Doctoral Degrees (Chemistry)
Permanent URI for this collection
Browse
Browsing Doctoral Degrees (Chemistry) by Advisor "Ferreira, D."
Now showing 1 - 8 of 8
Results Per Page
Sort Options
Item Open Access Conformational analysis of oligomeric profisetinidins(University of the Free State, 2007-02) Potgieter, Eleonora Deborah; Ferreira, D.; Brandt, E. V.English: The profisetinidins are an important class of condensed tannins, or proanthocyanidins. Historically, studies towards the structure and conformation of proanthocyanidins were done on their peracetate and permethyl acetate derivatives. A current upsurge in industrial and biological applications of proanthocyanidins has prompted the present efforts at detailed analysis of the conformational behaviour of the naturally occurring free phenolic oligomeric profisetinidins. Studies towards the structure and conformational analysis of a small number of free phenolic dimeric procyanidins that are 4→8 coupled and only one free phenolic dimeric profisetinidin, fisetinidol-(4α→8)-catechin, have hitherto been reported. This study centres on the use of 1H, 13C, gradient COSY, COSY 45, COSY 90W, NOESY PH and HMQC NMR experiments in different solvents and at different temperatures to assign the hydrogen and some carbon resonances of the free phenolic profisetinidins that are found in commercially important southern hemisphere trees, namely Black Wattle (Acacia mearnsii) and Quebracho (Schinopsis balansae). These results, together with data obtained from CD spectra in methanol, were then used to study the conformations of these compounds. Dimers with 2,3-trans-3,4-trans (2,4-cis) configuration, namely fisetinidol-(4α→8)-catechin, fisetinidol-(4α→6)-catechin, ent-fisetinidol-(4β→8)-catechin and ent-fisetinidol-(4β→6)- catechin all displayed sets of duplicate resonances on 1H NMR spectra, indicating the presence of rotamers on an NMR time-scale at ambient temperatures. The proton resonances of the rotamers of the 4→6 linked dimers displayed insignificant chemical shift differences due to the similar magnetic environments and linear shape of both rotamers. The proton resonances of the rotamers of the 4→8 linked dimers displayed significant chemical shift differences due to the presence of compact and extended rotamers resulting in large changes in magnetic environment due to anisotropic effects. The type of solvent, temperature as well as the relative presence of water or cadmium nitrate had a strong influence on the relative concentrations of the rotamers, the conformations of the heterocyclic C- and F-rings as well as the visibility of hydroxy groups. The F-rings all displayed A/E- conformational exchange with line shapes indicating possible skewed boat conformations in some instances. The C-ring conformations ranged from rings with A/E conformational exchange to preferred E-conformers. The dimers with 2,3-trans-3,4-cis (2,4-trans) configuration, namely fisetinidol-(4β→8)- catechin, fisetinidol-(4β→6)-catechin and ent-fisetinidol-(4α→8)-catechin displayed only one set of resonances on 1H NMR spectra at ambient temperatures. The presence of intramolecular hydrogen bonding and limited conformational exchange was confirmed by the following observations: a) Selective broadening of proton resonances in both the heterocyclic and aromatic regions of 1D NMR spectra. b) Sharpening of resonances in 1D spectra at elevated temperatures. c) The presence of abundant coupling between heterocyclic and aromatic ring protons as observed on 2D spectra. d) Coupling between 2-HC and 4-HC on 2D NMR spectra. The C-rings had preferred A-conformations, with the F-rings displaying A/E conformational exchange with line shapes indicating possible skewed boat conformations in some instances. 2D NMR experiments afforded estimations, in some cases, of the angles between the plane of the B-ring and the 2-CC→2-HC bond, the plane of the D-ring and the 4-CF→4-HF bond as well as the plane of the D-ring and the 4-CC→4-HC. The resonances of 4-CC of the 2,3-trans-3,4-trans dimers displayed significant chemical shift differences (± 41 ppm) compared to 4-CC of the 2,3-trans-3,4-cis dimers (± 31 ppm).This could serve as a possible indicator of the relative configurations of the C-rings of 2,3-trans profisetinidins dimers. CD studies of al seven abovementioned dimers, as well as four trimers from Acacia mearnsii displayed complex curves with a number of strong Cotton effects. Although some trends were observed, it was abundantly evident that the chiroptical characteristics of this class of compounds are too complex to be interpreted in terms of the empirical quadrant rule.Item Open Access The constitution of oligomeric benzofuranoids(University of the Free State, 