Development and application of fluorescent labels based on 7-diethylaminocoumarin

Abstract

7-Diethylaminocumarine sind bekannte Fluoreszenzfarbstoffe aufgrund ihrer niedrigen pH-Abhängigkeit, hohe Quantenausbeuten, Fluoreszenz starken Intensität und Photostabilität. Sie werden in der mehrfarbigen Fluoreszenzspektroskopie verwendet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Synthese von fluoreszierenden Farbstoffen auf Basis von 7-Diethylaminocumarin Einheit entwickelt und deren Anwendung untersucht. Weiterhin wurden verschiedene Labels in bioorthogonalen Reaktionen zum Fluoreszenzmarkierung von verschiedenen Aminosäuren und Peptiden untersucht. Die Fluoreszenz-Markierungen gelangen sowohl an C-Terminus, als auch an N-Terminus und an der a-Position der Aminosäuren. Es wurde festgestellt, dass die Triflatderivat von Cumarin ein guter Kupplungspartner für die verschiedenen Übergangsmetall-katalysierten Kreuzkupplungen darstellt, so zum Beispiel für Sonogashira-, Suzuki-Miyaura- und Stille-Kupplung. Das Aminosäure-Rückgrat wurde durch Pd-katalysierte allylische Alkylierung markiert. Außerdem wurde ein Michael-Akzeptor ausgehend aus Cumarin entwickelt. Die Labelingsreaktionen verliefen glatt und unter milden Bedingungen, die Verbindungen mit Fluoreszenzmarker konnten in guten bis ausgezeichneten Ausbeuten isoliert werden. Alle Verbindungen wurden Fluoreszenzspektroskopisch in der Gruppe von Prof. Jung charakterisiert.

7-diethylaminocoumarins are famous fluorescent dyes due to their low pH-dependence, high quantum yields, strong intensity of fluorescence and photostability. They are widely used in multi-coloured fluorescence investigation. Within the scope of this thesis the synthesis of fluorescent dyes based on 7-diethylaminocoumarin moiety was developed and their application was studied. Further-more, various labelling methods were developed by attaching coumarins to amino acids and peptides by bioorthogonal reactions for the biomolecular imaging. The fluorescent tags were attached to the C-terminus, N-terminus and an amino acid backbone. It was found that the triflate derivative of coumarin is a good coupling partner for various transition metal- catalyzed cross-couplings, like for instance Sonogashira, Suzuki-Miyaura and Stille coupling. The amino acid backbone was labelled through Pd-catalyzed allylic alkylation. Furthermore, Michael acceptors based on the coumarin moiety were developed. The labelling reactions proceeded smoothly, under mild conditions, furnishing molecules with fluorescent tags in good to excellent yields. All compounds were characterized by fluorescent spectroscopy in the group of Prof. Jung.