Reaktionen Der Organischen Chemie (German Edition) 3527297138, 9783527297139 [PDF]

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Helmut Krauch • Werner Kunz Reaktionen der organischen Chemie

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Helmut Krauch • Werner Kunz

Reaktionen der organischen Chemie

6., neubearbeitete Auflage von

Werner Kunz und Eberhard Nonnenmacher

WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

Autoren

Prof. Dr. Werner Kunz Im Weiher 12 69121 Heidelberg Germany Dr. Eberhard Nonnenmacher Im Weiher 12 69121 Heidelberg Germany

Alle Bücher von Wiley-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. ¤ 1997 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. ISBN

978-3-527-29713-9

Geleitwort Unter ,,Namen-Reaktionen" pflegt man solche Reaktionen zu verstehen, die man aus historischen Grunden, wegen ihrer fortdauernden Bewahrung in der Praxis und schlierjlich wegen der damit verknupften mnemotechnischen Vorteile mit dem Namen ihrer Entdecker bezeichnet. Das Bedurfnis nach abkurzenden Bezeichnungen hat dazu gefuhrt, daf3 dieses Prinzip sich in neuerer Zeit immer mehr ausbreitet. Es ist daher nicht nur fur den Anfanger, sondern haufig auch fur den erfahrenen Fachmann von Nutzen, uber eine geordnete Zusammenstellung aller wichtigeren Namen-Reaktionen zu verfugen. Dem primaren Bedurfnis der Identifizierung wurde bisher schon durch einige kurzere Zusammenstellungen Rechnung getragen. Eine Reaktion als Namen-Reaktion kursieren zu lassen, entspringt naturlich nur teilweise einer historischen Neigung, die im Wesen jeder Wissenschaft liegt. Sicherlich druckt sich darin auch die Verlegenheit aus, einen Reaktionstypus, der noch nicht seinen gelaufigen terminologischen Ausdruck erhalten hat, in einem Sachregister zu finden. Der heute noch allzu haufige Vorrang des Autorenregisters vor dem Sachregister durfte dabei keine geringe Rolle spielen. Die vorliegende Darstellung, die an Vollstandigkeit und Grundlichkeit ihre Vorganger erheblich ubertrifft, ist fur den Chemiker, ob er nun experimentiert, lehrt oder einer Redaktion angehort, nicht nur eine Annehmlichkeit. Der Vorwand des Namens bietet die Moglichkeit, mit dem Angenehmen das Nutzliche zu verbinden. So ist aus dieser lexikographischen Zusammenstellung praktisch ein Lehrbuch der wichtigsten organischen Reaktionen und ihrer Mechanismen, wie man sie sich heute vorstellt, geworden. Nicht alle wichtigen Reaktionen der organischen Chemie sind Namen-Reaktionen. Aber fur viele, besonders synthetische Reaktionen trifft dies zu, und sie an ihren klassischen Grundbeispielen erlautert zu sehen, ist fur jedermann ein Gewinn. Die zusammenfassende Berichterstattung uber Themen der organischen Chemie erfahrt in dem vorliegenden Werk eine wertvolle Bereicherung. FrankfurtNain, im Herbst 1960

FRIEDRICH RICHTERt (vormals Direktor des Beilstein-Instituts)

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Vorwort zur sechsten Auflage Bei den Uberlegungen fur eine Neuauflage der ,,Reaktionen der organischen Chemie" haben sich der Verlag und die Autoren die Frage gestellt, ob im Multimedia-Zeitalter, in dem der Computer unverzichtbares Werkzeug fur den Zugang und die Verarbeitung naturwissenschaftlich-technischerInformation ist, unsere bisherige Form - das Buch - (noch) das geeignete Medium sei. Wir sind dabei zu dem Schlurj gekommen, daJ3 auch fur Multimedia das Prinzip gilt, nicht partout das neue Medium zu nutzen, sondern das jeweils angemessene. Gerade die Entwicklung und Einfiihrung weltweit zuganglicher Reaktionsdatenbanken haben uns bewogen, nach langerer Pause die ,,Reaktionen der organischen Chemie" als Erganzung und Arbeitsmittel grundlich zu uberarbeiten. Dabei hat uns die steigende Bedeutung des Begriffs der iihnlichkeit in der organischen Chemie als systematischer Rahmen objektorientierter Datenbankstrukturen geleitet: Struktur- und Reaktions-iihnlichkeitsmerkmaleerleichtern die Suche nach relevanten Daten und Sachverhalten in der Literatur und in Datenbanken. Da hnlichkeit, gleich welcher Art, immer aspektbezogen ist, ist es fur die Struktur chemischen Wissens charakteristisch, darj Fakten und Objekte mehrfach und vieldeutig klassifiziert werden konnen. Insofern sehen wir in dem Konzept eines hnlichkeitsnetzes einen ersten Schritt zu einer idealen Reaktionsdatenbank, bei der jede Reaktion fur eine definierte h n l i c h keitsbeziehung all jenen Nachbarreaktionen in bezug auf das betreffende reaktive oder strukturelle iihnlichkeitsmerkmal zugeordnet werden kann. Deshalb wurde die in der 5 . Auflage gewahlte Gliederung nach Reaktionen/ Sachverhaltsbezeichnungen anstelle der alphabetischen Ordnung nach Autorennamen beibehalten und die Reaktionen durch zahlreiche Querverweise zu einem noch engeren Netz verknupft. Ein solches System konnte praktische Bedeutung erlangen, wenn es gelingt, durch geeignete objektorientierte Programmierung diese Verknupfung von Ahnlichkeitsmerkmalen jeweils durch interne Reorganisation im System herzustellen. In einem Prototyp (CHEMIS) konnte bereits gezeigt werden, daJ3 es nach diesem Prinzip moglich ist, ahnliche Reaktionen automatisch zu verknupfen und gezielte Reaktionsketten uber mehrere Stufen zu erzeugen. In dieser 6. Auflage wurden unter Berucksichtigung der Literatur bis 1995 die Reaktionen uberarbeitet und erganzt, aul3erdem wenig zitierte altere durch neue ,,Namen-Reaktionen" ausgetauscht. Der Verleger, Herr Holger Huthig, hat uns, der Tradition seines verstorbenen Vaters folgend, der uns vor nunmehr 35 Jahren die erste Auflage dieses Werkes ermoglichte, mit stetem Wohlwollen zur Seite gestanden. Hierfur und fur die grorjzugige Ausstattung dieser Auflage danken wir ihm sehr. Heidelberg, August 1996

WERNERKUNZ. EBERHARD NONNENMACHER

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Vorwort zur ersten Auflage Die chemische Nomenklatur organischer Verbindungen wurde in den letzten Jahrzehnten, aufbauend auf der Strukturlehre, standig weiter entwickelt und systematisiert. Demgegenuber sind Sachverhaltsbezeichnungen chemischer Reaktionsablaufe stark vernachlassigt worden. Da der Name eines Autors, verbunden mit einem so allgemeinen Begriff wie dem Wort ,,Reaktion", kaum mehr Informationsgehalt bietet als die Verwendung eines Trivialnamens zur Bezeichnung einer Substanz, waren viele Chemiker uber die weitere Verbreitung der Namenreaktionen unbefriedigt, und einige Autoren hatten begonnen, zur Beschreibung von Reaktionen passende Termini, wie ,,Carbonylierung", ,,Vinylierung", ,,Athinierung", ,,hinomethylierung", zu entwickeln. Der Ubergang von einer statischen, substanzbezogenen zu einer mehr dynamischen, kinetikbetonten Denkweise des organischen Chemikers und Biochemikers und gleichlaufend die Wandlung vom stoffbetonten zum verfahrenstechnischen Denken des chemischen Technologen steigerten weiter das Bedurfnis nach Sachverhaltsbezeichnungen von Reaktionen. Als Ausweg trat zunachst eine weitere starke Zunahme im Gebrauch von Namenreaktionen auf. Die dadurch hervorgerufene Verwirrung machte das Bediirfnis nach einer Entwicklung und systematischen Ordnung der Terminologie organischer Reaktionen besonders deutlich. Einer Anregung von Herrn Prof. Dr. RICHARD KUHNfolgend, haben wir vor mehreren Jahren begonnen, Namenreaktionen zu sammeln und eine zugehorige Terminologie zu entwickeln, soweit sie nicht schon in der Literatur vorhanden war. Wie sich die Sachbezeichnungen in der chemischen Nomenklatur auf die Molekulstruktur beziehen, so sollten die Sachverhaltsbezeichnungen der Reaktionen vom Mechanismus mitbestimmt sein. Nun ist aber erst ein Teil der Reaktionsmechanismen genugend erforscht. Auch ist die Bedeutung einer Reaktion je nach dem angelegten Bewertungsmal3stab bei einer Synthese mehr auf das Endprodukt, bei einem biochemischen Zyklus mehr auf dessen Gewicht im Zellstoffwechsel und bei einem technischen Verfahren auf technologische Gesichtspunkte bezogen. Dariiber hinaus erschien es uns ratsam, dem sprachlichen Entwicklungsprozefi Rechnung tragend, an den vorhandenen Sprachgebrauch - soweit moglich anzuschliefien. Der vorliegende Beitrag kann deshalb nur ein Versuch sein, die systematische Entwicklung einer reaktionsbeschreibenden Terminoiogie zu beginnen. Um den Informationsgehalt des Terminus zu erhohen, haben wir versucht, diesem erganzende Erlauterungen in mnemotechnisch giinstiger Form beizufugen. Der Umfang der Darstellung, die jeweils auf den Terminus folgt, wurde danach ausgerichtet, welches Gewicht einer Reaktion in den gebrauchlichen Lehr- und Handbuchern beigemessen wird. Aus diesem Grunde und aus didaktischen Uberlegungen wurden Lehr- und Handbiicher reichlich zitiert. NamenVIII

reaktionen der analytischen organischen Chemie wurden, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nicht mitaufgenommen. Die Arbeit fand die Forderung des Beilstein-Institutes, der Badischen Anilin& Soda-Fabrik sowie der Vereinigung der Freunde der Studentenschaft der Universitat Heidelberg. Fur wertvolle Ratschlage, besonders bei der Wahl der Termini, fur wohlwollende stete Forderung, zahlreiche Verbesserungsvorschlage und Literaturhinweise sind wir in erster Linie Herrn Prof. Dr. R. KUHNund Herrn Prof. Dr. E RICHTER,der auch das Geleitwort verfant hat, zu grontem Dank verpfl ichtet. Auch die Herren Professoren K. FREUDENBERG, G. WITTIG und besonders W MAYER haben den Fortgang der Arbeit mit Interesse unterbeide Ludwigshastiitzt. Die Herren Dr. D. BLUMund Dr. G. WELLENREUTHER, fen, sowie Herr Dr. R. OTTO,Leverkusen, haben das ganze Manuskript durchgelesen und mit vielen wertvollen Hinweisen versehen. Auch ihnen und allen anderen Kollegen, die rnit uns diskutiert und uns beraten haben, sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Die Anfertigung der Register und die ijberpriifung samtlicher Literaturzitate hat Fraulein ERIKAHEMMEvorgenommen. Dafiir sowie fur die Mitarbeit bei der Korrektur und zusammen mit Fraulein INGRID EBERund INGER WERNER fur das Schreiben des Manuskriptes sind wir ihr zu grofiem Dank verpflichtet. Der Lektor des Verlages und Chefredakteur der ,,Chemiker-Zeitung Chemische Apparatur", Herr Dr. E. BAUM,stand uns zu jeder Zeit und mit grofier Geduld rnit Rat und Unterstutzung, besonders bei den Korrekturen, hilfreich zur Seite. Dem Verleger, Herrn Dr. A. HUTHIG,und seinen Mitarbeitern danken wir fiir die angenehme, verstandnisvolle Zusammenarbeit. Heidelberg, Januar 1961

HELMUTKRAUCH. WERNER KUNZ

Verzeichnis der Abkiirzungen Die Zeitschriften sind nach dem System der Periodici Chimica gekiirzt. Mehrfach zitierte Biicher sind wie folgt gekiirzt: DE MAYO ELDERFIELD

P. DE MAYO, Molecular Rearrangements (New York 1963)

R. C. ELDERFIELD, Heterocyclic Compounds, Bd. 1-9 (New York 1950-1967) FOERST W. FOERST, Neuere Methoden der praparativen organischen Chemie. Bd. 1-6 (Berlin, Weinheim 1944-1970) P. FRIEDLANDER, Fortschritte der Teerfarbenfabrikation, Bd. 1-25 FRIEDLANDER (FRIEDL.) (Berlin 1888-1942) GILMAN H. GILMAN,Organic Chemistry, 2. Aufl. Bd. 1 4 (New York 19491953) HOWMANN-OSTENHOF 0.HOFFMANN-OSTENHOF, Enzymologie (Wien 1954) HOUBEN-WEYL-MULLER HOUBEN-WEYL, bearb. von E. MULLER, Methoden der organischen Chemie, 4. Aufl. (Stuttgart 1952-1974) F. KLAGES, Lehrbuch der organischen Chemie, Bd. 1-3 (Berlin KLACES 1952-1958) w. THEILHEIMER, Synthetische Methoden der organischen Chemie, THEILHEIMER 3. Aufl. Bd. 1-19 (Basel-New York 1950-1965) ULLMANN F. ULLMANNS Encyklopadie der technischen Chemie. 3. Aufl. Bd. 1-19 (Munchen-Berlin 1953-1969)

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Inhaltsverzeichnis Geleitwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V Vorwort zur sechsten Auflage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII Vorwort zur ersten Auflage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII Verzeichnis der Abkurzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X Verzeichnis der Autorennamen-Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXV Abbau quartarer Ammoniumhydroxide. Hofmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Abbau quartiirer Ammoniumsalze. Emde ............................ 3 Abspaltungs.Rege1. Hofmann-Saytzeff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Acetessigester.Reduktion. elektrolytische. Tafel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Acetessigester-Synthesen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Aceton + Keten-Pyrolyse (Keten.Lampe). Schmidlin-Bergman- Wilsmore . 9 Acetylen-Addition an Diazomethan (PyrazoLSynthese). Pechmann . . . . . . . 9 Acetylen-+Allen-Umlagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Acetylen.Hydratisierung. Kutscheroff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Acinitroalkan.Spaltung. Nef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Acridin.Ringsch1uB. Bernthsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Acridinring.Kondensation. Ullmann-Fetvadjian ...................... 18 Acridon.Synthese. Jourdan-Ullmann-Goldberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 * Phenylanthranilsaure.Synthese. Ullmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Acridon.Synthese. Lehmstedt-Tanasescu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 a.Acylaminoketon.Synthese. Dakin-West . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Acylierung. Schotten-Baumann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Acylierung. Einhorn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Acylierung. hydrierende Nenitzescu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 24 Acyliemng von Aromaten. Friedel-Crafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-Acylierung (a.Pyron.Synthese). Gogte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Acyllacton-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Acyloin-Reduktionskondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Acyloin.Ringsch1uD. Hansley-Prelog-Stoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Acyloin-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 o-Acyloxy-keton+ b.Diketon.Umlagerung. Baker-Venkataraman . . . . . . . . 34 Addition. nucleophile. Michael . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 39 AdditionsRegel. Markownikoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldehyd.Abfangreaktion. Neuberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 AldehydAkylierung. Buchner-Curtius-Schlotterbeck . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Aldehyd.Dismutation. Cannizzaro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Aldehyd+Ester.Hydridanionotropie. Tischtschenko-Claisen . . . . . . . . . . . . 46

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* Einriickungen kennzeichnen die mit den Autorennamen-Reaktionen eng verwandten Reaktionen . XI

Aldehyd.Nachweis. Angeli-Rimini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Aldehyd.Oxidation. Delkpine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Aldehyd.Synthese. Grundmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Aldehyd.Synthese. Sommelet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Aldehyde aus Nitronen. Krohnke . . ........................... 52 Aldimin.Bildung. Schiff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Aldol-Addition (Aldolisierung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Aldol.Addition. Tollens . . . . ................................... 57 Aldol.Addition. gezielte. Mukaiyarna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Aldol.Kondensation. Knoevenagel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Aldol.Kondensation. Doebner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Aldol.Kondensation. gekreuzte. Claisen-Schmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2imtsaureester.Synthese. Claisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Aldonsaureamid.Abbau. Weerman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Aldose.N.Glykosid+Isoglykosamin.Umlagerung. Amadori . . . . . . . . . . . . . 65 Alkindiol.Reduktion. Whiting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Alkohol+Aldehyd.Oxidation. Swern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Alkohol.Dehydrierung. Oppenauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Alkohol.Selbstkondensation. Guerbet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Alkoholat.Alkylierung. Williamson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Alkylamin-Abbau (Alky1jodid.Bestimmung). Herzig-Meyer . . . . . . . . . . . . . 74 N.Alkylanilin+C.Alkylanilin.Umlagerung. Hofmann-Martius . . . . . . . . . . 74 Alkyl-arylether+Alkylphenol-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Alkylcarbenium.Um1agerung. Wagner-Meerwein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Alkylcarbenium.Umlagerung. Westphalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Alkylhalogenid.Kondensation. Wurtz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Aryl.Alkylhalogenid.Kondensation. Wurtz-Fittig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Alkylhalogenid.0xidation. Kornblum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Alkylierender Abbau. Haller-Bauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Alkylierung. Claisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 C-Alkylierung und C.Acylierung. Nencki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Alkylierung und Arylierung. Radziewanowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Alkylierung von Aromaten. Friedel-Crafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Benzol.Olefin.Addition. Balsohn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Aryl.Addition. Eijkman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Alkylphosphonyldichlorid.Darstellung. Clay-Kinnear-Perren . . . . . . . . . . . 87 Alkylradikal.Nachweis. Paneth-Hofeditz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Alkylwanderung. Jacobsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Alloxazin.RingschluB. Piloty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 0-Ally1 + C.Allyl.Umlagerung. Claisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Allyl.Bromierung. Wohl-Ziegler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Allylumlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Aluminiumalkyl.Oxidation. Ziegler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Amid- und Hydrazid.Rege1. Hudson-Levene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Amidomethylierung. Einhorn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Amidoxim+Harnstoff.Umlagerung. Tiemann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 XI1

Amin.Abbau. uon Braun ........................................ Amin.Abbau. tert., von Braun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin-Alkylierung (Reduktive Carbonyl.Aminierung). Leuckart- Wallach . Amin.Alkylierung. prim., Decker-Forster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin.Alkylierung. tert., Menschutkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin.Bestimmung. prim., van Slyke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin.Methylierung. Eschweiler-Clarke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin.Sulfonierung. Hinsberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amin.Synthese. Delkpine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminoalkylierung. Eisleb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a-Aminoalkylierung (Vierkomponenten.Kondensation). Ugi . . . . . . . . . . . Aminomethylierung. Mannich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminobenzylierung. Betti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminosaure.Reduktion. Akabori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminosaure.Synthese. Strecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyanhydrin.Aminierung. Tiemann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminonitril.Synthese. Zelinsky-Stadnikoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o.Aminothiophenol.Synthese. Herz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminoxid + Hydroxylamin.Umlagerung. Meisenheimer . . . . . . . . . . . . . . Ammoniak.Methan.Oxidation. Andrussow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anaerober Glucose-Abbau (Glykolyse). Embden-Meyerhof . . . . . . . . . . . . . Angulare Methylierung. Johnson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anil-Kondensation (Nitroso.Methy1en.Kondensation). Ehrlich-Sachs . . . Anthracen.Ringschlul3. Elbs ..................................... Anthracen.Synthese. Anschiitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anthrachinon.Hydroxylierung. Bohn-Schmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aromatische Stabilitats.Rege1. Hiickel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arsenitkylierung. Bart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arsensaureschmelze (Arsonylierung). B k h a m p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arsonylierung. Rosenmund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arsonylierung. Scheller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aryl.alkylether.Spaltung. Prey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aryl -Formylierung (Aldehyd-Synt hese). Gattermann . . . . . . . . . . . . . . . . . Aryl-Formylierung (Aldehyd.Synthese). Gattermann-Koch . . . . . . . . . . . . Aryl.Hydrierung. Benkeser ...................................... Arylazid.Darstellung. Dutt- Wormall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aryldiazoalkan.Darstellung. Bamford-Stevens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arylhydrazon.Darstellung. Japp-Klingemann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arylierung. Meerwein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arylnitril-Synthese (CyanidArylierung). Rosenmund-von Braun . . . . . . . Arylwanderung. Smiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Asymmetrie.Induktionsrege1. Cram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Azlacton.Kondensation. Erlenmeyer-Plochl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldehyd.Rhodanin.Kondensation. Grtinacher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Azlacton.Spaltung. Bergmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Azoxybenzol.Umlagerung. Wallach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101 103 104 105 107 108 108 109 110 111 112 113 114 116 117 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 130 131 132 132 133 133 135 137 138 138 140 141 143 144 145 146 147 149 150

XI11

Azulen.Synthese. Hafner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzanthron.Synthese. Bully . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzil + Benzilsaure-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzimidazol.RingschluJ3. Phillips-Ladenburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzoin.Aminierung. Voigt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzoin-Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzol.Hydroxynitrierung. Wolffenstein-Boters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzol+Phenol.Oxidation. Hock-Lang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzol.Sulfonierung. Tyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o.Benzoyl.benzoesaure.Umlagerung. Hayashi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzyloxycarbonylierung. Bergmann-Zervas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bernsteinsaureester.Kondensation. Stobbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestimmung aciden Wasserstoffs. Tschugaeff- rewi wit in off . . . . . . . . . . . . Biradikal.Mesomerieausgleich. Tschitschibabin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biradikal.Rege1. MiillerlMiiller-Rodloff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brenztraubensaurej3.Carboxylierung. Wood-Werkman . . . . . . . . . . . . . . . Briickenkopf.Doppelbindungs.Rege1. Bredt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Butadien.Synthese. Lebedeff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Butadien.Synthese. Ostromysslenski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbazol.Ringschlul3. Borsche-Drechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbazol.Synthese. Bucherer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbazol.Synthese. Graebe-Ullmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonamid.Verseifung. Bouveault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Abbau. Barbier- Wieland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Abbau. Miescher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Abbau. Gallagher-Hollander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Aufbau. Arndt-Eistert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure-Dimerisierung (CAlkylierung). Franchimont . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Reduktion. McFadyen-Stevens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Synthese. Stetter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaureamid+Amin.Abbau. Hofmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaureazid+Amin.Abbau. Curtius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polypeptid.Abbau. Bergmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl.Abbau. Schmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyla-Alkylierung und Acylierung. Stork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl+MethyIen.Reduktion. Clemmensen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl+Methylen.Reduktion. Wolff-Kishner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl+Methylen.Reduktion. Wolfrom-Karabinos . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl.Nachweis. Girard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl.0lefinierung. aufbauende (Phosphin.Methylen.Reaktion). Wittig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PO-aktivierte Olefinierung. Horner-Wadsworth-Emmons . . . . . . . . . . . . Carbonyl.Olefinierung. Peterson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonyl.Reduktion. Meerwein-Ponndorf-Verley. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonylierung (Carbonsaure.Synthese). Koch-Haaf . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonylierung. Reppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIV

152 154 155 159 159 160 162 163 164 165 166 167 169 170 170 171 172 173 174 174 175 177 178 178 179 179 180 182 183 185 186 188 189 190 193 196 198 199 200 201 202 204 205 206 208

Catechin + Cyanidin.Oxidation. Appel-Robinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinaldin.Synthese. Doebner-Miller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinazolon.Ringschlul3. Niementowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolin.Derivate. Reissert-Grosheintz-Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolin.Ringsch1uO. Friedlander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolin.Ringschlul3. Niementowski ............................... Chinolin.Ringschlul3. Pfitzinger .................................. Chinolin-Synthese (Anil-Kondensation und Cyclisierung). Combes . . . . . . Chinolin.Synthese. Riehm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolin.Synthese. Skraup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolin- und IndoLSynthesen. Foulds-Robinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinolizin.Synthese. Clemo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinon.Aromatisierung. Thiele-Winter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinon.Sulfinsaure.Addition. Hinsberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o.Chinondiazid.Photolyse. Siis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chinoxalin.Spaltung. Ohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chlormethylierung. Blanc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chloropren-Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chlorsilan.Umhalogenierung. Ruff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chromon.Synthese. Kostanecki-Robinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cumarin.RingschluB. Bargellini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cinchoninsaure.Ringkondensation. Doebner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Cinensaure+Geronsaure.Umlagerung. Rupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cinnolin.Ringsch1uB. Widman-Stoermer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cinnolin.RingschluO. Richter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Citronensaure.Cyclus. Krebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cumaranon+Flavonol.Ringerweiterung. Auwers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cumarin+Benzofuran.Ringverengung. Perkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cumarin.Ringschlul3. Pechmann-Duisberg ......................... Chromon.RingschluJ3. Simonis .................................. Cyanhydrin.Synthese. Kiliani-Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyanhydrin.Synthese. Urech . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyanhydrin.Synthese. Ultee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CyanidAkylierung. Kolbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitril.Synthese. Pelouze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyanoethylierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cycloaddition. 1.3-dipolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cycloolefin.Acy1ierung. Danens-Kondakoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyclopentenon.Synthese. Pauson-Khand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyclopropan.Synthese. Ipatiew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyclopropanierung (Cyclopropan.Synthese). Simmons-Smith . . . . . . . . . . Dampfphasen.Nitrierung. Hass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dehydratisierung. intermolekulare. Mitsunobu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desaminierung. oxidative. Strecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umaminierung. Herbst-Engel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dialkyl.hydroxylamin.Eliminierung. Cope-Mamlock-Wolffenstein . . . . . . .

211 212 213 214 215 216 218 219 219 220 222 223 224 225 226 228 228 230 230 231 232 233 235 235 236 237 238 239 240 240 241 243 243 244 245 246 248 251 252 253 255 257 258 259 260 261 XV

Diaryl.Kondensation. Ullmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Diaryl.Synthese. Gomberg-Bachmann-Hey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Diarylether + 0.Arylphenol.Umlagerung. Luttringhaus . . . . . . . . . . . . . . 265 Diarylether.Kondensation. Ullmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Diarylhalogenethylen.Umlagerung. Fritsch-Buttenberg-Wiechell . . . . . . . 267 Diazoessigester.Addition. Buchner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Diazoketon + Keten.Umlagerung. Wolff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Diazoketon.Synthese. Forster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Diazonium.Austausch. Sandmeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Diazonium.Austausch. Gattermann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Diazonium.Austausch. Schwechten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Diazonium + Azo.Kupplung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Diazoaminobenzol + Aminoazobenzol.Umlagerung. . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Diazotierung. Griess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Diazotierung. Knoevenagel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Diazotierung. Witt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Dibromid-Hydrolyse (Keton.Synthese). Eltekoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Dicarbonsaure.Cyclus. T h u nberg-Wieland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Dicarbonsaure+Keton.Cyclisierung. Blanc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Cyclisierungsregel. Blanc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Dien-1.4-Addition (Dien.Synthese). Diels-Alder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Aromatisierungsregel. Alder-Rickert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Dien-1.4-Addition, Wagner-Jauregg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 1.5-Dien-Umlagerung (Diallyl-Umlagerung) Cope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Dien-ol+Benzol-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Dienon + Phenol-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Diketon -+Diazoketon.Umwandlung. Cava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Dioxindol.Synthese. Martinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Disulfid.Spaltung. Zincke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 y.Disulfon.Hydrolyse.Rege1. Stuffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Doppelbindungs.Rege1. Fries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 Dunkelreaktion. Blackman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 ElektronenstoR-induzierteH.Wanderung. McLafferty . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Enolbestimmung. Meyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Entfernungssatz der optischen Drehung. Tschugaeff . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Enthalogenierung. Grignard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Entmethylierung. Polonovski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Enzym-Substrat-Bindung (Michae1is.Konstante). Michaelis-Menten . . . . 310 Epoxidation. asymmetrische. Sharpless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Ester.Amidierung. Bodroux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Ester.Darstellung. Fischer-Speier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 Ester.Fluorierung. Gryszkiewicz-Trochimowski-McCombie. . . . . . . . . . . . 314 Ester.Reduktion. Bouveault-Blanc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Esterkondensation. Claisen-Geuther . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Esterkondensation. intramolekulare. Dieckmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Ether+Carbinol.Umlagerung. Wittig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

.

XVI

Ethinylcarbinol + Keton.Umlagerung. Meyer-Schuster-Rupe . . . . . . . . . . Ethinylierung. Favorskii-Babayan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ethinylierung. Reppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ButadiemSynthese. Reppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ethinylierung (Alkoxyalkino1.Synthese). Arens-Van Dorp . . . . . . . . . . . . . Ethylenimin.Ringschlul3. Gabriel-Marckwald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ethylenimin.Ringschlul3. Hoch-Campbell .......................... exo.endo.Doppelbindungs.Rege1. Brown-Brewster-Shechter . . . . . . . . . . . . Festkorper.Peptidsynthese. Merrifield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fettsaure.Elektro1yse. Kolbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dicarbonsaure.monoester.Elektrolyse. Crum Brown-Walker . . . . . . . . . . Alkohol.Darstellung. Hofer.Moest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fettsaure.p.0xidation. Knoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fettspaltung. Twitchell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flavonol.Cyclisierung. oxidative. Algar-Flynn-Oyamada . . . . . . . . . . . . . . Fluorierung. Swarts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formylierung (Aldehyd.Synthese). Bodroux-Tschitschibabin . . . . . . . . . . Formylierung. Bouveault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formylierung (Aldehyd.Synthese). Vilsmeier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Freie Energie".Beziehung. lineare. Grunwald-Winstein . . . . . . . . . . . . . . Freie Energie".Beziehung. lineare. Hammett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Freie Energie".Beziehung. lineare. Tuft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Furan.Ringschlu0. Feist-Benary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glucose.Oxidation. direkte. Warburg-Dickens ....................... Glycidester.Kondensation. Darzens-Erlenmeyer-Claisen . . . . . . . . . . . . . . Glykol+Desoxyketon.Umwandlung. Serini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glykol.Spaltung. Criegee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glykol-Spaltung mit Perjodat. Malaprade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glykosidierung. Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glykosidierung. Helferich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.Glykosidierung. Koenigs-Knorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Halogenierung. Hell-Volhard-Zelinsky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halogenierungsregel. Kondakoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Halogenketon+Carbonsaure.Umlagerung. Favorskii . . . . . . . . . . . . . . Ringverengung. Wallach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halogenphenol.Nitrierung. Zincke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Halogensulfon+Olefin.Umwandlung. Ramberg-Blicklund . . . . . . . . . . Halogenwanderung. Orton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Harnsaure-Kondensation (Purin.Synthese). Traube . . . . . . . . . . . . . . . . . . Harnstoff.Synthese. Wohler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemmung des anaeroben Abbaus. Pasteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydantoin.Ringschlul3. Bucherer-Bergs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydantoin.Ringschlul3. Urech . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Peptid.Abbau. Schlack-Kumpf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrazobenzol.Addition. Diels-Reese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrazobenzol+Benzidin-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

...

323 325 325 326 327 329 329 330 333 335 336 337 338 339 340 341 342 342 343 346 346 347 348 349 350 351 353 354 356 357 358 359 359 360 362 363 364 366 367 368 369 370 371 372 373 374 XVII

Hydrazon-+Azo.Kupplung. Nietzki-Fischer-Hiinig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrid.Verschiebungen, transannulare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrierung. Birch-Hiickel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrierung. katalytische. Sabatier-Senderens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrierungs.Rege1. Skita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HydrierungsRegel. Weidlich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroborierung. Brown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroformylierung (OxoprozeB). Roelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxamsaure-+Isocyanat.Abbau. Lossen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Hydroxy.N.arylamid.Synthese. Passerini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Hydroxycarbonsaure+Aldehyd.Abbau. Blaise-Guerin . . . . . . . . . . . . . . Hydroxycarbonsaure.Synthese. Ivanoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P.Hydroxycarbonsaureester.Synthese. Reformatsky . . . . . . . . . . . . . . . . . . P.Ketoester.Synthese. Blaise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxychinolin.Ringsch1uB. Camps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxychinolin.Ringschlul3. Gould-Jacobs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-Hydroxy-chinolin-Synthese(Anil-Kondensation und Cyclisierung). Conrad-Limpach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxychinolin.Synthese. Knorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxycinnolin.Synthese. Neber-Bossel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydroxyflavon.Umlagerung. Wessely-Moser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hyperkonjugation. Baker-Nathan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1midazol.Synthese. Weidenhagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1midchlorid.Reduktion. Sonn-Miiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Imidoester+Amid.Umlagerung. Chapman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1midoester.Darstellung. Pinner . . . . . . . . . ...................... Indan+Azulen.Ringerweiterung. Pfau-Plattner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndanon.Synthese. Nasarow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndencarbonsaureester.Synthese. Bougault ........................ Indigo-Synt hese. Baeyer-Drewsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndigo.Synthes.e. Heumann-Pfleger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndol.RingschluB. Nenitzescu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndol.Synthese. Bischler-Mohlau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indol-Synthese (Phenylhydrazon+Indol.Umlagerung). Fischer . . . . . . . . 1ndol.Synthese. Madelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndol.Synthese. Reissert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ndolenin.Umlagerung. Plancher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1satin.Synthese. Sandmeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1satin.Synthese. Sandmeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1sochinolin.RingschluB. Bischler-Napieralski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1sochinolin.RingschluB. Pictet-Gums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1sochinolin.RingschluB. Pictet-Spengler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1sochinolin.RingschluB. Pomeranz-Fritsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1sochinolin.RingschluB. Schlittler-Miiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isomerie.Rege1. Auwers-Skita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isomerisierung (Heteroatom.Austausch). Dimroth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVIII

376 379 380 382 382 383 384 387 389 390 392 393 395 396 398 399 400 400 401 402 404 405 405 407 408 409 410 411 412 413 415 416 417 419 419 421 421 422 423 425 426 428 429 430 430

1sonitril.Reaktion. Hofmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isorotations-Regel (Superposition). Hudson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jodoform.Probe. Lieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jod.Silbersalz.Addition. Pre'vost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cis.Hydroxylierung. Woodward.................................. Jodwanderung. Reuerdin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kernfluorierung. Schiemann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ketoalkylierung. Ortoleva-King . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Keton.Ane1lierung. Robinson-Mannich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . KetomDarstellung. Bowman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . KetomEthinylierung. Nef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Keton-+Ester.Oxidation. Baeyer-Villiger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Keton.RingschluI3. Hunsdiecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Keton.Synthese. Blaise-Maire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Keton.Synthese. Cason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ketone. a. B.ungesattigte. Mattox-Kendall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.Ketosaure.Aminierung. Knoop-Oesterlin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kohlenhydrat.Abbau. Spengler-Pfannenstiel ........................ Kohlenoxid.Druckhydrierung. Fischer-Tropsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Koh1enoxid.Hydratisierung. Goldschmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kohlenstoff.Anionotropie. Whitmore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Koh1enwasserstoff.Synthese. Borgstrom-Gardner-Kharasch. . . . . . . . . . . Konfigurations.Umkehr. Walden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kupplung. oxidative. Glaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lacton.Rege1. Alder-Stein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lacton.Rege1. Hudson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lithium.Halogen.Austausch. Wittig-Witt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Malonester-Synthese ........................................... Metallierung. Nesmejanow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metallsalz.Destillation. Ruzicka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbonsaure.Abbau. Krafft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Methanol-Oxidation zu Formaldehyd. Adkins-Peterson . . . . . . . . . . . . . . . Methoxyl.Bestimmung. Zeisel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.Methyl.Bestimmung. Kuhn-Roth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Naphthalin.Oxidation. Gibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Naphthol-+Naphthylamin.Umwandlung. Bucherer-Lepetit . . . . . . . . . . . . Niederdruck.Polymerisation. Ziegler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrierung. Menke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitril+Amid.Umwandlung. Ritter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NitriLCyclisierung. Thorpe-Ziegler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitril.Reduktion. Stephen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitritester.Photolyse. Barton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitro.Aldo1.Addition. Henry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldol.Addition. Kamlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitroaryl.Reduktion. Bkchamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrobenzol.Carboxylierung. von Richter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

432 432 434 434 435 436 437 439 441 443 445 446 447 448 449 451 452 452 453 455 455 457 459 460 462 463 464 465 466 468 468 469 469 470 471 472 473 474 475 476 478 479 481 482 483 483

XIX

Nitroolefin-Darstellung (Darstellung von 2.Desoxy.aldosen), Schmidt-Rutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitroparaffin.Darstel1ung. Meyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrosamin.Um1agerung. 0. Fischer-Hepp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrosierung. oxidative. Baudisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nucleosid.Synthese. Hilbert-Johnson-Rist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Darstellung. McMurry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Epoxidation. Prileschajew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Formaldehyd.Addition. Kriewitz-Prins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Mercurierung. Hofmann-Sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Methylierung. Eltekoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Substitution. Heck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Synthese. Boord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Synthese. Carroll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0lefin.Synthese. Corey-Winter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Olsaure-Spaltung (Prototropie). Varrentrapp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Optischer Verschiebungssatz. Freudenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0rbitalsymmetrie.Prinzip. Woodward-Hoffmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0rganomagnesium.Addition. Grignard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0rganonatrium.Addition. Schorigin- Wanklyn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0rnithin.Cyclus. Krebs-Henseleit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xazol.Kondensation. Dauidson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xazol.Kondensation. Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xazol.RingschluB. Japp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oxazol.Ringschlul3. Robinson-Gabriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oxim+Amid.Umlagerung. Beckmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oxim+ a.Aminoketon.Umlagerung. Neber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xim.Nitrierung. Ponzio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oxim-Umwandlung (Aromatisierung). Semmler-Wolff-Schroeter . . . . . . . a.0ximinoester.Spaltung. Bouueault-Locquin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xindol.RingschluR. Brunner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xindol.RingschluB. Stolle' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xindol.Synthese. Baeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isatin.Synthese.Claisen.Shadwel1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0xindol.Synthese. Hinsberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ozonisierung. Hurries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Peresteroxidationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . peri.Kondensation. Scholl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Persulfatoxidation von Phenolen. Elbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenanthren.RingschluB. Bogert-Cook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenanthren.RingschluI3. Bardhan-Sengupta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenanthren.Ringschlul3. Pschorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenanthren.Synthese. Haworth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenanthridin.Ringschlul3. Pictet-Hubert (Morgan-Walls) . . . . . . . . . . . . . Phenol+Dienon.Umwandlung. Zincke-Suhl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenol.Formaldehyd.Po1ykondensation. Baekeland-Lederer-Manasse . . .

xx

485 486 487 488 490 491 493 495 497 498 499 500 501 502 502 503 504 505 508 509 510 511 513 513 514 517 518 519 521 521 522 523 523 524 525 526 529 530 532 532 533 534 536 536 537

Phenol.Aldehyd.Kondensation. Baeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenol-Formylierung (Aldehyd.Synthese). Duff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenol-C-Formylierung (Aldehyd.Synthese). Reimer-Tienann . . . . . . . . . Phenol-Synthese (ChlorbenzoLHydrolyse). Raschig . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenolaldehyd.0xidation. Dakin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenolat-Carboxylierung (Salicy1saure.Synthese). Kolbe-Schmitt . . . . . . . Phenolketon.Synthese. Hoesch-Houben ............................ Nitril.Synthese. Houben-Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenoxathiin.Ringsch1uB. Ferrario-Ackermann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenylester+Acylphenol.Umlagerung. Fries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenylhydrazimsynthese. Fischer ................................ Phenylhydroxylamin+ p.Aminophenol.Umlagerung. Bamberger . . . . . . . Pheny1serin.Synthese. Erlenmeyer-Friistiick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminoalkohol.Synthese. Akabori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phenylwanderung. Grovenstein-Zimmerman ....................... Phosphinimin.Darstellung. Staudinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Photo.Cycloaddition. Paterno-Biichi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Photo.Disproportionierung. Ciamician . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Photoreduktion. Hill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Photo.Sulfochlorierung. Reed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Photosynthese.Cyclus. Calvin-Benson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phototrope o.Chinon.Cycloaddition. Schonberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phthalazinon.Umlagerung. Rowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phthalimid.Spaltung. Gabriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phthalimidoessigester+Isochinolin.Umlagerung. Gabriel-Coleman . . . . Picolinsaure.Decarboxy1ierung. Hammick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinakol+Pinakolon-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piperidon.Ringschlul3, Petrenko-Kritschenko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polymerisation. cyclisierende. Reppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polymethylenring.Synthese. Perkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polypeptid.Abbau. Edman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PropamRingschluB. Freund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cyclisierung. Gustavson-Hass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prototropie.Rege1. Claisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrazin.Ringschlul3. Gastaldi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PyrazimRingschluB. Gutknecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrazin.Ringsch1uB. Staedel-Riigheimer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrazo1.RingschluB. Knorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrazo1in.Spaltung. Kishner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.Alkylierung. Emmert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.C.Alky1ierung. Ladenburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.Aminierung. Tschitschibabin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin- a-Bromierung (NH2+Br.Austausch). Craig . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.Kondensation. Tschitschibabin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.RingschluB. Guareschi-Thorpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyridin.Ringspaltung. Zincke-Konig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

537 540 541 543 544 545 547 548 548 549 551 552 553 554 555 556 557 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 571 572 573 574 575 576 576 578 578 579 580 581 582 583 584

585 586 586 587 XXI

Pyridin.Synthese. Hantzsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrimidin.Ringsch1uB. Biginelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrrol+Pyridin.Ringerweiterung. Ciamician-Dennstedt . . . . . . . . . . . . . . Pyrrol.RingschluB. Paal-Knorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrrol.Synthese. Hantzsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrrol.Synthese. Knorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrrol.Synthese. Piloty-Robinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pyrrolidin-RingschluB (Amin.Cyclisierung). Hofmann-Ufler-Freytag . . . Pyrylium+Pyridin.Umlagerung. Baeyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Radikal.Rekombination. Franck-Rabinowitch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reaktionsgeschwindigkeiten. Beziehung der. Hammond . . . . . . . . . . . . . . Redox.Amidierung. Willgerodt-Kindler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redox.Desaminierung. Stickland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retropinakolin-Umlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retropinakolin.Umlagerung. Nametkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . RinggroBen.Anderung. Demjanov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ringerweiterung. Tiffeneau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . RingschluB von Diaminen. Ladenburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ringspaltung. Woodward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saure.Basen.Katalyse. gleichzeitige. Lowry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saurechlorid.Reduktion. Rosenmund-Saytzeff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sechser.Rege1. Newman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seitenketten.Oxidation. partielle. ktard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seitenketten.Verkurzung. Hooker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Selendioxid.Oxidation. Riley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Silan.Jodierung. Eaborn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Silbersalz.Decarboxylierung. Hunsdiecker-Borodin . . . . . . . . . . . . . . . . . . Silbersalz.Abbau. Simonini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Siloxan.Spaltung. Flood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stannit.Alkylierung. Meyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Substituenten.Effekt. Mills-Nixon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Substitutions.Rege1. Crum Brown-Gibson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sulfit.Alkylierung. Strecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sulfonierung. reduzierende. Piria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sulfoxid-+Thioether.Umlagerung. Pummerer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tetralin.Ringschlul3. Darzens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thiocyanat.Hydratisierung. Riemschneider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thiophen.RingschluB. Volhard-Erdmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transacylierung (1midazolid.Methode). S t a b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trialkylphosphit.Umwandlung. Arbusow-Michaelis . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trialkylphosphit+Vinylphosphat.Umwandlung. Perkow . . . . . . . . . . . . . Triarylmethyl.Radikale. Gomberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Triarylmethylhydroxylamin.Umlagerung. Stieglitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . Triazin.Ringsch1uB. Pinner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Triazol.RingschluB. Einhorn-Brunner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Triazol.Synthese. Pellizzari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXII

589 590 591 593 594 594 596 597 598 599 600 600 602 603 604 606 607 608 609 610 612 613 613 615 616 618 619 620 621 622 622 623 624 624 626 628 629 629 630 632 634 636 638 639 641 641

TriphenylemSynthese. Rapson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tritylperoxid.Umlagerung. Wieland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tropinon.Synthese. Robinson-Schopf . ............................. Umesterung. Horenstein-Pahlicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umhalogenierung (Alky1jodid.Synthese). Finkelstein . . . . . . . . . . . . . . . . . W.Absorptions.Regeln. Woodward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verdunnungsprinzip. Ruggli-Ziegler .............................. Vicinal.Rege1. Kuhn-Freudenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vinylether.Kondensation. Miiller-Cunradi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vinylierung. Reppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vinylogie.Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Xanthogenat.Spaltung. Leuckart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Xanthogenat.Spaltung. Tschugaeff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ylid.Amin.Isomerisation. Stevens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ylid.Methylen.Isomerisation. Sommelet ............................ Zimtsaure-Synthese (Aldol.Kondensation). Perkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zinkalkyl.Synthese. Frankland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Abbau. Ruff-Fenton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Isolierung. Fischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Methylierung. Haworth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Methylierung. Irvine-Purdie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Reduktion. elektrolytische. Creighton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker.Synthese. Butlerow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zucker-Umlagerung (Innermolekulare Oxidoreduktion). h b r y de Bruyn-van Ekenstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zuckeralkohol.0xidation. Bertrand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zuckermercaptal.Abbau. MacDonald-Fischer ....................... Zuckernitril.Abbau. Wohl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Natriummethylat.Spaltung. Zemple'n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zuckeroxim.Abbau. Weygand-Lowenfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

642 643 643 644 645 647 648 648 649 650 652 655 655 657 660 662 665 665 666 668 668 669 670

Autorenregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Aus technischen Gründen bleibt diese Seite leer

Verzeichnis der Autorennamen-Reaktionen Ackermann s. Ferrario Adkins-Peterson 469 Akabori 116,554 Alder s. Diels Alder-Rickert 287 Alder-Stein 462 Algar-Flynn-Oyamada 340 Amadori 65 Andrussow 121 Angeli-Rimini 48 Anschutz 126 Appel-Robinson 21 1 Arbusow-Michaelis 632 Arens-van Dorp 327 Arndt-Eistert 180 Auwers 238 Auwers-Skita 430 Babayan s. Favorskii Bachmann s. Gomberg Backlund s. Ramberg Baekeland-LedererManasse 537 Baeyer 523,537,598 Baeyer-Drewsen 412 Baeyer-Villiger 446 Baker-Nathan 404 Baker-Venkataraman 34 Bally 154 Balsohn 84 Bamberger 552 Bamford-Stevens 138 Barbier-Wieland 178 Bardhan-Sengupta 532 Bargellini 232 Bart 130 Barton 479 Baudisch 488 Bauer s. Haller Baumann, s. Schotten Bkchamp 131,483 Beckmann 514 Benary s. Feist Benkeser 137 Benson s. Calvin Bergman, s. Schmidlin Bergmann 149,189