1999-05) Bekker, Riaan; Brandt, E. V.; Ferreira, D.English: Berchemia zeyheri is known for its unique red heartwood, a property that was probably responsible for the first phytochemical investigation into the flavonoid content of this tree. The heartwood contains a unique series of biflavonoids with one of more benzofuranoid moieties. These are usually found in diastereomeric mixtures, the biogenetic origin and stereochemistry of which have hitherto been unknown. This investigation thus represents a renewed effort to solve some of the intricate problems associated with these compounds. The high concentration of maesopsin in the heartwood made extensive enrichment and fractionation by the use of Craig countercurrent distribution techniques and Sephadex LH- 20 gelchromatography necessary. The two diastereomers of 4',5, 7-tri-O-methylnaringenin-(3a~ 7)-2,4,4',6-tetra-Omethylmaesopsin were, for the first time, successfully isolated and separated. Reduction of these diastereomers with Na(CN)BH3 gave two enantiomeric pure fragments. The conformations of the heterocyclic rings of these fragments were established by molecular mechanics (MMX and GMMX) and semi-empirical methods (AMI). These results allowed the absolute configuration of the fragments to be deduced from CD-curves of the compounds by application of Snatzke's rule for a,~-unsaturated five-membered cyclic rings. A n.O.e. correlation observed for one of the diastereomers only, correlates the stereocenter of the maesopsin moiety, of known absolute configuration, with a specific configuration of the naringenin unit, thus defining the absolute configuration of the dimer. These results also allowed the determination of the absolute stereochemistry of two regioisomers of the above dimers, 4',5, 7-tri-O-methylnaringenin-(3a~5)-2,4,4',6-tetra-Omethylmaesopsin and its epimer. The 13CNMR spectra of these related dimers were also studied and fully elucidated by means of HMQC and HMBC experiments. The structure and stereochemistry of two novel isoflavanone-benzofuranone biflavonoids, 4',5,7-tri-Omethyldihydrogenistein-fêcc-» 7)-2,4,4',6-tetra-O-methylmaesopsin and its epirner, were similarly determined. Resolution of maesopsin, the main metabolite in the heartwood, by means of HPLC using a chiral column, for the first time gave access to the two enantiomers of this benzofuranoid. 4,4',6- Tri-O-methyl-2-deoxymaesopsin-(2~ 7)-2,4,4',6-tetra-O-methyl-maesopsin and its epimer, consist of two benzofuranoid constituent units. An X-ray crystal structure was obtained for the one diastereomer, but due to the presence of a symmetric Pbea point group, only the relative configuration could be determined. After the racemic nature of each of the diastereomers was determined, each epimer was resolved with HPLC into its constituent enantiomers. The information obtained from the CD curves and crystal structure allowed the determination of the absolute stereochemistry of each of the enantiomers. Four further epimeric biflavonoids were isolated as the hepta-O-methyl ethers. Evidence obtained from 13C NMR data suggested the presence of a y-lactone functionality in the upper benzofuranoid moiety, identifying the dimers as the epimers of 4,6-dimethoxy-3-( 4- methoxy-benzyl)benzo[b ]furan-2(3H)-one-(2~5)-2,4,4',6-tetra-O-methylmaesopsin and the (2~ 7)-coupled regio-isomer. In order to supplement the above data, an asymmetric synthesis of maesopsin was attempted. The first attempt involved the oxidation of 2-( 4-methoxybenzyl)-4,6- dimethoxybenzo[b ]furan-3(2H)-one, obtained by reduction of the corresponding aurone, with AD-mix-a, a stereoselective catalyst, or chiral oxaziridine. The former afforded the desired product in low yield but no stereo selectivity while the latter method realized a much-improved yield, but still with no selectivity. This lack of selectivity is attributed to equilibrium of the product with the a-diketone. Attempts to prevent the formation of this equilibrium product were unsuccessful. A second synthetic attempt involved benzylation of 2,4,6-trimethoxybenzo[b]furan-3-(2H)-one with (-)-sparteine as chiral auxiliary, but again resulted in high yields but no stereo selectivity.Item Open Access Direct synthesis of pterocarpans via aldol condensation(University of the Free State, 2000-05) Van Aardt, Theunis G.; Van Rensburg, H.; Ferreira, D.English: Pterocarpans, representing the second largest group of natural isoflavonoids, have received considerable interest on account of their medicinal properties over the last few years. These phytoalexins not only serve as antitoxins but also display antifungal, antiviral and antibacterial properties. Despite this, the study of these metabolites are restricted by their limited availability from natural sources. Furthermore, synthetic protocols allowing ready access to these compounds are restricted by the lack of availability of suitable starting materials and the potential introduction of stereoselectivity. Owing to the demand for enantiopure pterocarpans a direct stereoselective synthetic approach, based on the aldol condensation between appropriate phenylacetates and benzaldehydes, was developed. 