Die Verwendung von Phototriggern (caged Verbindungen) hat sich als äußerst nützliche Methode erwiesen, um zelluläre Prozesse in situ zu untersuchen. Bei den caged Verbindungen handelt es sich um photolabile inaktive Derivate von Biomolekülen, aus denen durch Bestrahlung mit Licht die natürliche, biologisch aktive Substanz schnell lokal freigesetzt werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue effiziente photoaktivierbare Schutzgruppen für Carbonylfunktionen mit hoher Wasserlöslichkeit entwickelt und erprobt. Dafür wurden Syntheseverfahren für substituierte 4-(1,2-Dihydroxyethyl)cumarine erarbeitet, die zum Schutz von Verbindungen mit Carbonylfunktionen verwendet wurden. Die erhaltenen caged Carbonylverbindungen, chemisch Cumarinyl-substituierte 1,3-Dioxolane, wurden vollständig photophysikalisch und photochemisch charakterisiert. Die als optimal befundene Schutzgruppe leitet sich von 8-[Bis(carboxymethyl)aminomethyl]-6-brom-4-(1,2-dihydroxyethyl)-7-hydroxycumarin ab. Der neuartige Chromophor zeichnet sich durch eine sehr gute Wasserlöslichkeit in wässrigen Pufferlösungen, einen hohen Extinktionskoeffizienten im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Lichts, sowie eine effiziente Photolysierbarkeit aus. Es wurden erstmals caged Verbindungen von den Biomolekülen Bourgeonal und Progesteron sowie dessen Derivat Progesteron-3-O-(carboxymethyl)oxim (Progesteron-3-CMO) synthetisiert, und es wurde die Anwendbarkeit der neu entwickelten photolabilen Carbonyl- Schutzgruppen bei der Untersuchung der Chemotaxis menschlicher Spermien gezeigt. Schließlich wurden auf der Basis eines Progesteron-3-CMO-Peptid- Derivates Werkzeuge zur Identifizierung der Rezeptorbindungsstelle für Progesteron an menschlichen Spermien entwickelt.
The application of phototriggers (caged compounds) has proven to be a very useful method for in situ studies of cellular processes. Caged compounds are photolabile inactive derivates of biologically active molecules which can release rapidly the active biomolecule by irradiation with light. In this thesis new efficient and highly water soluble photoactivatable protecting groups for carbonyl functions were developed and tested. For this, the syntheses of substituted 4-(1,2-dihydroxyethyl)coumarins were developed and the compounds were used for the protection of carbonyl compounds. The obtained cumarinyl-substituted 1,3-dioxolanes have been completely characterized regarding their photophysical and photochemical properties. The optimal protection group found is derived from 8-[bis(carboxymethyl)aminomethyl]-6-bromo-4-(1,2-dihydroxyethyl)-7-hydroxycoumarin. It combines very good water solubility in aqueous buffers, high extinction coefficients in the ultraviolet and visible range of light, and efficient photoreactivity. For the first time, caged compounds of the biomolecules bourgeonal and progesterone and its derivative progesterone-3-O-(carboxymethyl) oxime (progesterone-3-CMO) were synthesized. Furthermore the applicability of the newly developed photolabile carbonyl protecting groups in the study of chemotaxis of human sperm was demonstrated. Finally, on the basis of a progesterone-3 CMO-peptide derivative tools to identify the receptor binding site for progesterone on human sperm were developed.