Bergmann-Zervas 166 Bergs s. Bucherer Bernthsen 17 Bertrand 674 Betti 114 Biginelli 590 Birch-Huckel 380 Bischler-Mohlau 416 Bischler-Napieralski 423 Blackman 304 Blaise 396 Blaise-Guerin 392 Blaise-Maire 448 Blanc 228,284,285 Blanc s. Bouveault Bodroux 312 Bodrow-Tschitschibabin 342 Bogert-Cook 532 Bohn-Schmidt 127 Boord 500 Borgstrom-GardnerKharasch 457 Borodin s. Hunsdiecker Borsche-Drechsel 174 Bossel s. Neber Boters s. Wolffenstein Bougault 411 Bouveault 178,342 Bouveault-Blanc 314 Bouveault-Locquin 521 Bowman 443 Braun, von 101, 103 Braun, von s. Rosenmund Bredt 172 Brewster s. Brown Brown 384 Brown-BrewsterShechter 330 Brunner 521 Brunner s. Einhorn Bucherer 175 Bucherer-Bergs 370 Bucherer-Lepetit 472 Buchi s. Paterno Buchner 270 Buchner-CurtiusSchlotterbeck 42

Butlerow 670 Buttenberg s. Fritsch Calvin-Benson 563 Campbell s. Hoch Camps 398 cannizzaro 44 Carol1 501 Cason 449 Cava 299 Chapman 407 Ciamician 560 Ciamician-Dennstedt 591 Claisen 63, 83, 91, 576 Claisen s. Darzens Claisen s. Tischtschenko Claisen-Geuther 316 Claisen-Schmidt 62 Claisen-Shadwell 523 Clarke s. Eschweiler Clay-Kinnear-Perren 87 Clemmensen 196 Clemo 223 Coleman s. Gabriel Combes 219 Conrad-Limpach 400 Cook s. Bogert Cope 292 Cope-MamlockWolffenstein 261 Corey-Winter 502 Crafts s. Friedel Craig 585 Cram 145 Creighton 669 Criegee 353 Crum Brown-Gibson 623 Crum Brown-Walter 336 Cunradi s. Muller Curtius 188 Curtius s. Buchner Dakin 544 Dakin-West 20 Darzens 628 Darzens-ErlenmeyerClaisen 350 Darzens-Kondakoff 251

Davidson 510 Decker-Forster 105 Delepine 49, 110 Demjanov 606 Dennstedt s. Ciamician Dickens s. Warburg Dieckmann 318 Diels-Alder 286 Diels-Reese 373 Dimroth 430 Doebner 60,233 Doebner-Miller 212 Dorp, van s. h e n s Drechsel s. Borsche Drewsen s. Baeyer Duff 540 Duisberg s. Pechmann Dutt-Wormall 138 Eaborn 618 Edman 574 Ehrlich-Sachs 124 Eijkman 85 Einhorn 22,99 Einhorn-Brunner 641 Eisleb 111 Eistert s. Arndt Ekenstein, van s. Lobry de Bruyn Elbs 125,530 Eltekoff 283,498 Embden-Meyerhof 122 Emde 3 Emmert 582 Emmons s. Horner Engel s. Herbst Erdmann s. Volhard Erlenmeyer s. Darzens Erlenmeyer-Frustuck 553 Erlenmeyer-Plochl 146 Eschweiler-Clarke 108 Etard 613 Favorskii 360 Favorskii-Babayan 325 Feist-Benary 348 Fenton s. Ruff Ferrario-Ackermann 548 Fetvadjian s. Ullmann Finkelstein 645 Fischer 356,417,511,551, 666 Fischer s. Houben Fischer s. Kiliani Fischer s. MacDonald

Fischer s. Nietzki Fischer s. Reissert Fischer, 0.-Hepp 487 Fischer-Speier 313 Fischer-Tropsch 453 Fittig s. Wurtz Flood 621 Flynn s. Algar Forster 274 Forster s. Decker Foulds-Robinson 222 Franchimont 182 Franck-Rabinowitch 599 Frankland 665 Freudenberg 503 Freudenberg s. Kuhn Freund 575 Freytag s. Hofmann Friedel-Crafts 24, 84 Friedliinder 215 Fries 303, 549 Fritsch s. Pomeranz Fritsch-ButtenbergWiechell 267 Frustuck s. Erlenmeyer Gabriel 566 Gabriel s. Robinson Gabriel-Coleman 567 Gabriel-Marckwald 329 Gallagher-Hollander 179 Gams s. Pictet Gardner s. Borgstrom Gastaldi 578 Gattermann 133,276 Gattermann-Koch 135 Geuther s. Claisen Gibbs 471 Gibson s. Crum Brown Girard 200 Glaser 460 Gogte 26 Goldberg, s. Jourdan Goldschmidt 455 Gomberg 636 Gomberg-Bachmann-Hey 263 Gould-Jacobs 399 Graebe-Ullmann 177 Grhacher 147 Griess 281 Grignard 307,505 Grosheintz s. Reissert Grovenstein-Zimmerman 555

Grundmann 50 Grunwald-Winstein 346 Gryszkiewicz-Trochimowski-McCombie 314 Guareschi-Thorpe 586 Guerbet 72 Guerin s. Blaise Gustavson-Hass 576 Gutknecht 578 Haaf s. Koch Hafner 152 Haller-Bauer 81 Hammett 346 Hammick 568 Hammond 600 Hansley-Prelog-Stoll 3 1 Hantzsch 589,594 Harries 525 Hass 257 Hass s. Gustavson Haworth 534, 668 Hayashi 165 Heck 499 Helferich 357 Hell-Volhard-Zelinsky 359 Henry 481 Henseleit s. Krebs Hepp s. Fischer, 0. Herbst-Engel 260 Herz 119 Herzig-Meyer 74 Heumann-Pfleger 413 Hey s. Gomberg Hilbert-Johnson-Rist 490 Hill 561 Hinsberg 109,225,524 Hoch-Campbell 329 Hock-Lang 163 Hoesch-Houben 547 Hofeditz s. Paneth Hofer-Moest 337 Hoffmann s. Woodward Hofmann 1,186,432 Hofmann-Lijffler-Freytag 597 Hofmann-Martius 74 Hofmann-Sand 497 Hofmann-Saytzeff 4 Hollander s. Gallagher Hooker 615 Horenstein-Piihlicke 644 Horner-WadsworthEmmons 202 Houben s. Hoesch

Houben-Fischer 548 Hubert s. Pictet Huckel 128 Hiickel s. Birch Hudson 432,463 Hudson-Levene 98 Hunig s. Nietzki Hunsdiecker 447 Hunsdiecker-Borodin 619 Ipatiew 253 Irvine-Purdie 668 Ivanoff 393 Jacobs s. Gould Jacobsen 88 Japp 513 Japp-Klingemann 140 Johnson 123 Johnson s. Hilbert Jourdan-UllmannGoldberg 18 Kamlet 482 Karabinos s. Wolfrom Kendall s. Mattox Khand s. Pauson Kharasch s. Borgstrom Kiliani-Fischer 241 Kindler s. Willgerodt King s. Ortoleva Kinnear s. Clay Kishner 581 Kishner s. Wolff Klingemann s. Japp Knoevenagel 60,282 Knoop 338 Knoop-Oesterlin 452 Knorr 400,580,594 Knorr s. Koenigs Knorr s. Paal Koch s. Gattermann Koch-Haaf 206 Koenigs-Knorr 358 Kolbe 244, 335 Kolbe-Schmitt 545 Kondakoff 359 Kondakoff s. Darzens Konig s. Zincke Kornblum 81 Kostanecki-Robinson 231 Krafft 468 Krebs 237 Krebs-Henseleit 509 Kriewitz-Prins 495

Kritschenko s. Petrenko Krohnke 52 Kuhn-Freudenberg 648 Kuhn-Roth 470 Kumpf s. Schlack Kutscheroff 14 Ladenburg 583,608 Ladenburg s. Phillips Lang s. Hock Lebedeff 173 Lederer s. Baekeland Lehmstedt-Tanasescu 19 Lepetit s. Bucherer Leuckart 655 Leuckart-Wallach 104 Levene s. Hudson Lieben 434 Limpach s. Conrad Lobry de Bruyn-van Ekenstein 672 Locquin s. Bouveault Lamer s. Hofmann Lossen 389 Liiwenfeld s. Weygand Lowry 610 Luttringhaus 265 MacDonald-Fischer 675 Madelung 419 Maire s. Blaise Malaprade 354 Mamlock s. Cope Manasse s. Baekeland Mannich 113 Mannich s. Robinson Marckwald s. Gabriel Markownikoff 39 Martinet 300 Martius s. Hofmann Mattox-Kendall 451 McCombie s. GryszkiewiczTrochimowski McFadyen-Stevens 183 McLafferty 304 McMurry 491 Meerwein 141 Meerwein s. Wagner Meerwein-PonndorfVerley 205 Meisenheimer 120 Menke 474 Menschutkin 107 Menten s. Michaelis Merrifield 333

M :eyer 305,486,622 M :eyer s. Herzig M Ieyerhof s. Embden M :eyer-Schuster-Rupe 323 M ichael 36,358 M :ichaelis s. Arbusow M Xchaelis-Menten 3 10 M Iiescher 179 M iller s. Doebner M :ills-Nixon 622 M itsunobu 258 M :oest s. Hofer M :ohlau s. Bischler M :organ-Walls 536 M :oser s. Wessely M :ukaiyama 58 M Iuller s. Schlittler M :uller s. Sonn M :uller/Muller-Rodloff 170 M :uller-Cunradi 649 M 'iiller-Rodloff s. Muller Nametkin 604 Napieralski s. Bischler Nasarow 410 Nathan s. Baker Neber 517 Neber-Bossel 401 Nef 15,445 Nencki 83 Nenitzescu 23,415 Nesmejanow 466 Neuberg 41 Newman 613 Niementowski 213, 216 Nietzki-Fischer-Hunig 376 Nixon s. Mills Oesterlin s. Knoop Ohle 228 Oppenauer 70 Ortoleva-King 439 Orton 366 Ostromysslenski 174 Oyamada s. Algar Paal-Knorr 593 Piihlicke s. Horenstein Paneth-Hofeditz 87 Passerini 390 Pasteur 369 Paterno-Buchi 557 Pauson-Khand 252 Pechmann 9

Pechmann-Duisberg 240 Pellizzari 641 Pelouze 245 Perkin 239, 573, 662 Perkow 634 Perren s. Clay Peterson 204 Peterson s. Adkins Petrenko-Kritschenko 571 Pfannenstiel s. Spengler Pfau-Plattner 409 Pfitzinger 218 Pfleger s. Heumann Phillips-Ladenburg 159 Pictet-Gams 425 Pictet-Hubert (MorganWalls) 536 Pictet-Spengler 426 Piloty 90 Piloty-Robinson 596 Pinner 408,639 Piria 624 Plancher 421 Plattner s. Pfau Plochl s. Erlenmeyer Polonovski 308 Pomeranz-Fritsch 428 Ponndorf s. Meerwein Ponzio 518 Prelog s. Hansley Prevost 434 Prey 133 Prileschajew 493 Prins s. Kriewitz Pschorr 533 Pummerer 626 Purdie s. Irvine Rabinowitch s. Franck Radziewanowski 84 Ramberg-Backlund 364 Rapson 642 Raschig 543 Reed 562 Reese s. Diels Reformatsky 395 Reimer-Tiemann 541 Reissert 419 Reissert-GrosheintzFischer 214 Reppe 208,325,326,572, 650 Reverdin 436 Richter 236 Richter, von 483

XXVIII

Rickert s. Alder Riehm 219 Riemschneider 629 Riley 616 Rimini s. Angeli Rist s. Hilbert Ritter 475 Robinson s. Appel Robinson s. Foulds Robinson s. Kostanecki Robinson s. Piloty Robinson-Gabriel 513 Robinson-Mannich 441 Robinson-Schopf 643 Roelen 387 Rosenmund 132 Rosenmund-Saytzeff 612 Rosenmund-von Braun 143 Roth s. Kuhn Rowe 565 Ruff 230 Ruff-Fenton 665 Ruggli-Ziegler 648 Rugheimer s. Staedel Rupe 235 Rupe s. Meyer Rutz s. Schmidt Ruzicka 468 Sabatier-Senderens 382 Sachs s. Ehrlich Sand s. Hofmann Sandmeyer 275,421,422 Saytzeff s. Rosenmund Saytzeff s. Hofmann Scheller 132 Schiemann 437 Schiff 53 Schlack-Kumpf 372 Schlittler-Muller 429 Schlotterbeck s. Buchner Schmidlin-BergmanWilsmore 9 Schmidt 190 Schmidt s. Bohn Schmidt s. Claisen Schmidt-Rutz 485 Schmitt s. Kolbe Scholl 529 Schonberg 564 Schopf s. Robinson Schorigin-Wanklyn 508 Schotten-Baumann 22 Schroeter s. Semmler

Schuster s. Meyer Schwechten 277 Semmler-Wolff-Schroeter 519 Senderens s. Sabatier Sengupta s. Bardhan Serini 351 Shadwell s. Claisen Sharpless 311 Shechter s. Brown Simmons-Smith 255 Simonini 620 Simonis 240 Skita 382 Skita s. Auwers Skraup 220 Slyke, van 108 Smiles 144 Smith s. Simmons Sommelet 50, 660 Sonn-Muller 405 Speier s. Fischer Spengler s. Pictet Spengler-Pfannenstiel 452 Staab 630 Stadnikoff s. Zelinsky Staedel-Rugheimer 579 Staudinger 556 Stein s. Alder Stephen 478 Stetter 185 Stevens 657 Stevens s. Bamford Stevens s. McFadyen Stickland 602 Stieglitz 638 Stobbe 167 Stoermer s. Widman Stoll s. Hansley Stolle 522 Stork 193 Strecker 117,259,624 Stuffer 302 Suhl s. Zincke Sus 226 Swarts 341 Swern 69 Tafel 6 Taft 347 Tanasescu s. Lehmstedt Thiele-Winter 224 Thorpe s. Guareschi Thorpe-Ziegler 476 Thunberg-Wieland 283

Tiemann 100,117 Tiemann s. Reimer Tiffeneau 607 Tischtschenko-Claisen 46 Tollens 57 Traube 367 Tropsch s. Fischer Tschitschibabin 170, 584, 586 Tschitschibabin s. Bodroux Tschugaeff 306,655 Tschugaeff-Zerewitinoff 169 Twitchell 339 Tyrer 164

ugi

112 Ullmann 19,262,266 Ullmann s. Graebe Ullmann s. Jourdan Ullmann-Fetvadjian 18 Ultee 243 Urech 243, 371 Varrentrapp 502 Venkataraman s. Baker Verley s. Meerwein Villiger s. Baeyer Vilsmeier 343 Voigt 159 Volhard s. Hell Volhard-Erdmann 629

Wadsworth s. Horner Wagner-Jauregg 291 Wagner-Meerwein 76 Walden 459 Walker s. Crum Brown Wallach 150, 362 Wallach s. Leuckart Walls s. Morgan Wanklyn s. Schorigin Warburg-Dickens 349 Weerman 64 Weidenhagen 405 Weidlich 383 Werkman s. Wood Wessely-Moser 402 West s. Dakin Westphalen 78 Weygand-Liiwenfeld 676 Whiting 68 Whitmore 455 Widman-Stoermer 235 Wiechell s. Fritsch Wieland 643 Wieland s. Barbier Wieland s. Thunberg Willgerodt-Kindler 600 Williamson 73 Wilsmore s. Schmidlin Winstein s. Grunwald Winter s. Corey Winter s. Thiele Witt 282 Witt s. Wittig

Wittig 201, 321 Wittig-Witt 464 Wohl 675 Wohler 368 Wohl-Ziegler 93 Wolff 271 Wolff s. Semmler Wolff-Kishner 198 Wolffenstein s. Cope Wolffenstein-Boters 162 Wolfrom-Karabinos 199 Woodward 435,609,647 Woodward-Hoffmann 504 Wood-Werkman 171 Wormall s. Dutt Wurtz 79 Wurtz-Fittig 79 Zeisel 469 Zelinsky s. Hell Zelinsky-Stadnikoff 118 Zemplbn 676 Zerewitinoff s. Tschugaeff Zervas s. Bergmann Ziegler 97, 473 Ziegler s. Ruggli Ziegler s. Thorpe Ziegler s. Wohl Zimmerman s. Grovenstein Zincke 301,363 Zincke-Konig 587 Zincke-Suhl 536

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Abbau quartiirer Ammoniumhydroxide

HOFMA"

zu tertiaren Aminen, Olefinen und Wasser durch thermische Spaltung (100 bis 200"). Tetramethyl-ammoniumhydroxid (I) liefert beim Erhitzen Trimethylamin und Methanol.

Erh.

HOQ

(CH3)3N+CH30H

I In gemischt substituierten quartaren Ammoniumverbindungen besitzen die Methylgruppen eine groklere Haftfestigkeit als Alkylreste mit zwei oder mehr Kohlenstoffatomen. Die Methylgruppe wird dann im allgemeinen nicht eliminiert. Statt dessen spaltet das B-standige Kohlenstoffatom, das die geringste Zahl von Alkylsubstituenten tragt (also die aktiveren Wasserstoffatome) ein Proton ab (vgl.Abspaltungs-Regel, S. 41. Dies wird durch die Einwirkung des nucleophilen OH-Ions unter Bildung von Wasser ermoglicht. Gleichzeitig wird NR3 abgespalten, und es entsteht das Olefin.

Die Voraussetzung fur diese B-Eliminierung ist normalerweise eine anti-koplanare Lage der beteiligten Zentren.

Erh.

HC -CH ,H& II II CHz

+

Yy7

N-C€&+Hfl I

CH3 1

Man kann nach erschopfender Methylierung zur quartiiren Ammoniumverbindung aus Aminen Olefine darstellen. Die Methylierung erfolgt mit uberschussigem Methyljodid, wobei das quartare Ammoniumjodid entsteht, das mit Silberoxid in das Hydroxid ubergefuhrt wird. GroSe Bedeutung besitzt das Verfahren bei der unter Ringsprengung verlaufenden Spaltung cyclischer quartarer Ammoniumhydroxide. So ist es, z. B. in der Klasse der Alkaloide, a d e r s t niitzlich zur Konstitutionsermittlung. Ein modifizierter Abbau (a'$-Eliminierung) fuhrt bei der Umsetzung von Alkyl-trimethylammonium-salzenmit metallorganischen Verbindungen zunachst unter a-Eliminierung zu einem Ylid 11, aus dem durch einen cyclischen Protoneniibergang das Trimethylamin und das entsprechende Olefin gebildet werden. (Vergleiche dagegen nid-Amin-Isomerisation, S. 657)

Vgl. Alkylamin-Abbau, S. 74; tert. Amin-Alkylierung, S. 107.

A. W HOFMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 494, 659; Liebigs Ann. Chem. 78 (1851) 253; 79 (1851) 11. A. LADENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 2058. C. K. INGOLDu. Mitarb., J. chem. Soc. 1927 997; 1928 3125; 1933 524,526. J. V. BRAUNu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 472 (1929) 121; Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 2610. u. L. BILEK,Mh. Chem. 79 (1948) 135. M. PAILER H.-W BERSCH,Arch. Pharm. 283 (1950) 36. J. RABIANT u. G. WITTIG,Bull. SOC.chim. France 1957 798. G. WITTIGu. T. E BURGER,Liebigs Ann. Chem. 632 (1960) 85. K. JEWERS u. J. MCKENNA, J. chem. SOC.1960 1575. A. C. COPE u. E. R. TRUMBULL, Org. Reactions 11 (1960) 317. F WEYGAND, H. DANIELu. H. SIMON, Liebigs Ann. Chem. 654 (1962) 111. G. KOBRICH,Angew. Chem. 74 (1962) 461. l ! M. POOLE,J. chem. SOC.1963 268. D. M. HALLu. ' D. A. ARCHER, H. BOOTHu. F! C. CRISP,J. chem. Soc. 1964 249. H. J. BESTMANN, H. HABERLEIN u. I. PILS,Tetrahedron 20 (1964) 2079. A. T. BABAYAN u. M. H. INDJIKYAN, Tetrahedron 20 (1964) 1371. u. G. MULLHOFER, Chem. Ber. 97 (1964) 2202. H. SIMON W KIRMSE,Angew. Chem. 77 (1965) 8. L. A. PAQUETTE u. L. D. WISE,J. org. Chemistry 30 (1965) 228. M. A. BALDWIN, D. V BANTHORPE, A. G. LOUDON, E D. WALLER,J. chem. SOC.1967 (B) 509. S. HUNIG,M. OLLER,G. WEHNER,Liebigs Ann. Chem. 1979 1925. D. E. LEWIS,L. B. SIMS,H. YAMATAKA,J. MCKENNA, J. Amer. chem. Soc. 102 (1980) 7411. K. L. WERTma., J. org. Chemistry 47 (1982) 5141. S.-L. Wu, Y.-T. TAO,W. H. SAUNDERS jr., J. Amer. chem. SOC.106 (1984) 7583. J. DE LA ZERDA,R. NEUMANN, Y. SASSON,J. chem. Soc. Perkin Trans. I1 1986 823. J. org. Chemistry 56 (1991) 7194. R. D. BACH,M. L. BRADEN, ~ HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l b (1972) 219. W K R A Uin

2

Abbau quartiirer Ammoniumsalze

EMDE

durch reduktive Spaltung der Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung mit NatriumAmalgam zu tertiaren Aminen. Man geht dabei von einer waarigen oder waBrig-alkoholischen Losung des Ammoniumhalogenids aus. Diese Abbaureaktion ist fur die Strukturbestimmung von Alkaloiden eine wertvolle Erganzung zum allgemein gebrauchlichen Abbau quartiirer Ammoniumsalze nach erschopfender Methylierung (HOFMA", S . 1).So fuhrt sie z.B. auch bei Ringen zum Ziel, die mit jener Methode nicht abgebaut werden konnen. Zum Beispiel liefert Tetrahydrodimethyl-chinoliniumchlorid y-Dimethylaminopropylbenzol, wahrend uber das Ammoniumhydroxid nur Methanol abgespalten wird.

(AgOH, Erh.)

F CH3

Diese Abbaureaktion gelingt nicht bei 4 gesattigten Alkylgruppen; sie wird erst durch Verwendung von Na in Dioxan oder flussigem Ammoniak ermoglicht.

H. EMDE,Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909)2590;Liebigs Ann. Chem. 391 (1912)88. H.EMDEu. Mitarb., Arch. Pharm. 247 (1909)369,385;249 (1911)106,113, 116,118;272 (1934) 469;274 (1936)173;Helv. chim. Acta 15 (1932)1330. R. C. FUSON,H. L. JACKSON u. E. W G R I E S H A BJ.E ~ org. Chemistry 16 (1951)1529. S.W KANTORu. C. R. HA USE^ J. Amer. chem. SOC.73 (1951)4122. A. J. BIRCH,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 4 (1950)78. W H. HARTUNC u. R. SIMONOFF, Org. Reactions 7 (1953)278. J. H. BREWSTERu. E. L. ELIEL,Org. Reactions 7 (1953)143. H.IRIE,Y.TSUDA u. S.UYEO, J. chem. SOC. 1959 1446. E. GROVENSTEIN jr., E. I!RLANCHARD jr., D. A. GORDON,R. W STEVENSON, J. Amer. chem. SOC.8 1 (1959)4842. W R. BRASEN,C. R. HAUSER,Org. Syntheses, Coll. Vol. 4 (1963)508. E. GROVENSTEIN jr., L. C. ROGERS,J. Amer, chem. SOC.86 (1964)854. V SIMANEK, A. KLASEK,L. HRUBAN,V PREININGER, E SANTAVY, Tetrahedron Letters 1974 2171. E MOLLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957)973.

3

Abspaltungs-Regel

HOFMANN-SAYTZEFF

Bei der Abspaltung von Halogenwasserstoffsaure aus sekundaren und tertiaren Alkylhalogeniden sowie bei der saurekatalysierten Dehydratisierung von sekundaren und tertiaren Alkoholen zu Olefinen wird der Wasserstoff von demjenigen P-standigen Kohlenstoffatom abgespalten, das die groljte Zahl von Alkylgruppen tragt (oder die kleinste Zahl von Wasserstoffatomen). Es bildet sich also vorwiegend das Olefin mit der groljten Anzahl von Alkylsubstituenten an der C=C-Doppelbindung. Die Bildung des Olefins mit der geringsten Anzahl von Alkylsubstituenten entspricht der Regel von HOFMANN,die fur den Onium-Abbau gilt.

CH3-CHz-CHBr-CH3

-[

CH~--CH~-CH=CHZ

19 % [Hofmannl

CH3-CHZCH-CH3

81 % [Saytzeffl

CH3-CH2-CH2-CH=CH2

29 % [Hofmannl

CH3-CH2-CH=CH-CH3

71 % [Saytzeffl

CH3-CHz-CH2-CHBr-CH3

Diese Reaktionsrichtung ist dem Onium-Abbau (E2-Eliminierung) gerade entgegengesetzt. Bei der thermischen Spaltung tetraalkylierter Ammoniumverbindungen, die vier verschiedene Alkylreste am Stickstoff besitzen, bildet sich von den vier moglichen Olefinen uberwiegend das mit der geringsten Anzahl von Alkylsubstituenten, wenn eine Ethylgruppe vorhanden ist, also stets Ethylen.

Diese Regel fur die bimolekular verlaufende Spaltung (E2-Eliminierung) gilt fur Tetraalkylammonium-Verbindungen,Trialkylsulfonium-Salze und Dialkylsulfone. Das Proton wird dabei von demjenigen P-standigen Kohlenstoffatom abgelost, das die geringste Zahl von Alkylresten tragt (also die aktiveren Wasserstoffatome). 4

Fiihrt man in P-Stellung Alkylgruppen ein, so nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit ab, w a r e n d Methylgruppen in a-Stellung die Reaktionsgeschwindigkeit erhohen. Die Deutung dieses Abbaus geschieht mit Hilfe des Induktionseffektes der Onium-Gruppierung, der fur die Spaltung verantwortlich ist. Durch die stark elektronenanziehende Wirkung des positiv geladenen Onium-Ions werden an den a- und P-Kohlenstoffatomen positive Ladungen induziert und durch diese Erhohung der C-H-Aciditat eine Protonenabspaltung an dieser Stelle erleichtert. Durch ihre Polarisierbarkeit fungieren Alkylgruppen in /%Stellung als Elektronenlieferanten und heben diese induzierte positive Ladung teilweise wieder auf. Es spaltet sich deshalb dasjenige /3-standige Proton ab, dessen CAtom die geringste Zahl von Alkylgruppen besitzt und damit die geringste Abschwachung des Induktionseffektes aufweist. Der EinfluR einer p-Alkylgruppe auf die Orientierung (d.h. auf die Bildung des Olefins mit der kleinst- oder groljtmoglichen Anzahl von Alkylsubstituenten) bei einer Eliminierung hangt von der Art des ijbergangszustandes ab. Dieser wird hauptsachlich vom Charakter des a-Substituenten, der Austrittstendenz und dem induktiven Effekt der austretenden Gruppe bestimmt. Entsprechend den verschiedenen Wirkungen dieser Effekte sind alle ijbergange vom E2- zum El-Thergangszustand moglich. Im Gebiet der E2-ahnlichen h e r gangszustande wird das Olefin mit der geringsten Anzahl von Alkylsubstituenten gebildet [BUNNETT]. Das Halogenatom besitzt eine geringere acifizierende Wirkung als das positiv geladene Onium-Kation. Der richtungsbestimmende Faktor ist hier nicht mehr die induktive Protonisierung des P-Wasserstoffatoms, sondern die Stabilitat des entstehenden Olefins. Sie ist am groRten, wenn im ijbergangszustand seiner Bildung moglichst viele Methylgruppen eine Art Hyperkonjugations-Mesomerie ausbilden konnen. Daneben wird aber auch eine sterische Erklarung fur den Reaktionsverlauf diskutiert. Danach sol1 die geringere GroRe des Halogenatoms, verglichen mit jener der Onium-Gruppierung, den sterischen Effekt auf den Ablauf dieser Reaktion verringern und dafur die Stabilitat des Olefins fur diese Abspaltung verantwortlich machen. A. W HOFMANN, Liebigs Ann. Chem. 78 (1851) 253; 79 (1851) 11.

A.SAYTZEFF, Liebigs Ann. Chem. 179 (1875) 296. u. C. MANNICH, Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903) 2544. H. THOMS W HANHART u. C. K. INGOLD,J. chem. SOC.1927 997. K.C. LAUGHLIN, C. W NASHu. E C. WHITMORE, J. h e r . chem. SOC. 56 (1934) 1395. M. L. DHAR, E. D. HUGHES,C. K . INGOLD, A. M. M. MANDOUR, G. A. MAW U. L. I. WOOLF, J. chem. SOC. 1948 2093,2097.

5

C. H. SCHRAMM, Science [New Yorkl 112 (1950) 367. H. M. E. CARDWELL, J. chem. SOC.1951 2442. H. M. E. CARDWELL u. A. E. H. KILNER, J. chem. SOC.1951 2430. H. C. BROWNu. I. MORITANI, J. Amer. chem. SOC. 75 (1953) 4112; 78 (1956) 2190. I? BECKER, Z. Naturforsch. 15B (1960) 252. J. E BUNNETT, Angew. Chem. 74 (1962) 733. R. LEDGER, A . J. SMITH u. J. MCKENNA, Tetrahedron 20 (1964) 2413. R. A. BARTSCH, J. E BUNNETT, J. Amer. chem. SOC.90 (1968) 408. G. BIALE,A. J. PARKER,S. G. SMITH,I. D. R. STEVENS,S. WINSTEIN, J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 115.

D. J. MCLENNAN, Tetrahedron 31 (1975) 2999. M. CHARTON, J. Amer. chem. SOC. 97 (1975) 6159. I. N. &IT, I. K. BRECER,A. M. CAPOBIANCO, T. W COOKE,L. E GITLIN,J. Amer. chem. SOC.97 (1975) 2477.

E. BACIOCCHI, Accounts chem. Res. 12 (1979) 430. M. SCHLOSSER in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 142.

Elektrolytische Acetessigester-Reduktion

TAFEL

unter Umlagerung zu Paraffinen mit der Kohlenstoffzahl der Acetessigsaure. Bei dieser Reduktion von substituierten Acetessigestern wird der gesamte Carbonyl- und Carboxylsauerstoff durch Wasserstoff ersetzt. Sie wird an Bleikathoden vorgenommen. Die dabei beobachtete Umlagerung des Kohlenstoffgerusts wird als eine Wanderung der Acylgruppe (aromatische Gruppen wandern nicht!) an das Kohlenstoffatom der ursprunglichen Carboxylgruppe formuliert.

J. TAFELu. H. HAHL,Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 3312. J. TAFELu. W JURGEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 2548. J. TAFEI.,Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 437. H. STENZL u. E FICHTER,Helv. chim. Acta 17 (1934) 669; 20 (1937) 846. I? ASINGRR,H. H. VOGEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 511a (1970) 280,471

Acetessigester-Synthesen Als P-Dicarbonylverbindung besitzt der Acetessigester (I) eine reaktionsfahige Methylengruppe, die ein Proton abzugeben vermag und in die Natriumverbindung uberfuhrbar ist. Die Natriumverbindung, als mesomeres Anion I1 zwischen der Struktur eines Enolats und eines Salzes der Ketoform formuliert, 6

kann mit Alkylierungs- und Acylierungsmitteln am Kohlenstoff substituiert werden

CH3-COOR

+

-

- HOR

HCHz-COOR

CH3-CO-CH2-COOR

O I1 Q

-

CH3-C-CH-COOR

f:

NaOR

7

Na@+ HOR

CH3-C=CH-COOR I

'01

I1

+R-J

R I

C&-CO-CH-COOR

Saurespaltung

Ketonspaltung

R-CHz-CO-CH3

*

R-CH2-COOH I11

+

CH3-COOH

+ COz

Iv

Durch die beiden positivierenden Carbonyl-Funktionen an dieser Methylengruppe sind aber auch die von ihr ausgehenden C-C-Bindungen gelockert und konnen aufgespalten werden. Diese Aufspaltung ist des unsymmetrischen Aufbaus des Acetessigestermolekuils wegen in zweierlei Weise moglich. Bei der sog. Saurespaltung entstehen mit starkem alkoholischen Alkali zwei Molekule Saure, wahrend beim Erhitzen mit verdunnten Sauren oder verdunnten Basen oder mit NaJ bzw. CaJz bei der Ketonspaltung iiber die Stufe der freien Saure durch Decarboxylierung ein Keton und Kohlendioxid entstehen. J e nach der Wahl des hydrolysierenden Agens erhalt man eine alkylierte Carbonsaure I11 oder ein alkyliertes Keton II! Die leichte Substituierbarkeit am Methylen-Kohlenstoff eroffnet mit den beiden Spaltungsmoglichkeiten vom Acetessigester aus einen Syntheseweg sowohl in die Reihe der Ketone als auch zu Carbonsauren. Wahrend ihm zur Darstellung von Ketonen grol3e praparative Bedeutung zukommt, wird zum Aufbau alkylierter Carbonsauren dem Weg uber die Verseifung und Decarboxylierung substituierter Malonsaureester der Vorzug gegeben, da diese Spaltung nur in einer bestimmten Weise und damit ohne Nebenprodukte verlauft. Durch Einwirkung von Acetylchlorid auf Acetessigester in Pyridin erhalt man 0-Acetylacetessigester (V). Dieser lagert sich beim Erwarmen mit geringen Mengen des Alkalienolates der Ausgangsverbindung oder mit Kaliumcarbonat in indifferenten Losungsmitteln in die entsprechende C-Acylverbindung VI um. 7

Die Umsetzung la& sich wie folgt formulieren:

O=C

C-CH3

I

II

0

CH3 0

V

CH3-C=CH-COOR I

0-c-C& I1 0

V

Kzco3 oder Na-enolat

C&-C-CH-COOR II I 0 COCH3 VI

Das Verhdtnis von 0- zu C-Substitution hangt sowohl von der Struktur des Acylierungsmittels und der P-Dicarbonylverbindung als auch vom Reaktionsmedium ab. In unpolarem Medium (Benzol, Ether) entsteht im allgemeinen ein groRerer Anteil an 0-Acylderivat, wahrend in polaren Losungsmitteln praktisch ausschliefllich C-Acylderivate gebildet werden . Malonester und seine Abkommlinge ergeben immer C-Derivate. Die entsprechend der 0-Acylierung mogliche 0-Alkylierung erfolgt normalerweise nicht. Vgl. Alkylierung, S. 83; Esterkondensation, S. 316; Malonester-Synthese, S. 465.

C. R. HAUSEK u. B. E. HUDSON jr., Org. Reactions 1 (1942) 267. A. G. SCHMIDT u. L. J. ROLL,Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 266. R. L. SHRINER, A. SPASSOW, Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955) 390. L. CROMBIE u. K. MACKENZIE, J. chem. SOC.1958 4417. N. K. KOCHETKOV, L. J. KUDRYASHOV u. B. €! GOTTICH, Tetrahedron 12 11961) 63. J.J. RITTERu. T J. KANIECKI, J. org. Chemistry 27 (1962) 622. D.Y. CHANG,CHUN-FAI YAM,SIU-YINGCHAN,SAI HO LEE, HIN-CHEUNG LEE,J. org. Chemistry 31 (1966) 3267.

8

Aceton + Keten-Pyrolyse (Keten-Lampe)

SCHMIDLIN-BERGMAN-WILSMORE

beim Leiten von Acetondampf durch ein erhitztes Rohr oder uber elektrisch geheizte Metalldrahte (500 bis 750"). Als zweites Reaktionsprodukt entsteht Methan. Die Ausbeuten an Keten konnen bis zu 95 % betragen.

Der thermische Aceton-Abbau verlauft uber eine Radikal-Kette. Zunachst durften Kohlenmonoxid und ein Methyl-Radikal entstehen, das nach folgender Gleichung weiterreagiert:

cH3-co-cH3 C&-CO-Czi3

+ cH3

C&-CO-~HZ

-

2cH3

+co

__+

C&-CO--CH2

___*

CHz=C=O

+

+

&

Dieses Verfahren wird nur noch selten angewandt, da Ketene einfacher durch thermische Wasserabspaltung aus Essigsaure gewonnen werden. N. T. M. WILSMORE u. A. W STEWART, Proc. chem. SOC.[London] 23 (1907) 229; Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1907) 1025. N. T. M. WILSMORE, J. chem. SOC.91 (1907) 1938. J. SCHMIDLIN u. M. BERGMAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910) 2821. J.AL, Angew. Chem. 45 (1932) 545. J. W WILLIAMS u. C. D. HURD, J. org. Chemistry 5 (1940) 122. E 0. RICEu. W D. WALTERS, J. h e r . chem. SOC. 63 (1941) 1700. W E. HANFORD u. J. C. SAUER,Org. Reactions 3 (1946) 109,132. G. QUADBECK, Angew. Chem. 68 (1956) 361. H.STAGE,Chemiker-Ztg. 97 (1973) 67. D. BORRMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 714 (1968) 68.

Acetylen-Additionan Diazomethan (Pyrazol-Synthese)

PECHMA"

zu Pyrazol. Diacetylen liefert entsprechend mit einem Mol Diazomethan 3-Ethinyl-pyrazol und mit zwei Molen nach etwa drei Wochen Reaktionsdauer (Stehenlassen der Komponenten in etherischer Losung bei 0")das 3.3I-Dipyrazol.

9

-

HC C- C CH 9 H&@J NI N/'

-

HC-C-CECH

II

HC,

II

N H

+CHzNz

/N

HC-C-C-CH

Ill1

II

HC,

N H

/N

N,

II N H

,CH

Auch Diazoessigester addieren sich in dieser Weise an die C-C-Dreifachbindung zu Pyrazolcarbonsaure-Derivaten. Bei der Addition erfolgt prim& ein nucleophiler Angriff des Carbeniat-Kohlenstoffs der Diazoverbindung auf das Acetylen. Durch RingschluS entsteht dann das Pyrazolenin I, das sich in das Pyrazol I1 umlagert; im Falle der Reaktion des Diphenyldiazomethans mit Propiolsauremethylester tritt diese Aromatisierung des Pyrazolenins erst beim Erhitzen oder unter der Einwirkung von Saure oder Alkali ein:

I1

I

Bei der Addition von disubstituierten Diazomethanen an monosubstituierte Acetylene erfolgt bevorzugt die C-C-Verkniipfung, die eine Verlangerung der Kohlenstoffkette bedeutet:

RC-CH

+

RR"CN2

-

RC =CH I

N,N,CRH' Hauptpdukt

10

RC=CH

I

I

-k

RR'C,N+N

I

Bei der Anlagerung von Diazoketonen I11 an Phenylacetylen entstehen 3-Acyl-5-phenyl-pyrazole Iv: 8

-)p C-R

8

+ HCEC-W

R-C-B-N=N II 0

(8% H

Iv

I11

Vgl. 1.3-Dipolare Cycloaddition, S. 248;Diazoessigester-Addition, S. 270.

E. BUCHNER, Ber. dtsch. chem. Ges. 22 (1889)842. H. V. PECHMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 3 1 (1898)2950. W HOCKEL,J. DATOWu. E. SIMMERSBACH, Z. physik. Chem. 186 A (1940)129. R. KUHNu.K. HENKEL, Liebigs Ann. Chem. 549 (1941)279. R. HUTTEL,J. RIEDL,H. MARTINu. K. FRANKE, Chem. Ber. 93 (1960)1425. D. S. MATTESON, J. org. Chemistry 27 (1962)4293. W RIED u.J. OMRAN, tiebigs Ann. Chem. 666 (1963)144. R. HUISGEN, Angew. Chem. 75 (1963)616. A. N.KOST,I. I. GRANDBERG, Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966)381. H.REIMLINGER, J.J. VANDEWALLE, A. VAN OVERSTRAETEN, Liebigs Ann. Chem. 720 (1968)124. C. SABATE-ALDUY, J. BASTIDE,Bull. SOC.chim. France 1972 2764. J. BASTIDE,0.HENRI-ROUSSEAU, L. ASPART-PASCOT, Tetrahedron 30 (1974)3355. B. EISTERT,M. REGITZ,G. HECK, H. SCHWALL in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968)840. H. MEIEKN.HANOLD in HOUBEN-WEYL-MULLER E8d (1994)63.

Acetylen+Allen-Umlagerungen Tertiare Acetylenhalogenide und -alkohole I konnen in Gegenwart des entsprechenden Kupferhalogenids zu den Allenhalogeniden I1 umgelagert werden. Mit konzentrierter Salzsaure, Kupfer(1)-chlorid und Ammoniumchlorid e r h d t man die Allenchloride.

x I X = OH, Halogen

I1 Y = Halogen 11

Aus Propargylbromid (111) entsteht so Brompropadien (IV) und aus Chlor(VI). isopropylacetylen (V) 1.1-Dimethyl-3-chlorallen H-CGC-CHzBr

-

Cu2Blz

BrHC=C=CH2

75"

Iv

I11

VI

V

Isopropylacetylen (VII) gibt in guter Ausbeute unsymmetrisches Dimethylallen (VIII), wenn es mit alkoholischer Kalilauge bei 150" behandelt wird.

VII

VIII

Diese Umlagerungen der Acetylene sind reversibel und erfordern ziemlich drastische Bedingungen (170 bis 180" und alkoholische Kalilauge).

Die entstehenden Allene X konnen sich weiter zu den isomeren Acetylenen XI umlagern. Die Gegenwart einer Aryl- oder Carboxylgruppe erleichtert die Umlagerung. Zum Beispiel konnen die Diarylpropine XI1 und XI11 leicht in das Allen XIV durch Adsorption an aktiviertem Aluminium bei 20" ubergefuhrt werden.

XI1 12

XIV

XI11

Butin-l-carbonsaure-(3) (XV) kann ebenso wie ihr Ester durch Erwarmen mit 20prozentiger Kaliumcarbonat-Losung umgelagert werden. Je nach der gewahlten Reaktionstemperatur e r h d t man als Hauptprodukt Allencarbonsaure (XVI) oder Tetrolsaure ( M I ) . 20proz. K z C q 40"

XVI

HC-C-CH2-OOH \20

xv

CHz=C=CH--COOH

proz. &CO3

90"

* Cl&-CC-C-COOH XVII

Analog werden auch andere Acetylencarbonsauren umgelagert. R""= Aryl) reagieren mit Trivalente Phosphormonochloride R I ' R " " PCl (R"', a-Acetylenalkoholen XVIII in Gegenwart einer organischen Base, z.B. Pyridin oder Triethylamin, zu den Allenphosphinoxiden X M :

xvIII

XIX

Mit dieser Variante der Reaktion kann unter milden Bedingungen (25 "C) ein Acetylen vollstandig in ein Allen ubergefuhrt werden, wahrend die meisten Acetylen + Allen- Umlagerungen scharfere Reaktionsbedingungen erfordern und Gemische aus Allen, Acetylen und konjugiertem Dien liefern. Die Reaktion verlauft uber ein Ethinylphosphinit XX, das in manchen Fallen isoliert werden kann, zum Allenphosphinoxid XXI. Die Umlagerung wird uber einen cyclischen Mechanismus formuliert.

H

A. FAVORSKII u. T. FAVORSKAYA, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 200 (1935)839. T.A. FAVORSKAYA, J. allg. Chem. [russ.]9 (1939)386;C. A. 33 (1939)9281;12 (1942)638;C. A. 38 (1944)1478. T. L. JACOBS, Org. Reactions 6 (1949)13.

13

T. L. JACOBS u. S. SINGER, J. org. Chemistry 17 (1952) 475. T. L. JACOBS u. W E BRILL,J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 1314. G. EGLINTON, E. R. H. JONES, G. H. MANSFIELD u. M. C . WHITING,J. chem. SOC.1954 3197. Y. R. BHATLA,F? D. LANDOR u. S. R. LANDORJ. chem. SOC. 1959 24. H. D. HARTZLER, J. Amer. chem. SOC. 83 (1961) 4990,4997. A. I! BOISSELLE u. N. A. MEINHARDT, J. org. Chemistry 27 (1962) 1828. s. A. VARTANYAN, S H . 0. BADANYAN, h g e w . Chem. 75 (1963) 1034. S. A. VARTANYAN, S H . 0. BADANYAN, Russ. chem. Reviews 36 (1967) 675. S. HOFF, L. BRANDSMA, J. E ARENS, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 87 (1968) 916. J. chem. SOC.(C)1968606. A. J. HUBERT,H. REIMLINGEQ R. J. BUSHBY, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 24 (1970) 585.

KUTSCHEROFF

Acetylen-Hydratisierung

zu den entsprechenden Carbonylverbindungen durch heiIJe verdunnte Schwefelsaure in Gegenwart von etwas Quecksilbersulfat bzw. von Borflouridetherat als Katalysator. Die Addition des Wassers verlauft uber ein Enol, den Vinylalkohol, der sich sofort zur Carbonylverbindung umlagert. H-OH

1-Alkine und Diarylacetylene lagern Wasser entsprechend der MarkownikoffRegel zu Ketonen an.

RC=CH

Hzo

RC-C& II

0 Eine indirekte Hydratisierung der Dreifachbindung unter milden Bedingungen lafit sich durch Addition von Carbonsauren zu Vinylestern und anschlieIJende Hydrolyse erzielen:

M. KUTSCHEROFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1540. G. E HENNION, J. A. NIEUWLAND, J. Amer. chem. SOC.56 (1934) 1802. N. M. MALENOK u. I. V SOLOGUB, J. allg. Chem. [russ.] 25 (1955) 2223; C. A. 50 (1956) 9370.

14

W L. BUDDEu. R. E. DESSY,Tetrahedron Letters 1963 651. S.UEMURA, R. KITOH,K. FUJITA,K. ICHIKAWA, Bull. chem. SOC.Japan 40 (1967)1499. D. S.NOYCE, M. D. SCHIAVELLI, J.h e r . chem. SOC.90 (1968)1020. V LUCCHINI,G.MODENA, J. h e r . chem. SOC.112 (1980)6291. H. STETTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973)820.

Acini troalkan-Spaltung

NEF

der primaren oder sekundaren Nitroparaffine mit starken Mineralsauren liefert Aldehyde bzw. Ketone und Distickstoffoxid (N2O). Die Uberfuhrung der aliphatischen Nitroverbindung in die tautomere Acinitro-Form(Nitr0nsaure) geschieht mit Natriumhydroxid und entspricht der Keto-Enol-Tautomerie bei Oxoverbindungen. Der entstehende Aldehyd wird durch Destillation abgetrennt. 0 NaOH

2R-CHz-N

\\

0

1

2 R-CH=N

GI0 Na@

2H@ 3 SR-CH=O

+ NzO +

HzO

Die Ausbeuten dieser Reaktion liegen im allgemeinen zwischen 80 und 85% (aus Nitroethan, l-Nitro-propan, 2-Nitro-propan, l-Nitro-butan und 2-Nitrobutan). Sterisch gehinderte Nitroverbindungen reagieren schlecht. Bei Kohlenhydraten fand die Methode eine spezielle Anwendung. Durch Anlagerung von Nitromethan an Pentosen (I) (Nitro-AZdoZ-Addition,S. 481) und nachfolgende Behandlung der Natriumsalze mit Schwefelsaure gelingt der Thergang zu Hexosen (11). 15

CHzNOz I HCOH I

CHO I HCOH I HCOH I

HTH HOCH I CH20H

I I

I HOCH CHaOH I

CH2N02 I HTH

I

HOCH I

CHzOH CHO I

HOCH I HCOH I

HTH I CHzOH

HociH CH2OH I1

Auch Cyclohexanone und andere cyclische Ketone konnen aus den entsprechenden Nitroverbindungen dargestellt werden. Die Reaktion stellt einen wichtigen Schritt einer Synthese von y-Ketocarbonsauren bzw. analog von Ketosulfonen dar.