2-Hydroxybenzaldehydes, protected as 2-0-methoxymethyl ethers, and 2- hydroxyphenylacetates, protected as TBDMS ethers, were subjected to aldol condensation employing lithium diisopropylamide, to afford the 2,3-diphenyl-3- hydroxypropanoates (40-76%, de = 22-100%). Subsequent reduction (LiAIH4), followed by Lewis acid (SnCI4, BnSH) deprotection of the 2'-O-MOM ethers, yielded the 3- benzylsulfanyl-2,3-diphenylpropanols (29-56%). Improved yields of these propanols were obtained by simply reversing the order of reactions (54-81%). B-ring formation using Mitsunobu conditions (TPP-DEAD) afforded the isoflavan silyl ethers in good yields (80-97%). The 2'-O-TBDMS derivatives were smoothly deprotected (TBAF) to yield the 2'-hydroxyisoflavans in excellent yields (96-99%). Finally, thiophilic Lewis acid (AgBF4, AgOTf or DMTSF) cyclisation produced the cis-pterocarpans in moderate to good yields (39-82%). Initial C-ring cyclisation (AgBF4) of the methyl 3-benzylsulfanyl-2,3-di(2- hydroxyphenyl)propanoates, followed by reduction (LiAIH4) and Mitsunobu (TPPDEAD) B-ring formation, afforded for the first time a trans-pterocarpan in a moderate overall yield of 12%. In order to address the issue of stereo control, we first attempted to introduce stereoselectivity during the aldol condensation. Stereoselective aldolisation employing diisopropylethylamine and chiral boron triflates, was evaluated utilizing achiral dibutylborontriflate. This system, though capable of effecting aldolisation, was ineffective to incorporate a broad range of substrates. Secondly, we converted the methyl propanoates to chiral derivatives of imidazolidin-2-one, bornane-l0,2-sultam and (lR,2S)-p-tol-N-norephedrine. Steric shielding of the enolates generated from these derivatives, prevented aldol condensation. Thirdly, using (-)-sparteine as chiral base afforded achiral products. Finally, in an effort to employ stereoselective epoxidation, attempts were made to synthesize 2-propenoates. All attempts to introduce the double bond gave disappointing yields. Although our attempts to introduce chirality failed, several alternatives still needs to be investigated in future endeavours. We have thus developed a highly efficient synthesis of cis-pterocarpans and succeeded in modifying this protocol to the novel synthesis of Irans-pterocarpanoids. Also, this synthetic protocol was modified to permit the stereoselective synthesis of 6ahydroxypterocarpans in high overall yields. The ease with which these protocols accommodate highly oxygenated substrates, featured by most natural pterocarpans, should contribute substantially to assess the chemical and physiological characteristics that may promote application of this class of phenolics as pharmaceutical or agricultural chemicals.Item Open Access Modelverbindings in tanniensintese: die konformasie van vryfenoliese eenhede(University of the Free State, 1980-12) Pretorius, Pierre Johann; Roux, D. G.; Ferreira, D.Afrikaans: Die basiese doelwitte van hierdie studie is essensieel tweërlei van aard naamlik: (i) fragmentering van die heterosikliese eterbinding in 'n flavan-3-ol, as model vir die fundamentele bousteen van tanniene, gevolg deur die koppeling van 'n hidrofobiese tipe nukleofiel om sodoende enersyds die molekule te aktiveer ten opsigte van nukleofiliteit vir reaksie met formaldehied en andersyds wateroplosbaarheid te verlaag en (ii) die koppeling van fenoliese eenhede met bensiliese oksigenering onder milde suurkondisies aan die C4-karbokatioon van flavan-3,4-diole, as modelreaksie vir die sintese van biflavonoïede met terminale 3,4-diol funksionaliteit en ter bestudering van die konformasie van die heterosikliese ring van 4-ariel-/ -flavanielflavan-3-ole. Reaksie van (+)-katesjien met natriumsianied lewer 'n basisgekataliseerde herrangskikkingsproduk, katesjiensuur. Hierdie produk ontstaan deur onverwagse opening van die heterosikliese ring onder invloed van elektronvrystelling deur die 4-fenolaatioon en herrangskikking via In 1,6-tipe Michael addisie van C8 van die A-ring en die intermediêre kinoonmetied. Onder relatief drastiese kondisies reageer (+)-katesjien met swaeldioksied om uitsluitlik 'n dimeriese kondensasieproduk te lewer. Struktuurbewys hiervoor bevestig vir die eerste keer die postulaat van Freudenberg rakende die selfkondensasie van