Naturstoffe weisen eine große strukturelle Vielfalt und vielfältige biologische Eigenschaften auf, die sie zu wertvollen Ausgangspunkten für die Entwicklung neuer Antiinfektiva machen. Ihre komplexen Molekülgerüste bieten zahlreiche Möglichkeiten für Wechselwirkungen mit biologischen Zielstrukturen. Um diese Wechselwirkungen zu verstehen und gezielt zu optimieren, müssen ausgewählte Bereiche der Moleküle verändert und die entstehenden Verbindungen vergleichend untersucht werden. Dies ist synthetisch besonders anspruchsvoll, da Naturstoffe häufig mehrere chemisch ähnliche, reaktive Stellen aufweisen und ihre biologische Aktivität von einer genau definierten räumlichen Struktur abhängt. Viele potenziell interessante Varianten sind deshalb bislang nur schwer zugänglich.

Ziel der Forschungsgruppe „Naturstoff-basierte Wirkstoffsynthese“ ist es, bislang wenig untersuchte Bereiche des chemischen Raums für die Antiinfektiva-Forschung zu erschließen. Dazu werden Synthesewege entwickelt, die zum einen den chemischen Zugang zu den Naturstoffen selbst ermöglichen und zum anderen eine gezielte Veränderung einzelner Positionen komplexer Naturstoffe ermöglichen, während andere Bereiche des Moleküls unverändert bleiben. Die vergleichende Untersuchung der Verbindungen soll zeigen, welche Strukturelemente für die Bindung an ein Zielprotein unverzichtbar sind und welche verändert werden können, um gewünschte Wechselwirkungen zu stärken oder unerwünschte zu verringern. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, welcher Strukturteil wie und warum verändert werden muss, um naturstoffbasierte Wirkstoffkandidaten gezielt weiterzuentwickeln.

Dazu verbindet die Gruppe synthetische Chemie mit der biologischen Untersuchung der hergestellten Verbindungen. Ergänzend sollen künstliche Intelligenz und mikrochemische Ansätze eingesetzt werden, um die Auswahl aussichtsreicher Molekülvarianten und die Entwicklung geeigneter Synthesewege zu unterstützen. Miniaturisierte Reaktionssysteme ermöglichen die systematische Untersuchung unterschiedlicher Herstellungsbedingungen bei geringen Mengen an Substanz und Lösungsmittel. Dies ist insbesondere bei wertvollen, nur begrenzt verfügbaren Naturstoffen von Vorteil. Durch die engere Verknüpfung von Moleküldesign, Synthese und biologischer Bewertung sollen experimentelle Erkenntnisse schneller in die Planung weiterer Verbindungen einfließen und die Entwicklung naturstoffbasierter Wirkstoffkandidaten effizienter und ressourcenschonender gestaltet werden.