~ ~ Li-enolat ~ o ~ " an NitroalAuch 1.4-Diketone sind durch , , M I c H A E L - A ~ ~von kene und anschliefiende Spaltung mit HC1 darstellbar:

II

I

I^

0 H R3

16

M. KONOVALOFF, J. russ. physik. chem. Ges. 1892 (2)202. J. U.NEF, Liebiga Ann. Chem. 280 (1894)263. K.JOHNSON u. E. E DEGERING,J. org. Chemistry 8 (1943)10. H . B. HASSu. E. E RILEV,Chem. Reviews 32 (1943)398. J. C. SOWDEN u. H. 0. L. FISCHER, J. h e r . chem. SOC. 66 (1944)1312;67 (1945)1713;69 (1947) 1963. 0. V. SCHICKH,Angew. Chem. 62 (1950)555. J. C. SOWDEN,Adv. Carbohydrate Chem. 6 (1951)307. J. E K. WILSHIREu. E L. M. PATTISON,J. Amer. chem. SOC.78 (1956)4997. W E.NOLAND, Chem. Reviews 55 (1955)137. J. M. WEBBEKAdv. Carbohydrate Chem. 17 (1962)24. E BOBERG,A. MAREIu. G. R. SCHULTZE,Liebigs Ann. Chem. 655 (1962)102. B.WEINSTEINu. A. H. F'ENSELAU,J. org. Chemistry 27 (1962)4094. W E.NOLANDu. R. LIBERS,Tetrahedron 19 Suppl. 1 (1963)23. H . 0. LARSONu. E. K. W WAT, J. Amer. chem. SOC.85 (1963)827. N. KORNBLUM u. R. A. BROWN,J. Amer. chem. SOC.87 (1965)1742. S. E SUN, J. T. FOLLIARD, Tetrahedron 27 (1971)323. D.SEEBACH,E.W COLVIN,E LEHKT.WELLER,Chimia 33 (1979)1. K.LEE, D. Y.OH,Tetrahedron Letters 29 (1988)2977. H. W! PINNICK, Org. Reactions 38 (1990)655. M. MIYASHITA,€3. Z. AWEN,A. YOSHIKOSHI,Synthesis 1990 563. G. APEL,H . SCHWARZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)458. H. STETTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)843.

Acridin-RingschluB

BERNTHSEN

von Diarylaminen durch Erhitzen mit Carbonsauren. In Gegenwart von Zinkchlorid oder Polyphosphorsaure als Kondensationsmittel wird das CarboxylKohlenstoffatom der Saure unter Wasserabspaltung in das Acridingeriist eingebaut. Bei Verwendung von Ameisensaure entsteht das Acridin selbst, andere Carbonsauren oder ihre Anhydride eroffnen eine technische Synthese von Acridinderivaten, die am mittleren Kohlenstoff (C-9) substituiert sind. So entsteht 9-Phenyl-acridin bei der Umsetzung von Diphenylamin mit Benzoesaure.

R I

* - 2 H20

A. BERNTHSEN,Liebigs Ann. Chem. 192 (1878)1; 224 (1884)1. A.ALBERT,J. chem. SOC.1948 1225. N. I? BUU-HoI,J. chem. SOC.1950 1146. N. I? BUU-HOI,R. ROYERu. M. HUBERT-HABART, J. chem. SOC.1955 1082. E D.POP&', J. org. Chemistry 27 (1962)2658. N. I? Buu-Hot, €? JACQUIGNON, M. DUFOUR,M. MANGANE, J. chem. SOC.(C) 1966 1792. L. H.KLEMM,E. CHIANG,G. W. O'BANNON,J. Heterocyclic Chem. 29 (1992)571.

17

ULLMANN-FETVADJIAN

Acridinring-Kondensation

durch Erhitzen eines aromatischen Amins oder Diamins mit Naphthol in Gegenwart eines Aldehyds. In das geschmolzene Gemisch von Diamin und Naphthol wird in kleinen Portionen Trioxan eingetragen, wobei sich heftig Wasserdampf entwickelt. So liefern p-Phenylendiamin und P-Naphthol mit uberschussigem Trioxan Benzochinolin-5'.6'[5.6 : 3'.2']-benzoacridin-3.4.

Erh.

+

Vgl. Chinolin-Synthese, S. 219.

E ULLMANN u. A. FETVADJIAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903) 1027. N. E BUU-Hotu. E CAGNIANT, Bull. SOC.chim. France, Mem. 11(1944) 406. N. E BUU-Hot,M. D U F O u q F! JACQUIGNON, J. chem. SOC.(C)1969 1337. N. €! Buu-Hot, M. MANGANE, E JACQUIGNON, J. Heterocyclic Chem. 7 (1970) 155

Acridon-Synthese

JOURDAN-ULLMANN-GOLDBERG

durch Cyclisierung von Diphenylamino-o-carbonsauren I mittels Schwefelsaure oder fur viele substituierte Diarylaminocarbonsauren mit Polyphosphorsaure. H

H

I

0

Das Ausgangsprodukt I wird entweder aus Anthranilsaure und Brombenzol (1.)oder aus Arylaminen und o-Chlorbenzoesaure (2.)hergestellt, die in Gegenwart von Alkalicarbonat und Kupfer erhitzt werden: 18

1.

2.

HI

Phenylanthranilsaure-Synthese(ULLMANN)

H

Da die Reaktion wahrscheinlich uber einen nucleophilen Angriff des Arylamin-Stickstoffs auf das halogenierte o-Kohlenstoffatom verlauft, sind sowohl der elektrophile Charakter der o-Chlorbenzoesaure als auch die nucleophile Starke des Amins von Bedeutung fur die Kondensation.

E JOURDAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 1444. I. GOLDBERG u. E ULLMANN, DRP 173523 (1906); Chem. Zbl. 1906 I1 931. E ULLMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903) 2382; 37 (1904) 2001. E ULLMANN u. H. KIPPER,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 2120. N. TUTTLE,J. h e r . chem. SOC.45 (1923) 1906. K. LEHMSTEDT u. K. SCHRADER, Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 838. W G. DAUBEN,J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 2420. u. R. E. ZAHLER, Chem. Reviews 49 (1951) 392. J. E BUNNETT T. D. TUONG,M. HIDA,Bull. chem. SOC.Japan 43 (1970) 1763. T. D. TUONG,M. HIDA,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1974 676. S. ARAI,M. HIDA,T. YAMAGISHI, S. OTOTAKE, Bull. chem. SOC. Japan 50 (1977) 2982. J. M. KAUFFMAN,I. B. TARAPOREWALA, J. Heterocyclic Chem. 19 (1982) 1557. W. A. DENNY,Synthesis 1985 217. G. W REWCASTLE,

Acridon-Synthese

LEHMSTEDT-TANASESCU

aus o-Nitro-benzaldehyden I und Aromaten in Gegenwart von konz. Schwefelsaure. Zunachst bildet sich ein 2-Nitro-benzhydrol 11, das zum 3-Phenyl-anthranil I11 reduziert wird. Dieses lagert sich beim starken Erhitzen (oder bei mehrtagigem Stehenlassen mit Natriumnitrit bei Zimmertemperatur) um (vgl. Isomerisierung, S. 430), wobei uber das Nitren IV Acridon V entsteht. 19

OH i

I

i1

CI

IV

I11

-

0 I1

c1 H V

A. KLIEGL,Ber. dtsch. chem. Ges. 4 1 (1908) 1845; 42 (1909) 591. E. BAMBERGER, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 1707. I. TANASESCU, Bull. SOC. chim. France [4141(1927) 528; 53 (1933) 381. I. TANASESCU u.Mitarb., Bull. SOC.chim. France [41 4 9 (1931) 1295; [516 (1939) 486. K. LEHMSTEDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 65 (1932) 834, 999; 67 (1934) 336. D. I? SPALDING, G. W MOERSCH, H. S. MOSHERu. E C. WHITMORE, J. Amer. chem. SOC.68 (1946) 1596.

R. KWOK,I? PRANC, J. org. Chemistry 33 (1968) 2880. D. G. HAWKINS, 0. METH-COHN, J. chem. SOC. Perkin Trans. I 1983 2077. R. K. SMALLEY in HOUBEN-WEYL-MULLER E8a (1993) 438.

a-Acylaminoketon-Synthese

DAKIN-WEST

durch Einwirkung von Essigsaureanhydrid auf a-Aminocarbonsauren in Gegenwart von Pyridin oder besser 4-Dimethylamino-pyridin oder einer anderen Base. Auch die Anhydride der Propionsaure, Buttersaure und der Benzoesaure liefern die Reaktion, die vielleicht uber ein cyclisches Saureanhydrid verlauft, das Azlacton (2-Oxazolin-5-011) 11, dessen nun aktivierte CH-Gruppe in der Lage ist, unter dem EinfluS der Base ein Carbeniat-Ion zu bilden, das mit dem Anhydridmolekul nach Art einer Aldoladdition die neue C-C-Bindung knupft. 20

Fur diese These spricht auch die Beobachtung, dalj nur solche Aminosauren bzw. deren Derivate der Reaktion zugiinglich sind, die Azlactone zu bilden vermogen, d.h. die eine acifizierte Methylengruppe enthalten. Daneben wird aber auch ein Mechanismus diskutiert, der die Entstehung des Carbeniat-Ions direkt durch eine Decarboxylierung des Produktes I erkliirt.

I

CH3 I1

Die entstehenden a-Acylamino-Ketone I11 konnen weiter zu Oxazolen IV dehydratisiert werden (S. 513). Unter drastischen Bedingungen konnten auch sekundare Aminosauren, 2.B. Sarkosin, in die Ketone ubergefuhrt werden, was mit dem Reaktionsmechanismus uber die Azlactonstufe nicht erkliirt werden kann. Fur diesen Fall nimmt man als Zwischenstufe ein mesoionisches Oxazolon V an (HUISGEN, KNORR)

V Vgl. Azlacton-Kondensation, S. 146.

I!A. LEVENEu. R. E. STEICEK J. biol. Chemistry 74 (1927) 689. H. D. DAKINu. R. WEST,J. biol. Chemistry 78 (1928) 91, 745,757. R. H. WILEY,J. org. Chemistry 12 (1947) 43; Science [New York] 111 (1950) 259. J. W CORNFORTH u. D. E ELLIOTT, Science [New York] 112 (1950) 534.

21

S. SEARLES u. G. J. CVEJANOVICH, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950) 3200. C. S. RONDESTVEDT, B. MANNING u. S. TABIBIAN, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950) 3183. J. A. KINGu. E H. MCMILLAN, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 4451. G. L. BUCHANAN, S . T. REID,R. E. S. THOMSON u. E. G. WOOD, J. chem. SOC.1957 4427. N. GERENCEVIC, J. PLUSCEC u. M. SATEVA, Naturwissenschaften 47 (1960) 496. M. PROSTENIK, Y TWAKURA, E TODA,H. SUZUKI, J. org. Chemistry 32 (1967) 440. R. KNORR,R. HUISGEN, Chem. Ber. 103 (1970) 2598. G. L. WANG,B. B. DEWHURST, J. org. Chemistry 39 (1974) 1730. N. L. ALLINGEK J. LEPSCHY, G. HOFLE,L. WILSCHOWITZ, W STEGLICH, Liebigs Ann. Chem. 1974 1753. E S. BENNETT, Synthesis 1985 681. G. H. CLELAND, Chem. SOC. Rev. 17 (1988) 91. G. L.BUCHANAN, M. NARITA,T. KURIHARA, Tetrahedron Letters 34 (1993) 859. M. KAWASE, H. MIYAMAE, M. KAWASE,Tetrahedron Letters 35 (1994) 149.

Acylierung

SCHOTTEN-BAUMANN

von Alkoholen und Phenolen mit einem Saurechlorid in Gegenwart von verdunntem Alkali zu Carbonsaureestern. R-OH

+

g&-COCl

+

NaOH-

GH;5--COOR

+

+ €%@

Die zu acylierende Substanz wird mit dem Saurechlorid, z.B. Benzoylchlorid bzw. einem Nitrobenzoylchlorid, undloprozentiger Natronlauge geschuttelt, bis das Saurechlorid verbraucht ist. Um die Acylierung moglichst quantitativ zu gestalten, ist es notwendig, einen groljen Uberschulj an Lauge und Saurechlorid einzusetzen (z. B. 1:7:5). Bei alkaliempfindlichen Substanzen, z.B. Polyphenolen, mulj noch verdunntere Natronlauge oder Carbonat- bzw. Hydrogencarbonat-Losung verwendet werden. Heute acyliert man im allgemeinen mit Saurechlorid in Gegenwart von Pyridin:

Acylierung (EINHORN) Bei dieser Acylierung konnen auljerst schonende Bedingungen eingehalten werden. Neben seiner saurebindenden Funktion bildet das Pyridin mit der Saurechlorid-Komponente als Zwischenprodukte reaktionsfahige quartare Arnmoniumsalze, in denen das ,,Acylierungs-Potential"des Saurechlorids verstarkt ist, da die Polaritat der Halogen-Carbonyl-Bindung im Addukt I bis zur volligen Ionisation erhoht ist. Man kann daher diese Acylierungsmethode zur partiellen oder vollstandigen Veresterung mehrwertiger und empfindlicher Alkohole verwenden. 22

Vgl. Amin-Sulfonierung, S. 109. C. SCHOTTEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884)2544.

E. BAUMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886)3218. M. DENNSTEDT u. J. ZIMMERMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886)75. A. DENINGER, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895)1322. 2. H. SKRAUP,Mh. Chem. 10 (1891)390. A. EINHORN u. E HOLLANDT, Liebigs Ann. Chem. 301 (1898)95. I? ULLMANN u. G. NADAI,Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)1870. K.HESSu. E. MESSMER, Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921)499. C. S.BARNES,L. M. JACKMAN u. A. K. MACBETH, J. chem. SOC.1951 1848. J. A. MILLS,J. chem. SOC.1951 2332. N.0. V SONNTAG, Chem. Reviews 52 (1953)272. J. M.BRIODY, D. F! SATCHELL, J. chem. SOC.1965 168. M. TSUCHIYA, H. YOSHIDA, T. OGATA,S. INOKAWA,Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969)1756. W. SZEJA,Synthesis 1980 402. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)545. H. ROTHu.a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953)332.

Hydrierende Acylierung

NENITZESCU

cyclischer Olefine mit Acetylchlorid und Aluminiumchlorid. In erster Stufe wird bei -10 bis -15 "C durch Zugabe von 2 Mol AlC13 lediglich zum @-Chlorketon angelagert. In Gegenwart von Cyclohexan a l s Wasserstofflieferant wird dann beim Erwiirmen unter Abspaltung von HCl das gesattigte Keton gebildet. 23

co-cH3

Erh.

CO-CH3

Bei Cyclopenten- und Cyclohexen-Derivaten erfolgt keine Anderung der Ringstruktur, aus Cyclohepten dagegen werden Methyl-Derivate des Cyclohexans gebildet. Vgl. Cycloolefin-Acylierung, S. 251.

C. D. NENITZESCU u. J. F! CANTUNIARI, Liebigs Ann. Chem. 510 (1934) 269. S. L. FRIESS u. R. PINSON, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 3512.

Acylierung von Aromaten

FRIEDEL-CRAFTS

mit aliphatischen oder aromatischen Saurehalogeniden oder Saureanhydriden zu Ketonen in Gegenwart von Aluminiumchlorid als Katalysator. An Stelle des AlCla-Katalysators konnen auch andere koordinativ ungesattigte Metallhalogenide, z.B. die milder wirkenden SbC13,ZnClz oder BF3, verwendet werden. 0 I1

O

H +C1-C-R

C-R

+ HCl

Die Carbonylgruppe erschwert als Substituent 2. Ordnung den Eintritt mehrerer Ketogruppen, so dal3 zum Unterschied von der katalytischen Alkylierung eine Weitersubstitution im allgemeinen nicht erfolgt. Verbindungen, die solche Substituenten 2. Ordnung schon besitzen, z.B. Benzaldehyd, Nitrobenzol, Benzonitril usw. konnen also auf diese Weise nicht acyliert werden. Als Acylierungsmittel werden aul3er Halogenid und Anhydrid auch Nitrile und die freien Carbonsauren verwendet. Cyclische Anhydride zweibasiger Carbonsauren, z.B. Bernsteinsaure- oder Maleinsaureanhydrid (111, liefern Ketocarbonsauren 111. 24

I1

I11

Auch die aromatische Komponente kann variiert werden. Wie aromatische Verbindungen aller Art konnen auch Heterocyclen mit aromatischem Charakter, wie Thiophen, acyliert werden.

Bei der intramolekularen Acylierung e r h d t man cyclische Ketone. H2

H2

0

0

Die Acylierung benotigt eine grol3ere Katalysatormenge als die Alkylierung (molare Mengen). Es bildet sich wahrscheinlich zunachst eine komplexe Additionsverbindung des Saurehalogenids mit dem Aluminiumchlorid, in der die Kohlenstoff-Halogen-Bindung stark polarisiert ist. Der positivierte Acyl-carbenium-Kohlenstoff knupft nun mit dem nucleophilen aromatischen Reaktionspartner die neue C-C-Bindung. Je ,,basischer" diese aromatische Komponente und je starker die Polarisierung des Acylierungsmittels, um so leichter sollte die Reaktion erfolgen. Wie aus Leitfahigkeitsmessungen geschlossen wurde, verlaufen gewisse Acylierungen aber auch uber vollstandig ionisierte ,,Acyliurn"-Kationen R-CO@, z.B. mit Schwefelsaure oder Perchlorsaure als Acylierungskatalysatoren in Essigsaureanhydridlosung.

25

Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84. C. FRIEDEL u. J. M. CRAFTS,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 84 (1877) 1392, 1450. Chem. Reviews 25 (1939) 329. D. V NIGHTINGALE, E FAIRBROTHER J. chem. SOC.1937 503; 1945 503. C. C.PRICE,Chem. Reviews 29 (1941) 37; Org. Reactions 3 (1946) 1. W S. JOHNSON, Org. Reactions 2 (1944) 130. Chem. Reviews 43 (1949) 257. A. W FRANCIS, E.BERLINER Org. Reactions 5 (1949) 229. H. BURTONu. E I? G. PRAILL,J. chem. SOC. 1950 1203, 2034; 1951 522, 529, 726; 1952 755; 1953 827,837. H. C. BROWNu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 6275,6279,6285. Chem. Reviews 52 (1953) 345,352. N. 0. V SONNTAG, G. BADDELEY u. Mitarb., J. chem. SOC.1954 418; 1956 4647. London) 8 (1954) 355. G. BADDELEY, Quart. Rev. (chem. SOC., I? H. GORE,Chem. Reviews 55 (1955) 229. u. R. N. SHREVE, Ind. Engng. Chem. 48 (1956) 1551. L. E ALBRICHT K. LEROINELSON,Ind. Engng. Chem. 48 (1956) 1670; 49 (1957) 1560. u. G. MARINO, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 3308. H. C. BROWN K.LEROINELSONu. R. T. HAWKINS, Ind. Engng. Chem. 52 (1960) 1018. S.H. SHARMAN, J. h e r . chem. SOC.84 (1962) 2945. u. E. 0. FISCHEI?,Chem. Ber. 95 (1962) 2803. G. E. HERBERICH €? SOLLOTT u. E. HOWARD jr., J. org. Chemistry 27 (1962) 4034. u. R. E. A. DEAR,J. org. Chemistry 27 (1962) 3441. G. A. OLAH,W S. TOLGYESI H.BEYERU. HESSu. FI BERNHARDT, Chem. Ber. 96 (1963) 2193. B. K. DIEP,N. I! BUU-HOPu. N. D. XUONC,J. chem. SOC. 1963 2784. J.Amer. chem. SOC.86 (1964) 2851. R. M. ROBERTS u. D. SHIENGTHONG, E. SCHEFCZIK, Chem. Ber. 98 (1965) 1270. C. A. BUEHLER, Synthesis 1972 533. D. E. PEARSON, B. CHEVRIEP,R. WEISS,Angew. Chem. 86 (1974) 12. J. org. Chemistry 48 (1983) 302. L. K. TAN,S. BROWNSTEIN, T. HARADA, T. OHNO,S. KOBAYASHI, T. MUKAIYAMA, Synthesis 1991 1216. J. 0.METZGER, U. BIERMA",Liebigs Ann. Chem. 1993 645. Y SATO, M. YATO, T. OHWADA, S. SAITO,K. SHUDO,J.h e r . chem. SOC. 117 (1995) 3037. 8 (1952) 377,381. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 61. G. HESSEin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 767. K. ZIEGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER C,-W SCHELLHAMMER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973) 15. D.LENOIR,H.-U. SIEHL in HOUBEN-WEYL-MULLER E19c (1990) 362.

C-Acylierung (a-Pyron-Synthese)

GOGTE

durch Umsetzung von P-substituierten Glutaconsaureanhydriden I - als 6-Hydroxy-a-pyrone vorliegend - mit einem oder zwei Molekulen Saurechlorid in Gegenwart von Pyridin. Uber die am Kohlenstoff acylierten Zwischenprodukte I1 und I11 entstehen beim Erhitzen uber den Schmelzpunkt unter Kohlendioxid-Abspaltung und Alkylwanderung die a-Pyronverbindungen. 26

Der saure Charakter der Glutaconanhydride macht eine primare O-Acylierung wahrscheinlich. Erst unter dem EinfluR des Pyridins diirfte es dann zur Umlagerung in die C-Acylderivate kommen. C. R. GOGTE,Proc. Indian Acad. Sci. Sect. A. 7 A (1938)214;C.A. 32 (1938)5389;J. Univ. Bombay 9 [31 (1940)127;C.A. 35 (1941)6930;Chem. Zbl. 1938 I1 1585. N. I? SHUSHERINA, N. D. DMITRIEVA,E. A. LUKYANETS, R. YA. LEVINA,Russ. chem. Reviews 36 (1967)179.

Acyllacton-Umlagerung durch protonenkatalysierte Alkoholyse a-acylierter y- oder &Lactone zu Diund Tetrahydrofuran- oder Pyran-Derivaten. Man e r h d t so aus dem a-Acyllacton I den heterocyclischen Carbonsaureester 11, der im Gleichgewicht mit der Dihydropyran-Form I11 steht. In w a r i g e r Losung erhalt man die entsprechenden heterocyclischen Sauren bzw. deren Decarboxylierungsprodukte. Die Umlagerung ist eine Folge von Gleichgewichtsreaktionen.

I

I1

I11

X = S, 0, NH 27

Die Zusammensetzung des bei der Umlagerung anfallenden Gemischs von I1 und I11 wird durch Ringgrofie und Substitution beeinflufit. Lactone, die sich leicht alkoholytisch offnen lassen, z.B. mono- und bicyclische a-Acyl-8-lactone, lagern schon bei Zimmertemperatur urn, stabilere, z.B. a-Acyl-y-lactone, erst in siedendem Alkohol. Die Umlagerung von a-Acetyl-y-lactonen IV fuhrt zu Dihydrofuran-Derivaten VI.

VI

V

Dehydracetsaure (VII) liefert mit konzentrierter Salzsaure 2.6-Dimethyl-ypyron (VIII).

VII

VIII

a , p- und /3, y-ungesattigte a-Acyllactone lassen sich leicht in Furancarbonsauren uberfuhren:

Die Umlagerung in Alkohol wird wahrscheinlich durch die Ausbildung des Halbacetals M eingeleitet. Hierdurch wird die Resonanzstabilisierung des Acyllactonrings aufgehoben und die Alkoholyse erleichtert. 28

Ix 1

In waljrigen Sauren wird der Lactonring X hydrolytisch zu einer a-Acyl-y-hydroxysaure XI geoffnet, die zum Ketoalkohol XI1 decarboxyliert. In der Pyranreihe erhalt man dagegen die Carbonsaure. ,OH /

OH 0 X

XI

COOH

OH XI1

Fur den Ringschlulj zum Heterocyclus miissen am 5- oder 6-gliedrigen aAcyllacton eine alkoholische oder enolische OH-Gruppe in y- bzw. &Stellung sowie eine durch eine a-standige Carboxyl-Funktion aktivierte CarbonylGruppe vorhanden sein. Auch /3-Acyllactone und nichtenolisierbare a-Acyllactone sind umlagerungsfahig. Die a-Acyllactone werden durch Ester-Kondensation der Lactone mit Saureestern in Gegenwart von aquimolekularen Mengen pulverisiertem Alkalimetall, Natriumamid, dkoholat oder -hydrid hergestellt. E KORTE, Chem. Ber. 87 (1954) 512,769. R. N. LACEY,J. chem. SOC.1954 816,822. E KORTEu. H. MACHLEIDT, Chem. Ber. 88 (1955) 136, 1676,1684; 90 (1957) 2137,2150. E KORTE,K. H. BUCHELu. H. MACHLEIDT, Chem. Ber. 90 (1957).2280. K. R. HUFFMAN u. D. S. TARBELL, J. h e r . chem. SOC. 80 (1958) 6341. E KORTE u. K. H. BUCHEL,Chem. Ber. 92 (1959) 877; Angew. Chem. 71 (1959) 709. E KORTE u. K. H. BUCHEL,Chem. Ber. 93 (1960) 1021. K. H. BUCHELu. E KORTE,Z. Naturforsch. 1% (1962) 628. E KORTEu. E E WIESE,Chem. Ber. 97 (1964) 1963. E KORTEu. H. WAMHOFF, Chem. Ber. 97 (1964) 1970. E KORTE,H. EFFEROTH u. E WUSTEN,Chem. Ber. 97 (1964) 1981. K. H. BUCHEL,H. ROCHLING u. E KORTE,Liebigs Ann. Chem. 685 (1965) 10. H. WAMHOFF, H. LANDER, E KORTE, Liebigs Ann. Chem. 715 (1968) 23. H. WAMHOFF, E KORTE,Synthesis 1972 153. S. KLUTCHKO, J. SHAVELJr., M. VON STRANDTMANN, J. org. Chemistry 39 (1974) 2436. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/2 (1963) 834; 6/3 (1965) 703.

29

Acyloin-Reduktionskondensation Beim Erhitzen aliphatischer Carbonsaureester mit Natrium in inerten Losungsmitteln unter SauerstoffausschluB entstehen uber die Stufe der 1.2-Diketone die Acyloine. Saurechloride liefern ebenfalls a-Hydroxycarbonylverbindungen. X = OR oder C1

X

I R-C=O

+

R-C=O I X

4Na

-

- 2 ~ &

R-C-ONa

2H20

R-C-ONa

-2NaoH

II

R-C=O I

w

R-C-OH I H

Der Reaktionsmechanismus wird radikalisch formuliert, ist aber noch nicht in allen Stufen geklart. Das metallische Natrium gibt sein AuBenelektron an den Carbenium-Kohlenstoff der polarisierten Carbonylgruppe des Esters ab, der dadurch monovalent zu einem intermediaren Radikal-Anion I reduziert wird. Nach Dimerisierung spaltet das Zwischenprodukt I1 beide Alkoxylgruppen als Natriumalkoholat ab, und es entsteht das 1.2-Diketon 111. Dieses liefert durch Weiterreduktion das Natriumsalz eines Endiols IV Durch Ansauern wird das Endiol-Anion uber das freie Endiol in ein Acyloin V ubergefuhrt.

1010

lOl0

Mechanismus:

I + N a . + R-?-OR

I

R-C-OR 0

+Na@

I

lo1 lo1

lOl0

II

I

2R-C-OR

II

R-C-C-R

+

OR OR I

I1

I11

I

2 Na-

I

Iv 0

OH OH I

2fIy R-C=C-R

I

+

2NaX

+

OH I

II

R-C-CH-R V

30

Schon geringe Mengen Sauerstoff storen die Reaktion empfindlich, da sie wahrscheinlich die entstehenden Radikale unter Bildung von Acylperoxiden abzufangen vermogen. Man arbeitet deshalb in siedendem Ether oder unter Stickstoff. Trotz des wahrend der Reaktion entstehenden Natriumalkoholats tritt keine Esterkondensation ein, da diese ionogene Konkurrenzreaktion langsamer verIauft. Dicarbonsaureester konnen mit dieser Methode zu cyclischen Acyloinen reduziert werden, und mit w, d-Dicarbonsaureestern entstehen hochgliedrige Acyloinringe auch ohne Anwendung des Verdunnungsprinzips. Vgl. Esterkondensation, S. 316;Ester-Reduktion, S.314.

A. FREUND, Liebigs Ann. Chem. 118 (1861)35. J. W BRUHL,Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879)315. L. BOUVEAULT u. G. BLANC,Bull. SOC.chim. France 29 (1903)787;31 (1904)666,672. L. BOUVEAULT u.R. LOCQUIN, Bull. SOC.chim. France 35 (1906)629,633,637. E E BLICKE,J. h e r . chem. SOC. 47 (1925)229. M. S. KHARASCH, E. STERNFELD u. E R. MAYO,J. org. Chemistry 5 (1940)362. c! L. HANSLEY, Ind. Engng. Chem. 39 (1947)55. S.M. MCELVAIN, Org. Reactions 4 (1948)256. W MATHES,W SAUERMILCH u. T. KLEIN,Chem. Ber. 87 (1954)1870. J.M. SNELLu. S. M. MCELVAIN, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955)114. E. L. TOTTON, R. C. FREEMAN, H. POWELL u. T. L. YARBORO, J. org. Chemistry 26 (1961)343. c! PREYu. E STADLEI?,Liebigs Ann. Chem. 660 (1962)155. K. T.FINLEY, Chem. Reviews 64 (1964)1081. J. J. BLOOMFIELD, D. C. OWSLEY, C. AINSWORTH, R. E. ROBERTSON, J. org. Chemistry 40 (1975) 393. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)641. H.HERLINGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)642.

Acyloin-RingschluR

HANSLEY-PRELOG-STOLL

von Dicarbonsaureestern mit fliissigem Natriummetall in siedendem Xylol zur Darstellung mahrocyclischer Acyloine. Die Reaktion mu8 unter reinem Stickstoff ausgefuhrt werden und liefert vom 10-Ring ab leicht und mit ausgezeichneten Ausbeuten hochgliedrige Ringe. Wahrend nach oben keine Grenze bekannt ist, scheint das Verfahren nach der Seite niedriger Homologer begrenzt zu sein. Die Ausbeute bei 7-, 8-und 9-Ringen betragt nur etwa 30 bis 40 %.

31

OH

I Alle Verbindungen des Typs ROOC-A-COOR, deren Mittelstuck A keine Gruppierung enthalt, die die Reaktion der Estergruppen mit dem Natrium stort und die sterisch eine genugende Annaherung der Molekulenden erlaubt, sind dieser Cyclisierung zuganglich. Dies gilt fur die Dicarbonsaureester, Etherdicarbonsaureester, z. B. ROOC-(CH2)40(CH2)4-COOR, und Ketodicarbonsaureester, deren storende Carbonylgruppe durch Acetalbildung (= Ethylenacetale) maskiert wird (vgl. Zibeton-Synthese).

c=o

-

CHz-O\

/(CHZ)~-CCHOH ,C\ CHz-0 (CHd7-CHOH

I

I

Zibeton

Der glatte und rasche Reaktionsverlauf findet eine Erklarung, wenn man annimmt, darj sich die polaren COOR-Kettenenden an die Natriumoberflache adsorptiv anlagern, wahrend die Paraffinkette in die organische Losungsphase hineinragt und so die Annaherung der Estergruppen nicht behindert. Durch Zusatz von Trimethylchlorsilan (TMCS) kann die Ausbeute bei 4-9-Ringen erheblich gesteigert werden, da hierdurch die basischen Nebenprodukte abgefangen werden und somit Kondensations- und Eliminierungsreaktionen weitgehend unterdruckt werden konnen:

Die Acyloine konnen praparativ uber die Ketone in Lactone und Lactame und letztere in Polymethylenimine ubergefuhrt werden, wodurch sich der praktische Anwendungsbereich dieser Methode noch erweitert. Vgl. Intramolekulare Esterkondensation, S. 318;Keton-Ringschlul3, S.447;Nitril-Cyclisierung,

S.476;Olefin-Darstellung, S. 491. V L. HANSLEY, US.-Pat. 2228268 (1941);Chem. Zbl. 1941,I1 1449;C. A. 35 (1941)2534. V PRELOG, L. FRENKIEL, M. KOBELT u. F? BARMAN, Helv. chim. Acta 30 (1947)1741. M. STOLLu. Mitarb., Helv. chim. Acta 30 (1947)1815,1822,1837;31 (1948)544. S.M. MCELVAIN, Org. Reactions 4 (1948)262. V PRELOG,M. FAUSYEL-NEWEIHY u. 0. H ~ L I G E R Helv. , chim. Acta 33 (1950)1937. N. J. LEONARD, u. P MADER,J. Amer. chem. Soc. 72 (1950)5388. J. C. SHEEHAN,R. C. O’NEILLu. M. A. WHITE, J. Amer. chem. SOC.72 (1950)3376. H. STEINBERG u. D. J. CRAM,J. Amer. chem. SOC.73 (1951)5691;74 (1952)5388. A. C. COPE, S. W. FENTON u. C. l? SPENCER J. Amer. chem. SOC.74 (1952)5884. A. T.BLOMQUIST, u. L. H. LIU, J. Amer. chem. SOC.75 (1953)2153. D. J. CRAM,H. U. DAENIKER, J. Amer. chem. SOC. 76 (1954)2743. N. J. LEONARD, R. C. Fox,M. OKI, J. h e r . chem. Soc. 76 (1954)5708. A. T.BLOMQUIST u. C. J. BUCK,J. Amer. chem. SOC.81 (1959)672. V PREY u. I? STADLER, Liebigs Ann. Chem. 660 (1962)155. N. L. ALLINGER,Org. Syntheses, Coll. Vol. IV (1963)840. K.TH.FINLEY,N. A. SASAKI,J. Amer. chem. Soc. 88 (1966)4267. J. E SCHAEFEF~, J. J. BLOOMFIELD, Org. Reactions 15 (1967)34. C. AINSWORTH, E CHEN,J. org. Chemistry 35 (1970)1272. K. RUHLMANN, Synthesis 1971 236. C. U. DELBAERE, G. H. WHITHAM, J. chem. SOC. Perkin Trans.I 1974 879. J. J. BLOOMFIELD, D. C. OWSLEY, J. M. NELKE,Org. Reactions 23 (1976)259. K. ZIEGLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)755.

Acyloin-Umlagerung a-Hydroxyketone und a-Hydroxyaldehyde (a-Ketole und a-Aldole) lagern sich mit alkoholischer Schwefelsaure oder Kalilauge in die isomeren a-Hydroxycarbonylverbindungen um. Bei dieser Isomerisierung werden die Sauerstoffunktionen vertauscht, und ein Alkyl- bzw. Arylrest wandert an das nachbarstandige C-Atom. Bei cyclischen Acyloinen ist mit dieser Umlagerung eine RinggroIjenanderung verbunden.

R

R 33

Der Mechanismus wird ahnlich dem der Pinakol+Pinakolon- Umlagerung formuliert. Vgl. Pinakol+Pinakolon-Umlagerung, S. 569. S. DANILOW, Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927) 2390. A. J. OUMNOV, Bull. SOC.chim. France 43 (1928) 568. Y.MAZUR,M. NUSSIM,Tetrahedron Letters 1961 817. H. BARTSCH, E. HECKER, Liebigs Ann. Chem. 725 (1969) 142. C. L. STEVENS, T. A. TREAT,I? M. PILLAI,J. org. Chemistry 37 (1972) 2091. D. DIETERICH in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973) 1059, 1117.

0-Acyloxy-keton+ p-Diketon-Umlagerung

BAKER-WNKATARAMAN

durch ~ n n e r ~ o l e k u z uEsterkondensatzon re in Gegenwart alkaiischer Kondensationsmittel. Die an der Hydroxylgruppe veresterten o-Hydroxyacetophenone I werden in Benzol, Toluol oder Ether mit Kalium- oder Natriumcarbonat, feinverteiltem Natrium, Natriumamid, Natriumethylat oder Natriumhydroxid behandelt. Die Umlagerung tritt meist schon unter milden Bedingungen ein; z.B. geht o-Benzoyl-oxy-acetophenon (I) mit Natriumethylat schon bei Zimmertemperatur bzw. mit Kaliumcarbonat beim Kochen in Toluol in o-Hydroxydibenzoyl-methan (11) uber. Schon bei 0" erfolgt die Umlagerung in tert. Butylalkohol mit Kalium-tert.butylat. (Wichtig fur die Chromonsynthese.) Man kann das aromatische Hydroxyketon variieren und neben den Benzoesaureestern eine Reihe anderer Carbonsaureester umlagern.

I

34

I1

Mechanismus [HENECKA]:

L

c

0 II

0 II

0 It

Vgl. Chromon-Synthese, S. 231.

W BAKER,J. chem. SOC.1933 1381; 1934 1953. H. S. MAHALu. K. VENKATARAMAN, J. chem. SOC.1934 1767; 1935 868. E W BERGSTROM, W C. FERNELIUS,Chem. Reviews 20 (1937) 444. W BAKER,J. chem. SOC.1939 956. T. S. WHEELERu. Mitarb., J. chem SOC.1939 1679; 1940 1499; 1950 340,1252,1925; 1954 4174. R. LEVINEu. W C. FERNELIUS,Chem. Reviews 54 (1954) 493. H. SCHMID u. K. BANHOLZER, Helv. chim. Acta 37 (1954) 1706. l? DARE u. L. CIMATORIBUS, Experientia [Basell 18 (1962) 67. W RAHMAN u. K. T. NASIM,J. org. Chemistly 27 (1962) 4215. A. V R. RAO,S. A. TELANGu P M. NAIq Indian J. Chem. 2 (1964) 431. T. SZELL,G. SCHOBEL,L. BALASPIRI,Tetrahedron 25 (1969) 707. G. WURM,C. LACHMANN, Arch. Pharm. 308 (1975) 389. G. A. KRAUS,B. S. FULTON,S. H. WOO, J. org. Chemistry 49 (1984) 3212. S. SAXENA,J. K. MAKRANDI, S. K. GROVER,Synthesis 1985 697. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973) 531.

35

Nucleophile Addition

MICHAEL

reaktionsfahiger acider CH2-Gruppen an aktivierte C=C-Doppelbindungen (a,P-ungesattigte Carbonylverbindungen, Carbonsaureester oder Nitrile) in Gegenwart basischer Katalysatoren (Piperidin, Diethylamin, NaOR usw.). So entsteht aus Zimtsaureester (I) + Malonester (11) + Verbindung 111, die zu @Phenylglutarsaure hydrolysiert und decarboxyliert werden kann (MICHAEL 1887).

C&-CH=CH-COOR

+

COOR &C: COOR

I

I1

-

Gl+j-HC,

CH2-COOR COOR CH: COOR 111

Beide Komponenten sind in weitem Umfang variierbar. Als methylen-aktive Addenden werden Verbindungen der Form R-CHR-R' verwendet, wobei R und R' = -COOR, -COR, -CN, -CONH2, -N02, -S02R oder -CHO sein konnen. J e leichter ein Proton abzuspalten ist, um so rascher tritt Addition ein. So kann man z.B. Nitroalkane an a$?-ungesattigte Carbonylverbindungen addieren:

Als Acceptor mit aktivierter C=C-Doppelbindung verwendet man Verbindungen der allgemeinen Form -CH=CRmit R = -COOR, -COR, -CN, CONH2, -NO2 oder -S02R. Auch Acetylenverbindungen und Chinone liefern die Reaktion (z.B.Propiol- und Tetrolsaureester). Die Reaktivitat dieser Komponente steigt mit der Polarisierbarkeit der Doppelbindung, d.h. ihrer Elektromeriefahigkeit . Der Reaktionsmechanismus kann als eine vinyloge Aldol-Addition formuliert werden. Unter der Einwirkung des basischen Katalysators wird die Methylen-Komponente carbeniatisiert. Dieses Carbeniat-Ion IV lagert sich an den positiv polarisierten Kohlenstoff der C=C-Doppelbindung des anderen Partners V Dabei entsteht das Anion VI, das auf Grund seines basischen Charakters einem weiteren Molekul der undissoziierten Methylenverbindung ein Proton entzieht (+IVa). 36

L

R-CO-CH

I

-

-Q

CH2-CH=C-QI

COOR

I

CH3

VI COOR

+ R-CO-CH2

I

R-CO-CH-CH2-CH2-C=0 I COOR

I

CH3

+

R-CO-EHO I

COOR IVa

Substitution an einem der beiden Reaktionspartner beeintrachtigt im allgemeinen ihre Reaktionsfahigkeit. Bei der Methylen-Komponente, z. B. P-Dicarbonylverbindungen, steigt durch a-bzw. y-Substitution mit Alkylgruppen der prototrope Arbeitsaufwand, denn die CH-Aciditat wird kleiner. Substitution der a,P-ungesattigten Carbonylverbindung verkleinert den elektromeren Effekt durch Storung der Konjugation der Doppelbindungen. Die C=C-Doppelbindung ist dadurch schwerer zu polarisieren, was ihre Reaktionsfahigkeit beeintrachtigt. Die entstehenden substituierten 1.5-Dicarbonylverbindungensind vielseitig synthetisch verwendbar (z.B. nachfolgende Cyclisierung durch Aldol-Kondensation oder Ester-Kondensation, Saure- bzw. Ketonspaltung usw.). So eroffnet die Reaktion Zugang zu zahlreichen Verbindungsklassen, die zum Teil auf andere Weise nur schwer zuganglich sind, so z.B. zu Dihydroresor(KNOEVENAGEL), Pyridinen und Dihydrocinen ( V O R ~ N D E Cyclohexanonen R), pyridinen (HANTZSCH).

Die durch basische Katalysatoren verursachten Nebenreaktionen lassen sich zuruckdrangen, wenn man als CH-acide Komponente das entsprechende Enamin einsetzt (Carbonyl-a-Alkylierung, S. 193): 37

Anstelle der a,P-ungesattigten Carbonylverbindung kann man auch P-Dialkylaminocarbonylverbindungen (MANNICH-BASEN) einsetzen (,,Thermische MICHAEL-Reaktion"): 0

GemaJ3 ihrer reversiblen Natur kommt es bei der nucleophilen Addition unter besonderen Reaktionsbedingungen manchmal auch zum Zerfall des aus Addend und Acceptor entstandenen Addukts. Vgl. Cyanoethylierung, S. 246; Olefm-Synthese, S. 501. L. CLAISEN,Liebigs Ann. Chem. 218 (1883) 170; J. prakt. Chem. [2135 (1887) 413. A. MICHAEL, J. prakt. Chem. 35 (1887) 349; 43 (1891) 390; Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 3731. u. S. MOTTEK,Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904) 4464. E. KNOEVENAGEL E. A. PERREN, J. chem. SOC.121 (1922) 1414. C. K. INGOLDU. A. MICHAEL u. J. Ross, J. Amer. chem. SOC.52 (1930) 4598; 55 (1933) 1632. R. CONNOR, J. h e r . chem. SOC. 55 (1933) 4597. R. CONNOR u. W R. MCCLELLAN, J. org. Chemistly 3 (1938-1939) 570. C. R. HAUSERu. B. ABWOVITCH,J. Amer. chem. SOC. 62 (1940) 1763. u. D. GINSBURG, J. chem. SOC.1955 1288. D. SAMUEL M. J. KAMLET,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 4896. E. D. BERGMANN u. R. CORETT,J. org. Chemistry 21 (1956) 107; 23 (1958) 1507. A. WETTSTEIN, K. HEUSLER, H. UEBERWASSER u. E WIELAND, Helv. chim. Acta 40 (1957) 323. E. D. BERGMANN, D. GINSBURG u. R. PAPPO,Org. Reactions 10 (1959) 191. R. N. LACEY,J. chem. SOC.1960 1625. E KROHNKE u. W ZECHER,Angew. Chem. 74 (1962) 811. H. F'EUER, G. LESTON,R. MILLERu. A. T.NIELSEN,J. org. Chemistry 28 (1963) 339. H. WYNBERG u. H. A. I? DE JONGH,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 82 (1963) 202. C. E H. ALLEN,J. 0. FOURNIER u. UI J. HUMPHLETT, Canad. J. Chem. 42 (1964) 2616. R. A. RAPHAELJR,Tetrahedron 25 (1969) 5517. E. M. AUSTIN,H. L. BROWN,G. L. BUCHANAN, Chem. and Ind. 1969 77. K. BUGGLE,G. F! HUGHES,E. M. PHILBIN, S. J. BLARER, W B. SCHWEIZEK D. SEEBACH, Helv. chim. Acta 65 (1982) 1637.

38

D. E. BERGBREITER, J.J. LALONDE, J. org. Chemistry 52 (1987)1601. D.A. OARE,M. A. HENDERSON, M. A. SANNER,C. H. HEATHCOCK, J. org. Chemistry 55 (1990)132. S.HOZ,Accounts chem. Res. 26 (1993)69. S.-I. MURAHASHI, J. Amer. chem. SOC.117 (1995)12436. C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985)1516.

Additions-Regel

MARKOWNIKOFF

Bei der ionisch verlaufenden Anlagerung von Halogenwasserstoff (allgemein unsymeiner Verbindung H-X) an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung metrischer Olefine addiert sich der negative Addend, z.B. das Halogen, stets an das wasserstoffarmere Kohlenstoffatom: Propylen (I) + Isopropylhalogenid (11),Vinylbromid (111)+ 1.1-Dibrom-ethan (IV).

CHz=CH-C€&

HBr +

I

CHZ=CH-Br

I11

Br I

C€&-CH-C€&

I1 HBr +

Br I

C&-CH-Br

Iv

Dies laBt sich durch die Annahme eines stufenweisen Reaktionsablaufs deuten. Zuerst addiert sich das Proton von H-X an den Carbeniat-Kohlenstoff (aktive Grenzstruktur V) der Doppelbindung, und es bildet sich ein kationisches Zwischenprodukt VI. Da bei unsymmetrisch-substituierten Ethylenen eine verschieden grol3e Tendenz zur Elektronenverschiebung nach beiden Seiten besteht, hervorgerufen durch Mesomerie- bzw. Hyperkonjugations-Effekte, bildet sich von den beiden moglichen stets das energieiirmere Carbenium-Ion. Dieses addiert dann den nucleophilen Partner zum Endprodukt VII. Die Stabilitat der Carbenium-Ionen steigt in der Reihenfolge primar (sek.( tert. Die Additionsgeschwindigkeit hangt von der Polarisierbarkeit der Doppelbindung ab.