flavan-3-ole. Suurgekataliseerde koppeling van (+)-mollisacacidien en floroasetofenoon lewer beide die 3,4-trans- en 3,4-cis-4-arielflavan-3-oIe. Soortgelyke koppeling van (+)-mollisacacidien en (+)-taksifolien lei tot vorming van die 4,β-gekoppelde alles trans isomeer in uiters lae opbrengs. Onder dieselfde en selfs meer drastiese kondisies kon egter geen koppeling tussen (+)- mollisacacidien en (+)-fustien verkry word nie. Die KMR-spektra van sommige van die vryfenoliese 3,4-cis-4-arielflavan-3-ole dui op 'n abnormale klein koppelingskonstante tussen H2 en H3. Hierdie lae waarde word geïnterpreteer op grond van 'n afwyking van die normale vyfpunt-koplanêre konformasie van die heterosikliese ring as gevolg van die neiging van beide C2- en C4-fenielsubstituente om 'n ekwatoriale posisie in te neem en sodoende die heterosikliese ring in 'n verwringde bootkonformasie te forseer. Dit blyk dus dat verdere verfyning van reaksiekondisies waarskynlik sou kon lei tot sintese van biflavanolede met terminale diolfunksionaliteit terwyl 'n groter reeks vryfenoliese 4-arielflavan-3-oIe benodig word ten einde die konformasie van die heterosikliese ring finaal vas te stel.Item Open Access Profisetinidiene: die eerste sintese van tetraflavanoiede: bi- en triflavanoiede met terminale diolfunksie(University of the Free State, 1984-01) Young, Desmond Austin; Roux, D. G.; Ferreira, D.Afrikaans: Chemici in die flavanoiedveld leun swaar op spektroskopiese metodes ter ontrafeling van die komplekse strukture van bi- en hoëre flavanoiede. Die kragtigste van hierdie tegnieke naamlik ultra-hoë resolusie 1H en 13C kmr-spektrometrie gaan egter mank aan sekere inherente tekortkomings op veral die tetraflavanoiedvlak vanweë veral die abnormale hoë temperatuurvereistes (>200'C) om vinnige rotasie om die onderskeie interflavanoiedbindings en aldus skerpgedefinieerde spektra te induseer. Hierdie probleme het die behoefte aan sintetiese toegang tot oligomeriese tanniene beklemtoon en verteenwoordig hierdie studie dus primêr 'n ekskursie ten opsigte van die bepaling van koppelingsvolgorde en stereochemie van tetraflavanoiede deur middel van sintese. 'n Herondersoek van die komplekse fenoliese mengsel van die kernhout van A. mearnsii het verskeie 'nuwe' produkte gelewer. 'n Pienk band vanaf sellulose kolomme (lae mobiliteit met water as eluant) het onder andere 'n nuwe dioksaantipe bifisetinidol met 2,3-trans-3,4-trans:2,3-trans-3,4-cis stereochemie gelewer. Sintese van die dioksaantipe biflavanoied is vanaf tri-O-metiel-(+)-mollisacacidien met BF3 as katalisator uitgevoer. Die sintese het, benewens die genoemde isomeer, die bekende 3,4-alles-cis dioksaan biflavanoied as hoofproduk gelewer tesame met 'n 2,3-cis-3,4-cis:2,3-trans-3,4-cis analoog en twee [4,6]-C-C-gekoppelde triflavanoied dioksane waarvan die stereochemie van die 6-flavanieleenhede as 3,4-trans en 3,4-cis onderskeidelik bepaal is. Uit dieselfde fraksie is 'n nuwe 3,8,9-trihidroksidibenso-a-piroon, 3,9,1o-trihidroksidibenso-a-piroon en 'n komplekse dibenso-a-piroon identies aan dié uit Umtiza Zisterana vir die eerste keer uit A. mearnsii verkry. Die isolasie van laasgenoemde reeks verbindings beklemtoon opnuut die kompleksiteit van die metaboliese poel van Acacia mearnsii. Om insae te kry in sommige aspekte van die meganisme van flobafeenvorming, is die [4,8]-3,4-trans(-)-fisetinidol-(+)-katesjien biflavanoied in asynsuur/monochloorasynsuur/etanol vir 24 uur onder stikstof gerefluks. Bewyse vir splyting van die interflavanoïedbinding is verkry deur isolasie van(+)-katesjien, [4,6] -trans- en cis-biflavanoïede (1,3-flavanielmigrasie) en twee angulêre triflavanoiede. Hierdie produkte word vergesél deur twee verbindings waarin die heterosikliese ring van die (-)-fisetinidoleenheid herrangskikking ondergaan het. Herrangskikking vind plaas deur aanval van O7 van die (+)-katesjieneenheid op C2 van die O-geprotoneerde C-ring om verbindings van beide retensie en inversie van konfigurasie op die betrokke koolstof te lewer. Hierdie herrangskikking het effektief die 'vrystelling' van die resorsinol A-ring van die (-)-fisetinidoleenheid tot gevolg met gepaardgaande verhoogde nukleofiliteit en aldus verhoogde dryfkrag vir kondensasie na onoplosbare en hoogsgekondenseerde tanniene (ekwivalent van flobafeenvorming). 'n Noukeurige herondersoek na die kondensasiereaksie van (+)-katesjien met (+)-mollisacacidien het al vier moontlike isomere gelewer wat die vermoede bevestig dat die [4.6]-cis produk in 'n vorige ondersoek oor die hoof gesien is. 1H kmr (80MHz) spektra (σDMSO 150'C) het spesifieke diagnostiese patrone aangedui. naamlik dat ∆σH H 2 - 3 vir die F-ring (+)-katesjieneenheid) groot is (0.61) vir [4.8]-cis koppeling en klein (0.14) vir [4.8]-trans koppeling. Uitbreiding hiervan na die angulêre triflavanoiede uit A. mearnsii bevestig hierdie waarneming en dui daarop dat soortgelyke parameters ook vir hoër oligomere geldig is. Reaksie van (+)-katesjien met die vryfenoliese triflavanoied fraksie uit A. mearnsii het drie produkte gelewer waarvan twee [4. 