkohol wird vermutlich von einem anderen Enzym katalysiert. Da fur die in Clo- stridium thermoaceticum vorkommende Kohlenmonoxid- Dehydrogenase, die die Reaktion

CO + H20 - C02 + 2 H e + 2ee

katalysiert, ein Redoxpotential von - 560 mV angegeben wird"), haben wir ruhende Zellen dieses Organismus rnit ungesattigten Verbindungen in einer CO-AtmosphBre in- kubiert. Eine Reaktion war kaum zu beobachten. Setzt man solchen Systemen['] jedoch 1 mM Methylviologen zu, so wird Kohlenmonoxid verbraucht, und es werden gesat- tigte und ungesiittigte Carboxylate sehr unterschiedlicher Struktur zu Alkoholen reduziert. Gibt man kein Carboxy- lat oder keinen sonstigen Elektronenacceptor dazu, so ent- steht aus dem Kohlenmonoxid Methanol (siehe I4]). Bei 2- Enoaten kann die CC-Doppelbindung und/oder die Carb- oxylatgruppe reduziert werden.

CO oder H2 oder HCOOH

coo0 I 1 R' 7

CO oder HCOOH pH 5.5

2

CO oder HCOOH pH 5.5

R ~ " ~ ' o H 3 R'

a. R' = R2 = CH,; b. R' = CH,, R2 = C6H5;

C , R' = H. R2 = CH,-CH=CH

Tabelle I . Substrate und ihre Reduktionsprodukte. die bei pH 5.5 unter den angegebenen Bedingungen [2] mit Kohlenmonoxid erhalten werden. v , ~ ~ = re- lative Ceschwindigkeit.

Substrate Produkte U,,'

[a1

Acetat Ethanol 55 Propionat 1-Propanol 100 Butyrat I-Butanol 65 (E)-2-Methyl-I-butenoat I8 2-Methyl-2-buten-1-01 48 und 60

2-Methyl-1-butanol 3s p ] 110 (R)-2-Methylbutyrat 28 (R)-2-Methyl-l-butanol 38 -

propionat 2b propanol 3b [c] - (R)-Lactat 1,2-Propandiol [dl 10 (S)-Lactat 1,2-Propandiol [d] 7

(R)-2-Methyl-3-phenyI- (R)-2-Methyl-3-phenyI- 1 -

Succinat 1.4-Butandiol 85 Clutarat 1.5-Pentandiol I06 Adipat 1.6-Hexandiol 175 Benzoat Benzylalkohol I I 5 (RS)-2-Phenylbutyrat (S)-2-Phenyl- 1 -butanol [el 30

3-Butenoat 3-Buten- 1-01 15 Sorbinat l c Sorbinol 4c und (E)-4-Hexen-l-ol -

(RS)J-Phenylbutyrat 3-Phenyl-1-butanol [fl 20

[a] Zur besseren Vergleichbarkeit sind die relativen Geschwindigkeiten pro Elektronenpaar angegeben. Die Bildung von Ethanol erforden zwei. die von 2-Methyl-1-butanol aus (€)-2-Methyl-2-butenoat drei und die von 1.4-Butan- diol aus Succinat vier Elektronenpaare. Ein Strich bei u,., bedeutet: Nicht unter vergleichbaren Bedingungen gemess.cn. [b] Der gesittigte Alkohol kann auch quantitativ erhalten werden (siehe nichstes Beispiel). [c] 3b wurdc mit den gleichen Zellen aus l b und HI bei pH 7 erhalten; >95% ee, da stufen- weise Reduktion l b -2b+3b. [d] EnantiomerenuberschuO nicht bestimmt. [el 62% ee. [r] Die Enantiomere wurden im Verhlltnis 65 :35 gebildet.

Angew. Chem. 99 (1987) Nr. 8 8 VCH Verlagsgesellschaff mbH. 0-6940 Weinheim. 1987 W44-8249/87/0808-0785 S 02.50/0 185