V

VI

VII

39

Als Zwischenstufe wird auch ein .n-Komplex angenommen:

1

Isomerisierung

VI

Analog verlauft die saurekatalysierte Wasseranlagerung an Olefine, 0

CHz=C:

R R

3 H0

HOH I /R C&-C, R

ferner die Addition von Alkoholen (unter Bildung von Ethern) und von Carbonsauren (unter Bildung von Estern). Fuhrt man die HBr- bzw. HC1-Addition in Gegenwart von Luftsauerstoff bzw. von Peroxiden als Katalysatoren durch, so verlauft die Reaktion radikalisch. Die Anlagerungsrichtung kann dann genau umgekehrt wie bei den ionisch verlaufenden Additionen sein (Anti-Markownikoff-Addition). Auch die Hydroborierung nach BROWN(S. 384) folgt nicht der MARKOWNIKOFF-Regel. Vgl. Aluminiumalkyl-Oxidation, S. 97; Hydroborierung, S. 384.

W MARKOWNIKOFF, Liebigs Ann. Chem. 153 (1870) 256. M. S. KHARASCH u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.55 (1933) 2468, 2521, 2531; J. org. Chemistry 2 (1937) 288, 400.

H. J. LUCASu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.56 (1934) 460, 1230, 2138. I? R. MAYOu. C. WALLING, Chem. Reviews 27 (1940) 351. E. MULLER,Angew. Chem. 64 (1952) 245. J. B. LEVY,R. W TAFTJ R , L. I? HAMMETT, J. Amer. chem. SOC. 75 (1953) 1253. F? S. BAILEYu. S. S. BATH,J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 3120. S. EHRENSON, S. SELTZER u. R. DIFFENBACH, J. Amer. chem. SOC.87 (1965) 563. N. ISENBERG, M. GRDINIC, J. chem. Educat. 46 (1969) 601. J. J. TUFARIELLO, M. M. HOVEY,J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 3221. C. K. REEDY,M. PERIASAMY, Tetrahedron Letters 31 (1990) 1919. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 40. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l b (1972) 948.

40

Aldehyd-Abfangreaktion

NEUBERG

mit Bisulfit zur Glyceringewinnung bei der Ergarung von Zuckern. Die Zellen werden ihres normalen Wasserstoffacceptors fur die Reoxidation des reduzierten Coenzyms I beraubt. Die Rolle des Acetaldehyds wird bei dieser sogenannten ,,zweiten Garungsform" vom Phosphodihydroxyaceton ubernommen, das zum Glycerin reduziert wird (2), wahrend die Phosphoglycerinsaure - vgl. auch ,,erste Garungsform" (1) - bis zum Acetaldehyd abgebaut wird, der dann wieder mit Bisulfit reagiert. Bei der ,,dritten Garungsform" wird der Acetaldehyd durch alkalische Bedingungen in Essigsaure und Alkohol disproportioniert, wobei wieder durch reduziertes Coenzym I aus Phosphodihydroxyaceton Glycerin gebildet wird (3).

-

= Phosphat.

1)

C6HuO6

CHzO I

H

2CHOH I

CHO

-

H

YHzO PCHOH

I

COOH

- YH3

2COz

CHO

COOH

2CO I

COOH

+

2CH3CHzOH

1

[VGL.BALDWIN]

41

Da das Glycerin bei einer Ausbeute von 15 - 20 % nur verlustreich aus der Maische isoliert werden kann, besitzt die Unterbrechung der Garung durch Zugabe von Bisulfit keine wirtschaftliche Bedeutung. Vgl. Anaerober Glucose-Abbau (Glykolyse), S. 122. u. E. REINFURTH, Biochem. Z. 89 (1918) 365. C. NEUBERG W CONNSTEIN u. K. LUDECKE, Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919) 1385. C. NEUBERG, H. COLLATZ, Biochem. Z. 216 (1929) 233. H. H O L Z EW. ~ BERNHARDT, S. SCHNEIDEq Biochem. Z. 336 (1963) 495. E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957) 255.

Aldehyd-Alkylierung

BUCHNER-CURTIUS-SCHLOTTERBECK

zu den entsprechenden Ketonen durch Anlagerung aliphatischer Diazoverbindungen an den Carbonyl-Kohlenstoff (Diazomethan, Diazoessigester). Die Reaktionspartner werden in etherischer Losung zusammengegeben. Benzaldehyd und Diazomethan liefern Acetophenon in 97prozentiger Ausbeute.

R-CHNz

+ R-CHO

-

R-CHz-CO-R

+

Nz

Die Reaktion verlauft uber eine betainartige Diazoniumverbindung I, die Stickstoff abspaltet und das Rumpfmolekul I1 bildet, dessen Elektronenlucke durch Wanderung des Aldehyd-Wasserstoffs als Hydrid-Ion aufgefullt wird und das auf diese Weise ein Methylketon I11 liefert. Die Oktettlucke am Carbenium-Kohlenstoff kann aber auch durch anionoide Wanderung des Restes R aufgefullt werden, wobei ein homologer Aldehyd IV entsteht. SchlieRlich kann das freie Elektronenpaar des Sauerstoffs unter Ethylenoxid-Bildung das Oktett am ungesattigten Kohlenstoff vervollstandigen (V). Diese Epoxid-Bildung tritt immer dann auf, wenn der Rest R ausgesprochen positiven Charakter besitzt (desintegriertes Oktett), da diese Eigenschaft einer Ablosung von R als Anion entgegenwirkt. Dies ist z.B. beim Chloral der Fall. 1st dagegen das Oktett am R stabil (R = Methyl, Phenyl, Piperonyl usw.), so tritt die anionoide Wanderung ein. 42

H

H

H

H

I

-

o, c-c,

R\

,H

H

H

V Vgl. Carbonsaure-Aufbau, S. 180;Diazoketon -) Keten-Umlagerung, S. 271.

E. BUCHNER u. T. CURTIUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)2373. H. MEYER,Mh. Chem. 26 (1905)1300. E SCHLOTTERBECK, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907)479;42 (1909)2559. H. BILTZ,u. H. PAETZOLD, Liebigs Ann. Chem. 433 (1923)86. I? ARNDT,J.AMENDEu. W ENDER,Mh. Chem. 69 (1932)202. E ARNDTu. B. EISTERT,Ber. dtsch. chem. Ges. 68 (1935)196. R. HUISGEN,Angew. Chem. 67 (1955)446,76 (1963)614,616. E. MULLER,M. BAUERu. W RUNDEL,Tetrahedron Letters 1960 Nr. 13, 30;Z.Naturforsch. 16b (1960)268. B. EISTERTu. A. SCHONBERG, Chem. Ber. 96 (1962)2416. B. EISTERT,E HAUPTER u. K. SCHANK, Liebigs Ann. Chem. 665 (1963)55. C. D. GUTSCHE,Org. Reactions 8 (1954)364. J. BASTUS, Tetrahedron Letters 1963 955. B. EISTERT,W SCHADE u. H. SELZER, Chem. Ber. 97 (1964)1470. E. MULLER,B. ZEEH u. R. HEISCHKEIL, Liebigs Ann. Chem. 677 (1964)47. B. EISTERTu. A. LANGBEIN, Liebigs Ann. Chem. 678 (1964)78. B. EISTERT,R. MULLER,H. SELZER u. E.-A. HACKMA",Chem. Ber. 97 (1964)2469. L. CAPUANO, Chem. Ber. 98 (1965)3187. B.EISTERT,M. REGITZin HOUBEN-WEYL-MULLER 712a (1973)672.

43

Aldehyd-Dismutation

CANNIZZARO

durch gegenseitige Oxidation und Reduktion aromatischer Aldehyde in je ein Molekul eines Alkohols und einer Saure bei der Einwirkung von Alkalien. Die Aldehyde durfen am a-Kohlenstoffatom keinen Wasserstoff besitzen, also nicht aldolisierbar sein. Dies ist bei aromatischen, vielen heterocyclischen, a-substituierten aliphatischen Aldehyden (kein aktives H mehr in a-Stellung) und bei Formaldehyd der Fall. Aliphatische Aldehyde mit unsubstituierter a-CH2Gruppe gehen rascher Aldolkondensation ein. In Gegenwart von Raney-Nickel und Alkali gelingt die Reaktion jedoch auch mit vielen aliphatischen Aldehyden.

LaRt man statt Alkali Aluminiumalkoholat als Katalysator auf den Aldehyd einwirken, so entsteht direkt der Ester, (S. 46). Daneben kennt man noch eine biochemische Aldehyd-Disproportionierung,die durch Enzyme katalysiert wird und als Dehydrierungsreaktion aufzufassen ist. Sie spielt bei physiologischen Prozessen eine wichtige Rolle. Wird die Reaktion in schwerem Wasser ausgefuhrt, so tritt kein Deuterium in den Endprodukten auf, was darauf schlieljen laljt, da13 kein Proton, sondern ein Hydrid-Ion wandert. Es wird aber auch eine radikalische Zwischenstufe durch einen Radikalketten-Mechanismus vorgeschlagen.

R

R

I

I

H-C-0-C-H 0

Me

I

R I

+ H-C-0-C

R I

I

II

H

0

I

OH

Schwache Basen, wie Ca(OH)2, katalysieren die Reaktion besser als starke.

PFEILnahm an, dalj sich p r i m k ein Komplex I aus 1Mol Metallhydroxid und 2 Mol Aldehyd bildet. Dabei ist das Metall-Ion dem Sauerstoff der Carbonyl44

gruppen koordiniert und verstiirkt dadurch die positive Ladung am C-Atom der Carbonylgruppe. Das OH-Ion des Metallhydroxids kann sich jetzt besonders leicht an eine der polarisierten C=O-Gruppen anlagern. Gleichzeitig mit der Anlagerung des OH-Ions wird ein Hydrid-Ion abgespalten, das an den positiv polarisierten Kohlenstoff der zweiten C=O-Gruppe im Komplex tritt. Es entstehen so eine Saure und ein Alkoxyl-Ion, aus denen sich durch Protonenverschiebung ein Saure-Ion und Alkohol bilden. Es kann jedoch auch geschehen, dal3 innerhalb des Komplexes das negative Sauerstoffatom der einen Carbonylgruppe die Rolle des OH-Ions ubernimmt und sich an das positive C-Atom der anderen Carbonylgruppe anlagert. Wenn gleichzeitig wieder Wanderung eines Hydrid-Ions erfolgt, bildet sich ein Ester. Die Reaktion kann nach der 3. und 4. Ordnung ablaufen. Fur die nach 3. Ordnung verlaufende Reaktion nimmt man als geschwindigkeitsbestimmenden Schritt eine Hydrid-Wanderung vom Aldehyd-Hydroxyl-Addukt I1 zu einem zweiten Aldehyd-Molekul an:

OH

OH

H

H

I1

Durch die negative Ladung am Addukt I1 wird der Wasserstoff als HydridIon abgestoaen. Bei der nach der 4. Ordnung verlaufenden Reaktion (z.B. bei Formaldehyd und Furfurol bei hoher Basenkonzentration) ist wahrscheinlich das Carbonylhydrat-Dianion I11 der wirksame Hydrid-Ubertrager. -0

I01 I

R-C--H I

1-0'0

R

+ h=O I

H

lolo + R-C

I

II

0

R I

+ H-C-QI

-0

I

H

111 Fur Reaktionen, bei denen eine Reaktionsordnung zwischen 3 und 4 beobachtet wird, sind wahrscheinlich beide Mechanismen nebeneinander moglich. a-Ketoaldehyde gehen eine innere Aldehyd-Dismutation unter Bildung der Salze der entsprechenden a-Hydroxysauren ein. Hierbei verlauft die Hydrida e r t r a g u n g intramolekular, wie am Deuterium-markierten Phenylglyoxal gezeigt werden konnte:

45

Eine Kreuz-Aldehyd-Dismutation(Gemisch zweier Aldehyde) kann zur Darstellung von Alkoholen aus aromatischen Aldehyden verwendet werden, wenn als zweite Komponente Formaldehyd (+Ameisensaure) eingesetzt wird. Vgl. Aldehyd

+ Ester-Hydridanionotropie, S. 46.

E WOHLERu. J. V. LIEBIG,Liebigs Ann. Chem. 3 (1832) 252. S.CANNIZZARO, Liebigs Ann. Chem. 88 (1853) 129. K. LIST u. H. LIMPRICHT, Liebigs Ann. Chem. 90 (1854) 190. u. R. SCHMIDT, Liebigs Ann. Chem. 444 (1925) 230. H. MEERWEIN K. E BONHOEFFER u. K. FREDENHAGEN, Naturwissenschaften 25 (1937) 459; Z. physik. Chem. A 181 (1938) 379. T. A. GEISSMAN, Org. Reactions 2 (1944) 94. E. R. ALEXANDER J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 2592. E. PFEIL,Chem. Ber. 84 (1951) 229. V FRANZEN u. H. KRAUCH,Chemiker-Ztg. 79 (1955) 170. D. DAVIDSON u. M. 'WEISS, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 590. V FRANZEN, Chem. Ber. 90 (1957) 2036. K. HEYNS,M! WALTERu. H. SCHARMA", Chem. Ber. 93 (1960) 2057. S.E. HAZLETu. D. A. STAUFFER J. org. Chemistry 27 (1962) 2021. D. R. LACHOWICZ u. R. J. GRITTER,J. org. Chemistry 28 (1963) 106. D. LUTHER,H. KOCH,Chem. Ber. 99 (1966) 2227. C. G. SWAIN,A. L. POWELL,W: A. SHEPPARD,C. R. MORGAN, J. Amer. chem. SOC. 101 (1979) 3576. H. S. RZEPA,J. MILLER,J. chem. SOC.Perkin Trans.11 1985 717. J. M. MARINAS, J. V SINISTERRA, Tetrahedron Letters 28 (1987) 2947. A. FUENTES, E. C. ASHBY,D. COLEMAN, M. GAMASA, J. org. Chemistry 52 (1987) 4079.

Aldehyd+Es ter-Hydridanionotropie

TISCHTSCHENKO-CLAISEN

durch Einwirkung von Natrium- oder Aluminiumalkoholaten auf Aldehyde. Es entstehen dabei Carbonsaureester der entsprechenden Sauren und Alkohole. Aus Acetaldehyd erhalt man quantitativ Essigester, Benzaldehyd liefert mit Natriumbenzylat in guter Ausbeute (90 bis 93%) den Benzoesaurebenzylester. Das Kondensationsmittel wird nur in geringer Menge gebraucht. Auch Borsaure bewirkt die Kondensation der Aldehyde zu Estern.

Bei der Natriumalkoholat-Katalyse wird ein Reaktionsmechanismus angenommen, bei dem analog zur Aldehyd-Disproportionierung zuerst eine Addition des Alkoholat-Anions an den Carbenium-Kohlenstoff der polarisierten Carbonylgruppe des Aldehyds eintritt und anschliesend der Wasserstoff mit 46

seinem Elektronenpaar a l s Hydrid-Ion auf ein neues Aldehydmolekiil iibertragen wird. Mechanismus (Na-Alkoholat) H I R-C0

YB-CH2-R

H I R-C-0-CH2-R I

I

-

Al-Alkoholat-Katalyse: R' H-&@ I

+ AI(OCH2R)3

@

101,

R' I H-C-OCHzR I

OM(OCH2R)2

Im Falle der Aluminiumalkoholat-Katalysescheint der hertragungsmechanisrnus des Hydrid-Ions ahnlich der Alkohol-Aldehyd-Oxidoreduktion(siehe S. 205, 70) uber einen intermediiir entstehenden Anlagerungskomplex I zu verlaufen, der den anionotropen Wasserstoffubergang durch die giinstige raumliche Lage erleichtert.

Die folgende photochemisch induzierte Reaktion wird als ,,innere" Alde-

hyd + Ester-Hydridanionotropiebezeichnet.

Vgl. Aldehyd-Dismutation, S. 44.

47

L. CLAISEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 646. W TISCHTSCHENKO, J. russ. physik. chem. Ges. 38 (1906) 355, 482, 540, 547; Chem. Zbl. 1906 I1 1309, 1552, 1555, 1556. A. LACHMAN, J. Amer. chem. SOC. 45 (1923) 2356. M. S. KHARASCH u. M. F ~ YJ. , Amer. chem. SOC.57 (1935) 1510. 0.KAMMu. W E KAMM, Org. Syntheses, Coll. Vol. I(1941) 104. R. B. WOODWARD, N. L. WENDLER u. E J. BRUTSCHY, J. Amer. chem. SOC.67 (1945) 1425. E. PFEIL,Chem. Ber. 84 (1951) 229. I. LINu. A. R. DAY,J. Amer. chem. SOC. 74 (1952) 5133. G. DARZENS u. M. MEYER, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 236 (1953) 1496. E. G. E. HAWKINS, D. J. G. LONGu. E W MAJOR, J. chem. SOC.1955 1462. G. K.FINCH,J. org. Chemistry 25 (1960) 2219. J. KAGAN, Tetrahedron Letters 1966 6097. Y.OGATA,A. KAWASAKI,Tetrahedron 25 (1969) 929,2845. E R. STAPP,J. org. Chemistry 38 (1973) 1433. M. KOWALCZUK, J. org. Chemistry 44 (1979) 222. Z. J. JEDLINSKI, I. RUDNICKA, Z. J. JEDLINSKI, J. chem. SOC. Perkin Trans. I 1981 3034. J. MASLINSKA-SOLICH,

Aldehyd-Nachweis

ANGELI-RIMINI

durch Nitroxyl-Addition an Aldehyde zu Hydroxamsauren 111. Die Reaktion verlauft uber einen Nitrosoalkohol I1 (vorubergehend blau-grune Farbung). 0 R-C:

+

NOH

H

I

-

OH R-C~H NO

-

OH

R-C: NOH

I11

I1

Das freie Nitroxyl (I) wird entweder aus dem Natriumsalz des Nitrohydroxylamins Na2N203 oder durch alkalische Spaltung der Benzolsulfhydroxamsaure (IV)neben Benzolsulfinsaure (V) gebildet.

Iv

V

I

Die intensiv gefarbten komplexen Salze der Hydroxamsauren mit Eisen(II1)chlorid gestatten den Nachweis aliphatischer und aromatischer Aldehyde. Zur Isolierung von Aldehyden kann die Hydroxamsaure als schwerlosliches Kupfersalz ausgefallt werden. Einige aromatische Aldehyde wie o-Nitrobenzaldehyd, Salicylaldehyd, p-Dimethylaminobenzaldehyd und Pyrrolaldehyd reagieren nicht; aul3erdem liefern Glucose, Lactose und alle aliphatischen Aldehy-

de, die eine Hydroxylgruppe in y-Stellung besitzen, die Reaktion nicht. Manche Ketone, 2.B. Benzil, Benzoin, Desoxybenzoin und Methylbenzylketon konnen in stark alkalischer Losung mit Benzolsulfhydroxamsaure reagieren. A. ANGEL],Gazz. chim. ital. 26 11(1896) 17; 27 I1 (1897) 357; 31 I1 (1901)15, 84; 33 I1 (1903) 239, 245; 34 I (1904) 50; 37 I1 (1907) 87. E. RIMINI,Gazz. chim. ital. 31 I1 (1901) 84. A. ANGELIu. E ANGELICO, Gazz. chim. ital. 30 I (1900) 593; 33 I1 (1903) 329. Abs. 102i 626. A. ANGELI,Atti R. Accad. Lincei (V), 21 I(1912) 622; J. chem. SOC. C. GASTALDI,Gazz. chim. ital. 54 (1924) 589. L. CAMBI,Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 2027. H. L. YALE,Chem. Reviews 33 (1943) 228. F! A. SMITH,G. E. HEIN,J. h e r . chem. SOC.82 (1960) 5731. J. org. Chemistry 35 (1970) 1962. A. HASSNER,R. WEIDERKEHKA. J.KASCHERES, E. HEUSERin HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 437.

Aldehyd-Oxidation

DELEPINE

zu Carbonsauren mit Silberoxid in alkalischer Losung. Man gibt zu der waisrigen Aldehyd-Losung Silbernitrat und tragt dann langsam unter Ruhren Kalilauge, Natronlauge oder Bariumhydroxid ein.

RCHO

+ Ag20 + NaOH

-

RcOONa

+ 2Ag +

&O

Die Ausbeuten sind sehr hoch. Praparativ angewandt wurde die Reaktion u.a. bei der Oxidation von Hexen-2-aldehyd-(l), Crotonaldehyd, Onanthaldehyd, Undecylaldehyd, Tetradecylaldehyd, Hexadecylaldehyd und Tetrahydrobenzaldehyd. Entsprechend konnen auch aromatische Aldehyde zu Sauren oxidiert werden.

M. DELEPINEu. P BONNET,Bull. SOC. chim. France [41 5 (1909) 879; Chem. Zbl. 1909 I1 589. T. CURTIUSu. H. FRANZEN,Liebigs Ann. Chem. 390 (1912) 100. u. A. ROSENTHAL, J. prakt. Chem. 124 (1929) 58. H. WALBAUM H. FIESSELMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 75 (1942) 884. E ASINGER,Ber. dtsch. chem. Ges. 75 (1942) 657. E. CAMPAIGNE, W M. LE SUER, Org. Syntheses 33 (1953) 94. D. MANEGOLD in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/lb (1975) 67.

49

Aldehyd-Synthese

GRUNDMANN

aus Saurechloriden uber Diazoketone, die mit Eisessig in Acetoxyketone umgewandelt werden. Durch Reduktion der Ketogruppe mit Aluminiumisopropylat und Hydrolyse werden Glykole erhalten, deren Spaltung mit Bleitetraacetat (S. 353) Aldehyde mit derselben Kettenlange wie das ursprungliche Saurechlorid ergibt. Eine Reinigung der Zwischenstufen erubrigt sich. Gesamtausbeute etwa 50%.

-

E! R-CHOH-CH@H

PW4

4

R-CHO

Dieser Syntheseweg ist besonders zur Herstellung reiner Aldehyde aus langkettigen ungesattigten Fettsauren geeignet. Vgl. Carbonsaure-Aufbau, S. 180; Imidchlorid-Reduktion, S. 405; Saurechlorid-Reduktion, S. 612.

CH.GRUNDMANN, Liebigs Ann. Chem. 524 (1936)31. E.MOSETTIG, Org. Reactions 8 (1954)225. H.K.MANGOLD, J. org. Chemistry 24 (1959)405. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954)293.

Aldehyd-Synthese

SOMMELET

durch Erhitzen der quartaren Ammoniumverbindung 11, die aus reaktionsfahigen organischen Halogenverbindungen I, meist Jodiden, und Hexamethylentetramin entsteht.

I

I1

Man erhitz t die Halogenverbindung einfach mit einer waDrigen oder verdunnt alkoholischen Losung des Hexamethylentetramins unter RuckfluD, wobei der Aldehyd meist in guter Ausbeute gebildet wird. Mit dieser Methode konnen Aldehyde praparativ dargestellt werden, z.B. Benzylchlorid + Benzaldehyd (analog die substituierten Benzaldehyde und Tolylaldehyde), Ethyljodid + Acetaldehyd, Isoamyljodid + Valeraldehyd (analog viele hohere homologe Aldehyde), Allyljodid + Acrolein. Aromatische Aldehyde lassen sich am besten darstellen, da ihre Halogenverbindungen leicht zuganglich sind und

50

nicht gereinigt werden mussen (vgl. z.B. Chlormethylierung, S. 228). Ausbeuten 50 bis 80%.Halogenphenole neigen zu Nebenreaktionen, 2.4-Dinitro-benzaldehyd und andere Verbindungen mit besetzten o-Stellungen sind nicht darstellbar (sterische Hinderung). Als Reaktionsverlauf nimmt man folgende Stufen an:

c 8

x"

-

X"

LNJN-cH2-R

I11

Der entscheidende Schritt besteht in dem Hydrid-Transfer zum Aldimin-Salz 111, das anschlieRend hydrolysiert wird. Vgl. Amin-Synthese, S. 110;Phenol-Formylierung, S.540.

M. SOMMELET, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 157 (1913)852;C. A 8 (1914)660;Chem. Zbl. 1914 I 28;Bull. SOC.chim. France 13 (1913)1085. E MAYERu.E A. ENGLISH,Liebigs Ann. Chem. 417 (1918)74. S.J.ANGYAL u. Mitarb., Nature [London] 161 (1948)723;J. chem. SOC.1949 2700,2704. C. N! SHOPEE, Nature [London] 162 (1948)619. S.J.ANGYAL, Org. Reactions 8 (1954)197. I. L.FINARu.K. E. GODFREY J. chem. Soc.; 1954 2294. H. R. SNYDER u.J. R. DEMUTH, J.Amer. chem. Soc. 78 (1956)1981. K.B. WIBERG,Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955)811. V FRANZEN, Liebigs Ann. Chem. 600 (1956)109. I. SIMITI,M.FARUS u.S. SILBERG, Chem. Ber. 95 (1962)2672. J. SCHNEKENBURGEK R.KAUFMA",Arch. Pharm. 304 (1971)259. I. SIMITI,E. CHINDRIS, Arch. Pharm. 308 (1975)688. N.BLAAEVIC,D.KOLBAH, B. BELIN,V SUNJIC, E KPJFEZ, Synthesis 1979 164. G. SIMCHEN in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)259.

51

Aldehyde aus Nitronen

KROHNKE

durch Spaltung mit Saure. Man geht von einer Halogenverbindung aus und addiert sie an Pyridin, wobei eine quartare Pyridinium-Verbindung I entsteht. Diese besitzt eine so hohe Protonenaktivitat, darj sie mit aromatischen Nitrosoverbindungen I1 sehr leicht an der Methylengruppe zu Nitronen I11 kondensiert werden kann. Mit Sauren konnen diese kristallisierten, meist gelb bis rot gefarbten Nitrone leicht in Aldehyd und Hydroxylamin-Derivat IV gespalten werden.

R-CHZ-Cl

+

N

-

3

R - C H Z - ; ~ c1" -

+

O

=

N

G

-

rv

N

, ,CH3 CH3

I11

+

0

+

NaCl

+

HzO

N

Es gelingt mit diesem ,,Nitron-Verfahren", organische Halogen-Verbindungen der allgemeinen Struktur Ar-CH2-Hal, R-CH=CH-CHz-Hal und R-COCH2-Hal in die entsprechenden Aldehyde uberzufuhren. Statt die Pyridinium-Verbindungen I aus den Halogenverbindungen zu gewinnen, konnen sie aus Verbindungen, die aktive Methylgruppen besitzen, durch Alkylierung von Pyridin mit Jod hergestellt werden, (siehe S. 439):

Das Verfahren eignet sich besonders zur Darstellung von empfindlichen Aldehyden. Auch ungesattigte Aldehyde, Dialdehyde, a-Ketoaldehyde und aromatische Ketone lassen sich darstellen. Gesattigte aliphatische Aldehyde sind uber die Nitrone bisher nicht zuganglich. E KROHNKEu. E. BORNE&Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 2006.

E KROHNKE,Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938) 2583; DRP 755943 (1938);Angew. Chem. 65 (1953) 613.

52

€? KARRER u. Mitarb., Helv. chim. Acta 24 (1941)1044;32 (1949)1013.

K.BALENOVIC u. Mitarb., J. org. Chemistry 17 (1952)1328;18 (1953)868 A. A. GOLDBERG u. H. A. WALKER,J. chem. SOC.1954 2540. S.J. ANGYAL, Org. Reactions 8 (1954)203. E SORM,V JAROL~M, M. STREIBL u. L. DOLEJS,Chem. and Ind. 1956 155. E KROHNKE, Angew. Chem. 75 (1963)319. E KROHNKE u. H. STEUERNAGEL, Chem. Ber. 96 (1963)494. J. HAMERu. A. MACALUSO, Chem. Reviews 64 (1964)481. A. GINER-SOROLLA, Chem. Ber. 101 (1968)611. D.MODERHACK, Chem. Ber. 108 (1977)887. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 200. W RUNDEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 1014 (1968)375. G.SIMCHEN in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)253.

Aldimin-Bildung

SCHIFF

aus Aldehyden und primiiren Aminen in Gegenwart von Alkali. Diese Reaktion einer Carbonylverbindung mit primaren Aminen verlauft uber ein Additionsprodukt I, das sofort Wasser abspaltet und in das Imin I1 iibergeht. Mit Ketonen bilden sich Anile.

I

I1

Die Imine aus aliphatischen Aldehyden und primaren aliphatischen Aminen sind reaktionsfahige ungesattigte Verbindungen, die zu Polymerisationen neigen und sehr leicht Halogenwasserstoff, Wasser, Hydrogensulfit, Cyanwasserstoff usw. addieren und in Heterocyclen ubergefuhrt werden konnen (Pyridin, Chinaldin). AuSerdem konnen sie mit nascierendem oder katalytisch angeregtem Wasserstoff sowie mit metallorganischen Verbindungen zu den entsprechenden sekundaren Aminen hydriert werden. Die Stabilitat der Iminoverbindungen ist stark konstitutionsbedingt. Sie sind sehr bestandig, wenn die C=N-Doppelbindung in Konjugation zu einer C=C-Doppelbindung treten kann. Sie lassen sich im allgemeinen wieder in ihre Komponenten zuriickverwandeln; deshalb konnen die gut kristallisierenden Imine aus einigen hoheren Aminen zur Reinigung, Identifizierung und manchma1 zur Isolierung von Carbonylverbindungen dienen. Vgl. prim. Amin-Alkylierung, S. 105; a-Ketosaure-Aminierg, S. 452.

53

H. SCHIFF, Liebigs Ann. Chem. (Suppl.) 3 (1864) 343; Liebigs Ann. Chem. 140 (1867) 93; 148 (1868) 330; 201 (1880) 355; 210 (1881) 114; Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 1936. W v. MILLERu. J. PLOCHL,Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 2020. Chem. Reviews 26 (1940) 297. M. M. SPRUNG, G. KRESZEu. H. GOETZ,Z. Naturforsch. 10B (1955) 370. C. E H. ALLENu. J. VAN ALLAN,Org. Syntheses,Coll. Vol. 111 (1955) 827. N. EBAFA,Bull. chem. SOC.Japan 34 (1961) 1151. E.H. CORDESu. W I? JENCKS, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 832. R. W LAYEKChem. Reviews 63 (1963) 489. B.E. LEACH,D. L. LEUSSING, J. Amer. chem. SOC. 93 (1971) 3377. A. E M. IQBAL,J. org. Chemistry 37 (1972) 2791. E MUNOZ,J. DONOSO,E G. BLANCO. J. chem. SOC. Perkin Trans.I1 M. A. VAZQUEZ, G. ECHEVARRIA, 1989 1617. R. K N O RH. ~ DIETRICH, MAHDI, Chem. Ber. 124 (1991)2057. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 453.

Aldol-Addition (Aldolisierung) eines Molekuls mit aciden Methylengruppen (,,Methylenkomponente") an die C=O-Gruppe eines Aldehyds oder Ketons (,,Carbonylkomponente") unter der katalytischen Einwirkung von Sauren oder Basen. Dabei entstehen z.B. aus zwei Carbonylverbindungen P-Hydroxycarbonylverbindungen= Aldole I.

Der induktive Effekt der Carbonylgruppe (Elektronenzug zum Sauerstoff) bewirkt eine Lockerung a-standiger Wasserstoffatome. 1st nun ein OH-Ion als Protonen-Acceptor zugegen (basische Katalyse), so kann es zur Ablosung eines Protons kommen (Saure-Base-Austausch), und es entsteht ein resonanzstabilisiertes Anion 11. Dieses knupft im Rahmen einer nucleophilen Addition seines Carbeniat-Kohlenstoffs an den positiv polarisierten Carbonyl-Kohlenstoff eine neue C-C-Bindung, wobei ein Aldol-Anion I11 gebildet wird. Als starke Base entreiat dieses Anion I11 - wieder nach der Art eines Saure-Base-Austausches einem weiteren Aldehydmolekul oder dem Losungsmittel ein Proton, so da13 erneut Aldol-Addition eintreten kann. 54

Mechanismus: Basische Katalyse

I1

-

H R-(!?

8

+ ICH2-CH=O

I

lOl0

+ H-B

R-CH-CH2-CH=O I

IOlQ I11

R-CH-CH2-CH=O I

+ BQ

OH

Bei der sauren Katalyse wird der positive Reaktionspartner, die Carbonylkomponente, aktiviert. Durch Protonisierung des Carbonyl-Sauerstoffs wird die Tendenz zur Ausbildung eines Dipols, also die Polarisierung der C=OGruppe, verstarkt. Das dabei entstehende Carbenium-Ion IV ist ein starkes Alkylierungsmittel und vermag die aktive CHz-Gruppe der Methylenkomponente direkt zu alkylieren. Saure Katalyse

R-CH II

+

H@

- R-CH I1

0

R-CH I

10-H

\o/

lo-H

0

Iv R

R'

I

+ CHz-CHO

I

R-CH-CH-CHO I

+

H*

OH

Man kann die sauer katalysierte Aldol-Addition aber auch als eine Addition der Methylenkomponente in ihrer Enolform an den Carbenium-Kohlenstoff der Carbonylkomponente ansehen. Ihre praparative Bedeutung ist im Vergleich zur alkalisch katalysierten Aldol-Addition gering. Die Aldol-Addition ist reversibel. Aldole konnen durch Sauren und Basen wieder in die Ausgangspartner gespalten werden (Aldol-Spaltung). Die Lage des Gleichgewichts ist von der CH-Aciditat der Methylenkomponente abhangig. Die Reaktionsfahigkeit der Aldehyde ist im allgemeinen grijBer als die der Ketone. 55

Die Aldole erfahren leicht eine Wasserabspaltung zu a , P-ungesattigten Carbonylverbindungen.

Die Aldolkondensation ist abhangig von der Konstitution der Verbindung (z.B. der Moglichkeit, konjugierte Doppelbindungen zu bilden) und von den Reaktionsbedingungen. Sie wird durch Einwirkung von Saure und Base katalysiert. Auch sie ist reversibel. Die Reaktionspartner der Aldol-Addition im erweiterten Sinne konnen variiert werden. Als Methylenkomponente verwendet man u. a.: Carbonylverbindungen mit a-standigen CH- bzw. CH2-Gruppen, 1.3-Dicarbonylverbindungen (z.B.Malonester, Acetessigester), aliphatische Nitroverbindungen, a-bzw. y-Alkylderivate von N-Heterocyclen (z.B. a-und y-Picoline und -Chinoline), Glycinund Chloressigester sowie phenolaromatischen ortho- bzw. para-standigen Wasserstoff und Acetylene. Bei der Carbonylkomponente fallt die Reaktionsfahigkeit in der Reihe Formaldehyd > n-Aldehyde > a-verzweigte Aldehyde > Ketone. Bei gemischten Aldol-Additionen (Aldehyd Keton) fungieren deshalb der Aldehyd stets als Carbonylkomponente und das Keton als Methylenkomponente. Sollen Aldehyde mit einem a-standigen H-Atom als Methylenkomponente an die Carbonylgruppe von Ketonen angelagert werden, so konnen sie als Schiffsche Basen V eingesetzt werden (gezielte Aldol-Kondensation).

+

-

V

+ (C&,hC=O

VI

VII

Das Aldimin V wird mit einem Lithiurnamid metalliert und anschlieljend mit dem Keton umgesetzt. Saure Hydrolyse des isolierbaren Li-Salzes VI liefert den a , P-ungesattigten Aldehyd VII. (Hohe Ausbeuten). Vgl. gekreuzte Aldol-Kondensation, S. 62. L. CHIOZZA, Liebigs Ann. Chem. 97 (1856) 350. A. WURTZ,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 74 (1872) 1361 W PERKIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 15 (1882) 2802. A. LADENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 22 (1889) 2583.

56

K. KOELICHEN, Z. physik. Chem. 33 (1900) 129. J. h e r . chem. SOC.36 (1914) 530. L. F! KYRIAKIDES, V LAMERu.M. L. MILLEF~, J. Amer. chem. Soc. 57 (1935) 2674. u.C. GRUNDMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 98. R. KUHN,W BADSTCJBNER 37 (1941) 717. R. I? BELL,J. chem. SOC.1937 1637; Trans. Faraday SOC. E WESTHEIMERu.H. COHEN,J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 90. S. OLSEN,Acta chem. scand. 9 (1955) 955. V FRANZEN,Chemiker-Ztg. 80 (1956) 446. R. E BELLu. M. J. SMITH,J. chem. Soc. 1958 1691. S. OLSEN,H. BALKu. K. FINHOLDT,Liebigs Ann. Chem. 635 (1960) 52. C. R. HAUSERu.W R. DUNNAVANT, J. org. Chemistry 25 (1960) 1296,1693. R. I? BELLu. F! T. MCTIGUE,J. chem. SOC.1960 2983. S. OLSENu.H. R~SSWURM, Liebigs Ann. Chem. 639 (1961) 1. S. OLSENu.E. AALRUST,Liebigs Ann. Chem. 648 (1961) 29. H. HELLMANN u.D. DIETRICH,Liebigs Ann. Chem. 656 (1962) 89. J. M. WEBBEKAdv. Carbohydrate Chem. 17 (1962) 27. B. D. WILSON,J. org. Chemistry 28 (1963) 314. G. WITTIGu. H. D. FROMMELD, Chem. Ber. 97 (1964) 3548. G. WITTIG,H. REIFF,Angew. Chem. 80 (1968) 8. A. T. NIELSEN,W J. HOULIHAN,Org. Reactions 16 (1968) 1. T. MUKAIYAMA, Org. Reactions 28 (1982) 203. M. BRAUN,Angew. Chem. 99 (1987) 24. W R. ROUSH, J. org. Chemistry 56 (1991) 4151. J. F! GUTHRIE,J. Amer. chem. SOC. 113 (1991) 7249. W R. ROUSH,J. org. Chemistry 56 (1991) 4151. S.-I. MURAHASHI, J. Amer. chem. SOC.117 (1995) 12436. A. S. ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 862.

Aldol-Addition

TOLLENS

von Formaldehyd mit einem Aldehyd oder Keton in Gegenwart einer schwachen Base. Da Formaldehyd keinen a-standigen Wasserstoff besitzt, wirkt er a ls sehr reaktionsfiihiger Carbeniat-Acceptor. Daher verlauft die Reaktion mit einer Carbeniat-Komponente auI3erordentlich rasch und fuhrt nach einer gekreuzten Cannizzaro-Reaktion (S. 44) zu Polymethylol-Derivaten, z.B. zu Pentaerythrit (I). 57

yH

OH I

H2C-CH2-CHO OH I

Q

H2C-CH-CHO

+ HOQ

0

+

II

CH2

-

8

H2C-EH-CHO

HO I H2C-CH-CHO I CHz

HO-CH2

\ /

C

HOH

a HO-CH2

I

2 CHzO HzO *

+

\

/CH-cHo HO-CH2

CHZOH

+ HCOOH

I Vgl. Aminomethylierung, S. 113.

B. TOLLENS u. P WIGAND, Liebigs Ann. Chem. 265 (1891) 316. Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 1087; Liebigs Ann. Chem. 289 (1896) 46. M. APELu. B. TOLLENS, Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903) 1342. C. M. VAN MARLEu. B. TOLLENS, S. OLSEN,A. HENRIKSEN u. R. BRAUERLiebigs Ann. Chem. 628 (1959) 1. T. J. PROSSER J. org. Chemistry 26 (1961) 242. D. BERTIN, H. FRITELu. L. NEDELEC, Bull. SOC.chim. France 1962 1068. A. T. NIELSEN, W J. HOULIHAN, Org. Reactions 16 (1968) 15. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la (1980) 1314.

Gezielte Aldol-Addition

MUKAIYAMA

von Silylenolethern an Aldehyde oder Ketone zur Bildung von P-Hydroxy-carbonylverbindungen in Gegenwart von Lewis-Sauren. Als geeignet haben sich Ti(IV)chlorid, Tritylperchlorat oder Bortrifluorid-Etherat erwiesen.

58

Diese mild und stereospezifisch verlaufende Kreuz-Aldol-Methode erlaubt die Kupplung von 2 verschiedenen Carbonylverbindungen, um eine C-C-Bindung herzustellen, so z.B. die nucleophile Addition von Aldehyden mit a-standigem H-atom an Ketone. Der saure Katalysator aktiviert dabei das Carbonyl-C-Atom :

Besonders giinstig konnen anstelle der Aldehyde oder Ketone auch ihre Acetale bzw. Ketale eingesetzt werden, da diese nur als Elektrophile reagieren und stiirkere koordinative Bindungen mit den Lewissauren eingehen.

0 OSi(CH313 R3-C i + R'-C, C-R5

/OR TiC&,HzO OR

R3-< R4'

OR C-C/-R' 'R5

'2

I

R4 Auch fur intramolekulare Cyclisierungen hat die gezielte Aldol-Addition Verwendung gefunden.

T. MUKAIYAMA, K. NARASAKA, K. BANNO,Chem. Letters 1973 1011. T. MUKAIYAMA, K. BANNO,K. NARASAKA, J. h e r . chem. SOC.96 (1974) 7503. T. MUKAIYAMA, M. HAYASHI, Chem. Letters 1974 15. T. MUKAIYAMA, Org. Reactions 28 (1982) 203. T. MUKAIYAMA, S. KOBAYASHI, M. MU-[, Chern. Letters 1984 1759; 1985 447. G. S. COCKERILL, I? KOCIENSKI,J. chern. SOC.Perkin Trans.I 1985 2101. T. MUKAIYAMA, M. MURAKAMI, Synthesis 1987 1043. M. BELLASSOUED, J.-E. DUBOIS,E. BERTOUNESQUE, Tetrahedron Letters 29 (1988) 1275. C. GENNARI, E MOLINARI,I? G. COZZI, A. OLTVA,Tetrahedron Letters 30 (1989) 5163. L. GONG,A. STREITWIESER, J. org. Chemistry 55 (1990) 6235. R. ANNUNZIATA, M. CINQUINI,E COZZI, F! G. C ~ Z Z E. I , CONSOLANDI, J. org. Chemistry 57 (1992) 456.

S. E. DENMARK, C.-TCHEN,Tetrahedron Letters 35 (1994) 4327. T. K. HOLLIS,B. BOSNICH,J. Amer. chem. SOC.117 (1995) 4570.

59

Aldol-Kondensation

KNOEVENAGEL

von Malonsaure oder Cyanessigsaure bzw. von deren Estern (aktivierte Methylengruppe) mit Aldehyden oder Ketonen zu a,p-ungesattigten Sauren. Sie erfolgt in Gegenwart geringer Mengen schwach basischer Katalysatoren (Ammoniak, primare und sekundare Amine, Pyridin und Piperidin [DOEBNER] sowie Chinolin). Die grolje Reaktionsfahigkeit dieser Methylengruppe verhindert eine Aldolkondensation der Aldehyde untereinander.

Hydrolyse

-c02

R-CHz-CH=C\

R-CH2-CH=CH-COOH

COOH I

Neben ihrer Funktion als Kondensationsmittel setzen die erwahnten basischen Katalysatoren auch die Decarboxylierungstemperatur der intermediar gebildeten Alkylendicarbonsaure I stark herab. Am giinstigsten erwies sich dabei Pyridin mit einer Spur Piperidin:

Aldol-Kondensation (DOEBNER) Dieses Verfahren liefert auch bei den alkyl- und alkoxyl-substituierten Aldehyden sehr gute Ausbeuten, bei denen die klassischen Reaktionen der Crotonisierung [PERKIN, KNOEVENAGEL] nur geringen Erfolg aufweisen. Auch Tic14 und Pyridin in Tetrahydrofuran sind als Katalysatoren hervorragend geeignet. Mit Malonsaure liefern sowohl aromatische Aldehyde als auch aliphatische Aldehyde die entsprechenden ungesattigten Carbonsauren in guter Ausbeute (Benzaldehyd +- Zimtsaure, Acetaldehyd +- Crotonsaure). Bei Ketonen, die schwieriger zu kondensieren sind, empfiehlt es sich, die Reaktion in benzolischer Losung mit etwas Eisessig und Ammonium- oder Piperidinacetat als Protonenacceptor durchzufuhren. Dahei mu13 das gebildete Wasser azeotrop abdestilliert werden. Durch geeigneten Einbau in ein ubergeordnetes cyclisches System (wenn z.B. die Moglichkeit einer Lacton-Bildung bei der Verwendung von Tri- oder Tetracarbonsauren als Methylenkomponente gegeben ist) kann die Aldolstufe fixiert werden.

60

COOH I HCCH2

- coz - HzO

I

I

5%

H3c

/

c=o

O

Der Reaktionsmechanismus entspricht dem einer Saure-Base-katalysierten AZdoZ-Kondensation. Das basische Kondensationsmittel wirkt als Protonenacceptor; es erzeugt die aktive carbeniatisierte Malonsaurekomponente, wahrend das Losungsmittel oder die saure Methylengruppe selbst als der zur Dehydratisierung des Aldols notwendige Protonendonator fungiert.

Aul3er diesem Mechanismus wird noch die Bildung eines Imins oder Iminium-Salzes als Zwischenstufe diskutiert: H I

+

R-C=O

HN

-

’ -Hzo

+H@

\

HI R- C- CH(COOR)2 I

/

N

H I

R-C=N

+ CHz(COOI$z

@/

\

- Ho

H

-€IN:

I

b

R-C=C(COOR)2

\

AIIgernein versteht man unter dieser Reakt.m jedoeh auch die KonLmsation von Verbindungen mit aktiven Methylengruppen im weiteren Sinne mit aromatischen und aliphatischen Aldehyden und Ketonen, wobei meist Ammoniak und Amine als Kondensationsmittel verwendet werden. Vgl. Bernsteinsaureester-Kondensation,S.167;Zimtsaure-Synthese,S. 662.