6] en [4, 8] -gekoppel, in ooreenstemming is met verwagte strukture gebaseer op 3,4-cis:3,4-trans:3,4- trans-stereochemie van die diol triflavanoied. Die derde produk dui daarop dat 'n tweede diol triflavanoied met 'n 3,4-trans:3.4-trans-interflavanoied stereochemie waarskynlik in bogenoemde fraksie teenwoordig is. Weens gebrek aan materiaal kon die struktuur van die kondensasie produkte egter slegs gedeeltelik bepaal word. Om as modelle te dien vir hoër oligomere, is (+)-katesjien aan die diolbiflavanoiede gekoppel. Dit is opmerklik dat 3,4-ois interflavanoied stereochemie van die diolbiflavanoïede uitsluitlik 3,4-trans aansluiting met (+)-katesjien en 3,4-trans interflavanoied stereochemie, 3,4-cis aansluiting tot gevolg gehad het. Hierdie waarneming kan slegs gedeeltelik verklaar word aan die hand van die rigtende invloed deur die A-ring van die [6]-flavanieleenheid op koppeling van (+)-katesjien aan die elektrofiele C4-sentrum. Struktuurbepaling van tetraflavanoiede uit A. mearnsii het tekortkominge in kmr-tegnieke blootgelê, aangesien die koppelingspunt van die bifisetinidoleenheid aan die ten volle gesubstitueerde A-ring van die (+)-katesjieneenheid nie bepaal kan word nie en vanweë die hoë temperatuurvereistes om vinnige rotasie en dus 'skerp' kmr-spektra te bewerkstellig. Sintese van tetraflavanoïede is dus aangepak om die strukture van die geïsoleerde analoë te bepaal. Toegerus met kennis van stereochemie via sintese, kon 80MHz kmr sinvol benut word om karakteristieke kmr-patrone te identifiseer en sodoende redelik volledig kmr-interpretasie moontlik te maak. SD-spektra van die meerderheid van die hoëre oligomere het getoon dat die stereochemie van die koppelingspunt aan (+)-katesjien in die lineêre tri- en tetraflavanoiede die teken van die lae golflengte hoë-intensiteit Cotton-effek bepaal. Vir meeste van die 'angulêre' tetraflavanoiede het dit geblyk dat die stereochemie van die Ca koppelingspunt van (+)-katesjien soortgelyk die teken van die Cotton-effek bepaal. Hoewel normale koppelingskonstantes waargeneem word, is uitsonderings egter verkry wat daarop wys dat die SD-metode met huidige korrelasies nie op hoër oligomeriese vlak met dieselfde vertroue as op biflavanoied vlak toegepas kan word nie. 13C kmr-spektrometrie van sommige profisetinidiene dui daarop dat C4-kwasi-aksiale-(3,4-cis)-lavanielgroepe 'n Y skermende effek op C2 relatief ten opsigte van die ongesubstitueerde koolstof uitoefen, terwyl C4-kwasi-ekwatoriale groepe 'n y ontskermende effek uitoefen. Op die vryfenoliese (-)-fisetinidol-(+)-katesjien profisetinidiene kan die koppelingspunt aan (+)-katesjien afgelei word. Koppeling aan 'n spesifieke koolstof het ontskerming van daardie koolstof tot gevolg met 3,4-trans stereochemie wat 'n groter mate van ontskerming as in die geval van die 3,4-cis analoog veroorsaak. Op die metieleterdiasetaatvlak word 13C kmr-spektra egter ook gekompliseer deur beperking op rotasie om die interflavanoiedbinding en word studies by verhoogde temperatuur benodig alvorens sinvolle interpretasie en ekstrapolering na hoër oligomere moontlik is.Item Open Access Sintese en konformasie van natuurlike flobatanniene: die meganisme van basisgekataliseerde piraanherrangskikkings(University of the Free State, 1988-12) Steynberg, Jan Petrus; Ferreira, D.; Brandt, E. V.; Young, D. A.Afrikaans: Guibourtia coleosperma (Rhodesian copalwood) is bekend as 'n harde en duursame houtsoort wat opvallend weerstand teen verrotting bied. Die onlangse isolasie van unieke bi- en triflavanoïede gebaseer op leukoguibourtinidiene (4',7-dihidroksiflavan-3,4-diole) en fenoliese stilbene, bekend vir antifungiese eienskappe, het as stimulus gedien vir 'n herondersoek van die fenoliese metaboliete. Uitgebreide verrykings- en skeidingstegnieke lewer, benewens bekende (E)-stilbeen monosiede, die unieke 4',5-dimetoksi- en 3',5-dihidroksi-4'-metoksi-3-[O-α-L-rhamnopiranosiel-(1 - 6)-β-D-glukopiranosieloksil stilbeenbiosiede. Die lae konsentrasie van hierdie verbindings het 'n nuwe benadering ten opsigte van identifikasie genoodsaak. Ontwikkeling van 'n elegante metode waar die aard en posisie van interglikosidiese-sowel as glikosied-aglikoon bindings met behulp van n.O.e. tegnieke ('H k.m.r.) gekarakteriseer word, voorsien 'n waardevolle bydrae tot identifisering van glikosiede. Hierdie metode het veral meriete waar alternatiewe spektroskopiese en chemiese metodes deur die beskikbaarheid van voldoende