61

E R. JAPP u. E W STREATFEILD, J. chem. SOC.43 (1883)27. E. KNOEVENAGEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896)172;31 (1898)735,2598;37 (1904)4461. 0.DOEBNEP., Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900)2140;35 (1902)1137. R. KUHN,W BADSTUBNEP., CH. GRUNDMA",Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936)98. A. C. COPE, J. Amer. chem. SOC.59 (1937)2327. A. C. COPEu. C. M. HOFMA", J. Amer. chem. SOC.63 (1941)3456. J. R. JOHNSON, Org. Reactions l(1942) 226. D. T. MOWRY, J. Amer. chem. SOC.65 (1943)991;67 (1945)1050. G. WITTIG,U.TODTu. K. NAGEL,Chem. Ber. 83 (1950)110. E.J. CRAGOE,C. M. ROBBu. J. M. SPRAGUE, J. org. Chemistry 15 (1950)381. M.J. ASTLEu. J. A. ZASLOWSM,Ind. Engng. Chem. 44 (1952)2867. J. KLEINu.E. D. BERGMANN, J. Amer. chem. SOC.79 (1957)3452. E. C. HORNING, M. G. HORNINGu. D. A. DIMMIG,Org. Syntheses, Coll. Vol. 111 (1955)165. C. E H.ALLENu. E W SPANGLE& Org. Syntheses, Coll. Vol. 111 (1955)377. C. E H. ALLENu. J. VANALLAN,Org. Syntheses,Coll. Vol. 111 (1955)783. H. ZINNERE. WITTENBURG u. G. REMBARZ, Chem. Ber. 92 (1959)1614. J. M. PATTERSON, Org. Syntheses 40 (1960)46. R.STEVENS,J. chem. SOC.1960 1118. R. W HEIN,M. J. ASTLEu. J. R. SHELTON, J. org. Chemistry 26 (1961)4874. L. RAND,J. V SWSHER u. C. J. CRONIN, J. org. Chemistry 27 (1962)3505. G. JONES,Org. Reactions 15 (1967)204. W LEHNERT, Tetrahedron Letters 1970 4723. W LEHNERT, Tetrahedron 30 (1974)301. M. TANAKA, 0.OOTA,H. HIRAMATSU, K. FUJIWARA, Bull. chem. SOC.Japan 61 (1988)2473. R. TANIKAGA, N. KONYA,K. HAMAMURA, A. KAJI, Bull. chem. SOC.Japan 61 (1988)3211. S. SEBTI,A. SABEKA. RHIHIL,Tetrahedron Letters 35 (1994)9399. A. F! DAVIS,K. M. BHATTARAI, Tetrahedron 51 (1995)8033. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/2(1963)640,690. H. VON BRACHEL, u. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lc (1970)519. A. S. ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972)865. R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985)408. K. V. AUWERS u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 432 (1923)46. E VORSATZ, J. prakt. Chem. [21 145 (1936)265. J. KOO,M. S. FISH,G. N. WALKER u. J. BLAKE,Org. Syntheses 31 (1951)35. E. E JENNY u. C. A. GROB,Helv. chim. Acta 36 (1953)1937. I. L. FINAR u. K. E. GODFREY, J. chem. SOC.1954 2294. S.RAJAGOPALAN u. I!V A. RAMAN,Org. Syntheses, Coll. Vol. 3 (1955)425. S. J. DAVISu. J. A. ELVIDGE,J. chem. SOC.1962 3550.

Gekreuzte Aldol-Kondensation

CLAISEN-SCHMIDT

von aromatischen Aldehyden oder sonstigen Aldehyden ohne a-Wasserstoffatom mit aliphatischen Aldehyden oder Ketonen in Gegenwart von wiihigern Alkali zu ungesattigten Aldehyden bzw. Ketonen. Wenn die neugebildete C=CDoppelbindung in Konjugation zum Benzolkern treten kann, wird hier die Aldolstufe ubersprungen und irreversibel Wasser abgespalten. Aus Benzaldehyd und Acetophenon entsteht Benzylidenacetophenon (Chalkon), aus Glyoxylsaure und Aceton Acetylacrylsaure. 62

O

C

H

O

+ H&H-CO-C&j

CHOCOOH

+ cy7COC&

-H20

-H20

OCH=CE%-CO-Cd&

cy7COCH=CH--COOH

Neben 1.3-Diketonen und a-Ketosaureestern 1djt sich auch Essigester mit Benzaldehyd, am besten mit metallischem Natrium, kondensieren: ZimtsZiureester-Synthese(CLAISEN)

Vgl. Aldol-Kondensation S. 60; Zimtsaure-Synthese S. 662.

L. CLAISENu. A. CLAPAREDE, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 2460.

L.CLAISENu. A. C. PONDER, Liebigs Ann. Chem. 223 (1884) 137.

J. G. SCHMIDT,Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1459. L. CLAISEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890) 976. R. KUHN,W BADSTUBNER u. C. GRUNDMA",Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 98. E. E KOHLER u. H. M. CHADWELL, Org. Syntheses, Coll. Vol. I(1941) 78. E. SCHRAUFSTATTER u. S. DEUTSCH, Z. Naturforsch. 4b (1949) 276. C. R. CONRAD u. M. A. DOLLIVER, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 167. T. GROGERu. E. WALDMANN, Mh. Chem. 89 (1958) 370. A.A. RAVALu. N. M. SHAH, J. org. Chemistry 23 (1958) 748. W DAVEYu. D. J. TIVEY, J. chem. Soc. 1958 1230. D.N. DHAR,J. org. Chemistry 25 (1960) 1247. €! KLINKE u. H. GIBIAN,Chem. Ber. 94 (1961) 26. J. R. MERCHANT u. A. S. U. CHOUGHULEY, Chem. Ber. 95 (1962) 1792. G. SIPOS u. E S I R O K ~ ~Nature N , [London] 202 (1964) 489. A. T. NIELSEN,W J. HOULIHAN, Org. Reactions 16 (1968) 3,45. S. A. FINE,€! D. PULASKI,J. org. Chemistry 38 (1973) 1747. S. TSUBOI,' I ! UNO, A. TAKEDA, Chem. Letters 1978 1325. L. ENGMAN, M. P CAVA,Tetrahedron Letters 22 (1981) 5251. J. V SINISTERRA, A. GARCIA-RASO, J. A. CABELLO, J. M. MARINAS, Synthesis 1984 502. I? T.BUONORA, K. G. R O S A U ELONGJUN ~ DAI,Tetrahedron Letters 36 (1995). R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 402.

63

Aldonsaureamid-Abbau

WEERMAN

mit wd3rigem Natriumhypochlorit in die um ein Kohlenstoffatom &mere AZdose. Man erhalt aus D-Gluconsaureamid in 50prozentiger Ausbeute D-Arabinose und aus D-Arabonsaureamid die L-Erythrose. Der Abbau hat allerdings keinen praparativen Wert, da die entstehenden Aldosen durch das Hypochlorit weiteroxidiert werden. Das Saureamid wird auf dem iiblichen Weg aus der zugrunde liegenden Aldose dargestellt: Oxidation zum Aldonsaurelacton und schlieljlich mit alkoholischem Ammoniak ijberfiihrung in das Aldonsaureamid.

I

CHOH I HCOH I HOCH I HCOH I HCOI CHzOH

-

o=c-

I HCOH I HOCH I HCOI HCOH I CHzOH

O=CNH2 I HCOH I HOCH

-

I

HYOH

a NaOCl

n

cHoH + I

HOCH I HYOH

+

NaOCN Nacl

Diese Abbaureaktion gilt allgemein fur a-Hydroxycarbonsauren,z.B. laljt sich Benzaldehyd aus Mandelsaureamid darstellen. Sie verlauft analog dem Carbonsaureamid+Amin-Abbau. Da /3-Hydroxycarbonsauren kein Cyanat liefern, kann die Methode bei der Konstitutionsaufklarung zur Unterscheidung a-und P-standiger OH-Gruppen angewandt werden. Das Cyanat wird als Hydrazodicarbonamid isoliert. Vgl. Carbonsaureamid

+ Amin-Abbau, S. 186.

R. A. WEERMAN, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 37 (1918) 16. R. G. AULT,W N. HAWORTH u. E. L. HIRST,J. chem. SOC.1934 1722. W N. HAWORTH, S. PEATu. J. WHETSTONE, J. chem. SOC.1938 1975. 0. TH. SCHMIDT u. H. KRAFT,Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941) 35. E. S. WALLISu. J. E LANE, Org. Reactions 3 (1949) 275. 0.TH. SCHMIDT u. W M A Y E 8 Liebigs Ann. Chem. 571 (1950) 8. C. D. MASONu. E E NORD,J. org. Chemistry 16 (1951) 1869. C. L. ARCUSu. B. S. PRYDAL, J. chem. SOC.1954 4018. F! S.O'COLLA,J. J. O'DONNELL u. J. A. MULLOY, Proc. chem. SOC.[London] 1961 300.

64

Aldose-N-Glykosid+Isoglykosamin-Umlagerung

AMADORI

bei der Einwirkung katalytischer Mengen von H-Ionen. Anfangs nahm man an, dalj nur Glucoside primarer aromatischer Amine auf diese Weise reagieren, doch hat sich gezeigt, daR fast alle N-Glykoside umgelagert werden konnen. Bei dieser Reaktion entstehen aus den Aldose-N-Glykosiden die entsprechenden am Stickstoff substituierten 1-Amino-1-desoxy-ketosen.

-

HOFH HCOH

H2CNR.R' I

c=o I

HTH HCOH I

HCOH I

CH20H

CH20H

Diese Verbindungen stellen wichtige Zwischenprodukte zur Darstellung von Osazonen, Osonen, Chinoxalinen sowie zur Synthese des Riboflavins und der Folinsaure dar. Setzt man die Aldohexosen mit Aminosauren um, so bilden sich uber die N-Glykosylaminosauren I durch eine analoge Umlagerung ,,FructoseAminosauren" I1 ( 1-[a-Carboxy-alkylaminol-1-desoxy-~-fructose) .

HCOH HOCH

0

I

R

I

-

H2CNH-CHRI

COOH

c=o I HOCH I

R I1

65

KUHNund WEYGAND formulierten die Isomerisierung uber das Kation einer Aldimin-Verbindung 111 und ein Zuckerenol, das Aminoredukton Iy das sich schliel3lich in die Aminodesoxyketose umlagert.

I 1 8

HCNRR I

-

HCOH I HOCH I HCOH I HCO-

H0

8

HCNHR.R'

HC=NR.R'

I

HCOH I

HOCH

I

L

I

HCOH

I

I

HCOH

HCOH

HCOI CHzOH

HCOH

I

CHzOH

I

HOCH I

I

CHzOH

I11

HC-NRR'

H2C-NRR

YOH

c=o I

I

II

0

-H +

HFH

HFH

HFOH

HCOH

HCOH

HCOH

I

CHzOH

Iv

66

L

I

I

CHzOH

Auf Grund experimenteller Befunde schlagen MICHEELund DIJONGfolgende Mechanismen vor: NH-R I

R-HN,

NH-R CH I

HCOH

I

-R-N&

IVa

R-HN\@ CH I HCOH

I

VI

-

R-HN

+ H@

I

7V

R-HN

I

81

COH

I

VII NH-R

CH2

CHz

I

c=o

I

VIII

-H 8

CH2

NH-R I

8

NH2-R ‘CH I HCOH

I

I

HTl IX

Geht man vom N-Glykosid IIIa aus, so wird zunachst durch teilweise Hydrolyse freies Amin gebildet, das mit dem N-Glykosid die 1.1-Bis-N-Verbindung IVa bzw. mit einem Proton das Kation V bildet. Das Kation V spaltet ein Mol Amin ab unter Bildung des Carbenium-Ions VI;dieses lagert sich uber das Kation VII unter Hydrid-Verschiebung in das Amadori-Produkt VIII, bzw. dessen Lactol M um. Aliphatische N-Glykoside lassen sich auf Grund ihrer leichten Hydrolysierbarkeit auch leicht umlagern. Da das Amin bei der Umlagerung wieder abgespalten wird, wirkt es gleichzeitig als Katalysator. Geht man bei der Umlagerung direkt von den Komponenten (Aldose und Amin) aus, so kann sich immer die 1.1-Bis-N-Verbindung IVa bilden. Als das die Reaktion bestimmende umlagerungsfahige Zwischenprodukt ist hiernach also nicht das Ammonium-Ion einer Schiffschen Base, sondern das 1.1-Bis-N-Derivat IVa anzusehen. Wahrscheinlich gilt dieser Mechanismus jedoch nur fur die Modellsubstanz 3.4.5.6-Tetra-0-benzoyl-al-D-glucose. Die Bedeutung dieser Reaktion liegt vor allem auf dem Gebiet der Biochemie. In Nahrungsmitteln und daruber hinaus in allen lebenden Zellen ist durch das gleichzeitige Vorkommen von Zuckern und Aminen die Moglichkeit zu Additions- und Kondensationsreaktionen der Zuckercarbonylgruppe mit der Aminogruppe gegeben. Damit kann aber auch die beschriebene Umlagerung eintreten, wodurch die hydrolyseempfindliche C-N-Bindung im KohlenhydratMolekul gefestigt wird. Auf der anderen Seite kann die entstandene Ketose ih-

67

rerseits aber leichter dehydratisiert und aufgespalten werden als die ursprunglich vorliegende Aldose. CH20H I

co I R

+NH3

-hO

CHO I

HC-NH2 I R

Bei der Einwirkung von Ammoniak oder primaren Alkylaminen auf Fructose wird eine Retro-N-Glykosid-Umlagerung beobachtet, die zu Glucosaminen (allgemein 2-Amino-2-desoxy-aldosen) fuhrt. Vgl. Zucker-Isolierung, S. 666. M. AMADORI, Atti. Accad. naz. Lincei [61,2 (1925) 337; 9 (1929) 68,226; 13 (1931) 72,195. C. N. CAMERON, J. Amer. chem. SOC.48 (1926) 2737. R. KuHN u. E WEYGAND,Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 769. E WEYGAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 73 (1940) 1259, 1278, 1284 E. MITTSu. R. M. HIXON,J. Amer. chem. SOC.66 (1944) 483. E WEYGAND, W PERKOW u. P KUHNER, Chem. Ber. 84 (1951) 594. L. I. SMITHu. R. H. ANDERSON, J. org. Chemistry 16 (1951) 963. J. E. HODGEu. C. E. RIST,J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 1494; 75 (1953) 316. K. HEYNSu. K.-H. MEINECKE, Chem. Ber. 86 (1953) 1453. J. E. HODGE,Adv. Carbohydrate Chem. 10 (1955) 169. J. E CARSON, J. h e r . chem. SOC.77 (1955) 1881; 78 (1956) 3728. I? H. LOW u. H. BORSOOK, J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 3175. E MICHEELu. Mitarb., Chem. Ber. 89 (1956) 1702; 90 (1957) 1599,1606. K. HEYNSu. W BALTES,Chem. Ber. 9 1 (1958) 622; 93 (1960) 1616; 95 (1962) 2669. E MICHEELu. I. DIJONG,Liebigs Ann. Chem. 658 (1962) 120. D. PALM,H. SIMON, Z. Naturforsch. 20b (1965) 32. E MICHEEL, S. DEGENER,I. DIJONG,Liebigs Ann. Chem. 701 (1967) 233. H. SIMON, A. KRAUS, Fortschr. chem. Forsch. 14 (1970) 441. K. HEYNS,T. CHIEMPRASERT, W BALTES,Chem. Ber. 103 (1970) 2877. W FUNCKE, A. K L E M ELiebigs ~ Ann. Chem. 1975 1232. M. J. MARKS,H. M. WALBORSKY, J. org. Chemistry 46 (1981) 5405.

Alkindiol-Reduktion

WHITING

zu Dienen mit Lithiumaluminiumhydrid:

R 68

R

Ft

Neben Ether als Losungsmittel werden auch tertiiire Amine verwendet. So wurde das P-Cqo-Diol I in Diethylanilin bei 60 "C rnit 3 Mol LiAlH4 zum 7.7'-Dihydro-P-carotin (11) mit 80prozentiger Ausbeute umgesetzt:

I1

Eine Reihe weiterer Carotinoid-Kohlenwasserstoffe wurde auf diese Weise synthetisiert. Aurjerdem ermoglichte die Methode eine neue p-CarotinSynthese. Vgl. Ethinyiierung, S. 325.

I? NAYLERu. M. C. WHITING,J. chem. SOC.1954 4006. 0. ISLE&M. MONTAVON,R. RUEGGu. F! Z E L L EHelv. ~ chim. Acta 39 (1956) 454. E BOHLMA" u. H. J. MANNHARDT, Chem. Ber. 89 (1956) 1307. J. h e r . chem. SOC.108 (1986) 1338. H. R. P F A E N D LEEK.~ MAIER S . K. REPPE in HOUBEN-WEYL-MULLER S/ld (1972) 45.

Alkohol+Aldehyd-Oxidation

SWERN

mit Dimethylsulfoxid (DMSO) in Verbindung mit einem elektrophilen Aktivator. Neben Trifluoracetanhydrid hat sich vor allem Oxalylchlorid bewahrt. Dieses bildet mit DMSO eine aktivierte Zwischenstufe I, die sich mit dem Alkohol zu einem Alkoxysulfonium-Salz I1 umsetzt. In Gegenwart von Triethylamin zerfallt es unter Bildung des AZdehyds 111.

69

I

I1

I11

Diese auljerst milde Methode ist besonders fur langkettige und sterisch behinderte Alkohole geeignet und liefert im allgemeinen sehr gute Ausbeuten, versagt aber oft bei Alkinolen. Auch Amine konnen auf diese Weise zu Schiffschen Basen oxidiert werden:

Vgl. Alkohol-Dehydrierung, S. 70. K. OMURA, A. K. SHARMA, D. SWERN,J. org. Chemistry 41 (1976) 957. S. L. HUANG,K. OMURA, D. SWERN, Synthesis 1978 297. K. OMURA, D. SWERN, Tetrahedron 34 (1978) 1651. A. J. MANCUSO, S. L. HUANG,D. SWERN, J. org. Chemistry 43 (1978) 2480 . A. J. MANcuso, D. S. BROWNFAIN, D. SWERN,J. org. Chemistry 44 (1979) 4148. A. J. MANCUSO, D. SWERN, Synthesis 1981 165. R. E. IRELAND, D. W NORBECK, J. org. Chemistry 50 (1985) 2198. D. KEIRS,K. OVERTON, Chem. Commun. 1987 1660. A. B. SMITH111, T LEENAY,H. J. LlU, L. A. NELSON,R. G. BALL,Tetrahedron Letters 29 (1988) 49. H.-U. REISIG,Chem. Ber. 127 (1994) 2327. B. HOFMANN,

Alkohol-Dehydrierung

OPPENAUER

zum Aldehyd bzw. Keton mittels einer Carbonylverbindung als Dehydrierungsmittel. Man verwendet meistens das stark reduzierend wirkende Cyclohexanon, Aceton oder p-Benzochinon in Gegenwart von Aluminium-tert.-butylat, -isopropylat oder -phenolat als Wasserstoff-Acceptor. R\

a\

R/cHoH +m?=O

-

~(oc(c&)3)3, R\

RYC'O

m\

+a 'CHOH

Diese Alkohol-Dehydrierung ist eine Gleichgewichts-Reaktion (vgl. Carbonyl-Reduktion, S. 205). Man mufi aus diesem Grund mit einem Iherschufi an 70

Aldehyd bzw. Keton arbeiten oder einen Aldehyd als Acceptor wahlen, der um etwa 50" hoher siedet als der entstehende Aldehyd. Diese Reaktion ist fur die alkoholische Gruppe spezifisch; ihr sind hauptsachlich sekundare Alkohole zuganglich. Bei ungesattigten Alkoholen kann eine Wanderung der Doppelbindung eintreten. Als Nebenreaktion kann AldolKondensation erfolgen. Ihr Hauptanwendungsgebiet findet die Reaktion bei empfindlichen Naturstoffen, z. B. in der Sterin- und Alkaloidreihe. Besonders mild verlauft die Oxidation mit Chloral als Oxidationsmittel in Gegenwart von Aluminiumoxid, 2.B.:

Der Reaktionsmechanismus wird wie die Meerwein-Ponndorf-Vrley-Reduktion uber einen cyclischen aergangszustand (Koordinationsverbindung)formuliert, der die intramolekulare anionische Wasserstoff-ijbertragung begiinstigt. Zuerst mu13 der Alkohol in das Aluminium-alkoholat ubergefuhrt werden:

Vgl. Carbonyl-Reduktion, S. 205; Alkohol +Aldehyd-Oxidation, S. 69

R. V OPPENAUER,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 56 (1937) 137. T. BERSIN,Angew. Chem. 63 (1940) 266. A. WETTSTEIN, Helv. chim. Acta 23 (1940) 388. H.SCHINZ u. Mitarb., Helv. chim. Acta 31 (1948) 2235; 32 (1949) 1265. C. DJERASSI, Org. Reactions 6 (1951) 207. R. E. LUTZu. R. L. WAYLAND, J. h e r . chem. SOC.73 (1951) 1639. H.LUND,Acta chem. scand. 5 (1951)1394. V FRANZEN u. H. KRAUCH, Chemiker-Ztg. 79 (1955) 169. S.TRIPPETT, J. chem. Soc. 1955 370. H. J. RINGOLD, B. LOKEN,G. ROSENKRANZ u. I? SONDHEIMER, J. h e r . chem. Soc. 78 (1956) 816.

71

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Alkohol-Selbstkondensation

GUERBET

primarer Alkohole durch Einwirkung von Alkali oder Kupfer bei Temperaturen iiber 200"und erhohtem Druck zu in a-Stellung verzweigten Alkoholen. Aus Butylalkohol entsteht neben anderen Produkten a-Ethylhexanol. Als moglicher Reaktionsverlauf wird die Folge Dehydrierung, Aldolkondensation des entstandenen Aldehydmolekiils, Hydrierung zum Alkohol diskutiert.

- H20

CH3-CHz-C-CHO II

CH3-CH2-CH2-CH

Vgl. Butadien-Synthese, S. 173.

M. GUERBET, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 128 (1899) 511; 146 (1908) 300, 1405; 149 (1909) 129; 150 (1910) 183; 154 (1912) 222, 713,1357; 155 (1912) 1156.

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72

Alkoholat-Alkylierung

WILLIAMSON

zu Ethern mit Alkylhalogeniden. Durch geeignete Wahl der Reaktionspartner konnen symmetrische und gemischte Ether dargestellt werden. Als Losungsmittel hat sich Dimethylsulfoxid besonders bewahrt.

Ch-CH2-CH2-ONa

+ JCH2-CY,

- NaJ

Cl&-CH2-CH2-O-CH2-Cy7

Als Nebenreaktion kann Olefinbildung auftreten. Dies ist besonders bei Verwendung sekundarer und tertiarer Halogenide der Fall. Auch Phenolate konnen alkyliert werden. An Stelle von Alkylhalogeniden sind als Alkylierungsmittel auch Dialkylsulfate geeignet (besonders zur Darstellung von Phenylmethyl- und Phenylethylethern).

Alkohole, die weitere 0-Funktionen wie OH, OR, COOR besitzen, konnen besser uber die Thalliumalkoholate verethert werden:

Eine Verbesserung bedeutet auch der Einsatz der Phasen-Transfer-Katalyse. So reagieren Alkohole fast quantitativ mit Dimethylsulfat im 2-Phasensystem mit 50%iger NaOH unter Zusatz von Tetrabutylammoniumjodid zu den entsprechenden Methylethern. Vgl. Diarylether-Kondensation,S. 266. A. W. WILLIAMSON, J. chem. SOC.4 (1852)229. E ULLMANN u. F! SPONAGEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905)2211. 0.C. DERMER,Chem. Reviews 14 (1934)409. R. C. ELDERFIELD, B. M. PITTu. I. WEMPEN,J. h e r . chem. Soc. 72 (1950)1334 M.T LEFFLER u. A. E. CALKINS, Org. Syntheses, COILVoI. I11 (1955)544. R.H. BAKER u. N! B. MARTIN, J. org. Chemistry 25 (1960)1496. R. G.SMITH,A. VANTERPOOL, H. J. KULAK, Canad. J. Chem. 47 (1969)2015. A. MERZ,Angew. Chem. 85 (1973)868. H.-0. KALINOWSKI,G. CRASS, D. SEEBACH, Chem. Ber. 114 (1981)477. B. JURSIC,Tetrahedron 44 (1988)6677. U.KOERT,Synthesis 1995 115,126. V BETHMONT, E FACHE, M. LEMAIRE, Tetrahedron Letters 36 (1995)4235. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 613 (1965)24.

73

Alkyl amin-Abbau (Alkyljodid-Bestimmung)

HERZIG-MEYER

mit Jodwasserstoffsaure zur quantitativen N-Alkylgruppen-Bestimmung. Die am Stickstoff alkylierten Basen werden mit Jodwasserstoffsaure in die entsprechenden Alkylammoniumsalze ubergefuhrt, in denen die sonst sehr reaktionstrage Alkyl-Stickstoff-Bindung etwas gelockert ist und die deshalb eine gewisse Tendenz zur Abspaltung eines Alkylrestes aufweisen. In der Hitze spalten sie Alkyljodid ab, das gravimetrisch (durch Uberfuhren in AgJ) oder titrimetrisch (als Jodat) bestimmt werden kann.

R\ R'

N-C&

+ HJ

-

JQ

Erh.

CH3J

+

R\

,NH

R

Abbau quartiirer Ammoniumhydroxide, S. 1. J. HERZIG u. H. MEYE&Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894)319;Mh. Chem. 15 (1894)613;16 (1895) 599;18 (1897)379. R. KUHNu. H. ROTH,Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1934)1458. R. KUHNu. E GIRAL,Ber. dtsch. chem. Ges. 68 (1935)387. H. ROTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953)667. E MOLLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957)961.

N-Alkylanilin+C-Alkylanilin-Umlagerung

HOFMANN-MARTIUS

durch Erhitzen von N-alkylierten Anilinhydrochloriden oder -hydrobromiden auf 200 bis 300".Es entstehen dabei die entsprechenden Salze in para-Stellung alkylierter primarer bzw. sekundarer Amine neben wenig ortho-alkylierter Verbindung.

R

Die intermolekulare Wanderung der Alkylgruppen in die ortho-Stellung tritt i.a. dann auf, wenn die para-Stelle blockiert ist. Als Nebenreaktion kommt es im Verlauf der Umlagerung oft zu Isomerisierungen der Alkylgruppen und zum Auftreten der freien Alkylhalogenide. AuDerdem kann Olefinbildung eintreten. 74

Vgl. Alkyl-arylether + Alkylphenol-Umlagerg, S. 75;0-Ally1 -+C-Allyl-Umlagerung, S. 91; Halogenwanderung, S.366;Nitrosamin-Umlagerung, S. 487;Phenylester -+ Acylphenol-Umlagerung, S. 549. A. W HOFMANN u. C. A. ~ R T I U S Ber. , dtsch. chem. Ges. 4 (1871)742. A. W HOFMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 5 (1872)704,720;7 (1874)526. W J. HICKINBOTTOM u. Mitarb., J. chem. Soc. 117 (1920)103;1930 1566;1931 1281. A. MICHAEL,J.h e r . chem. SOC. 42 (1920)787. W J. HICKINBOTTOM, J. chem. SOC.1934 1700;1935 1279;1937 404,1119. E. D.HUGHES u. C. K. INGOLD, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952)45. J. THESINGu. H. MAYE& Chem. Ber. 87 (1954)1084. A. FISCHEKR. D. ToPSOM u.J. VAUGHAN, J. org. Chemistry 25 (1960)463. D.A. ARCHERu.H. BOOTH,Chem. and Ind. 1962 1570. Y. OGATA,K.TAKAGI,J. org. Chemistry 35 (1970)1642. A. G.GIUMANINI, S. ROVERI,D. DELWZA, J. org. Chemistry 40 (1975)1677. E MOLLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957)848.

Alkyl-arylether+Alkylphenol-Umlagerung in Gegenwart starker Mineralsauren (Schwefelsaure, FluSsaure) oder saurer Katalysatoren (Aluminiumchlorid, -bromid, Zinkchlorid). Neben einer unter diesen Reaktionsbedingungen erwarteten reinen Entalkylierung tritt in vielen Fallen diese Umlagerung auf Die Alkylgruppe kann dabei in die ortho- oder in die para-Stellung eintreten. Tertiare Alkylgruppen wandern am leichtesten, sekundare schon etwas schwieriger und die einfachen primken nicht oder nur unter groBen Schwierigkeiten. OR

OH

Wahrscheinlich verlauft diese Umlagerung unter Wanderung eines Alkylcarbenium-Kations. Bei der ortho-Umlagerung nimmt man einen intramolekularen Mechanismus an, bei der para-Umlagerung scheint jedoch bevorzugt ein intermolekularer Verlauf einzutreten. Vgl. N-Alkylanilin rung, S. 549.

+ C-Alkylanilin-Umlagerung, S. 74; Phenylester + Acylphenol-Umlage-

C. HARTMANN u. L. GATTERMA”,Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892)3531. R.A. SMITH,J. Amer. chem. SOC.55 (1933)3718. W I. GILBERT u. E. S. WALLIS,J. org. Chemistry 5 (1940)184. D.S.TARBELL u. J. C. F’ETROPOULOS, J. Amer. chem. Soc. 74 (1952)244. H. HART u. R. J. ELM,J. h e r . chem. Soc. 76 (1954)3031.

75

M. J. S. DEWARu. N. A. PUTTNAM, J. chern. SOC.1959 4080,4086,4090. M. H.PALMER, G. H. MCVIE,J. chern. SOC.(B) 1968 742. F! A. SPANNINGER, J. L. VON ROSENBERG, Chem. Comrnun. 1970 795. H. SUHR, R. I. WEISS, Liebigs Ann. Chem. 760 (1972)127. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc(1976) 492.

Alkylcarbenium-Umlagerung

WAGNER-MEERWEIN

in der Terpenreihe, z.B. Camphenhydrochlorid (I) + Isobornylchlorid (111).Die Umlagerung verlauft in polaren Losungsmitteln, z.B. Schwefeldioxid oder Nitromethan. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional der Fahigkeit des Losungsmittels, das tertiare Halogenid zu ionisieren, ohne es zu zerstoren. Daruber hinaus katalysieren Lewis-Sauren, wie HgC12, FeC13 und SnC14, da sie Chlorid-Ionen komplex binden konnen. Die Reaktion ist reversibel. Sie verlauft als nucleophile 1.2-Umlagerung nach dem allgemeinen Schema

-

I:: --C-CRI

-XQ

I

I --C-C-

+ XQ

".,0

,I'

R

bnv.YQ

::I -c-cI

Y I

b2-W.

I

R

-c-c-

I I

I R

wobei R = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl und die beiden C-Atome primar, sekundar oder tertiar sein konnen. X ist ein Atom (oder eine Gruppe), das mit seinem Bindungselektronenpaar aus dem Molekul austreten kann und R induziert, anionisch zu dem so gebildeten Carbenium-Kohlenstoff hinuberzugleiten. Die neu entstandene Elektronenlucke kann durch Wiederanlagerung von X bzw. durch Reaktion mit dem Losungsmittel (Y) wieder aufgefullt werden, oder es kann durch Abspaltung eines Protons ein Olefin gebildet werden. Die Ursache fur die Umlagerung beruht auf der unterschiedlichen Stabilitat der intermediiir entstehenden Carbeniumionen (siehe Kohlenstoff-Anionotropie, S. 455). So wird Camphenhydrochlorid (I) uber das ,,uerbriickte" (,,nichtklassische") Carbenium-Ion I1 in Isobornylchlorid (ZII) umgelagert. Da diese Umlagerung reversibel ist, durchlauft die Ruck-Reaktion die gleichen Zwischenstufen. Die Bindung zwischen C-6 und C-2 bildet sich synchron mit der Losung der Bindung zwischen C-2 und C1. (Anchimere Beschleunigung der Ionisation am C-2 durch C-6.) 76

In beiden Fallen verlauft die Reaktion nicht uber ein offenes (,,klassisches") Carbenium-Ion

I

I1

I11 Phenol-Oxidation, S. 163;Pinakol Vgl. Benzol stoff-Anionotropie, S. 455.

+ Pinakolon-Umlagerung, S. 569; Kohlen-

G. BLANC,Bull. SOC.chim. France [3]19 (1898)350;25 (1901)70. 0.WAGNER,J. NSS. phys. chem. Ges. 3 1 (1899)680. H.MEERWEINu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 405 (1914)129;417 (1918)225; 435 (1923)174; 453 (1927)16;J. prakt. Chem. [21 104 (1922)289. H. MEERWEINu. K. VAN EMSTER, Ber. dtsch. chem. Ges. 53 (1920)1815;55 (1922)2500. T. I? NEVELL,E. DE SALAS u. C. L. WILSON, J. chem. SOC.1939 1188. I. DOSTROVSKY, E.D. HUGHESu. C. K. INGOLD,J. chem. SOC.1946 192. S. WINSTEINu. D. TRIFAN, J. Amer. chem. SOC. 71 (1949)2953;74 (1952)1147,1154. J. D.ROBERTS,R. E.MCh'LAHON u. J. HINE,J. h e r . chem. SOC.72 (1950)4237. C. J. COLLINS,J. G. BURRu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC. 75 (1953)397,402,405. W R. VAUGHANu. R. Q. LITTLEjr., J. Amer. chem. SOC.76 (1954)4130. J. D. ROBERTS,C. C. LEEu. W H. SAUNDERS jr., J.Amer. chem. SOC. 76 (1954)4501. R. I? LINSTEAD,E.A. BRAUDE,L. M. JACKMAN u. A. N. BEAMES,Chem. and Ind. 1954 1174. C. J. COLLINSu. W A. BONNER, J. Amer. chem. Soc. 77 (1955)92. K.ALDER,H.KRIEGERu. H. WEISS, Chem. Ber. 88 (1955)144. J . A. BERSONu. W M. JONES, J. Amer. chem. SOC. 78 (1956)6045. J. MCKENNAu. J. B. SLINGER, J. chem. SOC.1958 2759. E! D. BARTLETT,E.R. WEBSTER,C. E. DILLSU.H. G. RICHEYjr., Liebigs Ann. Chem. 623 (1959)217. D. J. CRAMu. J. TADANIE~ J. h e r . chem. Soc. 81 (1959)2737. J. A. BERSON,C. J. OLSENu.J. S. WALIA,J. h e r . chem SOC.84 (1962)3337. W HUCKELu. D. VOLKMANN, Liebigs Ann. Chem. 664 (1963)31. D.J. CRAM,J. Amer. chem. Soc. 86 (1964)3767. M. HARTMANN,Liebigs Ann. Chem. 729 (1969)8. H . HOGEVEEN, E. M. VAN KRUCHTEN,Top. Curr. Chem. 80 (1979)89. D.BERNER,D. I? COX, H. DAHN,Helv. chim. Acta 66 (1982)2061. S. J. CRISTOL,R. J. OPITZ,J. org. Chemistry 50 (1985)4558. W. KIRMSE,U. MROTZECK, R. SIEGFRIED,Chem. Ber. 124 (1991)241. M. KONTRATENKO u . a,. J. Amer. chem. Soc. 117 (1995)6907.

77

Alkylcarbenium-Umlagerung

WESTPHALEN

in der Steroidreihe bei der Dehydratisierung von 5a-Hydroxy-Verbindungen mit Essigsaureanhydrid und Schwefelsaure. Dabei wandert die angulare Methyl-Gruppe aus der lop- in die 5P-Stellung.

OAC

5 a-Hydroxy-3~.~-diacetoxycholestan

3/3.6/3-Diacetoxy-5-methyl-19nor-A9cholestan (Westphalen-Diacetat)

Notwendige Voraussetzung fur die (irreversible) Alkylcarbenium-Umlagerung ist die spezifische sterische Anordnung der Substituenten in 5- und 6Stellung. Nur bei 5a-Hydroxy-Steroiden mit 6P-standigen elektronegativen Gruppen (OCH3, Hal) kann sie durchgefuhrt werden. 3P-standige elektronegative Substituenten erleichtern die Reaktion, die spezifisch durch Schwefelsaure bzw. KHSO4 katalysiert wird. Folgender Mechanismus wird angenommen: X = OAc, Hal, OR.

T. WESTPHALEN, Chem. Ber. 48 (1915) 1064. H. LETTRE,M. MULLEQChem. Ber. 70 (1937) 1947. B. ELLIS,V A . PETROW, J. chem. SOC. 1952 2246. H. AEBLI,C. A. GROB,E. SCHUMACHE~ Helv. chim. Acta 41 (1958) 774 J. S. MIHINA,J. org. Chemistry 27 (1962) 2807. A. T. ROWLAND, J. org. Chemistry 29 (1964) 222. G. SNATZKE, Liebigs Ann. Chem. 686 (1965) 167.

78

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Alkylhalogenid-Kondensation

WURTZ

mittels metallischen Natriums zur Kohlenwasserstoff-Synthese.Man verwendet im allgemeinen die Alkylbromide und -jodide und e r h d t allerdings nur bei den hoheren Homologen oft gute Ausbeuten an Kohlenwasserstoffen. AulJer Natrium werden auch andere Metalle verwendet. 2RX

+ 2Na

-

R-R

+ 2NaX

Werden die Halogenide von zwei verschiedenen Alkylresten in die Reaktion eingesetzt, so erhalt man ein Gemisch von Kondensationsprodukten mit gleichartigen und verschiedenen Alkylresten, das nur schwer zu trennen ist, weshalb man diese Methode nur zur Darstellung symmetrischer Kohlenwasserstoffe benutzt.

+

EX-

R-R

+ R-R + R-R

Jedoch liefert die unsymmetrische Verknupfung eines Alkylhalogenids mit einem Arylhalogenid mittels Natrium brauchbare Ausbeuten, da die 3 moglichen Reaktionsprodukte sich gut trennen lassen:

Aryl-Alkylhalogenid-Kondensation(WURTZ-FITTIG)

Die reine Arylhalogenid-Kondensationzu Di- und Polyarylen [FITTIG] ist dagegen mit dieser Methode nicht durchfuhrbar. Als Reaktionsmechanismus wird sowohl Radikalbildung als auch ein Reaktionsverlauf uber eine metallorganische Zwischenstufe diskutiert. Er wird bestimmt durch die Reaktivitat des Metalls und des Alkylhalogenids. 79

CH3J CH3Na

+

+

2Na

-

CH3J -C&-CI-&

CaNa

+ NaJ + NaJ

Wahrend der radikalische Mechanismus fur die Reaktion des Halogenids mit Natrium in der Gasphase wahrscheinlich erscheint, konnte bei der normalen Umsetzung in Losung bei niedriger Temperatur die metallorganische Stufe isoliert werden. Gegen die radikalische Deutung dieser normalen Ausfuhrungsform der Kondensation sprechen auch die Befunde, daB optisch aktives [aChlorethyll-benzol, 2-Chlor-butan und 2-Chlor-octan bei der Kondensation mit Natrium optisch aktive Kohlenwasserstoffe liefern. Die beobachtete Racemisierung bei der Reaktion vor allem einiger Alkylbromide wird auf einen reversiblen Halogen-Metall-Austausch zuruckgefuhrt. Dagegen verlauft die Reaktion bei der gemischten Kondensation sicher uber eine Arylnatrium-Zwischenstufe und nicht uber Radikale. Vgl. Diarylkondensation, S. 262; Lithium-Halogen-Austausch, S. 464

A. WURTZ, Ann. Chimie [31 44 (1855) 275; Liebigs Ann. Chem. 96 (1855) 364. B. TOLLENS u. R. FITTIG,Liebigs Ann. Chem. 131 (1864) 303. R. FITTIGu. J. KONIG,Liebigs Ann. Chem. 144 (1867) 277. u. E. C. GOES,Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 2889. H. H. SCHLUBACH S. GOLDSCHMIDT u. W SCHON,Ber. dtsch. chem. Ges. 59 (1926) 948. 49 (1927) 2089. W. E. BACHMANN u. H. T. CLARKE, J. Amer. chem. SOC. u. Mitarb., J.h e r . chem. SOC.64 (1942) 2240; 73 (1951) 4363. A. A. MORTON E. S. WALLISu. E H. ADAMS. J. Amer. chem. SOC.55 (1933) 3838 E. BERGMA", Helv. chim. Acta 20 (1937) 590. H. GILMAN u. E W MOORE,J. h e r . chem. SOC.62 (1940) 1843. R. B. RICHARDS,Trans. Faraday SOC.36 (1940) 956. E C. WHITMORE u. H. D. ZOOK, J. h e r . chem. SOC.64 (1942) 1783. chim. France [51 1948 291. M. TUOT,Bull. SOC. H. W DAVIS,W R. GILKERSON u. H. H. HERNANDEZ, J. chem. Educat. 26 (1949) 606. R. L. LETSINGER, L. G. MAURY u. R. L. BURWELL, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 2373. D. RIDGEu. M. TODD,Chem. and Ind. 1955 905. H. G. EMBLEM, E. LEGOFF,S. E. ULRICH u. D. B. DENNEY, J.h e r . chem. SOC.SO (1958) 622. E. MULLERu. W KIEDAISCH, Liebigs Ann. Chem. 632 (1960) 28. F? S. S K E L L u. A. E! KRAPCHO, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 754. H. GUSTENu. L. HORNERAngew. Chem. 74 (1962) 586. C. C. CHAPPELOW jr., R. L. ELLIOTT u. J. T. GOODWIN,J. org. Chemistry 27 (1962) 1409. J. W CONNOLLY u. G. URRY, J. org. Chemistry 29 (1964) 619. T. L. KWA,C. BOELHOUWER Tetrahedron 25 (1969) 5771. J. I? GARST,R. H. COX, J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 6389. E VOGTLE,F! NEUMANN, Synthesis 1973 85. E ASINGER,H. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER 511 a(1970) 347,480. H. FRICKE in HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l b (1972) 451. in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 / l c (1980) 678. H. MUTH,M. SAUERBIER

80

Alkylhalogenid-Oxidation

KORNBLUM

zu Aldehyden mit Dimethylsulfoxid. Alkyljodide, a-Halogenketone, -ester und Benzylhalgonide konnen direkt oxidiert werden, wahrend z.B. Alkylchloride besser uber die p-Toluolsulfonsaureester I1 mit DMSO und Natriumbicarbonat behandelt werden:

RCHJ

RCHzCl

-

-w

DMSO

-

RCHO

I

RCHz-OSa

I1

eta

DMSO,150" NaHCO3

RCHO

Die Zugabe von Silbertetrafluoroborat verbessert noch die Reaktion durch Unterstutzung der Bildung der Alkoxydimethylsulfonium-SalzeI, z.B. :

Vgl. Aldehyde aus Nitronen, S. 52.

N. KORNBLUM, J. W POWERS,G. J. ANDERSON, W J. JONES,H. 0. LARSON,0. LEVANDu.W M. WEAVER, J. Amer. chem. SOC.79 (1957)6562. N. KORNBLUM, W J. JONES u. G. J. ANDERSON, J. Amer. chem. SOC.81 (1959)4113. K. TORSSELL,Acta chem. scand. 21 (1967)1. W W EPSTEIN,E W SWEAT,Chem. Reviews 67 (1967)253. B. GANEM,R. K. BOECKMANjr., Tetrahedron Letters 1974 917. A. WEICKMANN, K.-F! ~ L L E in R HOUBEN-WEYL-MULLER 4/la (1981)375. G. SIMCHEN in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)248.

Alkylierender Abbau

HALLER-BAUER

nicht enolisierbarer Phenyl-alkylketone mit Natriumamid zu Amiden I und Kohlenwasserstoffen 11. Die Alkylierung der Carbonylverbindung erfolgt mit Alkylhalogenid und Natriumamid. Die h i d e der Trialkylessigsaure konnen anschlieljend mit salpetriger Saure in die Trialkylessigsaure ubergefuhrt werden. (Vgl. S. 178). 81

cSH5-CO-CRR'z

+

NaNHz

+

(HzO)

-

RzFE-CO-NHZ I

+ C& + NaOH I1

Bei den einfach gebauten Sauren verlauft die Reaktion mit guter Ausbeute, bei den hoheren Gliedern treten Schwierigkeiten auf. Es kann so eine ganze Reihe Ketone zunachst alkyliert und dann zu tertiaren Carbonsaureamiden bzw. Carbonsauren abgebaut werden. Von hier aus lassen sich auch die schwierig zuganglichen Amine mit quartiirem a-C-Atom darstellen. (Vgl. S. 186). Diese Spaltungs-Reaktion verlauft unter Erhaltung der Konfiguration (optische Aktivitat). Dies konnte am Cyclopropan-Derivat I11 (1-Benzoyl-l-methyl2.2-diphenyl-cyclopropan)bei der Reaktion mit Natriumamid in Toluol gezeigt werden. Das 1-Methyl-2.2-diphenyl-cyclopropan (VI) entsteht wahrscheinlich uber das Zwischenprodukt das in ein Benzamid-Molekul und ein Carbanion (V) bzw. ein Ionen-Paar dissoziiert.

VI

E W SEMMLER , Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 2577. u. E. BAUEKC. R.hebd. S6ances Acad. Sci. 148 (1909) 70, 127; 149 (1909) 5; C. A. 3 A. HALLER (1909) 1161; Ann. Chim. 1 (1914) 5. A. HALLER,Bull. SOC.chim. France 3 1 (1922) 1117. Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925) 580. A. SCHONBERG, J. chem. SOC.1942 490. A. J. BIRCHu. R. ROBINSON, J. chem. SOC.1946 130. C. L. CARTERu.S. N. SLATER, K. E. HAMLINu.A. W WESTON,Org. Reactions 9 (1957) 2. C. L. BUMGARDNER, K. G. MCDANIEL, J. Amer. chem. SOC.9 1 (1969) 6821. H. M. WALBORSKY, L. E. ALLEN,H . J . TRAENCKNE~ E. J. POWERS, J. org. Chemistry 36 (1971) 2937. E. M. KAISER,C. D. W A R N ESynthesis ~ 1975 395 J. P GILDAY,J. C. GALLUCCI, L. A. PAQUETTE, J. org. Chemistry 54 (1989) 1399. L. A. PAQUETTE, J. F? GILDAI:G. D. MAYNARD,J. org. Chemistry 54 (1989) 5044. L. A. PAQUETTE, G. D. MAYNARD, J. org. Chemistry 54 (1989) 5054.

82

Alkylierung

CLAISEN

von P-Dicarbonyl-Verbindungenin acetonischer Losung mit Halogenalkylen in Gegenwart von Kaliumcarbonat. Das Reaktionsmedium wird im Verlauf dieser Umsetzung nie stark alkalisch. Deshalb kann man P-Dicarbonyl-Verbindungen auch mit Hilfe sehr alkaliempfindlicher Halogenalkyle alkylieren. Der Nachteil dieser Carbonatmethode ist die haufig eintretende Alkylierung am Sauerstoff. Man kann aber durch die Wahl der Reaktionsbedingungen, z.B. des Halogens oder des Losungsmittels, die 0-Alkylierung wesentlich unterdrucken. CLAISENhat diese Arbeit nicht mehr selbst veroffentlicht, sie wurde durch K. VON AUWERSmitgeteilt.

Vgl. Acetessigester-Synthesen,S.6;Malonester-Synthesen, S.465. C. WEYGAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928)687. K. V. AUWERS,Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938)2082. H.HENECKA,Ber. dtsch. chem. Ges. 81 (1948)189. G.BRIEGEFW M. PELLETIER Tetrahedron Letters 1965 3555. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)603.

C-Alkylierung und C-Acylierung

NENCKI

von Phenolen in Gegenwart von Eisen(II1)-chlorid an Stelle von Aluminiumchlorid als Katalysator bzw. von Zinkchlorid und Saure bei der Kernacylierung. Diese Reaktion ist eine Abwandlung der C-Alkylierung bzw. -Acylierung nach FRIEDEL-CRAFTS. Die Verwendung des milder wirkenden Eisen(II1)-chlorids empfiehlt sich bei Synthesen, bei denen Aluminiumchlorid zu drastisch wirkt. Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84. M. NENCIUu. N. SIEBER J.prakt. Chemie [2]23 (1881)147. M.NENCKI,Ber. dtsch. chem. Ges. 30 (1897)1766;32 (1899)2414. A. R. L. DOHME,E. H. COX u. E. M I L L EJ. ~ h e r . chem. SOC. 48 (1926)1688. U. S.CHEEMAU.K. VENKATARAMAN, J. chem. SOC.1932 918. E. WERTYPOROCH, I. KOWALSKI, A. ROESKE,Chem. Ber. 66 (1933)1232. E. E DEGERING, H. J. GRYTING, PA. TETRAULT, J. h e r . chem. SOC.74 (1952)3599. A. R. ABDURASULEVA, K. N. AKHMEDOV, M. K. TURAEVA,J. org. Chem. (USSR) 9 (1973)131. in HOUBEN-WEYL-MULLER 7l2a (1973)284. C.-W SCHELLHAMMER

83

Alkylierung und Arylierung

RADZIEWANOWSKI

von Aromaten mit Alkyl- bzw. Arylhalogeniden in Gegenwart von Aluminiumspanen, die mit Brom oder Jod aktiviert sind, und Salzsaure. Bei dieser Kohlenwasserstoff-Synthese kann die Verwendung des feuchtigkeitsempfindlichen Aluminiumchlorids umgangen werden. Die Methode wurde zur Darstellung von Diphenylmethan, Ethylbenzol und Isopropylbenzol verwendet. Eine Variante ist die Anwendung von Aluminiumspanen und Quecksilberchlorid.

Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84.

C. RADZIEWANOWSKI, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895)1135. W. GULEWITSCH Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904) 1560. J. N. RAY,J. chem. SOC. 117 (1920) 1335. B. N. DOLGOW u. N. A. LARIN,J. allg. Chem. [russ.] 20 (1950) 450,485; C. A. 45 (1951) 566,3346. V PREY,B. METZNER,H. BERBALK, Mh. Chem. 81 (1950) 760.

Alkylierung von Aromaten

FRIEDEL-CRAFTS

mit Alkylhalogeniden in Gegenwart von Aluminiumchlorid als Katalysator.

O

H

+

C1-R

ALc13+O

+ HCl

R

An Stelle der Alkylhalogenide konnen auch Alkohole oder Olefine verwendet werden oder allgemein Verbindungen, die Carbenium-Ionen bilden konnen. So entsteht, als wichtigstes Anwendungsbeispiel, aus Benzol Ethylen + Ethylbenzol, das bis zum Hexaethylbenzol weiterreagieren kann:

+

Benzol-Olefin-Addition (BALSOHN)

84

Technische Darstellung des Styrols:

Auch ungesattigte Sauren und Ketone lassen sich an Aromaten addieren, z.B. Mesityloxid an Fluorbenzol zu 4-(p-Fluorphenyl)-4-methylpentanon-(2):

Aryl-Addition (EIJKMAN)

+p F

F Als aromatische Komponenten konnen aufier Kohlenwasserstoffen Arylchloride und -bromide, Phenole und Phenolether, Amine und einige heterocyclische Verbindungen aromatischen Charakters, wie Furfurol und Thiophen, in die Reaktion eingesetzt werden und als Katalysatoren neben der Lewissaure AlC13 auch SbC15, FeC13, BF3, ZnClz usw. oder Protonenstiuren, z.B. HF: H2SO4, bzw. P205. Als besonders wirksamer Katalysator erwies sich fur Cycloalkylierungen von Benzol das Ethylaluminium-dichlorid (C2H5AlC12):

+

F J CH

Q

Das Aluminiumchlorid verbindet sich wahrscheinlich mit dem Alkylhalogenid zu einer Additionsverbindung, wobei es durch seinen koordinativ ungesattigten Charakter die Polarisierung der C-Halogen-Bindung des Alkylierungsmittels erhoht. Damit bekommt der Kohlenstoff verstarkten CarbeniumCharakter, wodurch sich das ,,Alkylierungspotential"des Halogenids erhoht. Nun ist ein Austausch des Wasserstoffs gegen den Alkylrest auf dem Weg elek-

85

trophiler Substitution moglich, d.h. durch Hineinwandern der n-Elektronen des Aromaten in die Elektronenlucke des Carbenium-Ions. Dieser Schritt, der auch uber einen intermediaren n-Komplex formuliert werden kann, erfolgt um so leichter, je starker die C-Halogen-Bindung im Alkylierungsmittel polarisiert ist und je ,,basischer" die aromatische Komponente ist. Die letzte Stufe ist die Aromatisierung des Kations I zum Kohlenwasserstoff 11.

I1 Daraus folgt, d d die Wirksamkeit des Metallhalogenid-Katalysators seiner Lewis-Saurestarke proportional sein murj und Alkylierungsmittel mit einer leicht polarisierbaren C-Halogen-Bindung, wie z.B. die tertiaren Halogenide, am reaktivsten sind. Besteht aber die Moglichkeit, das Carbenium-Ion des Alkylierungsmittels in ein resonanzstabilisiertes System einzugliedern, z.B. im Falle benachbarter Phenylreste, so bleibt die elektrophile Substitution aus (z.B. beim Triphenylchlormethan). Mit bestimmten Katalysatoren konnen auch Aromaten mit Substituenten 2. Ordnung (meta-dirigierenden) alkyliert werden. Bei den nicht ionisierbaren primiiren Alkylhalogeniden dagegen ist der basische Charakter der aromatischen Komponente weitgehend reaktionsbestimmend. Als Nebenreaktion wird der Eintritt mehrerer Alkylgruppen in den aromatischen Kern beobachtet, der zu einem Gemisch verschieden hoch alkylierter Reaktionsprodukte fuhren kann, die eine zeitraubende Trennung notwendig machen. Bei der reversiblen Natur dieser katalytischen Alkylierung kommt es manchmal auch zur Wiederabspaltung bereits im Kern befindlicher Alkylgruppen. Schlierjlich kann sich die Alkylgruppe im Verlauf der Alkylierung unter der Wirkung des Katalysators umlagern, wobei im allgemeinen eine Tendenz primar + sekundar 3 tertiar besteht. Literatur siehe auch: Acylierung von Aromaten, S. 24. M. BALSOHN, Bull. SOC.chim. France [2] 31 (1879) 539. J. E EIJKMAN,Chem. Weekbl. 5 (1908) 655; Chem. Zbl. 1908 I1 1100. A. HOFFMANN, J. Amer. chem. SOC.5 1 (1920) 2542. A. V GROSSE,V N. IPATIEFF, J. org. Chemistry 1 (1936) 559. J. H. SIMONS,S. ARCHER,J.Amer. chem. SOC.60 (1938) 986: 61(1939) 1521, 1821 W M. POTTS u. L. L. CARPENTEQ J. Amer. chem. SOC.6 1 (1939) 663. L. I. SMITH u. CHIEN-PEN LO, J. Amer. chem. SOC.70 ( 1948) 2215 J. COLONGE u. L. P I C ~ TBull. , SOC.chim. France 1949 177. J. E DIPPY,J. T.YOUNG,J. chem. SOC.1955 3919.

86

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Alkylphosphonyldichlorid-Darstellung

CLAY-KINNEAR-PERREN

durch Kondensation von Alkylchloriden mit Phosphortrichlorid und Aluminiumchlorid zu flussigen oder festen Komplexen, die vorsichtig hydrolysiert werden. Rcl

+ Pcb + AlCb

-

[RPC13P “CWQ

RPOClz

+ AlCb +

-

RPc4 . AlCb

2HCI

n-Alkylchloride mit mehr als 3 C-Atomen ergeben sek.-Alkylphosphonyl-dichloride. Bei der Komplexbildung wird primar ein Carbenium-Ion-Mechanismus angenommen. Vgl. Trialkylphosphit-Umwandlung,S.632. J. F! CLAY,J. org. Chemistry 16 (1951) 892. A. M. KINNEARu. E. A. PERREN, J.chem. SOC.1952 3437. E W. HOFFMANN, ’ I ! C. SIMMONS u. L. J. GLUNZ111, J. Amer. chem SOC.79 (1957) 3570. J. A. CADE,Tetrahedron 2 (1958) 322. K. SASE in HOUBEN-WEYL-MULLER 12/1(1963) 342.397.

Alkylradikal-Nachweis

PANETH-HOFEDITZ

durch Auflosung eines Metallspiegels (Blei, Wismut, Antimon, Zink, Quecksilber) zu fluchtigen Organometallverbindungen.

Besonders geeignet dafiir ist Quecksilber, da die entstandenen Quecksilberdialkyle leicht durch a e r f u h r u n g in die kristallisierten Alkylquecksilberhalogenide zu identifizieren sind. a7

Man erzeugt die sehr kurzlebigen Alkylradikale (Halbwertszeit 10-3bis 10-4 s) durch thermische Zersetzung von Bleitetraalkylen im Quarzrohr bei etwa 300". Als Tragergas wird schnellstromender hochgereinigter Wasserstoff oder Stickstoff bei einem Druck von 1bis 2 mm benutzt, dem etwas Bleitetraalkyl-Dampf beigemischt ist. 1st unter diesen Reaktionsbedingungen in einem Abstand bis zu 30 cm von der erhitzten Stelle im Rohr ein Metallspiegel angebracht, so beginnt er sich aufzulosen. Dies geht um so schneller, je naher dieser Spiegel an der Stelle der Radikalerzeugung angebracht ist. Der Erfolg dieser Methode hangt ausschlieljlich von der Geschwindigkeit des pumpenden Systems (bis zu 10 bis 16 m/s) ab. 1st der Abstand zu grolj (> 30 cm), so stabilisieren sich die Alkylradikale durch Dimerisierung oder Disproportionierung. Mit dieser Methode, die eine Modifizierung einer Arbeit von K. E BONHOEFFER zum Studium atomaren Wasserstoffs darstellt, war es zum erstenmal gelungen, die Bildung eines Radikals dieses Typs nachzuweisen. K. E BONHOEFFER Z. physik. Chem. 113 (1924) 199. I? A. PANETH u. W HOFEDITZ,Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929) 1335 E A. PANETH u. W LAUTSCH,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 2702. E A. PANETH,W HOFEDITZu. A. WUNSCH,J. chem. SOC.1935 372. E A. PANETH u. W LAUTSCH, J. chem. SOC.1935 380. G. WITTIG,Angew. Chem. 52 (1939) 89. E.W R. STEACIE u. D. J. LE ROY, Chem. Reviews 31 (1942) 255. 13/7(1975) 231. G. BAHR E. LANCER in HOUBEN-WEYL-MULLER

Alkylwanderung

JACOBSEN

in aromatischen Polyalkylbenzolsulfonsaurenbzw. Halogenwanderung in halogenierten Polyalkylbenzolen und Polyhalogenbenzolen unter der Einwirkung von konzentrierter Schwefelsaure. SO3H

SO3H

I

I

c1

c1 88

c1

c1

In beiden Fallen kann die Umlagerung sowohl intra- wie intermolekular erfolgen. Sehr charakteristisch ist dabei die Wanderung der Alkylgruppen in die Nachbarstellung. Meist entstehen isomere Nebenprodukte, Schwefeldioxid und polymeres Material. Die Reaktion tritt ein mit Methyl und Ethyl, Jodid, Bromid, Chlorid und S03H. Die Leichtigkeit der Umlagerung hangt von der Natur und der Zahl der Substituenten am Benzolkern ab. Ihr praparativer Wert liegt in der Darstellung wichtiger vicinal substituierter Derivate aus Verbindungen, in denen die Gruppen nicht benachbart sind. So werden z.B. die nicht benachbart orientierten Tetramethyl-, Tetraethyl- und Trimethyl-ethyl-benzole in ihre Vicinalderivate ubergefuhrt. Bei Tribrombenzolen erfolgt die Wanderung intramolekular durch eine 1.2Wanderung des Halogens. Die Umlagerung verlauft wahrscheinlich uber ein Carbenium-Ion, in dessen Elektronenlucke die wandernde Gruppe anionisch hiniibergleitet. Die beobachtete Ubertragung von Alkylgruppen von einem Kern auf den anderen erfolgt nach einem SN2-Mechanismus durch ein Benzonium-Ion I (nicht durch ein freies Alkyl-Kation).

I

I1

Ia

IIa

Die Alkylwanderung wird durch den Angriff des SO3H@-Ionsausgelost und verlauft uber die intermediare Ausbildung des n-Komplexes I11 [DEWAR].

Vgl. Jodwanderung,S. 436. J. HERZIG, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1205. 0.JACOBSEN, Ber. dtsch. chem. Ges. IS (1886) 1209; 20 (1887) 901. C. L. MOYLEu. L. I. SMITH, J. org. Chemistry 2 (1937) 112. L. I. SMITH, Org. Reactions l(1942) 370,382. L. HORNER u. W SPIETSCHKA, Liebigs Ann. Chem. 579 (1953) 165. S. E BIRCH, R. A. DEAN,E A. FIDLER u. R. A. LOmx J. h e r . chem. SOC.71 (1949) 1362.

89

D. A. MCCAULAY u. A. P LIEN,J. Amer. chem. SOC. 74 (1952) 6246. E. N. MARVELL u. D. WEBB,J. org. Chemistry 27 (1962) 4408. I? BOHLMANN u. J. RIEMA", Chem. Ber. 97 (1964) 1515. E. N. MARVELL, B. M. GRAYBILL, J. org. Chemistry 30 (1965) 4014. H. SUZUKI, Y.TAMURA, Chem. Commun. 1969 244. H. SUZUKI, Y.TAMURA,A. SERA,Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969) 851. H. HART,J. E JANSSEN, J. org. Chemistry 35 (1970) 3637. M. NAKADA, K. ISHIBASHI,S. FUKUSHI,M. HIROTA,Bull. chem. SOC.Japan 52 (1979) 3671. A. KOEBERG-"ELDER, H. CERFONTAIN, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 106 (1987) 85. E. SOLARI u. a,, Angew. Chem. 107 (1995) 1621. E MUTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)530. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 IV (1960) 246.

Alloxazin-Ringschld

PILOTY

von Violursuure (I) und m-Phenylendiamin (11). Dabei entsteht das 7 - h i n o alloxazin (111).

I

I1

111

An Stelle der Violursaure (Isonitrosobarbitursaure) kann auch ihr 1.3- Dimethyl-Derivat in die Reaktion eingesetzt werden. Verwendet man an Stelle von I1 ein sekundiir-tertiar-m-Diamin, so e r h d t man 7-Dialkylamino- iso-alloxazine. Aus einem primar-sekundar-m-Diamin, dem N-Methyl-m-phenylendiamin, und Violursaure entsteht ein Gemisch von Alloxazin und Isoalloxazin. Die oStellung zur kondensierenden NH2-Gruppe der Komponente I1 mulj aktiviert sein. Die Reaktion wird in kochendem Wasser in Gegenwart von NaOH ausgefuhrt.

0. PILOTY, Liebigs Ann. Chem. 333 (1904) 44. K. GANAPATI, J. Indian chem. SOC.15 (1938) 77, Chem. Zbl. 1938 I1 2265. E E. KING,R. M. ACHESON u A. B. YORKE-LONG, J. chem. SOC.1948 1926. P HEMMERICH, B. PRIJS,H. ERLENMEYEQ Helv. chim. Acta 42 (1959) 1604. J. F! LAMBOOY in ELDERFIELD 9 (1967) 159.

90

O-Allyl+ C-Allyl-Umlagerung

CLAISEN

durch Erhitzen von Enol- oder Phenol-Allylethern auf 190 bis 220", am besten in Losungsmitteln, wie Dimethylanilin oder Diethylanilin. Dabei entstehen im Falle der Allyl-vinylether I die dazu isomeren Allylacetaldehyde 11, bei Phenolallylethern I11 die ortho-Allylderivate des Phenols wobei der Allylrest gleichzeitig ,,umklappt".

I

I1

Ia

Nur wenn beide ortho-Stellen blockiert sind, kann es zu einer para-Wanderung kommen (2fache Inversion).

Mit Hilfe der Isotopenmarkierung lie13 sich zeigen, d d die ortho-Umlagerung intramolekular unter vollstandiger Inversion der Allylkette verlauft ( ~ 1 % + a 14C).Als eine [3,3]-sigmatrope Umlagerung ist sie mit der Diallyl-Umlagerung (COPE) verwandt. Die Reaktion bedarf keiner Katalyse. Sie durfte in gleitender Umsetzung uber einen cyclischen aergangszustand (Sesselform) IIIa zu dem Dienon IIIb fuhren, das sich zu IV enolisiert.

Hz I11

IIIa

IIIb

Iv 91

Ebenso lagern sich Heteroarylallylether und -thioether um: (X = 0, S)

In besonderen Fdlen werden Substituenten in ortho-Stellung wahrend der Umlagerung abgespalten, z.B.:

Vgl. 1.5-Dien-Umlagerung, S. 292; Olefin-Synthese, S. 501. L. CLAISEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 3157. L. CLAISENu. E. TIETZE,Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925) 275; 59 (1926) 2344. 0. MUMMu. Mitarh., Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 2214; 72 (1939) 100, 1523. Org. Reactions 2 (1944) 1;Chem. Reviews 27 (1940) 495. D. S. TARBELL, J. I? RYAN u. E R. O'CONNOK J. h e r . chem. Soc. 74 (1952) 5866. M. S. KHARASCH, G. STAMPA u. W NUDENBERG, Science [Washington] 116 (1952) 309. u. Mitarb.. Experientia [Basell 9 (1953) 414; Helv. chim. Acta 36 (1953) 489, 687; 37 K. SCHMID (1954) 1080; 38 (1955) 783; 39 (1956) 555, 708. D. Y CURTINu. H. W JOHNSONjr., J. Amer. chem. SOC. 78 (1956) 2611. J. E PHILLIPS, Chem. Reviews 56 (1956) 286. Chem. Reviews 56 (1956) 757. R. H. DEWOLFEu. W G. YOUNG, E KALBERER u. H. SCHMID, Helv. chim. Acta 40 (1957) 13, 779. W. M. LAUERu. D. W WUJCM, J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 5601. C. E H. ALLENu. J. W GATESjr., Org. Syntheses, toll. vol. 111(1955) 418. u. R. R. JACOBSON, J. h e r . chem. SOC.80 (1958) 3277. H. L. GOERING A. W BURGSTAHLER u. I. C. NORDIN, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 198. W N. WHITEu. C. D. SLATE& J. org. Chemistry 26 (1961) 3631; 27 (1962) 2908. u. M. NAIMAN, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 2628. C. WALLING R. E BARNESu. E E. CHIGBO, J. org. Chemistry 28 (1963) 1644. E J. DINAN,H. J. MINNEMEYER u. H. TIECKELMANN, J. org. Chemistry 28 (1963) 1015. Y.MAKISUMI, Tetrahedron Letters 1964 699. R. K. HILLu. A. G. EDWARDS, Tetrahedron Letters 1964 3239. E J. DINANu. H. TIECKELMANN, J. org. Chemistry 29 (1964) 892. E CRESSON, Bull. SOC. chim. France 1964 2618,2629. H. SCHMID, A. HABICH u. G. FRATE&Angew. Chem. 77 (1965) 461. J. L. STEPHENSON u. J. ONG,J. h e r . chem. SOC.87 (1965) 1267. E. N. MARVELL, E SCHEINMANN, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 22 (1968) 391. A. JEFFERSON, D. J. FAULKNEK M. R. PETERSEN, Tetrahedron Letters 1969 3243. Helv. chim. Acta 52 (1969) 335. GY.FRATER,A. HABICH,H. J. HANSEN,H. SCHMID, H. SCHMID, Chem. in Britain 5 (1969) 111. H. J. HANSEN, W. N. WHITE,E. E WOLFARTH, J. org. Chemistry 35 (1970) 2196. G. G. SMITH, E W KELLY,Progr. Physical Org. Chem. 8 (1971)153. S. J. RHOADS, N. R. RAULINS, Org. Reactions 22 (197511. G. B. BENNETT,Synthesis 1977 589.

92

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Allyl-Bromierung

WOHL-ZIEGLER

durch Erhitzen ungesattigter Verbindungen mit N-Brornsuccinimid in Tetrachlorkohlenstoff. Bei dieser Halogenierung wird die Doppelbindung nicht angegriffen, sondern die Allylstellung substituiert.

Eine Methylengruppe wird schneller angegriffen als eine Methylgruppe. Wasserstoff am tertiaren C reagiert im allgemeinen nicht. Die Reaktion wurde 19191, bis die uberleursprunglich mit N-Bromacetamid vorgenommen WOHL genen Eigenschaften des N-Bromsuccinimids erkannt und erstmals zur Darstellung der y-Bromderivate von Crotonsaure und Tetrolsaure verwendet wurden [WITTIG19321.

/,

0

Spater wurde diese Methode ausgearbeitet und zur Bromierung der Allylstellung bei einer grol3en Zahl verschiedener ungesattigter Verbindungen durchgefuhrt [ZIEGLER19421. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich in der Klasse der Monoolefine auf aliphatische und alicyclische Olefine, Isoprenabkommlinge und Steroide, bei Polyenen sowohl auf Verbindungen mit konjugierten als auch mit isolierten Doppelbindungen. Daneben wurden auch Carbonylverbindungen, aromatische Kohlenwasserstoffe im Kern und in der Seitenkette und heterocyclische Verbindungen ,,allylbromiert"; ebenso kann aber auch ein aWasserstoffatom einer Carbonylgruppe oder einer Dreifachbindung gegen Brom ausgetauscht werden.

93

&-B:xj5 H

0

H

Der Reaktionsablauf wird durch Photokatalyse und Peroxidkatalysatoren erleichtert, z.B. durch Dibenzoylperoxid. Wird die Radikalerzeugung durch Zusatz von Radikalfangern (scavengers) gehemmt (Chinone, Phenole), so wird die Allylbromierung erschwert. Die Allylbromierung verlauft sehr wahrscheinlich nach einem Radikal-Ketten-Mechanismus a n der Oberflache der N-Bromsuccinimid-Kristalle. Gelostes N-Bromsuccinimid wirkt nicht mehr auf die Allyl-Stellung bromierend, sondern auf die olefinische Doppelbindung.

0

0

I

\

I

I I 0'

IIa

IIb

Br

\ /

I

C=C-CHI

Br

I I

-C-C=CHI

Br

+

*N

O> 0

IIIa 94

IIIb

Der erste Schritt der Reaktions-Kette besteht wahrscheinlich im Angriff des Succinimid-Radikals I auf die Allyl-Verbindung. Innerhalb des gebildeten AllylRadikals IIa + IIb kann es zur Verschiebung der Radikal-Stelle kommen, daher konnen auch zwei verschiedene Allylbromide IIIa und IIIb entstehen [BLOOMFIELD].

Daneben wird ein Mechanismus diskutiert, wonach das N-Bromsuccinimid (SNBr) als Quelle fur gleichbleibend niedrige Brom-Konzentration dient [GOLDFINGER] :

HBr

+

SNBr Bm

RH R'

+~ +l

-

Br2

a

r ' 3 ~

s

+ SNH

2Br' HBr + R' RBr + Br'

Der Angriff des Succinimid-Radikals I auf die Allyl-Verbindung verlauft ebenso wie der Angriff des gebildeten Kohlenstoff-Radikals I1 auf N-Bromsuccinimid stereospezifisch. Die N-Br-Bindung im N-Bromsuccinimid ist zum Unterschied von den anderen Bindungen dieser Art nur sehr wenig polarisiert. Je polarer die N-BrBindung in der Bromamid-Komponente ist, um so eher kommt es zur 1.2-Addition an die olefinische Doppelbindung. Auch der raumliche Bau beider Komponenten ist von Einflulj auf die Reaktion. Durch ahnliche Bauelemente (ebener Bau, N-C-Abstand, CO-N-BrBindungswinkel im N-Bromsuccinimid sind annahernd gleich dem C= C-Abstand in der olefinischen Doppelbindung und dem Bindungswinkel C=C-CH) gelangt das Brom in Nachbarschaft zur Allylgruppe und kann so den Allylwasserstoff leichter substituieren. Ebenso hat das Losungsmittel (Tetrachlormethan, Benzol, Ameisensauremethylester) grolje Wirkungen auf die Selektivitat der Bromierung. A. WOHL,Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919)51. A. WoHL u.K. JASCHINOWSKI, Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921)476. K. ZIEGLEK A. SPATH, E. S c w , W SCHUMA"u. E. WINKELMA", Liebigs Ann. Chem. 551 (1942)80. W A. WATERS,J. chem. SOC.1937 2007;Nature [London] 154 (1944)772;156 (1945)53. G. E BLOOMFIELD, J. chem. SOC.1944 114. N. P BUU-Hoiu.J. LECOCQ,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 222 (1946)1441. C. MEYSTREu. A. WETTSTEIN,Experientia [Basell 2 (1946)408;3 (1947)185;Helv. chim. Acta 30 (1947)1037,1256,1262. H. SCHMID u. P KARRER, Helv. chim. Acta 29 (1946)573. R. A. BARNES,J.Amer. chem. SOC.70 (1948)145. G. WITTIGu.E VIDAL,Ber. dtsch. chem. Ges. 81 (1948)368. C.DJERASSI,Chem. Reviews 43 (1948)271. S.BERGSTROM u. G. HANSSON, Acta chim. scand. 4 (1950)435. J. ADAM,P A . GOSSELAIN,P GOLDFINGER, Nature [London] 171 (1953)704. J. BLAIff, W R. LOGANu. G. T NEWBOLD, J. chem. SOC. 1956 2443. L. HORNERu. E. H. WINKELMA", Angew. Chem. 71 (1959)349.

95

H . J. DAUBENjr. u. L. L. McCoy J. org. Chemistry 24 (1959) 1577; J. Amer. chem. SOC.8 1 (1959) 5404.

R. L. HUANGu. I? WILLIAMS,J. chem. SOC.1958 2637. I. A. KOTENu. R. J. SAUER,Org. Syntheses 42 (1962) 26. R. E. PEARSON u. J. C. MARTIN,J. Amer. chem. SOC.85 (1963) 354. G. PEIFFER,Bull. SOC.chim. France 1963 540. K. SAKAI, N. KOGA,J.-I?ANSELME,Tetrahedron Letters 1970 4543. J. H. INCREMONA, J. C. MARTIN, J. h e r . chem. SOC.92 (1970) 627. S. WOLFE,D. V C. AWANG,Canad. J. Chem. 49 (1971) 1384. J. C. DAY,M. J. LINDSTROM,I? S. SKELL,J. h e r . chem. SOC.96 (1974) 5616. W. OFFERMANN, E V ~ G T L ESynthesis , 1977 272. R. H . MITCHELL,Y.-H. LAI,R. V WILLIAMS,J. org. Chemistry 44 (1979) 4733. Y.-I?CHEUNG,Tetrahedron Letters 1979 3809 U. LUNING,S. SESHADRI,I? S. SKELL,J. org. Chemistry 5 1 (1986) 2071. J. COSSY, N. FURET,Tetrahedron Letters 36 (1995) 3691. H . HENECKA u. I? KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 657. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/4 (1960) 221. H . H . VOCELin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5a (1975) 155. H. MEIER, N. HANOLD in HOUBEN-WEYL-MULLER E8d (1994) 80

Allylumlagerung einer C=C-Doppelbindung in einem Dreikohlenstoff-System. Setzt man z.B. Phenylvinylcarbinol mit Bromwasserstoff um, so entsteht nicht nur die erwartete sekundare Bromverbindung I, sondern auch das isomere primare Bromid 11.

I

OH

C&&-CH=CH-CH2Br I1

Durch die Abdissoziation des Heteroatoms als Anion wird ein kationoides Rumpfmolekul gebildet, das dieses Anion an anderer Stelle wieder anlagern kann. Das Kohlenstoffatom mit dem Sextett befindet sich in Nachbarstellung zu einer Ethylendoppelbindung, die in der mesomeren polaren Form ein weiteres Carbenium-Ion am Ende der Kette besitzt, an welchem nun ebenfalls die Addition eines Anions moglich ist. Das Carbenium-Kation kann sich durch Mesomerie mit symmetrischer Ladungsverteilung stabilisieren. Dadurch erhoht sich die Tendenz zur anionotropen Abspaltung des Heteroatoms. 96

1R-CH-CH=CHz 0

R-CH-CH=CHz I

X

XQ

R-CH=CH-CHz

I

X

So zeigen Allylhalogenide z.B. in Schwefeldioxid als Losungsmittel schon eine geringe Leitfahigkeit, und bei hoheren Temperaturen (>1000) wandelt sich einheitliches Allylhalogenid im Sinne einer echten Tautomerie in ein Isomerengemisch um. Vgl. 0-Ally1 + C-Allyl-Umlagerung, S. 91. L. CLAISEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1912) 3157. J. MEISENHEIMER u. J. LINK,Liebigs Ann. Chem. 479 (1930) 211. J. R. DE WOLFEu. W G. YOUNG, Chem. Reviews 66 (1956) 753. S. H. SHARMAN,E E CASERIO,R. E NYSTROM,J. C. LEAKu. W G. YOUNG,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 5965. W. G. YOUNGu. W F? NORMS,J. Amer. chem. SOC. 81(1959) 490. W G. YOUNG,S. H. S H A R W u. S.WINSTEIN,J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 1376. H.L. GOERINGu. M. M. POMBO,J. Amer. chem. Soc. 82 (1960) 2515. H . L. GOERINGu. R. R. JOSEPHSON, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 2779. l? MIGINIAC,Ann. Chimie 7 (1962) 445. D. H. HUNTERu. D. J. CRAM,J. h e r . chem. SOC.86 (1964) 5478. D. J. FAULKNER, Synthesis 1971 182. i! DEDEK,I. LINHART,M. KOvAC, Collect. czechoslov.chem. Commun. 60 (1985) 1714. A. S. ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb(1972) 905.

Aluminiumalkyl -0xidation

ZIEGLER

mit Luft zu Alkoholaten, deren Hydrolyse Alkohole neben reiner Tonerde liefert.

Da bei der vorausgehenden Addition von Aluminiumhydrid an Olefine nur endstandige Doppelbindungen reagieren, entstehen ausschliekilich primare Alkohole (Anti-MARKOWNIKOFF).Olefine mit mittelstandiger Doppelbindung las-

97

sen sich also nach diesem Verfahren nicht unmittelbar ,,hydratisieren", da sie mit Aluminiumhydrid nicht reagieren.

Aluminiumtrialkyle lassen sich auch durch Umalkylierung z.B. des leicht zuganglichen Triisobutylaluminium mit Olefinen herstellen:

Vgl. Additions-Regel, S. 39; Hydroborierung, S. 384.

K. ZIEGLER,Brennstoff-Chem. 35 (1954) 321. K. ZIEGLER, Angew. Chem. 64 (1952) 323,325; 67 (1955) 424. K. ZIEGLERu.a., Liebigs Ann. Chem. 589 (1954) 91. M. JULIA,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 245 (1957) 70. K. ZIEGLER,H. G. GELLERT,K. ZOSEL,E. HOLZKAMP, J. SCHNEIDER, M. SOLLu. W R. KROLL,Liebigs Ann. Chem. 629 (1960) 121, 144. G. SCHMITT, B. HESSNER,I? KRAMP, B. OLBERTZ, J. organomet. Chem. 122 (1976) 295. H. LEHMKUHL, K. ZIEGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/4 (1970) 207. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la (1979) 554.

Amid- und Hydrazid-Regel

HUDSON-LEVENE

fur die optische Drehung dieser Stickstoffderivate von Aldonsauren. Die Konfiguration der Hydroxylgruppe am Kohlenstoffatom 2(C-2) ist fur die Drehungsrichtung des Saureamids eines Kohlenhydrats maDgebend. Zeigt diese in der Projektion nach rechts, so findet eine Verschiebung der Drehung des Amids nach rechts statt, tragt es die Hydroxylgruppe am C-2 nach links, so tritt die entsprechende Verschiebung nach links auf. Die Phenylhydrazide der Aldonsauren sind dieser Regel ebenfalls unterworfen, da sie als N-substituierte Saureamide aufzufassen sind, ebenso die Salze der Aldonsauren. Der Begriff ,,absolute Drehungsrichtung" (HUDSON) wurde durch den der ,,relativen Verschiebung" des Drehwertes ersetzt (vgl. FREUDENBERG, S. 503). Die Amid- bzw. Hydrazid-Regel ist ebenso wie die Lactonregel (vgl. S. 462) ein wertvolles Hilfsmittel zur Konfigurationsbestimmung vor allem der iiber eine Cyanhydrin-Synthese gebildeten Aldonsauren. 98

O=CNHz I

HYOH HOCH I

O=CNHz 1

HTH HOCH I

HYOH HCOH

HYOH HCOH

I

I

CHzOH MD:

CHzOH

+ 31,2

DGluconsiiureamid

- 17,3

O

D-Mannonsiiureamid

Vgl. Isorotations-Regel, S. 432;Optischer Verschiebungssatz, S. 503.

P A. LEVENE, J. biol. Chemistry 23 (1915)145. C. S.HUDSON,J. h e r . chem. SOC.39 (1917)462;40 (1918)813;41 (1919)1141. K.FREUDENBERG, E BRAUNS u. H. SIEGEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923)193. 0.TH. SCHMIDT, Liebigs Ann. Chem. 483 (1930)115. K.FREUDENBERG u. W KUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931)707,726. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)189;Mh. Chem. 85 (1954)538. V DEULOFEU, Nature [London] 131 (1933)548. N. K.RICHTMYER, C. S. HUDSON, J.Amer. chem. SOC.64 (1942)1612.

Amidomethylierung

EINHORN

bei der Umsetzung von Saureamiden mit Formaldehyd in Gegenwart alkalischer Kondensationsmittel. Dabei entstehen Hydroxymethylamide, die sich mit Aromaten, Aminen und Amiden weiter kondensieren oder durch Hydrierung Carbonsaure-methylamide bilden konnen.

,R R-CO-NH-CH2-N,

H' Mit 2 Mol Formaldehyden setzen sich die Saureamide zu N, N-Bis(hydroxymethyllamiden um. Vgl. Aminomethylierung, S. 113.

99

A. EINHORN, Liebigs Ann. Chem. 343 (1905) 207. E. C. S. JONES u. E L. PYMAN,J. chem. SOC.1925 2588. R. D. HAWORTH u.A. H. LAMBERTON, J. chem. SOC.1946 1003. H. E. ZAUGGu.W B. MARTIN,Org. Reactions 14 (1965) 52. H. HELLMANN, Angew. Chem. 6 9 (1957) 463. E LAURIA,C. BERNARDELLI, G. TOSOLINI, W LOGEMA",Liebigs Ann. Chem. 706 (1967) 233. J. AUERBACH,M C F ~ RZAMORE, D S. M. WEINREB, J. org. Chemistry 41 (1976) 725. A. BASHA,S. M. WEINREB, Tetrahedron Letters 1977 1465. H. BOHME,J.-I! DENIS,H. J. DRECHSLER, Liebigs Ann. Chem. 1979 1447. H. E. ZAUGG,Synthesis 1984 181. R. SCHROTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957) 795.

Amidoxim+Harnstoff-Umlagerung

TIEMANN

durch Behandeln von Carbonsaureamid-oximen mit Benzolsulfochlorid und anschlieoend mit Wasser. Es entstehen unsymmetrische Harnstoff-Derivate.

Es wird ein synchroner Mechanismus ohne ein Nitren als Zwischenstufe angenommen. Im Falle des Phenylacetamid-oxims (I) konnte der Benzolsulfonylester I1 isoliert werden, der beim Erwarmen in inertem Losungsmittel zunachst das Benzylcyanamid (111) und Benzolsulfonsaure bildet, die dann zum Benzolsulfonylharnstoff (IV)weiterreagieren:

Der Benzolsulfonylester des Benzamidoxims lagert sich so leicht um, dalj er nicht isoliert werden kann. 100

Dagegen konnte mit POC13 in Pyridin aus einem N-Phenylbenzamidoxim neben dem Harnstoff-Derivat das Diphenylcarbodiimid isoliert werden:

Mit dieser Reaktion konnen in Gegenwart von Aminen aus den entstehenden Cyanamiden I11 die entsprechenden Guanidine dargestellt werden. Diese Reaktion besitzt nur theoretisches Interesse, jedoch konnte sie zum Abbau solcher Carbonsauren angewandt werden, die nur in Form ihrer Nitrile verfugbar sind. Die Nitrile konnen namlich mit Hydroxylamin leicht in die entsprechenden Amidoxime ubergefuhrt werden. Vgl. Hydroxamsaure + Isocyanat-Abbau, S. 389; Oxim + Amid-Umlagerung, S. 514; Oxim + a-Aminoketon-Umlagerung,S.517.

E TIEMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 24 (1891) 4162. J. PINNOW, Ber. dtsch. chem. Ges. 24 (1891) 4167: 26 (1893) 604. I? A. S. SMITH,Org. Reactions 3 (1946) 366. R. E. PLAPINGER u. 0.0.OWENS, J. org. Chemistry 21 (1956) 1186. J. GARAPON, B. SILLION,J. M. BONNIE& Tetrahedron Letters 1970 4905. J. GARAPON, B. SILLION,Bull. SOC.chim. France 1975 2671 R. E HUDSON,R. C. WOODCOCK, Liebigs Ann. Chem. 1978 176. R. RICHTERB. TuCKE~H. ULRICH,J. org. Chemistry 48 (1983) 1694. H. METZGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968) 233.

Amin-Abbau

VON BRAUN

uber die N-alkylsubstituierten Saureamide I und Saureamidchloride 11, die als Derivate von Orthocarbonsauren beim Erhitzen relativ leicht uber die Imidchloride IIa Alkylhalogenid abspalten und ein Nitril I11 bilden. Man kann mit dieser Reaktion auch aus primhen und sekundaren nicht aromatischen Aminen die entsprechenden Chloride und Bromide darstellen.

101

R,

N-H

+

-

0 It Cl-C-R'

-HCl

R

',

0 11 N-C-R'

c1 c 1 ,N-C-R'

R-

R

IIa

I11

Die Reaktion wird durch Erhitzen der Saureamide mit PCl5 bzw. PBr5 (100 bis 150 "C) ausgefuhrt. Das bei der Reaktion mitentstehende POC13 bzw. POBr3 wird abdestilliert und das Nitril durch Hydrolyse vom Alkylhalogenid abgetrennt. Mit dieser Methode gelingt auch die Ringoffnung bei cyclischen sekundaren Aminen. So entsteht aus Benzoylpiperidin (IV)das E-Chlorpentylamin (V) bzw. das 1.5-Dichlor-pentan (VI).

c1

Iv

H2

v

Dieser Amin-Abbau verlauft ohne Strukturanderung des Alkylrestes. An asymmetrischen C-Atomen tritt keine Konfigurationsanderung ein.

J. V. BRAUN,Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904) 2678,2812, 3210,3583. D. T. MOWRY, Chem. Reviews 42 (1948) 259. N. J. LEONARD u. E. W NOMMENSEN, J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 2808. u. R. D. CARLSON,J. Amer. chem. SOC. 84 (1962) 769. W R. VAUCHAN V HAHN,J. org. Chemistry 30 (1965) 2381. M. GRDINIC, A. ROEDIG in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/4 (1960) 451. R. STROHu. W HAHNin HOUBEN-WEYL-MULLER 513 (1962) 921.

102

tert. Amin-Abbau

VON BRAUN

mit Bromcyan uber das noch nicht isolierte quartiire Ammoniumsalz, das wegen der Lockerung der Alkylkohlenstoff-Stickstoff-Bindungthermisch zersetzt werden kann und dabei in Alkylbromid und ein disubstituiertes Cyanamid ubergeht. Dieses Dialkylcyanamid kann hydrolytisch zu einem sehunduren Amin weitergespalten oder zu einer sek. Aminosaur6 hydrolysiert werden. Der Abbau hat aber mehr Bedeutung fur die Strukturaufklarung von Alkaloiden.

Die Natur der Substituenten R am Stickstoff beeinfluljt die Reaktionsfahigkeit stark. Aliphatische Amine reagieren rasch und um so heftiger, je kleiner der Alkylrest R ist. Phenylgruppen setzen die Reaktionsfahigkeit herab. Bei zwei oder mehr Phenylresten am Stickstoff tritt mit Bromcyan uberhaupt keine Reaktion mehr ein. Befinden sich verschiedene Reste am Stickstof( so gilt die Regel, dalj stets der kleinste Rest vom Molekul abgespalten wird. Da die Umsetzung mit einer elektrophilen Addition des Cyanid-Ions unter Bildung eines quartaren Salzes beginnt, bedeutet jede Verminderung des nucleophilen Charakters des Amins eine erschwerte Bildung dieser Ammoniumverbindung. Statt Bromcyan werden auch zur Darstellung der quartken Ammoniumsalze Chlorameisensaureester verwendet, die reinere Produkte liefern: 0

'CH30RIJ

c1

CH3

+

CH3CI

J. V. BRAUN,Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 1438; 40 (1907) 3914; 42 (1909) 2219; 44 (1911) 1252. J. V. BRAUN,Liebigs Ann. Chem. 382 (1911) 1; 445 (1925) 201. H.-G. BOIT,Chem. Ber. 86 (1953) 133. H. A. HAGEMAN, Org. Reactions 7 (1953) 198. H. I4! J. CRESSMAN, Org. Syntheses, COILVol. III (1955) 608. D. MARTIN,A. WEISE,Chem. Ber. 99 (1966) 3367. G. FODOR, S.-YABIDI,T. C. CARPENTER, J. org. Chemistry 39 (1974) 1507. K. C. RICE,J. org. Chemistry 40 (1975) 1850. J. H. COOLEY,E. J. EVAIN,Synthesis 1989 1. S. PETERSEN in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 118,124,174. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/4 (1960) 151.

103

Amin-Alkylierung (Reduktive Carbonyl-Aminierung)

LEUCKART-WALLACH

mit Carbonylverbindungen durch Erhitzen der Komponenten in Gegenwart von Ameisensaure (Formamid, Ammoniumformiat). Die Ameisensaure wirkt hier als Reduktionsmittel. Geringe Mengen von LEWIS-Sauren, z.B. von Ammoniumsulfat oder Magnesiumchlorid katalysieren die Reaktion. Man kann sowohl Ammoniak d s auch primiire und sekundke Amine auf diese Weise alkylieren. Hochsiedende aromatische Aldehyde und Ketone liefern Ausbeuten von 40 bis 90 %. Aliphatische Aldehyde und Ketone niedrigeren Molekulargewichts reagieren schlechter. Nitro-, Nitrilgruppen oder Doppelbindungen werden von der Ameisensaure nicht angegriffen.

R\

NH

+

/

R'

-

R'

+ HCOOH

O=C,

R"

R

R

\

/

R'

+ C@ + H20

N-CH\

/

R"

Die Reaktion verlauft wahrscheinlich uber das Aldehyd-Ammoniak-Additionsprodukt I, das unter Wasserabspaltung in das Imin I1 ubergeht, welches dann von der Ameisensaure uber einen cyclischen Ihergangszustand I11 reduziert wird (Hydrid-Ion-Aufnahme).

R

c=o

+NH3

-

R L

R I

/

C=NH

HCOOH

I1

I11

Es gibt auch Hinweise dafur, da13 die Reaktion nach einem radikalischen Mechanismus ablauft [LUKASIEWICZ]. Es wird die intermediare Bildung des Esters VI aus Kation IV (a-Aminoalkohol I + IV) und einem Formiat-Anion V und dessen radikalische Spaltung in das Amin VII und C 0 2 angenommen: 104

\ /N-i@

e

+ 175-C-H II 0

Iv

V

-

\ /

I -

N-C-0-C-H

I - : VI

VII Vgl. Amin-Methylierung, S. 108.

R. LEUCKART u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 2341; 19 (1886) 2128; 20 (1887) 104; 22 (1889) 1409, 1851. 0. WALLACH, Liebigs Ann. Chem. 272 (1892) 100; 276 (1893) 296; 289 (1895) 338; 300 (1898) 283; 343 (1905) 54. W H. DAVIESu. M. A. T. ROGERS,J. chem. SOC.1944 126. E S. CROSSLEY u. M. L. MOORE,J. org. Chemistry 9 (1944) 529. M. L. MOORE,Org. Reactions 5 (1949) 301. E. STAPLE,E. C. WAGNER, J. org. Chemistry 14 (1949) 559. E A. SMITH,A. J. MACDONALD, J. Amer. chem. Soc. 72 11950) 1037. I? L. DEBENNEVILLE, J. H. MACARTNEY, J. Amer. chem. Soc. 72 (1950) 3073. R.BALTZLY,0. KAUDER,J. org. Chemistry 16 (1951) 173. C. B. POLLARD u.D. C. YOUNG,J. org. Chemistry 16 (1951) 661. V FRANZEN, Chemiker-Ztg. 80 (1956) 779. R.N. ICKEu.B. B. WISECARVER, Org. Syntheses, Coll. Vol. 111(1955) 723. A. J. HILLu. R. A. BROOKS,J. org. Chemistry 23 (1958) 1289. A. E MEINERS,C. BOLZE,A. L. SCHERER u. E V MORRISS,J. org. Chemistry 23 (1958) 1122. D. LEDNICER, J. K. LINDSAY u. C. R. HAUSER,J. org. Chemistry 24 (1959) 43. A. LUKASIEWICZ, Tetrahedron 19 (1963) 1789.

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prim. Amin-Alkylierung

DECKER-FORSTER

durch Kondensation der primaren Amine mit einem Aldehyd, meist Benzaldehyd, und anschlierjende Alkylhalogenid-Addition an die Iminoverbindung I. Das entstehende Immoniumsalz I1 liefert bei der Hydrolyse das sekundure Amin, Halogenwasserstoffsaure und den Aldehyd.

105

R-NH;!

+

GI&-CHO

-HZO

R-N=CH-G& I

R\ R’-Jm

R

NH

+ G&--CHO

+ HJ

R’

I1 Diese Methode eignet sich zur Darstellung sekundarer aliphatischer und aliphatisch-aromatischer Amine. Bei aromatischen Aminen kommt es dagegen in hohem Mafie zu Nebenreaktionen. Auch ungesattigte Amine, z.B. Allylamin, konnen dargestellt werden. Fur die Quaternisierung von Iminoverbindungen I kommen auch Iminolactone in Frage:

Ia R\

H3c’

1Ia

u+

NH +OC-(CH2)3-0

HJ

Wahrend eine Methylgruppe leicht mit Methyljodid an die Iminoverbindung I angelagert werden kann, bereitet die Addition groflerer Alkylreste Schwierigkeiten. An Stelle von Methyljodid kann man auch Dimethylsulfat verwenden. Die Alkylhalogenid-Addition wird in der Warme (durch Erhitzen im Bombenrohr) unter absolutem Feuchtigkeitsausschlufl durchgefuhrt. Vgl. Aldirnin-Bildung, S. 53

M. 0. FORSTER J. chem. SOC. 75 (1899) 934. H. DECKERu. I? BECKERLiebigs Ann. Chem. 395 (1913) 362. L. GALATIS,Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927) 1399. J. S. BUCK,J. h e r . chem. SOC.52 (1930) 4119; 54 (1932) 3662. E. H. WOODRUFF, J. l? LAMBOOY u. M! E. BURT,J. Amer. chem. SOC. 62 (1940) 922. A. L. MORRISON u. H. RINDERKNECHT, J. chem. SOC.1950 1478. H. PETER,M. BRUCGEQ J. SCHREIBER A. ESCHENMOSER Helv. chim. Acta 46 (1963) 577 S. WAWZONEK, %! MCKILLIP,u. C. J. PETERSON,Org. Syntheses 44 (1964) 75. H. GLASERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957) 108. E MOLLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I (1957) 956.