materiaal aan bande gelê word. Die stilbeenglikosiede word in G. coleosperma vergesel deur flobatanniene, 'n unieke klas van ring-geïsomeriseerde tanniene. Hierdie verbindings verteenwoordig die produkte van stereospesifieke ring-isomerisasie van 2,3-trans-3,4-trans- en stereoselektiewe isomerisasie van 2,3-trans-3,4-cis-(-)-fisetinidol eenhede in konvensionele (4,8)-bi- en (4,6:4,8)-triflavanoïede. Fisiese data soos massaspektroskopie, sirkulêre dichroisme maar veral hoë resolusie 1H k.m.r. n.O.e. tegnieke, lei, op enkele uitsonderings na, tot volledige struktuuropklaring van die gefunksionaliseerde tetrahidro-2H,8H-pirano [2,3-h]-, [2,3-f]- en [2,3-g] asook heksahidro-2H,6H,10H-dipirano[2,3-f:2',3'-h] chromene. Eenduidige struktuurbewys vir die nuwe klas van gekondenseerde tanniene volg uit piraanherrangskikkings van die waarskynlike biflavanoiedvoorlopers onder milde basiese kondisies (pH1O) . Die vatbaarheid van biflavanoiede onder basiese kondisies vir epimerisasie en herrangskikking via kinoonmetiede kompliseer egter die reaksieverloop. Om dus newereaksies geassosieer met 'n E-ring kinoonmetied uit te skakel, is die 4-0-metieleterderivate (E-ring) van die biflavanoiede aan die basiese reaksiekondisies blootgestel. Terwyl biflavanoiede met 2,3-trans-3,4-trans-flavan-3-ol "boonste" eenhede vatbaar is vir relatief stadige maar stereospesifieke C-ring isomerisasie, ondergaan die analoë 2,3-trans- 3,4-cis isomere stereoselektiewe isomerisasies teen 'n verhoogde tempo. Laasgenoemde analoë is verder vatbaar vir herrangskikkings na tetrahidropiranochromene waar die pirokatekol B- en resorsinol A-ringe omgeruil is relatief tot die posisies daarvan in die "normale" isomere. Hierdie ringomruilings geskied via 1,3-flavanielmigrasie in intermediêre kinoonmetiede en gaan gepaard met die inversie van die absolute konfigurasie by die ekwivalent van 3-C (C-ring) in die biflavanoied voorloper. Opvallend is dat sommige van hierdie "ringomgeruilde " analoë ook in Baikiaea plurijuga aangetref is wat vermoedelik dui op die funksionering van 'n meganisme in die natuur soortgelyk as dié voorgestel in hierdie ondersoek. Benewens die voorsiening van eenduidige struktuurbewys vir die volledige reeks natuurlike flobatanniene, is 'n aanvaarbare meganistiese verklaring vir die verloop van die basisgekataliseerde piraanherrangskikkings ontwikkel. Die benadering van selektiewe beskerming van 4-OH(E), het verder afdoende bewys verskaf dat die waargenome flavanielmigrasies by die "onbeskermde" analoë via 'n E-ring kinoonmetied verloop. In teenstelling met "beskermde" biflavanoïede waar slegs die C-ring aan isomerisasie onderworpe is, kan beide die C- en I-heterosikliese ringe van 'n triflavanoïed piraanherrangskikking ondergaan. Behandeling van die (4α,8:4α,6)-bis-(-)-fisetinidol-(+)-katesjien as prototipe vir trimeriese profisetinidiene met basis het inderdaad die heksahidro-2H,6H,lOH-dipirano[2,3-f:2' ,3'-h] chromeen wat dui op 'n dubbele ringisomerisasie asook isomerisasie-intermediêre 6-flavaniel-[2,3-h]- en 1O-flavaniel-[2,3-f] chromene waar slegs een heterosikliese ring isomerisasie ondergaan het, gelewer. Die 10-flavaniel-[2,3-f] chromeen is ook uit G. coleosperma geïsoleer terwyl die dipirano[2,3-f:2' ,3'-h'] chromeen uit Colophospernum mopane geïsoleer is. Ten spyte van intensiewe ondersoeke na kommersiële basisgekataliseerde reaksies van prosianidiene met die oog op benutting van kommersiële ekstraksie van "loblolly pine" bas onder basiese kondisies, bestaan geen getuienis van C-ring isomerisasies by hierdie kommersieel-belangrike klas verbindings nie. Behandeling van prosianidien B-3, 'n tipiese prosianidien biflavanoïed, met milde basis lei tot 'n tetrahidropirano[2,3-h] chromeen met "omgeruilde" floroglusinol A- en pirokatekol B-ringe asook analoë 4-ariel-2- flavaniel bensopirane d.w.s. analoë waarin die 4-C (+)-katesjienen die 2-C pirokatekoleenheid "uitruil". Terwyl die tetrahidropiranochromeen vorm deur 1,3-flavanielmigrasie in 'n intermediêre kinoonmetied, ontstaan die 4-ariel-2-flavanielbensopirane deur 1,3-migrasie van 'n "vrygestelde" floroglusinoleenheid in dieselfde kinoonmetied intermediêr. Onder hierdie milde basiese kondisies kon geen bewyse vir omskakeling na "catechinic-acid" tipe produkte verkry word nie. Hierdie verbindings is bekend vir buitengewone suurheid en lae reaktiwiteit teenoor aldehiede en het die suksesvolle toepassing van alkaliese ekstraksie van natuurlike prosianidiene tot dusver gekortwiek. Die huidige ondersoek bewys dus dat met die versigtige seleksie van kondisies hierdie probleme grootliks oorbrug kan word. Die afwykende 1H k.m.r. en SD data van tetrahidropiranochromene met trans-trans C-ring konfigurasie en die omgekeerde Cotton-effek van [2,3-h] chromene met 2,3-trans F-ring konfigurasie, het die toekenning van absolute konfigurasie by sekere verbindings gekompliseer. So toon die SD spektra van die produkte met "omgeruilde" resorsinol A- en pirokatekol B-ringe 'n sterk negatiewe Cotton-effek in teenstelling met 'n verwagte positiewe Cotton-effek deur toepassing van die aromatiese kwadrantreël. Die teenstrydige chiroptiese gedrag word aan die konformasionele mobiliteit van die F-ring toegeskryf en is in 'n poging om die probleem te oorbrug die volgende benaderings benut. Die geredelike-beskikbare 4-arielflavan-3-ole is in modelreaksies gebruik om ondubbelsinnig te bewys dat ringomruiling tydens die isomerisasiereaksie met inversie van die absolute konfigurasie by die chirale sentra van die C-ring gepaard gaan. Laastens is die konformasionele gedrag van die flobatanniene teoreties met rekenaargesimuleerde molekulêre meganika bestudeer en kon deur die SD data met teoreties voorspelde voorkeurkonformasies in verband te bring die afwykende chiroptiese gedrag van sekere flobatanniene sinvol verklaar word. Uit Dreidingmodelle blyk dit duidelik dat 'n dominante A-konformasie, soos deur MM-berekenings bevestig, by tetrahidropiranochromene met alles-trans C-ring konfigurasie tot 'n "omgekeerde" Cotton-effek sal lei. Die konformasionele mobiliteit van die F-ring by tetrahidropiranochromene met 2,3-trans F-ring konfigurasie word inderdaad deur MM-berekenings bevestig (E:A konformeerverhouding, + 50:50). Uit die oogpunt van die kommersiële benutting van gekondenseerde tanniene is bogenoemde C-ring isomerisasie met gepaardgaande "vrystelling" van 'n resorsinoleenheid van fundamentele belang. Die vrygestelde resorsinolring behoort tot die aktivering van die basiese tannienskelet, veral vanaf die triflavanoiedvlak, vir reaksie met bv. formaldehied te lei om aldus aanleiding te gee tot beter benutting van tanniene in die koudsettende kleefstofbedryf.Item Open Access Struktuur en sintese van metaboliete uit rooibostee (Aspalathus linearis): fisiologiese aktiwiteit en biomimetiese model vir die fermentasieproses(University of the Free State, 1995) Marais, Charlene; Steenkamp, J. A.; Ferreira, D.In die huidige ondersoek is nie alleen op die isolasie en karakterisering van wateroplosbare metaboliete uit rooibostee gefokus nie, maar is daar gepoog om 'n profiel van die fisiologiese aktiwiteit van sodanige verbindings daar te stel ten einde wetenskaplike stukrag te verleen aan aansprake oor die heilsame invloed van rooibostee wat reeds oor dekades heen gemaak word.Item Open Access Struktuur en sintese van prorobinetinidien- en prosianidientipe gekondenseerde tanniene(University of the Free State, 1992-02) Cronje, Annemarie; Steynberg, J. P.; Ferreira, D.; Brandt, E. V.Afrikaans: Die wye kommersiële toepassing van die 'Mimosa' ekstrak van die tannienryke bas van Acacia mearnsii het as stimulus vir die eerste fitochemiese ondersoek van die fenoliese komponente in die nywerheidsgedroogde bas gedien. Toepassing van uitgebreide verrykings- en skeidingstegnieke lewer benewens die bekende mono-, di- en trimeriese voorlopers, die flavan-3-ol, epirobinetinidol, prorobinetinidien biflavanoïede met 3,4-cis relatiewe konfigurasie, (-)-robinetinidol-(4β,8)-(+)-gallokatesjien en (-)-robinetinidol-(4β,8)-(+)-katesjien, 'n A-tipe prorobinetinidien, (-)-robinetinidol-(2β - 7; 4β - 8)-(+ )-katesjien en 'n C-gealkileerde profisetinidien, (-)-fisetinidol-( 4α,8)-6-metiel-(+)-katesjien. Hierdie metaboliete word deur 'n reeks unieke prorobinetinidienverwante ringgeïsomeriseerde tanniene vergesel. Struktuurbepaling is gedoen deur benutting van hoe resolusie 'H k.m.r. n.O.e. tegnieke, sirkulere dichroïsme (SD), massaspektrometrie (MS) en is waar moontlik deur sintese, d.i. die basisgekataliseerde omskakeling (pH 10) van biflavanoïedvoorlopers, bevestig. Weens die vatbaarheid van biflavanoïede vir C-2-epimerisasie en herrangskikking via kinoonmetiede onder basiese kondisies is die 3',4'- en 4'-O-metieleterderivate (E-ring) van die biflavanoiedvoorlopers geselekteer vir 'n studie van hul basisgekataliseerde herrangskikking. Die piraanherrangskikkingsreaksie van (-)-robinetinidol-(4β,8)-(+)-katesjien mono-O-metieleter lewer 'n A-tipe prorobinetinidien, (-)-robinetinidol-(2β - 7; 4β - 8)-(+)-katesjien, met spektroskopiese data identies aan die van die natuurproduk. Hierdie verteenwoordig nie slegs die eerste A-tipe van die 5-deoksi (A-ring) oligoflavanoïede nie, maar ook die eerste in die klas van proantosianidiene met 'n 3,4-cis relatiewe konfigurasie van die C-ring. Die omskakeling van 'n B-tipe proantosianidien na 'n A-tipe analoog word in terme van die oksidatiewe verwydering van 'n hidriedioon by C-2( C) verklaar. Die rol van atmosferiese suurstof in