106

tert. Amin-Alkylierung

MENSCHUTKIN

zu quartaren Ammoniumsalzen mit Alkylhalogeniden 0 R3NR'

+ XQ

Die Reaktion wird durch Losungsmittel mit hohem Dipolmoment sowie durch hohen Druck beschleunigt. Das Amin mulj basisch genug sein; Triphenylamin kann so nicht alkyliert werden. Die Alkylierung kann auch durch sterische Einflusse erschwert oder verhindert werden. Sie erfolgt um so schneller, j e polarer die Bindung R-X im Alkylierungsmittel ist. Am besten geeignet sind also die Ester starker Sauren wie Alkylhalogenide, Dialkylsulfate und Ester von Sulfonsauren. Auljerdem hangt die Geschwindigkeit der Alkyl-Ubertragung von der Natur des Alkylrestes ab. Schnell reagieren Methyl-, Allyl- und Benzylhalogenide; sekundiire Halogenide reagieren langsamer als primiire. Nur sehr reaktive aromatische Halogenverbindungen ( 2 . B. 2.4-Dinitrochlorbenzol) konnen arylierend wirken. Neben dem quartaren Ammoniumsalz konnen auch das tertiare Ammoniumsalz I und das Olefin I1 entstehen:

Diese Eliminierungs-Reaktion wird bei sekundiiren und vor allem bei tertiaren Halogeniden beobachtet. Auljerdem kommt es bei dieser Reaktion in manchen Fallen zur Umalkylierung; das primar gebildete quartare Salz kann reversibel Alkylhalogenid abspalten: R3N

+ R'X-

$7X

3RN

0

__+

R2R"

+ RX

Vgl. Abbau quart5rer Ammoniumhydroxide, S. 1.

N. MENSCHUTKIN, Z. physik. Chem. 5 (1890) 589; 6 (1890) 41. M. L. BIRD,E. D. HUGHESu. C. K. INGOLD,J. chem. SOC.1954 634. A. E! HARRISu. K. E. WEALE, J. chem. Soc. 1961 146. A. FISCHER, W. J. GALLOWAY u.J. VAUGHAN, J. chem. SOC.1964 3596. H. HEYDTMANN, A. I? SCHMIDT,H. HARTMANN, Ber. Bunsenges. physik. Chem. 70 (1966) 444. C. G SWAIN,N. D. HERSHEY, J. Amer. chem. Soc. 94 (1972) 1901. C. K. CHEUNG,R. S . WEDINGER, W J. LE NOBLE,J. org. Chemistry 54 (1989) 570. M. SOLA, A. LLED6S, M. DURAN,J. BERTRAN,J.-L. M. ABBOUD,J. Amer. chem. SOC.113 (1991) 2073.

H. D. JENKINS,E. J. KELLY,C. J. SAMUEL,Tetrahedron Letters 35 (1994) 6543. S. SHAIK,A. IOFFE,A. C. REDDY,A. PROSS, J. h e r . chem. SOC.116 (1994) 262. U.BERG,M. CHANON,R. GALLO,M. RAJZMANN,J.org. Chemistry 60 (1995) 1975. J. GOERDELER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/2 (1958) 593.

107

prim. Amin-Bestimmung

VAN SLYKE

bei aliphatischen Aminen und a-Aminosauren mit salpetriger Saure und gasvolumenometrische Messung des entwickelten Stickstoffs. R-NH2 R-CH-COOH I

+

HN@

+

HONO

m 2

-

ROH

+ &O +

R-CH-COOH 1

N2

+ &O + N2

OH

Stickoxide werden mit alkalischer Permanganatlosung absorbiert. Bei den Aminen wird die salpetrige Saure aus Natriumnitrit und Eisessig entwickelt, wahrend sie bei den Aminosauren in Form ihrer Eisessiglosung verwendet wird. VAN SLYKE,Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910) 3170; J. biol. Chem. 9 (1910) 185; 10 (1911) 15; 12 (1912) 275,301; 16 (1913) 121, 126,531; 22 (1915) 281. E. ABDERHALDEN u. E. WURM,Hoppe-Seyler's Z. physiol. Chem. 82 (1912) 161. D.D. VAN SLYKE, J. biol. Chem. 83 (1929) 425. A. T. AUSTIN,J. chem. SOC.1950 149. G. KAINZ,E SCHOLLEK Hoppe-Seyler's Z. physiol. Chem. 301 (1955) 259. N. BAUERu. J. REINOSA,J. physic. Chem. 62 (1958) 1430. G.I. EWINGu. N. BAUER,J. physic. Chem. 62 (1958) 1449. H. ROTH,E. V. HULLEet al. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 674,689.

D. D.

Amin-Methylierung

ESCHWEILER-CLARKE

mit Formaldehyd in Gegenwart von Ameisensaure. Der Wasserstoff fur die Bildung der Methylgruppe kommt aus der Ameisensaure, die zu Kohlensaure oxidiert wird.

Die Tendenz dieser Saure zum a e r g a n g in Kohlendioxid macht sie zu einem starken Reduktionsmittel. Man kann mit dieser Methode primare und sekundare Amine zu tertiaren methylieren. Sie ist eine Abwandlung der Amin-Alkylierung, und der Reaktionsverlauf wird ahnlich wie dort uber die Stufe eines Iminium-Kations I angenommen: 108

R2NH

+

0

CH20

R2N-CH20H

HCOOY

2N-CH3

R2N=CH2 I

-w

+ a + H@

Vgl. Amin-Alkylierung, S. 104.

R. LEUCKART, Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)2341.

W.ESCHWEILER, Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905)880. K.HESSu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 50 (1917)344;52 (1919)989. H. T.CLARKE,H. B. GILLESPIEu. S. Z. WEISSHAUS, J. Amer. chem. SOC.55 (1933)4571. M.L.MOORE,Org. Reactions 5 (1949)301. R. BALTZLY, J.Amer. chem. SOC.75 (1953)6038. G. DREFAHL u.H. H. HORHOLD, Chem. Ber. 94 (1961)1657. A. C. COPE,D. BURROWS, J. org. Chemistry 31 (1966)3099. S. H. PINE,J. chem. Educat. 45 (1968)118. S. H. PINE,B. L. SANCHEZ, J.org. Chemistry 36 (1971)829. G. BOBOWSKI, J. org. Chemistry 50 (1985)929. S. RAHAL,L. BADACHE, Tetrahedron Letters 32 (1991)3847. R. W ALDER,D. COLCLOUGH, R. W MOWLAM, Tetrahedron Letters 32 (1991)7755.

Amin-Sulfonierung

HINSBERG

mit Benzolsulfochlorid zu Sulfonamiden zum Nachweis primarer, sekundarer und tertiarer Amine nebeneinander. Den primaren Aminen verbleibt dabei noch ein Wasserstoff-Atom, das durch den starken I-Effekt der Sulfonylgruppe aktiviert wird und sauer reagiert. Die Sulfonamide der primaren Amine sind deshalb zum Unterschied jener der sekundiiren Amine in Alkali loslich, whhrend tertiare Amine uberhaupt nicht acyliert werden konnen.

RNHz

RNH

+Ar-SO2-C1 - HCl

+ Ar-S@-Cl - HCl

~

RNH-Sa-Ar

NaOH

RNNa-S&-Ar

RN-Sa-Ar

Das Verfahren dient zur Unterscheidung zwischen primiiren und sekundaren Aminen und deren Abtrennung von den tertiiiren. Vgl. Acylierung, S. 22.

109

0. HINSBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 2 3 (1890) 2962; 33 (1900) 3526. 0. HINSBERG u. J. KESSLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 906. C. R. GAMBILL, T. D. ROBERTS, H. SHECHTER, J. chem. Educat. 4 9 (1972) 287. H. ROTH,E. V. HULLEu.a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 640. E MUTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 609. R. SCHROTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957) 1029. S. PAWLENKO in HOUBEN-WEYL-MULLER E 11 (1985) 1100.

Amin-Synthese

DELEPINE

durch saure Hydrolyse des Hexamethylentetrammonium-Salzes11, das bei der Addition reaktionsfahiger organischer Halogenverbindungen, z.B. Allyljodid oder Benzylchlorid, an Hexamethylentetramin (I) entsteht.

I 3 HCl, CzH50H 6 HzO

I1

I

8

R-CHz--N&.

J"

+ 6CH20 + 3 NH&l

NaOH

R-CHz-NHz Man arbeitet mit einer Losung des Hexamethylentetramins in Chloroform oder Alkohol, zu der das Alkylhalogenid zugesetzt wird. Alkyljodide reagieren im allgemeinen sehr vie1 schneller als die Bromide und Chloride, weshalb die letzteren am besten mit Natriumjodid in Aceton in die entsprechenden Jodide ubergefuhrt werden. Die Hydrolyse zu den Salzen der primken Amine wird mit 95prozentigem Alkohol und verd. HCl ausgefiihrt. Die Methode kann zur praparativen Darstellung primarer Amine verwendet werden. Vgl. Aldehyd-Synthese, S. 50. M. DELEPINE, C. R. hebd. SBancesAcad. Sci. 120 (1895) 501; Chem. Zbl. 1895 1740; 124 (1897) 292; Chem. Zbl. 1897 I 539; Bull. SOC.chim. France 1 3 (1895) 355; 17 (1897) 290; 3 1 (1922) 108. C. MANNICH u. E L. HAHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 4 4 (1911) 1542. A. GALATu. G. ELION,J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 3585. J. GRAYMORE u. D. R. DAVIES,J. chem. SOC.1945 293. N. L. WENDLER, J. Amer. chem. SOC.71(1949) 375. S. J. ANGYAL, Org. Reactions 8 (1954) 197. A. MARSZAK-FLEURY, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 241 (1955) 808. I. MARSZAK u. M. KOULKES, Bull. SOC. chim. France 1956 93. A. T. BOTTINI,l!DEVu. J. KLINCK,Org. Syntheses 4 3 (1963) 6. I. SIMITI,L. PROINOV, Arch. Pharm. 303 (1970) 134. N. B L A ~ E VD. I ~KOLBAH, , B. BELIN,l! S U N J IE~ KAJFEZ, , Synthesis 1979 163.

110

Aminoalkylierung

EISLEB

von Verbindungen, die durch Metal1 ersetzbaren reaktiven Wasserstoff enthalten, mit Hilfe von Natriumamid als Kondensationsmittel. Wegen der groRen Unbestandigkeit der Halogenalkylamine mit primaren und sekundaren Aminogruppen kommen nur die tertiuren Aminoalkylgruppen fur diese Reaktion in Betracht.

Auch p-Ketocarbonsaureester konnen mit Halogenalkylaminen alkyliert werden:

Vgl. Akylierung, S. 83; Malonester-Synthese, s.465.

0. EISLEB,Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941) 1433. J.A.BARLTROP, J. chem. SOC. 1946 958. D. BRESLOW, H. G. WALKER, R. S. YOST,C. R. HAUSER, J. h e r . chem. SOC.6 7 (1945) 1472. J. A. BARLTROP, J. chem. SOC.1947 399. S. J. RHOADS,R. D. REYNOLDS, R. RAULINS,J. h e r . chem. SOC. 74 (1952)2889.

111

a -Aminoalkylierung

UGI

(Vierkomponenten-Kondensation) von Isonitrilen und Sauren mit Aminen und Carbonylverbindungen zu a d m i nosaure-Derivaten K

I

I1

R t R2’

R3

C-‘ C

x’

N:

I11

Rt C-

X=OHQ

R2’

R3

“

\

ON-R

C ‘R4 0’’ ‘N-R H

Iv

V

R4

Das aus der Carbonyl- und Aminkomponente I und I1 gebildete ImmoniumIon I11 reagiert mit dem Anion Xe der Saure und dem Isonitril durch elektrophile a-Addition zum in manchen Fallen isolierbaren a-Addukt das in einer irreversiblen Folgereaktion, die von der Natur der eingesetzten Saure abhangt, das stabile a-Aminosaure-Derivat V bildet. Als Amin-Komponente konnen Ammoniak, primare wie auch sekundare aliphatische und aromatische Amine sowie Hydrazin eingesetzt werden, als Carbonyl-Komponente Aldehyde, Ketone und a-Ketocarbonsaure-Derivate. (Ebenfalls Kombinationen von Amin- und Carbonylkomponente wie z.B. Schiffsche Basen.) Als Saure-Komponenten eignen sich H20, H2S2O3, HN3 sowie HNCO, HNCS, RCOOH. Letztere acylieren den Stickstoff ihrer a-Aminoalkyl-Gruppe intramolekular, sofern dort eine acylierbare N-H-Bindung verfiigbar ist:

,R4 R4 N: N. R2’ \ ,c, H ,O ,0 N-R3 RC+ RC+ 0 R R tt

112

C-

-

R R tt R2’

C\

c\

,R4 N‘ //0 N O

0” N-R3 H

c\

R

Die Vierkomponenten-Kondensation ist auch zum Aufiau von Peptid-Derivaten gut geeignet. Vgl. Aminomethylierung, S. 113; Aminosaure-Synthese, S. 117; a-Hydroxy-N-arylamid-Synthese, S. 390.

I. UGI,R. MEYR U. FETZER, C. STEINBR~CKNEF, Angew. Chem. 71 (1959) 386. I. UGI, E.WISCHHOFER,Chem. Ber. 95 (1962) 136. G. OPITZ,W. MERZ,Liebigs Ann. Chem. 652 (1962) 168. I. UGI, Angew. Chem. 74 (1962) 9. J. W MCFARLAND, J. org. Chemistry 28 (1963) 2179. I. UGI,K. OFFERMA", Chem. Ber. 97 (1964) 2996. W KLIEGEL,Chem. Ber. 102 (1969) 2536. G. ZINNER, D.MODERHACK, D.MARQUARDING, Angew. Chem. 85 (1973) 92. I. UGI, Angew. Chem. 94 (1982) 826. R.Boss10 u. a., Liebigs Ann. Chem. 1991 843. J. KINTSCHER, J. MARTENS,Synthesis 1992 837. R. BOSSIO,S.MARCACCINI, R. PEPINO, Synthesis 1994 765. M.HATAM, J. MARTENS,Tetrahedron 51 (1995) 7173. H. GROGEF, in HOUBEN-WEYL-M~LLER 1512 (1974) 365. G. WENDLBERGER G.KRUGERin HOUBEN-UTEYL-MOLLER E 10 d (1992) 568. S.390. Weitere Literatur siehe: a-Hydroxy-N-arylamid-Synthese,

Aminomethylierung

MA"ICH

von Carbonylverbindungen und anderen CH-aciden Verbindungen durch Aldol-Kondensation ihrer aktiven Methylengruppen mit Formaldehyd und Ammoniak bzw. primaren oder sekundaren Aminen zu p-Aminoketonen (I).

R-CO-CE

+

O=CH2

+

.cfi

HN,

HC1

Cfi

-Hay R-CO-CHz-CH2-N.

.cfi

- HC1

I Als Beispiel aus der a, p-Dicarbonylreihe sei die Reaktion des Acetessigesters mit Formaldehyd und Dimethylamin angefuhrt, die zu 1-Dimethyl-amino-butanon-(3) (11) fiihrt. 113

COOR CE-CO-CH2

I

+

O=CH2

+

.C& HN, C E

I1

Aul3er Formaldehyd dienen als Bindeglied zwischen der Methylenkomponente und dem Amin auch andere aliphatische Aldehyde, aromatische Aldehyde, Ketone und selbst a-Ketosauren. Als Aminkomponente - meist in Form ihrer Hydrochloride verwendet - werden die starker basischen aliphatischen, cycloaliphatischen und cyclischen Amine bevorzugt. Auch Ammoniak, Hydroxylamin und Hydrazin (besser N,N'-Dimethylhydrazin) lassen sich einbauen. Gleichermden kann die MANNICH-Aminomethylierungs-Reaktionmit ausschliealich aromatischen Komponenten durchgefuhrt werden:

Wie Carbonylverbindungen konnen auch a-Picolin, Chinaldin, Phenole und a-unsubstituierte Furane, Pyrrole und Thiophene als CH-acide Komponente in die Aminomethylierungs-Reaktion eingesetzt werden. Voraussetzung fur den Ablauf dieser Aminomethylierung ist der starke nucleophile Charakter des Amins gegenuber dem Formaldehyd, um eine Reaktion der CH-aciden Komponente mit dem Formaldehyd zu verhindern. Auch konnen Phenole mit aromatischen Aldehyden und primaren Aminen zu Aminobenzylphenolen reagieren:

Aminobenzylierung (BETTI) Die Reaktion ist ein spezieller Fall der Aminomethylierung, verlauft also formal ebenfalls im Sinne einer Aldoladdition. Dabei reprasentieren das Phenol bzw. Naphthol die CH-acide Methylenkomponente und der Aldehyd bzw. Aldehyd + Amin die Carbonylkomponente. Eine Verminderung der Zahl der aktiven Stellen im Phenol durch geeignete ortho- oder para-Substituenten erleich114

tert die Darstellung definierter Aminobenzylphenole. Die Reaktion findet auch in der heterocyclischen Reihe Verwendung, z.B. reagieren Anilin + Benzaldehyd mit 8-Hydroxy-chinolin (VI) zu 7-(a-Anilinobenzyl)S-hydroxy-chinolin (VII).

Da prinzipiell jedes reaktionsfiihige Wasserstoffatom der Methylenkomponente und des Amins sich an der Kondensation beteiligen kann, ist ihr Ergebnis von der Gesamtzahl dieser verfugbaren H-Atome abhangig. So konnen alle 4 H-Atome des Imidazols reagieren. Nur wenn beide Komponenten nur je ein solches reaktionsfahiges H-Atom besitzen, ist der Reaktionsverlauf einheitlich. Im anderen Fall entstehen mehrere Produkte nebeneinander. Diese Aminomethylierung ist eine Aldol-Kondensation, die sich auch unter physiologischen Bedingungen durchfuhren 1Mt und bei der Biogenese einiger Alkaloide eine wichtige Rolle spielt (vgl. PICTET-SPENGLE~S. 426). Als Reaktionsmechanismus ist die primiire Bildung eines N-Hydroxymethyl-Derivates wahrscheinlich, das uber ein mesomeriestabilisiertes Kation I11 mit dem Carbeniat-Kohlenstoff der Methylenkomponente IV eine Aldol-Addition zum P-Aminoketon V eingeht. R\

NH

+

R'

CH20

-

R\

R'

NCHzOH

-

R, 0 N=CH2

R' I11

R

R I11

Iv

V

Vgl. Amidomethylierung, S. 99;a-Aminoalkylierung, S.112;Isochinolin-RingschluB,S.426. M. BETTI,Gazz. chim. ital. 30 I1 (1900)301;31 I1 (1901)170, 191:33 I1 (1903)2, 17, 27;36 I1 (1906)392. B. TOLLENS u. C. M. VON MARLE,Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903)1347,1351. B. TOLLENS u. H. SCHAEFES Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904)1435;39 (1906)2181. P PETRENKO-KRITSCHENKO u. N. ZONEFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906)1358. C.MANNICH u.W KROSCHE, Arch. Pharm. Ber. dtsch. pharmaz. Ges. 250 (1912)647.

115

C. MANNICH u. Mitarb., Arch. Pharm. Ber. dtsch. pharmaz. Ges. 264 (1926) 741, 65: Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 356; 3486; 63 (1930) 608;68 (1935) 506; 69 (1936) 2299. E PIRRONE, Gazz. chim. ital. 66 (1936) 518; 67 (1937) 529; 70 (1940) 520; 71 (1941) 320. E E BLICKE,Org. Reactions 1 (1942) 303. E.R.ALEXANDER u.E. J. UNDERHILL, J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 4014. J. I? PHILLIPS u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC. 75 (1953) 4306: 77 (1955) 5504; J. org. Chemistry 19 (1954) 907; 21(1956) 692. H. HELLMANN, Angew. Chem. 65 (1953) 475. u. E. ELIEL,Org. Reactions 7 (1953) 99. J. H. BREWSTER C. E. MAXWELL, Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955) 305. J. F? PHILLIPS u. E. M. BARRALL, J. org. Chemistry 21 (1956) 692. K. W MERZ,Pharmazie 11 (1956) 505. u. G. OPITZ,Liebigs Ann. Chem. 605 (1957) 141. H. HELLMANN W RIEDu. Mitarb., Angew. Chem. 68 (1956) 335; 1.iebigs Ann. Chem. 605 (1957) 167. J. l? PHILLIPS,Chem. Reviews 56 (1956) 286. Org. Syntheses 37 (1957) 18. A. L. WILDS,R. M. NOWAKu. K. E. MCCALEB, E E BLICKE u. E J. MCCARTY, J. org. Chemistly 24 (1959) 1061. T E CUMMINCS u. J. R. SHELTON, J. org. Chemistry 25 (1960) 419. W RIEDu. K. WESSELBERG, Liebigs Ann. Chem. 635 (1960) 97. M. MUHLSTADT, Chem. Ber. 93 (1960) 2638. H. RIVIERE,Ann. Chimie 5 (1960) 1273. H. J. ROTH,Arch. Pharm. Ber. dtsch. pharmaz. Ges. 294 (1961) 623. E KROHNKE, Angew. Chem. 75 (1963) 187. u. T. FUNCK,Chem. Ber. 97 (1964) 363. E. BIEKERT J. E. FERNANDEZ, Tetrahedron Letters 1964 2889. u.F? KLOSS,Liebigs Ann. Chem. 677 (1964) 95. K. BODENDORF S.SWAMINATHAN, K. NARASIMHAN, Chem. Ber. 99 (1966) 889. E B. STOCKER, J. L. KURTZ,B. L. GILMAN, D. A. FORSYTH, J. org. Chemistry 35 (1970) 883. S.A. MONTI,G. D. CASTILLO jr., J. org. Chemistry 35 (1970) 3764. M. TRAMONTINI, Synthesis 1973 703 G.SLEITER, J. org. Chemistry 50 (1985) 4925. A. CURULLI, S. J. J O C L E K S.A D.~SAMANT, Synthesis 1988 830. M. TRAMONTINI, L. ANGIOLINI, Tetrahedron 46 (1990) 1791. Y. LIN,L. HUANGSHU, Z. JUNHUA, X. XIUJUAN,Synthesis 1991 717. M. AREND,N. RISCH,Angew. Chem. 107 (1995) 2861. 4 I1 (1955) 32. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957) 731,759. R. SCHROTER 6/lc (1976) 1045. K.-D. BODEin HOUBEN-WEYL-MULLER

Aminosaure-Reduktion

-OR1

durch Natriumamalgam in alkoholischer oder waBriger Salzsaure zu den entsprechenden a-Aminoaldehyden. Die freien Aminosauren lassen sich ebenso wie ihre Ester nach dieser Methode reduzieren. AuBer der Aminogruppe erleichtert auch die Hydroxylgruppe in a-Stellung die Reduktion zu Aldehyden. R-CH--CW& I

NH2 * HCl 116

Na, Hg ___)

R-CH-CHO I

NH2 * HC1

Glutaminsaurediethylester-hydrochloridwird schon unter -10 "C von Natriumamalgam reduziert. Die entstehenden Aminoaldehyde konnen z.B. direkt zu Imidazolen umgesetzt werden. C. NEUBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)956. E.FISCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)1019. C.NEUBERG u.E. KAUSKY,Biochem. Z. 20 (1909)450. E. FISCHER u. T KAMETAKA,Liebigs Ann. Chem. 365 (1909)7. S.AKABORI, J. chem. SOC.Japan 52 (1931)844:C.A. 26 (1932)5076. S.AKABORI, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)151. A. LAWSON u. H. V MORLEY, J. chem. SOC.1955 1695. A. LAWSON, J. chem. SOC.1956 307. E. ADAMS,J. biol. Chemistry 217 (1956)317. T.WIELAND u. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/2(1958)361.

Aminosaure-Synthese

STRECKER

durch Addition von waiBriger Blausaure an die Carbonyl-Doppelbindung von Aldehyden in Gegenwart von Ammoniak zu a-Aminonitrilen I und deren Hydrolyse zu a-Aminosauren (z B.Alanin, Glycin, Serin). Ausbeuten bis zu 75%.

R-CH=O

+

NI&

-H20

(R-CH=NH)

HC=N

NH2

/

R-Cp CEN

I

NH2

/

F H20

R-C\H

COOH

Die a-Aminonitrile I konnen aber auch uber die Cyanhydrine I1 entstehen:

Cyanhydrin-Aminierung (TIEMANN) R-CH=O

+ HCN

-

R-CH-OH 1

m b

-HzO

R-CH-NH:! I

CN

CN

I1

I

Nachteile dieser Methoden sind die Giftigkeit der Blausaure und die schwierige Zuganglichkeit vieler Aldehyde.

117

Die Reaktion ist einfacher durchzufuhren, wenn man Alkalicyanid in Gegenwart von Ammoniumchlorid an die Carbonylverbindung addiert. Ausbeute zwischen 30 und 50%. Aminonitril-Synthese (ZELINSKY-STADNIKOFF)

Als Nebenprodukte konnen Dicyanomethyl-amine und Tricyanomethyl-amine bzw. die Carbonsauren mitentstehen. 2 m-CH-CCN I

NH2

-

C&-CH-CN I

NH I

+w3

C&-CH-CN

Vgl. a-Aminoalkylierung, S. 112; Cyanhydrin-Synthese, S. 241; Hydantoin-Ringschlul, S. 370.

Liebigs Ann. Chem. 75 (1850) 27: 91 (1854) 349. A. STRECKER, Liebigs Ann. Chem. 200 (1880) 120. E. ERLENMEYER u. S. C. PASSAVANT, E TIEMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 13 (1880) 381. E TIEMANN, L. FRIEDLANDER u. K. PIEST,Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1967, 1982; 15 (1882) 2029. N. ZELINSKYu. G. STADNIKOFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 1722. G.STADNIKOFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 1014; 41 (1908) 2061. H. T. CLARKE u. H. J. BEAN,Org. Syntheses 11 (1934) 4. T D. STEWART u. C. H. LI, J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 2782. R. E. STEIGER, Org. Syntheses 22 (1942) 13, 23: 24 (1944) 9. D. T. MOWRY, Chem. Reviews 42 (1948) 236. u. L. J. HUGHES,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 40. C. B. POLLARD R. E.STEIGER, Org. Syntheses, Coll. Vol. III (1955) 66,84. F. X. 0' SHEA, J. org. Chemistry 23 (1958) 662. G. E HENNION, C.R. HAUSER,H. M. TAYLOR u. T. G. LEDFORD, J. Amer. chem. SOC. 82 (1960) 1786. u. R. WILLE,Chem. Ber. 94 (1961) 2134. H. BAGANZ K. HARADA,Nature [London] 200 (1963) 1201. H.GEIPEL,J. GLOEDE,K. I? HILGETAC u. H. GROSS,Chem. Ber. 98 (1965) 1677. Y.OGATA,A. KAWASAKI, J. chem. SOC.(B) 1971 325. J. W DAVISjr., J. org. Chemistry 43 (1978) 3980. S. A. HAROUTOUNIAN, Synthesis 1989 616. M. F! GEORGIADIS, K. A. HUSSAIN,Tetrahedron Letters 32 (1991) 7597. T. K. CHAKRABORTY, G. V REDDY, E A. DAVIS,R. E. REDDY,I? S. PORTONOVO, Tetrahedron Letters 35 (1994) 9351. T K. CHAKRABORTY, K. A. HUSSAIN,G. V REDDY,Tetrahedron 51 (1995) 9179. u. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I1 (1958) 305. TH. WIELAND

118

o-Aminothiophenol-Synthese

HERZ

durch Erhitzen der Hydrochloride aromatischer Amine mit uberschiissigem Dischwefeldichlorid SzC12 auf 50 bis 75". Unter Chlorwasserstoff-Abspaltung entstehen zunachst Thiazathioliumchloride I (sog. HERZ-Verbindungen). Mit verdunntem Alkali bildet sich dann das Dithiazoliumhydroxid 11, dessen 5gliedriger Ring zum o-Aminothiophenol aufgespalten wird:

t NaHSO3

I1 1st die p-Stellung zur Aminogruppe unbesetzt, so tritt im Verlauf der Reaktion Chlor an diese Stelle. Die p-Substitution kann aber auch eintreten, wenn diese Stelle besetzt ist. Dies gilt z. B. fur anwesende Nitro- und Carboxylgruppen, die durch das Chlor verdrangt werden. Entsprechend liefert a-Aminonaphthalin mit Dischwefeldichlorid 2-Aminonaphthalin-thiol. Diese Synthese ist von technischer Bedeutung fur die Chemie der Schwefelfarben, denn o-Aminothiophenole sind die Schliisselsubstanzen zum Aufbau von Thioindigo-Farbstoffen.

CASSELLA u. Co., DRP 360690 (1914): Friedliinder 14 (1922) 908,918 (Erf.:R. HERZ) R. HERZ,US.Pat. 1637023 (1928): C. A. 22 (1928) 1365: US.Pat. 1699432 (1929); C. A. 23 (1929) 1140. W K. WARBURTON, Chem. Reviews 57 (1957) 1011. P HOPE,L. A. WILES,J. chem. SOC.(C)1967 1642. L. D. HUESTIS,M. L. WALSH,N. HAHN, J.org. Chemistry 30 (1965) 2763 r! S. BELICA,I! S. MANCHAND,Synthesis 1990 539. A. SCHOBERL u. A. WAGNERin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 40. G. KIRSCHin HOUBEN-WEYL-MULLER E8d (1994) 3.

119

Aminoxid + Hydroxylamin-Umlagerung

MEISENHEIMER

durch Erhitzen oder Photolyse von N-Oxiden tertiarer Amine, die am Stickstoff Allyl- oder Benzyl-Gruppen tragen. Dabei wird bei den Allyl-Gruppen oft Allyluerschiebung (S. 96) beobachtet. Aus Allyl-methyl-anilinoxid (I) erhalt (11): man 0-Allyl-N-Methyl-N-Phenyl-hydroxylamin

Eine nachfolgende reduktive Spaltung (Zn, Essigsaure) liefert eine gute Methode, Benzyl- bzw. Allylalkohole darzustellen. Es wird ein intramolekularer zweistufiger radikalischer Spaltungs-Rekombinations-Mechanismus (mit geschwindigkeitsbestimmender Homolyse) mit einem Radikalpaar als Zwischenstufe vorgeschlagen (SCHOLLKOPF).

Fur den radikalischen Mechanismus spricht, dalj Substituenten im wandernden Rest die Umlagerungsgeschwindigkeit nur wenig beeinflussen. Auljerdem wird weitgehende Racemisierung am wandernden C-Atom beobachtet, was einen SNi-Verlauf ausschlieljt. Gestutzt wird der radikalische Mechanismus ferner durch die Isolierung von intermolekular gebildeten radikalischen . CH~CBHS. ~ Kupplungsprodukten: z. B. bei R1 = Benzyl entsteht C ~ H S C H Vgl. Dialkylhydroxylamin-Eliminierung,S. 261; Entmethylierung, S. 308; Ether Umlagerung, S. 32 1;Mid-Amin-lsomerisation, S. 657.

-+ Carbinol-

J. MEISENHEIMER, Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919) 1667. J. MEISENHEIMER, H. GREESKE,A. WILLMERSDORF, Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 513. A. C. COPE, P H. TOWLE,J. Amer. chem. SOC.7 1 (1949) 3423. A. H. WRAGG,T. S. STEVENS,D. M. OSTLE,J. chem. SOC. 1958 4057. U. SCHOLLKOPF, M. PATSCH,H. SCHAFER,Tetrahedron Letters 1964 2515. L. D. QUIN,E H. SHELBURNE, J. org. Chemistry 30 (1965) 3135. U. SCHOLLKOPF, U. LUDWIG,Chem. Ber. 101 (1968) 2224. A. R. LEPLEY,P M. COOK, G. E WILLARD,J. Amer. chem.Soc. 92 (1970) 1101. G . OSTERMANN, U. SCHOLLKOPF, Liebigs Ann.Chem. 737 (1970) 170.

120

N. CASTAGNOLI jr., J. C. CRAIG,A. €! MELIKIAN, S. K. ROY, Tetrahedron 26 (1970)4319. T.J.MARICICH, C. K. HARRINGTON, J. h e r . chem. SOC.94 (1972)5115. V RAUTENSTRAUCH, Helv. chim. Acta 56 ( 1973)2492. S.INOUE,N. IWASE, 0. MIYMOTO, K. SATO,Chem. Lett. 1986 2035. A.-H. KHUTHIER, K. Y. AL-MALLAH, S. Y. HANNA,N.-A. I. ABDULLA, J. org. Chemistry 52 (1987) 1710. A. ALBINI,Synthesis 1993 263. H. FREYTAG in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/2(1958)200. B. ZEEH,H. METZGERin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)1172.

Ammoniak-Methan-Oxidation

ANDRUSSOW

zu Blausaure mit Luft oder Sauerstoff an Platinkatalysatoren.

NH3

+ CHq + 3/202

900- 1200"

HCN

+

3 H2O

Die Reaktion verlauft stark exotherm: AH = -114,9 kcal. Nebenreaktionen sind die Hydratisierung von Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie die Oxidation von Methan und Ammoniak zu Kohlenmonoxid bzw. Stickstoff.

4NH.3

+ 302

-

2N2

+ 6H2O

Da die Hauptreaktion sehr schnell verlauft, kann man die Nebenreaktionen durch kurze Verweilzeiten am Katalysator zuruckdrangen. Das Verfahren, das von der BASF entwickelt wurde, hat besondere Bedeutung fur Lander mit billigem Erdgas, wie USA und Italien. L. ANDRUSSOW, Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927)2005. G. BREDIG,E. ELOD u. E. DEMME,2. Elektrochem. 36 (1930)991,1003; DRP 522253 (1922), 548798 (1927),549055 (19301,577339(1931). H.KUSTER,Brennstoffchem. 12 (1931)329. L.ANDRUSSOW, Angew. Chem. 48 (1935)593. C. KAUTTER u.W: LEITENBERGER, Chem.-1ng.-Techn. 26 (1953)697. L. ANDRUSSOW, Chern.-1ng.-Techn.27 (1955)469. E ENDTER,Chem.-1ng.-Techn.30 (1958)305. H.G.SCHWARZ in ULLMANN, Ergiinzungsband 1969 484.

12 1

Anaerober Glucose-Abbau (Glykolyse)

EMBDEN-MEYERHOF

im Muskel zu Milchsaure und in der Hefezelle zu Alkohol und Kohlensaure. Der Abbau im Muskel geht vom Glykogen aus, das mit Hilfe der Phosphorylase in Glucose-1-phosphat zerlegt wird. Dieses wird durch Phosphoglucomutase in Glucose-6-phosphat umgewandelt. Von da an folgen Glykolyse im Muskel und alkoholische Garung demselben Schema. Die Hefezelle geht von Glucose aus, die von der Hexokinase in Glucose-6-phosphat ubergefuhrt wird. Von der Brenztraubensaure an trennen sich die Wege wieder. Wahrend bei der alkoholischen Garung der Schritt der Decarboxylierung der Brenztraubensaure irreversibel ist, verlaufen bei der Glykolyse im Muskel alle Schritte umkehrbar, und der gleiche Enzymapparat dient dem Organismus auch zur Resynthese des Glykogens aus der Milchsaure. Glykogen Phosphat

--5

[Phosphorylase]

xG1ucose Glucose-1-phosphat

2-Phospho-glycerinsure

[Hexokinasel ~ l u [Phosphoc o m uase] t

ADP

HZO

--f [Enolasel

Phosphoenolbrenztraubensaure

Glucose-6-phosphat

[ATP-Phosphobrenztraubensauretransphosphorylasel

[Phosphohexoisomerasel ATP

x

Fructose-6-phosphat [Phosphohexokinasel

ATP ADP

Fructose-1.6-diphosphat

Phosphodioxyaceton

DPNH

:pz

Brenztraubensaure [Milchsauredehydrogenasel l

o

x

ylase1

Milchsaure COz

3-Phospho-glycerinaldehyd

DPNH Phosphat

b

Acetaldehyd

+@ [Alkoholdehydrasel

[Triosephosphatisomerasel

DPN@ [Phosphoglycerinaldehyddehydrogenasel

DPNH

+

He

1.3-Diphospho-glycerinsaure

[ATP-Phosphoglycerintransphosphorylasel ATP 3-Phospho-glycerinsaure [Phosphoglyceromutasl 2-Phospho-glycerinsaure

122

Ethanol

Vgl. Aldehyd-Abfangreaktion,S. 41; Direkte Glucose-Oxidation,S. 349.

W FLETCHER u.E G. HOPKINS, J. Physiology 36 (1907) 247; Chem. Zbl. 1907 I 1442. G. EMBDEN, H. J. DEUTICKE u. G. KRAFT,Klin. Wschr. 12 (1933) 213. J. K. PARNAS, Ergebn. Enzymforsch. 6 (1937) 57. 0. MEYERHOF,Experientia [Basel] 4 (1948) 169. Angew. Chem. 69 (1957) 413. H. 0. L. FISCHER, E. BALDWIN, Biochernie (Weinheirn 1957) 252. TH. BUCHER, M. KLINGENBERG, h g e w . Chem. 70 (1958) 552. 0. H. LOWRY, J. V PASSONNEAU, J. biol. Chemistry 239 (1964) 31. M. YOSHIDA, Biochemistry 11 (1972) 1087.

Angulare Methylierung

JOHNSON

cyclischer Ketone mit geschutzter C-2-Methylen-Gruppe (Benzyliden- oder Furfuryliden-Verbindung) durch Kalium-tert.-butylat und Methyljodid unter Stickstoff. Die Schutzgruppen konnen leicht wieder abgelost werden. So wird 2.B. 1-Decalon (I) mit Benzaldehyd zum Benzyliden-Derivat I1 kondensiert; dieses liefert bei der Methylierung ein Gemisch aus cis- und trans-angular methyliertem Produkt (111 und IV). Das trans-Ringketon VI entsteht durch Oxidation von IV zur Dicarbonsaure V und anschlieljende intramolekulare Esterkondensation, Hydrolyse und Decarboxylierung.

H

H

H

I

I1

I11

+

VI

V

Iv

Diese Methode der angularen Methylierung unter Ringverengung wird besonders bei Steroid-Synthesen angewandt. Sie besitzt jedoch den Nachteil, dalj ein Gemisch der cis- und trans-Isomeren entsteht. Durch Einfiihrung einer olefinischen Doppelbindung in den Decalonring kann die Synthese jedoch in die gewiinschte Richtung gelenkt werden. Das trans-Isomere VIII erhalt man aus A6-1-Octalon (VII): 123

0

VII

0

H VIII

Befindet sich die Doppelbindung im Octalon-Ring aber zwischen C-5 und C-6, so entsteht vorwiegend das &-Isomere. Fur die Lenkung der Methylierung scheinen also sterische und elektronische Effekte bestimmend zu sein. Eine gute Schutzfunktion bietet auch die Formylgruppe, die mit Ameisensaureester eingefiihrt wird. Mit einer sehr starken Base wird ein zweites Anion im Molekul erzeugt, das vie1 reaktionsfahiger ist als das erste, so da13 eine angulare Methylierung mit Methyljodid ermoglicht wird:

S. JOHNSON, J. Amer. chem. SOC.65 (1943)1317;66 (1944)215. S. JOHNSON, J. W. PETERSEN u. C. D. GUTSCHE, J. Amer. chem. SOC.69 (1947)2942. S.JOHNSON u. H. POSVIC,J. Amer. chem. SOC.69 (1947)1361. S . JOHNSON, I. A. DAVID,H. C. DEHM,R. J. HIGHET,E. W WARNHOFF, W D. WOODu. E. T. JoNES, J. Amer. chem. SOC.80 (1958)661. W S. JOHNSON, D. S. ALLENjr., R. R. HINDERSINN, G. N. SAUSEN u. R. PAPPO, J. Amer. chem. SOC.

W W W W

84 (1962)2181. L. VELLUZ,J. VALLS,G. NOMINE,Angew. Chem. 77 (1965)198. S. BOATMAN, T. M. HARRIS,C. R. HAUSER J. Amer. chem. SOC.87 (1965)82.

Anil-Kondensation (Nitroso-Methylen-Kondensation)

EHRLICH-SACHS

bei der Reaktion aktiver Methylengruppen mit der Nitrosogruppe aromatischer Nitrosoverbindungen in waigrig-alkoholischer Sodalosung. Durch Wasserabspaltung wird eine Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindungaufgebaut, und man erhalt ein h i 1 I. Die Reaktion kann aber auch zu N-Oximinoethern (Nitronen) 124

fuhren. Sie verlauft wahrscheinlich uber ein Hydroxylaminderivat 11. Daraus bildet sich entweder durch Wasserabspaltung das Anil, oder es tritt Oxidation zum Nitron I11 ein. Als Oxidationsmittel fungiert noch unveranderte Nitrosoverbindung, die dabei zur Azoxy-Stufe reduziert wird. CEN I &&-C=N-R CEN I

C&-CH2

+ O=N-R

+ H20

I

I

OH

I1

CiN I &&-C=N-R

I

0 I11

Hohe Reaktionstemperaturen und starke Basen (NaOH) begiinstigen die Anil-Kondensation, wahrend uberschussige Nitrosoverbindung und schwache Basen die Nitronbildung unterstutzen. Auch von der Nitrosoverbindung selbst ist sie abhangig. Vgl. Aldehyde aus Nitronen, S. 52.

P EHRLICHu. E SACHS, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 2341. E SACHS u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 118,499; 35 (1902) 3319. A. S C H ~ N B E u.RR.GMICHAELIS, J. chem. SOC. 1937 627. E. BERGMA", J. chem. Soc. 1937 1628. l? BARROW u. E J. THORNEYCROFT, J. chem. SOC. 1939 769. A. MCCOOKIN, J. appl. Chem. 5 (1955) 65. D. M. W ANDERSON u. E BELL,J. chem. SOC. 1957 516; 1959 3708. D. M. W ANDERSONu. J. L. DUNCAN, J. chem. SOC. 1961 1631. E KROHNKE u. H. H. STEUERNAGEL, Chem. Ber. 96 (1963) 486. 0.TSUGE,M. NISHINOHARA, M. TASHIRO, Bull. chem. Soc. Japan 36 (1963) 1477. W RUNDELin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4(1968) 369. W SEIDENFADEN in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1970) 1079.

Anthracen-RingschluB

ELBS

durch cyclohydratisierende Kondensation beim Erhitzen von Diarylketonen I, die in ortho-Stellung zur Carbonylgruppe eine Methylgruppe besitzen. Er verlauft sehr wahrscheinlich uber eine Enol-Zwischenstufe. Man erhitzt das Keton ohne Losungsmittel und Katalysator auf 400 bis 450"und erhalt in m u i g e r Ausbeute Anthracenkorper 11, meist begleitet von verwandten Kohlenwasserstoffen als Nebenprodukten. Dafur ist die Reaktion aber sehr einfach auszufuhren. Sie hat sich vor allem beim Studium carcinogener Kohlenwasserstoffe als wichtig erwiesen, die auf andere Weise nicht darzustellen waren. AuBer ei-

125

ner grofien Zahl von Anthracen-Homologen sind auch Benz- und Dibenzanthracene, Cholanthrene und beim Erhitzen von Diketonen noch hoher anellierte Kohlenwasserstoffe auf diese Weise zu gewinnen, z.B. das 2.3.8.9-Di(naphtho-l1.2')-chrysen(111). 0 II

I

11

I11

Vgl. peri-Kondensation, S. 529.

A. BEHRu. W A. VAN DORP,Ber. dtsch. chem. Ges. 6 (1873) 753; 7 (1874) 16. E. ADORu. A. RILLIET,Ber. dtsch. chem. Ges. 11(1878) 399. K. ELBS,Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 2847; J. prakt. Chem. 33 (1886) 180; 35 (1887) 465; 4 1 11890) 1,121.

E. C L A Ber. ~ dtsch. chem. Ges. 62 (1929) 350, 1574. L. E FIESERu. E. M. DIETZ,Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929) 1827. J. u! COOK. J. chem. SOC.1931 487. L. E FIESER u. A. M. SELIGMAN, J. h e r . chem. SOC.58 (1936) 2482. L. E F I E S EOrg. ~ Reactions l(1942) 129. C. D. H U R Du. J. AZORLOSA, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 37. G. M. BADGER u. Mitarb., J. chem. SOC.19532774; 1956 3435. N. F? Buu-Hoi, D. LAVIT,J. chem. SOC. 1959 38. I? MABILLEu. N. I? BUU-HOI, J. org. Chemistry 2 5 (1960) 1094. E. D. BERGMANN u. J. BLUM,J. org. Chemistry 25 (1960) 474; 26 (1961) 3214. H. BLOME,E. CLAKC. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b (1981) 396.

Anthracen-Synthese

ANSCHUTZ

durch Cyclo-Kondensation von substituiertem Benzylchlorid oder Tetrabromethan bzw. Ethylidenchlorid oder -bromid und Benzol bei Einwirkung von AlC13. Die Reaktion durfte uber das 9.10-Dihydro-Produkt verlaufen. Sie be126

sitzt keine groBe Bedeutung, da sie wegen der schwer trennbaren Gemische von Isomeren nicht auf substituierte Benzole angewendet werden kann.

B

B I

R

Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84.

u. A. ANGELBIS, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 165. R. ANSCHUTZ u. E. ROMIG,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 662. R. ANSCHUTZ R. ANSCHUTZ, Liebigs Ann. Chem. 235 (1886) 305. K.SISIDO, Y. UDO, T.NAKAMURA u. H. NOZAN, J. org. Chemistry 26 (1961) 1368. A. T. BALABAN,C. D. NENITZESCU in G. A. OLAH, FRIEDEL-CRAFTS and Related Reactions 2 (New York 1964) 1025.

Anthrachinon-Hydroxylierung

BOHN-SCHMIDT

mittels eines groRen Therschusses rauchender Schwefelsaure und elementaren Schwefels oder Schwefelsaure und Borsaure. Das Anthrachinon muR mindestens eine a-standige Hydroxylgruppe besitzen. Spuren von Quecksilber oder Selen haben dabei starke katalytische Wirkung auf die Reaktion. Die Borsaure wirkt regulierend auf ihren Verlauf, wahrscheinlich durch Esterbildung mit den Hydroxylgruppen des Hydroxy-anthrachinons, die auf diese Weise vor einer moglichen Weiteroxidation geschutzt werden. Man kann mehrere Hydroxylgruppen in das Molekul einfuhren, gewohnlich zwei zueinander parastandige gleichzeitig. Die Reaktion wird als nucleophile Substitution formuliert und erfordert lange Reaktionszeiten (bis mehrere Wochen). Auch Nitroanthrachinone lassen sich hydroxylieren. 127

0

OH

0

OH

R. BOHN,DRP 46654 (1889). R. E. SCHMIDT, DRP 60855 (1891). M. PHILLIPS, Chem. Reviews 6 (1929) 168. J. WINKLERW JENNY, Helv. chim. Acta 48 (1965) 119, 190 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7J3c(1979) 108.