hierdie oksidatiewe transformasie blyk duidelik uit 'n vergelykende basisgekataliseerde reaksie waarin spesiale voorsorgmaatreëls getref is om suurstofvrye kondisies te skep. Stereoselektiewe isomerisasies asook herrangskikking waartydens die pirogallol B- en A-ringe omruil t.o.v. die posisies in die 'normale' isomere, lewer die verwagte ringgeïsomeriseerde produkte en slegs klein hoeveelhede van die A-tipe analoog. Die 'H k.m.r. spektrum van die A-tipe proantosianidien met 3,4-cis relatiewe konfigurasie (C-ring) toon identiese koppelingskonstantes (J3,4 3.5 Hz) in vergelyking, met die van analoe met 3,4-trans stereochemie. Hierdie waarneming kan aan die konformasionele starheid van die bisikliese sisteem wat tot identiese dihedriese hoeke tussen 3-H(C) en 4-H(C) aanleiding gee, toegeskryf word. 'n Metode gebaseer op die hoogs selektiewe 'H n.O.e. assosiasie van 3-H(C) is ontwikkel waarvolgens die 3,4-trans en 3,4-cis isomere ondubbelsinnig onderskei kan word. Die basisgekataliseerde piraanherrangskikkingsreaksie van die 'beskermde' triflavanoïed voorloper, (4α,8: 4(α,6)-bis-(-)-ro binetinidol-(+)-katesjien di-O-metieleter lewer na 'n kort reaksietyd slegs die intermediere, 10-flavaniel[2,3f]- chromeen. Hierdie flobatannien is uit die kommersiële A. mearnsii-ekstrak geïsoleer en ontstaan via 'n enkele hoogs stereoselektiewe ringisomerisasie. Die basisgekataliseerde C-ring isomerisasies is ook uitgebrei om 'n reeks piranochromene verwant aan (-)-fisetinidol-(-)-epikatesjien biflavanoïede in te sluit. Die natuurlike voorkoms van 'n reeks flobatanniene met beide (+)- en (-)-epikatesjien sowel as (+)- en (-)-katesjien as tenninale eenhede, tesame met die waarneming dat die koppelingskonstantes (J2,3 ca. 1.0 en ca. 7.0 Hz onderskeidelik) vir die heterosikliese protone differensiasie bemoeilik, het die noodsaaklikheid van sintese beklemtoon. Die strukture van 'n reeks natuurprodukte uit Guibourtia coleosperma, Colophospermum mopane en Baikiaea plurijuga is aldus volgens hierdie protokol bevestig. Ondersoek is verder ingestel na reduktiewe degradasietegnieke ten einde die probleme rakende die struktuurbepaling van A-tipe proantosianidiene en veral die bepaling van die stereochemie van die terminale flavan-3-ol eenhede van hierdie klas van proantosianidiene uit te klaar. Vanwee verskeie kompliserende faktore byvoorbeeld die reduksie van die vry fenol, sou die geredelik beskikbare A-tipe proantosianidien uit Arachis hypogea L., (+ )-epikatesjien-(2α - 7; 4α - 8)-(+)-katesjien verkieslik as fenoliese metieleter aan die reduktiewe reaksiekondisies blootgestel word. Metilering met diasometaan lewer gevolglik 'n mengsel van die heksametiel- en heptametieleterderivate. Die beperkte toeganklikheid van diasometaan by 5-0H(A) kan aan die waterstofbinding tussen die betrokke hidroksisubstituent en O-1(F-ring) toegeskryf word. Blootstelling van die heptametieleter van (+)-epikatesjien-(2α - 7; 4α - 8)-(+)- katesjien aan diisobutielaluminiumhidried (DIBAL) lewer twee produkte wat as gevolg van splyting van aromatiese metieleterbindings op die 4-posisie van die B- en E-ringe onderskeidelik, ontstaan. Die benutting van natriumsianobóorhidried in trifluoroasynsuur (NaBH3CNj CF3COOH) het egter tot die suksesvolle bepaling van die stereochemie van die terminale eenheid in die A-tipe proantosianidien gelei. Die reeks produkte wat via piraanring- en interflavanielbindingsplyting ontstaan, kan meganisties verklaar word in terme van die suurgekataliseerde vorming van 'n karbokatioon wat herrangskikking na 'n intermediere kinoonmetied ondergaan. Nukleofiele aanval van die hidriedioon lewer die tetrahidropirano[2,3-h]chromene en brokstukke afkomstig vanaf beide die 'boonste' en 'terminale' eenhede. Bevestiging vir die voorgestelde meganisme volg uit die reaksie van die heptametieleterderivaat van die A-tipe proantosianidien met CF3COOH. In die afwesigheid van 'n hidrieddonor word slegs klein hoeveelhede (+)-katesjien, geëpimeriseerde uitgangstof en hoofsaaklik polimeriese materiaal verkry. Die voorkoms van die reeks C-ring gei"someriseerde verbindings in nywerheidsgedroogde A. mearnsii-bas, dra waarskynlik by tot die kommersiële sukses van wattelbasekstrak. Die 'vrystelling' van 'n nukleofiele resorsinolring in flobatanniene verhoog waarskynlik die reaktiwiteit teenoor formaldeheid en dra aldus by tot die suksesvolle benutting van wattelbasekstrak in die koudsettende kleefstofbedryf. Die relatief planere sentrale CDF trisikliese sisteme in die dimeriese en CDFI tetrasikliese sisteme in trimeriese C-ring geïsomeriseerde verbindings, behoort verder tot verhoogde affiniteit vir kollageensubstrate by te dra en verklaar waarskynlik die uitgebreide benutting van wattelbasekstrak in die leerlooibedryf.