Aromatische Stabilitats-Regel

HUCKEL

Die aul3ergewohnliche Stabilitat bestimmter cyclischer konjugierter Systeme (,,aromatischer Charakter") hangt mit der Anzahl der n-Elektronen zusammen: Cyclisch-konjugierte, ebene Verbindungen sind dann aromatisch, wenn die Zahl der n-Elektronen z = 4n+ 2 ist, wobei n eine ganze Zahl einschliefilich Null ist. Sie sollten dann einen diamagnetischen Ringstrom zeigen. Setzt man n = 0, so erhalt man fur die Zahl der n-Elektronen in dem kleinstmoglichen aromatischen System z = 2 n-Elektronen; dies ist beim Cyclopropenyl-Kation I der Fall:

Fur den Fall n = 1, z = 6 n-Elektronen sind aufier dem Benzol selbst viele Beispiele bekannt, z B. 5- und Ggliedrige Heterocyclen, das Cyclopentadienyl-Anion (11) und das Tropylium-Kation (111). 128

I11

I1

Auch die Metallocene, wie das Ferrocen, besitzen aromatischen Charakter. Das Azulen-Ringsystem IV kann sowohl als ein aromatisches 10-Jt-Elektronensystem als auch als eine Kombination aus einem Tropylium-Kation und Cyclopentadienyl-Anion aufgefarjt werden.

Iv Fur den Fall n = 2; z = 10 n-Elektronen ist aul3erdem das ,,quasi-aromatische" Cyclooctatetraenyl-Dianion(V) bekannt.

V Als Beispiel fur n = 4, z = 18 n-Elektronen kann das Cyclooctadecanonaen

(VI)betrachtet werden, das wesentlich stabiler als das entsprechende offenkettige Polyen ist. Es ahnelt dem Benzol in einigen, aber nicht in allen Eigenschaf-

ten, z.B. ist es nicht sehr bestandig und reagiert schnell mit Brom.

VI

VII

Die cyclische Konjugation von 18 n-Elektronen bedingt auch die grolje Stabilitat der Porphyrine. 129

Monocyclische Polyene dieser Art werden als Annulene bezeichnet, z.B. VI = [ 181-Annulen; dabei gibt der Klammerausdruck die Zahl der Ringglieder an. Dagegen sind die [lo]- und [14]-Annulene (n = 2 und n = 3) durch die Raum-

beanspruchung der inneren Wasserstoffatome nicht eben gebaut und deshalb nicht stabil, was auch zu einer hohen Reaktivitat fuhrt. Werden diese inneren Wasserstoffatome, z.B. im [lo]-Annulen, durch eine CH2-Gruppe ersetzt, so erfolgt eine weitgehende Einebnung. So erfullt das 1.6-Methano [10]-AnnulenVII eindeutig Kriterien fur Aromatizitat. Auf polycyclische Verbindungen ist die Regel nicht streng anwendbar. Erste Voraussetzung ist der ebene Bau des cyclischen Systems. Mit Hilfe dieser Regel konnen qualitative Aussagen uber das Verhalten und die Stabilitat cyclisch-konjugierter Verbindungen gemacht werden. E. HOCKEL,Z. Physik 70 (1931) 204. Z. Elektrochern. angew. physik. Chem. 43 (1937) 752,857. E. HUCKEL, Proc. chem. SOC.[London] 1957 157. H. C. LONGUET-HIGGINS, S. W TOBEYu. R. WEST,J. Amer. chern. SOC.86 (1964) 1459. K. HAFNERu. G. SCHNEIDER, Liebigs Ann. Chem. 672 (1964) 194. E.A. LA LANCETTE u. R. E. BENSON,J. Amer. chern. SOC.87 (1965) 1941. A. W KREBS,Angew. Chern. 77 (1965) 10. M. J. S. DEWAR,G. J. GLEICHER, J. Amer. chern. SOC.87 (1965) 685. A.J. JONES,Rev. pure appl. Chem. 18 (1968) 253. D. LLOYD,D.R. MARSHALL, Angew. Chem. 84 (1972) 447. E. VOGEL,Chirnia 22 (1968) 21. E SONDHEIMER , Chirnia 28 (1974) 163. Pure appl. Chern. 44 (1975) 925. G. SCHRODEQ R. C. HADDON, Accounts chem. Res. 21 (1988) 243. P VON R. SCHLEYEQ H. JIAO,Y. XIE,H. E SCHAEFER 111, J. Amer. chem. SOC.117 H. M. SULZBACH, (1995) 1369.

Arsenit-Arylierung

BART

zu Arsonsauren durch Reaktion aromatischer Diazoniumverbindungen mit Alhaliarseniten in Gegenwart von Kupfer(I1)-Salzen, Silber- oder Kupferpulver. Die Methode kann in der Benzolreihe, bei Fluorenen und Anthrachinonen angewendet werden, ebenso bei heterocyclischen Verbindungen. Substituenten beeinflussen die Ausbeute der Reaktion, deren Mechanismus noch ungeklart ist, sehr stark.

[ O g E N ] CIQ+ Na&@

-

O J O N a ONa

Vgl. Arsonylierung, S. 132; Diazonium-Austausch, S. 277.

130

+

Nz

+

NaCl

H. BART,DRF? 250264 (1910);Chem. Zbl. 1912 I1 882;DRP 254092 (1910);Chem. Zbl. 1913 I 196; DRF? 264924 (1910);DRF? 268172 (1912);Chem. Zbl. 1914 I 308; Liebigs Ann. Chem. 429 (1922)55. H. SCHMIDT,Liebigs Ann. Chem. 421 (1920)159. A. W RUDDY,E. B. STARKEY u. W H. HARTUNG, J. h e r . chem. SOC. 64 (1942)828. C. S. HAMILTON u. J. E MORGAN,Org. Reactions 2 (1944)415. A. W RUDDYu. E. B. STARKEY, Org. Syntheses 26 (1946)60;Coll. Vol. 3 (1955)665. W.A. COWDREY u. D. S. DAVIES.Quart. Rev. (Chem. SOC.,London ) 6 (1952)363,364. R. H. BULLARD u. J. B. DICKEY,Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955)494. W R. CULLEN,Adv. Organometallic Chem. 4 (1966)156. s. SAMAAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/8(1978)295.

Arsensaureschmelze (Arsonylierung)

BBCHAMP

aromatischer Amine, Phenole und ihrer Derivate zu p-Amino- bzw. p-Hydroxyphenylarsonsauren. Diese Arsonylierung iihnelt der Sulfonierung, ist jedoch nicht so allgemein anwendbar, da sie ein aktiveres Wasserstoffatom erfordert. So konnte auoerhalb der Benzolreihe nur ein Naphthalinderivat, die 1-Amino2-naphthyl-arsonsaure, auf diesem Weg dargestellt werden. Ortho-standige Methylgruppen vermindern die Ausbeute. Neben der para-Substitution tritt als Nebenreaktion in sehr geringer Menge ortho-Arsonylierung auf, die auch bei besetzter para-Stellung in niedriger Ausbeute beobachtet wird.

Vgl. Arsonylierung, S. 132;Sulfonierung, S 164. A. J. BECHAMP,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 56 (1863)1172. F? EHRLICHu. A. BERTHEIM, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907)3292. H. I!BROWNu. C. S. HAMILTON, J. h e r . chem. SOC.56 (1934)151. C. S.HAMILTON u. J. E MORGAN,Org. Reactions 2 (1944)428. W R. CULLEN,Adv. Organometallic Chem. 4 (1966)148. S.SAMAAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/8(1978)304.

131

Arsonylierung

ROSENMUND

von Arylhalogeniden zu Arsonsiiuren bei der Behandlung mit Natrium- oder Kaliumarsenit. Aus Brombenzol bzw. o-Brombenzoesaure erhielt ROSENMUND Phenylarsonsaure bzw. o-Carboxyphenylarsonsaure.Seither ist mit dieser Methode, die keine grol3e Bedeutung besitzt, nur noch eine weitere Arsonsaure, die o-Phenylen-diarsonsaure,mit guter Ausbeute dargestellt worden. Man fuhrt die Reaktion durch Erhitzen von 1Mol Arsenit mit 1Mol Halogenid in wd3rig-alkoholischer Losung aus.

Vgl. Arsensaureschmelze, S. 131.

G. MEYER,Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883)1439. K.W ROSENMUND, Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921)438. H. J. BARBER, J.chem. SOC.1929 2333. C. S. HAMILTON u. C. G. LUDEMAN, J. h e r . chem. SOC.52 (1930)3284. C. S.HAMILTON u. J. E MORGAN, Org. Reactions 2 (1944)415. W. R. CULLEN, Adv. Organometallic Chem. 4 (1966)148. S . SAMAAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/8(1978)295.

Arsonylierung

SCHELLER

aromatischer Amine durch Diazotieren in Gegenwart von Arsen(II1)-chlorid und einer Spur Kupfer(1)-chlorid. Nach Entfernen des Losungsmittels (Methanol oder Eisessig) und Zersetzung mit Wasser und Natriumhydrogensulfit, erhalt man die erwartete Arylarsonsaure.

3Hz0*

e

&

O

H OH

+ 4HCl

In manchen Fallen liefert diese Arsonylierungsmethode bessere Ausbeuten als die Arsonylierung nach BART(vgl. S. 130), besonders, wenn negative Substituenten in der meta-Stellung des aromatischen Amins zugegen sind. 132

Vgl. Arsenit-Arylierung, S. 130. E. SCHELLER, Brit. Pat. 261026 (1925);C. A. 21 (1927)3371. Z. FOLDI,Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923)2489. G. 0. DOAK,J. Amer. chem. SOC.62 (1940)167. J. E ONETOu. E. L. WAY,J. h e r . chem. SOC.62 (1940)2157;63 (1941)3068. C. I? HAMILTON u. J. E MORGAN, Org. Reactions 2 (1944)418. G. 0. DOAKu. H. G. STEINMAN, J.Amer. chem. Soc. 68 (1946)1987. F. E. RAYu. R. GARASCIA, J. org. Chemistry 16 (1950)1233. W. A. COWDREY u. D. S. DAVIES, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952)364. W. R. CULLEN, Adv. Organometallic Chem. 4 (1966)157. S.SAW in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/8 (1978)303.

Aryl-alkylether-Spaltung

PREY

durch langeres Erhitzen (auf etwa 180 bis 200") mit wasserfreiem Pyrzdinhydrochlorid. Auch andere halogenhaltige Pyridin-Anlagerungsverbindungen, vor allem jene mit Saurechloriden, sowie Salze von Anilin, Di- und Trimethylaminen zeigen sehr gute, zum Teil noch gesteigerte Spaltungswirkung. Mehrwertige Phenole konnen vollig oder partiell entalkyliert werden. Ausbeuten etwa 70 bis 97%. Die Diphenylether-Bindung wird nicht angegriffen.

A. KLEMENC, Ber. dtsch. chem. Ges. 49 (1916)1371. V PREY,Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941)1219;75 (1942)350,445,537. R. L. BURWELL jr., Chem. Reviews 54 (1954)635. M. V BUTT, S.U. KULKARNI, Synthesis 1983 252. H. MEERWEIN IN HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965)151.

Aryl -Formylierung (Aldehyd-Synthese)

GATTERMANN

mit Chlorwasserstoff und Cyanwasserstoff zu aromatischen Aldehyden in Gegenwart von FRIEDEL-CRAFTS-Katdysatoren.Die Verwendung von Nitrilen statt der Blausaure fuhrt zur Phenolketon-Synthese (HOESCH-HOUBEN, S. 547). Zur Einfuhrung der Aldehydgruppe bedarf es bei aromatischen KW erhohter Temperaturen (bis 90") und Aluminiumchlorid-Katalysatoren, bei Phenolen kann schon in etherischer Losung formyliert werden, und es geniigt das 133

schwacher wirkende Zinkchlorid. Noch reaktionsfahigere Aromaten (Resorcin, Phloroglucin, Pyrrole) gestatten die Einfuhrung der Aldehydgruppe sogar ohne Katalysator.

R

O

+

HCN

+

R e C H = N H * HCl

HCl

Die Reaktion ist nicht vollstandig gekliirt. Sie verlauft wahrscheinlich uber eine Komplexverbindung eines intermediar entstandenen Formimidchlorids mit Aluminiumchlorid. Hydrolyse der gebildeten Aldiminverbindung liefert dann den Aldehyd. Auch ein diprotoniertes Cyanid wird vorgeschlagen: 0 0

R-C=NHz. An Stelle des freien Cyanwasserstoffs kann auch Natriumcyanid oder vor allem Zinkcyanid [R. ADAMS] in die Reaktion eingesetzt werden, was die praktische Durchfuhrung erleichtert. Bei Verwendung von 1.3.5-Triazin I gelingt die Aryl-Formylierung ohne Gegenwart von Cyanwasserstoff bzw. Metallcyaniden:

R

R

I

RaR R I

-N H4c1

H20

c=o

' R

H

Vgl. Acylierung von Aromaten, S. 24; Phenolketon-Synthese,S. 547.

134

L. GATTERMANN u.Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 31 (1898)1149,1765,1770;32 (1899)278,284, 289;Liebigs Ann. Chem. 357 (1907)313. R. ADAMSu.E. MONTGOMERY, J. Amer. chem. SOC.46 (1924)1518. L.E. HINKELu.Mitarb., J. chem. SOC.1930 1834;1931 3343;1932 2793;1935 674;1936 184,339; 1944 647;1949 1593. R. T ARNOLD u. J. SPRUNG, J. h e r . chem. Soc. 60 (1938)1699. R.C. SHAH,M. C. LAIWALLA, J. chem. SOC.1938 1828. W. B. WHALLEY, J. chem. SOC.1949 3278. W E. TRUCE,Org. Reactions 9 (1957)37. R. C.FUSON,E. C. HORNING, S. I? ROWLAND u. M. L. WARD,Org. Syntheses, Coll. Vol. 111 (1955) 549. E. BALTAZZI u.L. I. KRIMEN,Chem. Reviews 63 (1963)526. A. KREUTZBERGE~ Z.Chem. 1970 383. M. I. A M EB. ~ L. BOOTH,G. E NOORI,M. E PROENCA, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1983 1075. M. YATO,T. OHWADA, K. SHUDO, J. Amer. chem. SOC.113 (1991)691. Y. SATO,M. YATO,T OHWADA, S. SAITO,K. SHUDO,J. Amer. chem. Soc. 117 (1995)3037. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 20.

Aryl-Formylierung

GATTERMANN-KOCH

(Aldehyd-Synthese)

+ HCZ, die sich in Gegenwart von Aluminiumchlorid und Kupfer(1)chlorid wahrscheinlich intermediar zu einem Ameisensaurechlorid-Aluminiumchlorid-Komplex verbinden und die direkte Einfuhrung der Aldehydgruppe in den Benzolkern ermoglichen. AuBer Benzaldehyd kann man auf diese Weise Monoalkyl- und Polyalkyl-benzaldehyde darstellen. Die Formylierung der hoher alkylierten Benzole ist dabei haufig von Alkylierungs- bzw. Dealkylierungs-Reaktionen begleitet. mit CO

Der Bereich der Reaktion wurde auch auf die aliphatische und alicyclische Reihe ausgedehnt; z.B. liefert Cyclohexan unter Isomerisation 1-Methyl-cyclohexanon. Dagegen lassen sich die sonst so leicht substituierbaren Phenole und Phenolether mit dieser Reaktion nicht formylieren. Neben Kupfer(1)-chlorid wurde auch Nickel(I1)-chlorid. verwendet. Diese Katalysatoren beschleunigen wohl die Reaktion, vermindern aber die Ausbeute. Die Funktion dieser Salze durfte auf ihrer Fahigkeit beruhen, mit Kohlenmonoxid Verbindungen einzugehen und so dessen Konzentration am Aluminiumchlorid-Formyl-Komplex zu erhohen. Arbeitet man bei erhohtem Druck (30at), so sind diese Kohlenmonoxid-hertrager nicht mehr erforderlich. Schliefilich kann auch Aluminiumchlorid bisweilen durch ein Gemisch von wasserfreier Fluorwasserstoffsaure und Bortrifluorid ersetzt werden. 135

Auch Dichlormethylalkylether I (Orthoameisensaure-dichloride) reagieren mit aromatischen Kohlenwasserstoffen in guten Ausbeuten zu den entsprechenden Aldehyden [RIECHE]:

0

+

\ I11

C12CH-OR-

UCEH + HC1

I

I1

I11

Als Zwischenprodukt tritt wahrscheinlich das Alkoxybenzylchlorid I1 auf, das beim Erwarmen unter Abspaltung von Alkylchlorid in den entsprechenden Aldehyd I11 ubergeht. Beim Behandeln mit Wasser entsteht aus I1 ebenfalls der Aldehyd 111, Alkohol und HCl. Als Katalysator wird AlC13 oder fur empfindliche Aldehyde Tic14 oder SnC14 verwendet. Naphthalin, Thiophen und Phenolether konnen ebenfalls nach dieser Methode formyliert werden. Vgl. Formylierung, S. 343

L. GATTERMANN u. J. A. KOCH,Ber. dtsch. chem. Ges. 30 (1897) 1622. L.GATTERMANN, Liebigs Ann. Chem. 347 (1906) 347. H . HOPFFu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 2244. u. D. CRAIG, Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1943) 583. G. H. COLEMAN N. N. CROUNSE,Org. Reactions 5 (1949) 290. M. H. DILKEu. D. D. ELEY,J. chem. SOC. 1949 2601,2613. l? H.GORE,Chem. Reviews 55 (1955) 235. K. LEROINELSON,Ind. Engng. Chem. 48 (1956) 1690. W E. TRUCE,Org. Reactions 9 (1957) 37. A.RIECHE,H. GROSSu. E. HOFT, Chem. Ber. 93 (1960) 88. G. A. OLAHu. S. J. KUHN,J. org. Chemistry 26 (1961) 237. G. A. OLAH,E PELIZZA, S. KOBAYASHI, J. A. OLAH,J. h e r . chem. SOC.98 (1976) 296. H. GRoR, 2. Chem. 18 (1978) 201. L. TONIOLO, M. GRAZIANI, J. organomet. Chem. 194 (1980) 221. G. E NOORI,J. chem. SOC. Perkin Trans. I 1980 181. B. L. BOOTH,T. A. EL-FEKKY, M. TANAKA, M. FUJIWARA, H. ANDO,J. org. Chemistry 60 (1995) 2106. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954) 16. in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983) 19.32. G. SIMCHEN

136

Aryl-Hydrierung

BENKESER

zu unkonjugierten Dienen mit Lithium. Die Reaktion wird in niedermolekularen aliphatischen Aminen ausgefuhrt; z.B. verwendet man ein Gemisch aus Lithium, Methylamin oder Propylamin und Alkohol, z.B. tert. Butylalkohol. Mit diesem Lithium-Amin-System gelingt auch die Hydrierung isolierter olefinischer Doppelbindungen und damit die Weiterreduktion des zunachst gebildeten 2.5-Dihydro-Produktes. Werden vier Aquivalente Lithium verwendet, so wird ein monosubstituierter Aromat zum Monoolefin reduziert; es entsteht neben dem 1-substituierten auch das 3- und 4-substituierte Olefin:

I

I1

Bei einem groljen ijberschulj von Lithium (6 bis 8 Aquivalente) werden die 3und 4-substituierten Olefine bevorzugt vor dem 1-substituierten zum Cycloalkan weiter reduziert. Das Natrium-Ammoniak-Alkohol-System [BIRCHHUCKELI ist dagegen mit wenigen Ausnahmen nicht fur die Hydrierung von unkonjugierten Doppelbindungen geeignet. Als ein kraftiges Metall-Aminsystem kann man Lithium in Ethylendiamin verwenden. Will man das unkonjugierte Dien I frei vom Monoolefin I1 erhalten, so muB die zugesetzte Lithiummenge genau kontrolliert werden. Vgl. Hydrierung, S. 380.

R. A. BENKESEI?, R. E. ROBINSONu. H. LANDESMAN, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 5669. R. A. BENKESEI?, R. E. ROBINSON,D. M.SAUVE u. 0. H. THOMAS,J. Amer. chem. SOC. 76 (1954) 631; 77 (1955) 3230. R. A. BENKESEI?, C. ARNOLDjr., R. E LAMBERT u. 0. H. THOMAS,J. Amer. chem. SOC. 77 (1955) 6042.

R. A. BENKESER,R. E LAMBERT,l? W RYANu. D. G. STOFFEY,J. Amer. chem. Soc. 80 (1958) 6573. R. A. B E N K E S EJ.~J. HAZDRA, R. E LAMBERT u. l? W RYAN, J. org. Chemistry 24 (1959) 854. R. A. BENKESER, R. K. AGNIHOTRI u. M.L. BURROUS, Tetrahedron Letters 1960 1 6 , l . A. W BURGSTAHLER u. L. R. WORDEN,J. h e r . chem. Soc. 83 (1961) 2587. R. A. BENKESER, R. K. AGNIHOTRI, M.L. BURROUS,E. M.KAISEI?, J. M. MALLANu. l? W RYAN, J. org. Chemistry 29 (1964) 1313. A. 0.BGDENBAUGH; J. H. BEDENBAUGH, J. D.ADKINS, W A. BERGIN, J. org. Chemistry 35 (1970) 543.

E. M.KAISEq Synthesis 1972 391. H. KWART,R. A. CONLEY, J. org. Chemistry 38 (1973) 2011. H. BALLIin HOUBEN-WEYL-MULLER S/lb(1972) 616.

137

Arylazid-Darstellung

DUTT-WORMALL

aus Aminen I durch Diazotieren zum Diazoniumsalz I1 und dessen Umsetzung mit einem Aryl- oderAlkylsulfonamid zum Diazoamino-sulfinat 111. Die alkalische Spaltung dieser Verbindung liefert die dem Sulfonamid entsprechende Sulfinsaure V und das h i d n! Die Ausbeuten der Reaktion liegen bei etwa 70%.

I

I1

HOQ

I11 Ar-N3

Iv

+

H02S-R V

Mit dieser Reaktion konnten aus sehr verschiedenen Aminkomponenten und p-Toluolsulfonamid die entsprechenden h i d e dargestellt werden. Verlauft die alkalische Spaltung des Diazoamino-sulfinats I11 sehr schnell, so kann sich durch Umsetzung der Sulfinsaure mit noch nicht umgesetztem Diazoniumchlorid I1 in einer Nebenreaktion Diazosulfinat VI bilden.

Vgl. Aryldiazoalkan-Darstellung,S. 138;Diazonium-Austausch, S. 275

E K. DUTT,H. R. WHITEHEAD u. A. WORMALL, J. chem. SOC.119 (1921) 2088. E K. DUTT,J. chem. SOC.125 (1924) 1463. H. BRETSCHNEIDER u. H. RACER,Mh. Chem. 81 (1950) 970. C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3 (1965) 808.

Aryldiazoalkan-Darstellung

BAMFORD-STEVENS

durch Spaltung der Toluol-p-sulfonylhydrazoneI aromatischer Aldehyde oder Ketone mit Alkali. Die Reaktion wird in Alkohol oder besser in Pyridin unter Zugabe eines Aquivalents Natriumalkoholat ausgefuhrt. Es entstehen Aryldiazoalkane 11, die hauptsachlich zu Olefinen V weiterreagieren konnen: in aprotischen Losungsmitteln uber Carbene 111, in protischen nach Protonierung uber Carbeniumionen IV 138

I

0

c6%\

2

R-CHz /C=N=N

Iv

I1

111

z.B.

-

~v

z.B.

1.2 Wasserstoffverschiebung

,c=c,

H

R

Protonenabgabe V

Bei den Tosylhydrazonen von aliphatischen Aldehyden und Ketonen entstehen bei dieser Reaktion sofort die Olefine. So erhalt man aus dem Toluol-p-sulfonylhydrazon des Cyclohexanons das Cyclohexen. Das erwartete Diazoalkan ist unbestandig und geht unter N2-Abspaltung in ein Carben uber, das sich durch Hydridverschiebung zum Olefin stabilisiert. Manche Bis-Toluolsulfonylhydrazone von 1.2-Diketonen liefern bei dieser Reaktion Triazol-Derivate. Vgl. Diketon

+Diazoketon-Umwandlung, S. 299.

W R. BAMFORD u. T. S. STEVENS, J. chem. Soc. 1952 4735. D. G. FARNUM, J. org. Chemistry 28 (1963) 870. H. REIMLINGER, Chem. Ber. 97 (1964) 342. J. H. BAYLESS, L. FRIEDMAN, E B. COOK,H. SHECHTER, J. Amer. chem. SOC.90 (1968) 531. K. GEIBEL,H. MADER,Chem. Ber. 103 (1970) 1645. J. Amer. chem. SOC. 94 (1972) 7081. A. NICKON,N. H. WERSTIUK, J. CASANOVA, B. WAEGELL, Bull. Soc. chim. France 1975 922. R. H. SHAPIRO,Org. Reactions 23 (1976) 405. A. NICKON,€? S. ZURER,J. org. Chemistry 46 (1981) 4685. C. C. DUDMAN, C. B. REESE,Synthesis 1982 419. B. EISTERT,M. REGITZ,G. HECK,H. SCHWALL in HOUBEN-WEYL-MULLER 1W4 (1968) 557. W AUGEin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 698. H. PRINZBACH, K.-P ZELLER,H. GUGELin HOUBEN-WEYL-MULLER E19b (1989) 225.

139

Arylhydrazon-Darstellung

JAPP-KLINGEMA"

durch Umsetzung von Dicarbonyl- mit Diazoniumverbindungen in alkalischer Losung.

(?&

+ Ar-@Cl"

C&-CO-CNa-COOC&

7% a Ar-NH-N=C-COOC&,

+

NaCl

+ CH$OOH

Diese Reaktion aromatischer Diazonium-Verbindungen mit 1.3-DicarbonylVerbindungen oder 3-Keto-carbonsauren bzw. -estern findet an der aktiven Methylengruppe statt und verlauft uber eine hoverbindung I, die hydrolysiert wird und sich sofort in das stabile Arylhydrazon I1 umlagert.

I1 Ein tautomerer Ubergang in die Hydrazoform ist nicht moglich, da kein protomeriefahiges Wasserstoffatom mehr vorhanden ist. Die Stabilisierung findet aus diesem Grund durch hydrolytische Abspaltung eines der beiden Acylreste statt. Dabei bilden sich schlieljlich Phenylhydrazone einer a-Dicarbonylverbindung, die als wichtige Ausgangsprodukte fur Indol-Synthesen verwendet werden. Vgl. Diazonium

140

-+ Azo-Kupplung, S. 278; Indol-Synthese,

S. 417.

E R. JAPP u. l? KLINGEMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887)2942, 3284, 3398;Liebigs Ann. Chem. 247 (1888)190. R. I? LINSTEAD u. A. BAO-LANG WANG,J. chem. SOC. 1937 807. R. L. FRANKu. R. R. PHILLIPS,J. Amer. chem. Soc. 71 (1949)2804. D. SHAPIRO,R. A. ABRAMOVITCH u. S. PINCHAS,J. Amer. chem. Soc. 78 (1956)2144. G.A. REYNOLDS u. J. A. VAN ALLAN,Org. Syntheses 32 (1952)85. H. HENECKA,H. TIMMLER, R. LORENZu. pi! GEIGER,Chem. Ber. 90 (1957)1060. H. STETTER, R. ENCLu. H. RAUHUT,Chem. Ber. 92 (1959)1184. R. R. PHILLIPS,Org. Reactions 10 (1959)143. H.C. YAo u E RESNICK,J. Amer. chem. SOC. 84 (1962)3514. M.REGITZu.B. EISTERT,Chem. Ber. 96 (1963)3120. R. A. ABRAMOVITCH u. I. D. SPENSER,Adv. Heterocyclic Chemistry 3 (1964)123. B. HEATH-BROWN, I? G. PHILPOTT,J. chem. Soc. 1965 7185. W. RIED, E.-A. BAUMBACH, Liebigs Ann. Chem. 726 (1969)81. A. I? KOZIKOWSKI, W C. FLOYD,Tetrahedron Letters 1978 19. TH. WIELANDu.a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I1 (1958)312. M. DUMIC,D. KURUNCEV, K. KOVACEVIC, L. POLAK, D. KOLBAHin HOUBEN-WEYL-MULLER E14b (1990)451.

Arylierung

MEERWEIN

von a,@-ungeslittigten Carbonylverbindungen mit Diazoniumhalogeniden. Unter Abspaltung von Stickstoff substituiert der eintretende Arylrest das a-standige Wasserstoffatom, jedoch wird auch Substitution in j3-Stellung beobachtet (Doppelbindung und ein Phenylrest in Konjugation). R-CH II R-C-CH II

0

+

8

CIQINEN-Ar]

cue"

R-CH II R-C-C-Ar II

+ HC1 + Nz

0

Die Reaktion kann auljerdem mit einfachen Olefinen, Acetylen und konjugierten Dienen durchgefuhrt werden. Dabei entstehen in manchen Fallen in Nebenreaktionen auch Additionsprodukte. Kupfer(I1)-halogenid - katalytisch wirksam sind Cue - oder Ti(I1I)-salze und polarisierende Losungsmittel (Wasser, Pyridin, Aceton) begiinstigen die Umsetzung. Die Diazoniumsalze schwach basischer Amine reagieren am besten. Ausbeuten meist zwischen 30 und 80%. Bei Zimtsaureestern und anderen a,p-ungesattigten Carbonylverbindungen beobachtet man als Hauptreaktion eine Addition von Aryl und Halogen a n die Doppelbindung, jedoch kann aus den gebildeten a-Aryl-@-halogen-carbonsaureestern leicht Halogenwasserstoff abgespalten werden, wobei dann ebenfalls aarylierte ungesattigte Verbindungen entstehen. 141

c1 I

c1 I

In schwach saurem Medium konnen auch kernsubstituierte Zimtsauren aaryliert werden. Schlieljlich konnte die Reaktion auch auf Acrylnitril, Acrylsaureester und Methyl-vinyl-keton iibertragen werden. Dabei entstehen a-Halogen-/3-aryl-Derivate, z.B. a-Chlor-/?-aryl-buttersaureester aus Crotonester.

Es ist wahrscheinlich, dalj das freie Arylradikal als Zwischenstufe auftritt:

Vgl. Aryl-Addition, S. 85; Diaryl-Synthese, S. 263.

H. MEERWEIN, E. BUCHNERu. K. VAN EMSTER,J. prakt. Chem. [2] 152 (1939) 237. C. E KOELSCH,J. Amer. chem. SOC.65 (1943) 57. C. E KOELSCHu. V BOEKELHEIDE, J. Amer. chem. SOC. 66 (1944) 412. E. MULLER, Angew. Chem. 6 1 (1949) 179. W. A. COWDREY u. D. S. DAVIES,Quart. Rev. (chem. SOC., London) 6 (1952) 365. V FRANZEN u. H. KRAUCH,Chemiker-Ztg. 79 (1955) 101. c. s. R~NDESTVEDT jr., 0.VOGL, J. h e r . chem. soc. 77 (1955) 2313; 78 (1956) 3799. J. K. KOCHI,J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 1228; 79 (1957) 2942. W. LOGEMANN, F! GIRALDIu. S. GALIMBERTI, Liebigs Ann. Chem. 623 (1959) 157. E MINISCIu. U. PALLINI,Gazz. chim. ital. 90 (1960) 1318. C. S. RONDESTVEDT jr., Org. Reactions 11 (1960) 189. G. N. SCHRAUZER, Chem. Ber. 94 (1961) 1891. S. C. DICKERMAN, A. M. FELIXu. L. B. LEVY,J. org. Chemistry 29 (1964) 26. S. C. DICKERMAN, D. J. DESOUZA,N. JACOBSON, J. org. Chemistry 34 (1969) 710, 714.

142

G. H. CLELAND, J. org. Chemistry 34 (1969) 744. c. s.RONDE~TVEDT jr., Org. Reactions 24 (1976) 225. J. org. Chemistry 47 (1982) 81. A. CITTERIO,E MINISCI,E. VISMARA, A. H. SCHMIDT, G. SCHMITT,H. DIEDRICH,Synthesis 1990 579. G. HESSEin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 134. 5/3 (1962) 992. R. STROH, W HAHN in HOUBEN-WEYL-MULLER u. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER S/lc (1970) 704. H. VON BRACHEL,

Arylnitril-Synthese (Cyanid-Arylierung)

ROSENMUND-VON BRAUN

aus Kupfer(I)-cyunidund Arylbromid bei erhohter Temperatur oder mit Dimethylformamid (DMF) oder Pyridin als Losungsmittel, das komplexe Kupfersalze bilden kann. Auch die Vinyl-, Allyl- und Benzylhalogenide werden besser mit Cu(1)CN als mit Alkalicyanid zur Darstellung der Nitrile umgesetzt.

Man verwendet einen geringen fierschuR des Cyanids und erhalt das Nitril in sehr hoher Ausbeute. Die Reaktion verlauft autokatalytisch. Geringe Mengen von Toluolnitril erhohen die Reaktionsgeschwindigkeit, ebenso Kupfer(I1)sulfat. Hydrochinon hemmt die Umsetzung. Aromatische o-Dibromverbindungen liefern mit Kupfer(1)-cyanid statt der erwarteten Dinitrile kupferhaltige Phthalocyanine. Vgl. Cyanid-Alkylierung, S. 244. u. E. STRUCK, Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919) 1749. K. M! ROSENMUND H. DE DIESBACHu. E.V. D. WEID, Helv. chim. Acta 10 (1927) 886. J. V. BRAUNu.G. MANZ, Liebigs Ann. Chem. 488 (1931) 111. C. E KOELSCH,J.Amer. chem. SOC.58 (1936) 1328. C. E KOELSCH u.A. G. WHITNEY, J. org. Chemistry 6 (1941) 795. D. T. MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 207. J. E BUNNETTu.R. E. ZAHLES Chem. Reviews 49 (1951) 392. J. E. CALLEN,G. H. COLEMAN,C. A. DORNFELD, Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955) 212. M. S. NEWMAN, Org. Syntheses,Coll. Voi. III (1955) 631. R. E. ALLEN,E. L. SCHUMANN, M! C. DAYu. M. G. VANCAMPENjr., J. Amer. chem. Soc. 80 (1958) 591. u.S. SETHNA,J. chem. SOC.1961 2663. M. V SHAH C. D. WEIS, J. org. Chemistry 27 (1962) 2964. R. LAPOUYADE, M. DANEY,M. LAPENUE,H. BOUAS-LAURENT, Bull. Soc. chim. France 1973 720. C. COUTURE,A. J. PAINE,Canad. J. Chem. 63 (1985) 111. I!KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 302. E6a (1994) 465. W-D. RUDORFin HOUBEN-WEYL-MULLER

143

Arylwanderung

SMILES

am elektronegativen Bruckenatom X in Diarylethern, -sulfiden, -sulfoxiden und -sulfonen, die in ortho-Stellung eine Gruppe YH (Hydroxy-, Amino-, Mercapto- oder NHAc-Gruppe) tragen, beim Erwarmen in alkalischer oder saurer Losung. Die Kerne A und B konnen auch Aromaten mit Heteroatomen sein (z.B. Pyridin).

OXQ HOQ

YH

Die Reaktion kann als intramolekulare nucleophile aromatische Substitution betrachtet werden und verlauft wahrscheinlich uber die Zwischenstufe 1. Die Umlagerung hangt also vom positiven Charakter des Kohlenstoff-Atoms im Kern B ab, an dem die Reaktion einsetzt, und von der Tendenz des o-Substituenten YH, ein Proton abzugeben. Im allgemeinen erfordert sie einen elektronenanziehenden Substituenten in 0-oder p-Stellung im Ring B (z.B. NOa, Br). Bei Verwendung von Butyl-lithium verlauft die Reaktion auch bei YH = CH3:

CH3 I

0

Schlieljlich spielt auch die Fahigkeit von Y eine Rolle, als Elektronen-Donator zu fungieren. Die Umlagerungsgeschwindigkeit steigt mit der Einfuhrung elektronenanziehender Substituenten in Kern B in 0-und p-Stellung zur Funktion X.

144

AulJer aromatischen C-Atomen konnen zwischen den Gruppen X und Y auch aliphatische C-Atome stehen:

Die Befunde uber den Einflus verschiedener Substituenten in den verschiedenen Stellungen auf die Umlagerung stehen in Einklang mit der Annahme eines nucleophilen Reaktionsverlaufes. Die Arylwanderung konnte auch photochemisch ausgelijst werden. Vgl. o-Benzoyl-benzoesaure-Umlagerung,S. 165. A. A. LEVY,H. C. RAINSu. S. SMILES,J. chem. SOC.1931 3264. W. J. EVANSu. S. SMILES,J. chem. SOC.1935 181;1936 329. H. B. WATSON, Annu. Rep. Progr. Chem. 36 (1939)197. J. D. LOUDON, J. R. ROBERTSON, J. N. WATSONu. S. D. AITON,J. chem. SOC.1950 55. J. E BUNNETT u. R. E. ZAHLEFf, Chem. Reviews 49 (1951)362. W. E. TRUCEu. A. M. MURPHY,Chem. Reviews 48 (1951)98. G. M. BENNETT, J. chem. SOC.1953 4198. N. CAMPBELL, Annu. Rep. Progr. Chem. 50 (1953)196. J. E BUNNETT u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.78 (1956)5357,5363. R. J. GALBREATH u. R. K. INGHAM, J. org. Chemistry 23 (1958)1804. W MAYERu. H. SCHEUERMANN, Angew. Chem. 71 (1959)382. W E. TRUCEu. W. J. RAYjr., J. h e r . chem. SOC.81 (1959)481,484. R. HUISGEN,Angew. Chem. 72 (1960)314. G. PAPPALARDO, Gazz. chim. ital. 90 (1960)648. H. H. OTTO,Tetrahedron Letters 1970 5189. K. MATSUI,N.MAENO,S. SUZUKI, H. SHIZUKA, T. MORITA,Tetrahedron Letters 1970 1467. W. E. TRUCE,E. M. K R E I D EW~ W BRAND,Org. Reactions 18 (1970)99. D.M. SCHMIDT,G. E. BONVICINO, J. org. Chemistry 49 (1984)1664. P C. EICHINCEF~, J. H. BOWIE, R. N. HAYES,J. Amer. chem. SOC.111 (1989)4224. K. BOWDEN, P R. WILLIAMS, J. chem. Soc. Perkin Trans. I1 1991 215. S. G. DAVIES,W E. HUME,Tetrahedron Letters 36 (1995)2673. E MUTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)330. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976)553.

Asymmetrie-Induktionsregel

CRAM

ermoglicht die Vorhersage des sterischen Verlaufs der Addition organometallischer Verbindungen an eine Carbonyl-Gruppe, die sich benachbart zu einem asymmetrischen Kohlenstoffatom befindet. Dabei entstehen sekundare oder tertiiire Alkohole: ,,In nicht katalytischen Reaktionen dieser Art uberwiegt dasjenige Diastereomere, das bei der Annaherung der eintretenden Gruppe von der am wenigsten behinderten Seite gebildet wird, wenn in der Rotationskon-

145

formation der C-C-Bindung die Carbonyl-Gruppe zwischen den beiden weniger groBen Substituenten steht."

-

Substituenten: G = grolj, M = mittel, K = klein.

*

M.. KYC-C, G

// 0

+

R

RMgBr

*

M.. ,OH KjC-C-R' G *' R

D. J. CRAM u. E A. A. ELHAFEZ, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 5828; 75 (1953) 6005. D. Y.CURTIN,E. E. HARRISu. E. K. MEISLICH,J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 2901. D. J. CRAM u. J. D. KNIGHT, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 5835. M. CHEREST,H. FELKIN,N. PRUDENT, Tetrahedron Letters 1968 2199. M. N. PADDON-ROW, N. G. RONDAN, K. N. HOUK,J. Amer. chem. SOC.104 (1982) 7162. I. FLEMING, H. KUHNE,K. TAKAKI, J. chem. Soc. Perkin Trans.I 1986 725. M. T. REETZ,Angew. Chem. 96 (1984) 542. M. T.REETZ,M. HULLMA", T SEITZ, Angew. Chem. 99 (1987) 478. X. CHEN,E. R. HORTELANO, E. L. ELIEL,S. 'CI FRYE,J. Amer. chem. SOC.112 (1990) 6130 H. M. F L E I S C H A. E ~J. GUSHURST, W. L. JORGENSEN, J. org. Chemistry 60 (1995) 490.

Azlacton-Kondensation

ERLENMEYER-PLOCHL

von Carbonylverbindungen I11 mit methylenaktiven Acylglycinen I in Gegenwart von Essigsaureanhydrid als Kondensationsmittel (Variante der Aldolkondensation (PERKIN)). Dabei entstehen 4-Alkyliden-5-oxazolone IV (Azlactone). Die milden Reaktionsbedingungen dieser Adolkondensation deuten darauf hin, daB aus dem Acylglycin primar ein einfaches Azlacton I1 entsteht, das eine besonders aktive Methylengruppe besitzt, die nun mit der Carbonylverbindung reagiert. 146

HN-CHz I

R-C+

0 I

I COOH

R-C,

II

N-C=C-R'

o=c\R',

N-CHz

A,-~O

R

3

I ,CEO 0

I11

R-C,

II

HN-c=c, I

O=C

I

0

R-C:

+

I

I

,C=O

0

lv

I1

Hydrolyse

I

/R R'

Hz

COOH

.

HN-CH-CH, I

O=C

I

I

COOH

3 R'

R

O II HOOC-C-CH:

R

HzN , R CH-CH: HOOC' R'

R'

NHz

VII

VI

Durch HydroIyse der so entstandenen Azlactone Iv entstehen ungesattigte a-Acylaminosauren V, die dann zu Aminosauren VI hydriert und hydrolysiert (Aminosauresynthese nach ERLENMEYER) oder durch weitere drastische Hydrolyse in a-Ketosauren VII ubergefuhrt werden konnen. Die Azlactone bilden also in der Regel nur Zwischenprodukte bei der Synthese anderer Verbindungen. Deshalb ist die Carbonyl-Komponente der bestimmende Reaktionspartner Man verwendet als Carbonyl-Komponente im allgemeinen aromatische und a,p-ungesattigte Aldehyde. Erstere konnen im Kern alkyl-, halogen-, hydroxyl-, alkoxyl-, acyloxy- und nitro-substituiert sein. Neben der Vielzahl aromatischer Aldehyde konnen auch heterocyclische, wie Furan-, Thiophen-, Pyrrol-aldehyde u.a., eingesetzt werden. Mit gesattigten, aliphatischen Aldehyden erhalt man nur geringe Azlacton-Ausbeuten. AIs Methylen-Komponente werden meist Benzoylglycin (Hippursaure) und Acetylglycin verwandt . Ferner kann man Rhodanin mit Aldehyden zu den entsprechenden ungesattigten Verbindungen kondensieren. Die Spaltung mit verdunnter Lauge eroffnet einen Weg zur Darstellung der Thioketocarbonsaure VIII.

Aldehyd-Rhodanin-Kondensation( G ~ N A C H E R )

VIII 147

Diese Verbindung kann je nach den Reaktionsbedingungen u. a. zu Aminosauren und Ketocarbonsauren umgesetzt werden. Auaerdem erhalt man Derivate des Oxindols aus den entsprechenden Rhodanin-Isatin-Kondensationsprodukten.

R-CH2-CH-COOH I SH (CIEMMENSEN)

R-CH2-CH2-COOH

VIII Wal3r.

NHzOH

R-CH2-CO-COOH R-CH2-C-COOH II

N-OH

Red.

R-CH2-CH-COOH I NH2

Vgl. a-Acylaminoketon-Synthese, S. 20; Phenylserin-Synthese, S. 553; Zimtsaure-Synthese, S. 662.

J. PLOCHL,Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 2815; 17 (1884) 1616. E. ERLENMEYER jr., Liebigs Ann. Chem. 275 (1893) 1. E. ERLENMEYER jr., Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 284 (1895) 36; 307 (1899) 138; 316 (1901) 145; 337 (1904) 271,283,294; Ber. dtsch. chem. Ges. 30 (1897) 2981; 35 (1902) 384. E L. PYMAN, J. chem. SOC.109 (1916) 186. CH. G ~ N A C H EHelv. R , chim. Acta 5 (1922) 610; 6 (1923) 458,467. R. D. H. HEARD,Biochem. J. 27 (1933) 54. Y DEULOFEU,Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1934) 1542. E L. JuLlAN u. B. M. STURGIS, J. Amer. chem. SOC.57 (1935) 1126. M. GIRARD, Ann. Chimie [ l l ] 16 (1941) 326. R. M. HERBSTu. D. SHEMIN, Org. Syntheses, COILVol. I1 (1943) 1. H. E. CARTER,Org. Reactions 3 (1946) 198. H. E. FISHER u. H. HIBBERT, J. Amer. chem. SOC. 69 (1947) 1208. I. HEILBRON, J. chem. SOC.1949 2099. E. L.BENNETTu. C. NIEMANN, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950)1803. R. GAUDRY u. R. A. McIVOR, Canad. J. Chem. 29 (1951) 427. K.RUFENACHT,Helv. chim. Acta 37 (1955) 1451. E. BALTAZZI, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 9 (1955) 150. I? J. ALLANu. G. G. ALLAN, Recueil Trav. chim. Pay-Bas 78 (1959) 67. M. CRAWFORD u. W. T. LITTLE,J. chem. SOC.1959 729. W RIEDu. B. SCHLEIMER, Liebigs Ann. Chem. 639 (1961) 68. E. GALANTAY, A. SZABO u. J. FRIED,J. org. Chemistry 28 (1963) 98. W STEGLICH, Fortschr. chem. Forsch. 12 (1969) 84. A. J. COOPER,J. Z. GINOS,A. MEISTERChem. Reviews 83 (1983) 321. A. SCHODERL U. A. WAGNER in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 38. G. KRUGERin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 505,517.

148

Azlacton-Spaltung

BERGMANN

mit einer Aminosaure I1 zur Peptidsynthese. Ein Aldehyd wird mit einer acylierten Aminosaure in das in der Seitenkette ungesattigte Azlacton I (Oxazolinon) iibergefuhrt. Dieses reagiert unter Ringoffnung mit der Aminogruppe einer zweiten Aminosaure 11, wobei ein acyliertes ungesattigtes Dipeptid I11 entsteht. Durch katalytische Hydrierung und Abspaltung der Acetylgruppe rnit Salzsaure erhalt man das Dipeptid I'V Da aber diese Abspaltungsmethode auch die Peptidbindung angreift, ist die Anwendung dieser Peptidsynthese beschrankt. C&,CH=C-

CO

I

I

NecO I

I

o +

COOH I

CHz I CHz I NH2-CH-COOH I1

COOH I CH2 I CH CHz I II C&-CO-NH-C-CO-NH-CH-CCOOH

+

F

I11

Vgl. Azlacton-Kondensation, S. 146.

E. ERLENMEYER u. E. FRUSTUCK, Liebigs Ann. Chem. 284 (1895) 48. M. BERGMANN, E STERNu. C. WITTE,Liebigs Ann. Chem. 449 (1926) 277. M.BERGMANN, H. KOSTER,Hoppe-Seiler's Z.physiol. Chem. 167 (1927) 91. Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929) 1905. M. BERGMANN, L. ZERVASu. V VIGNEAUD, H. E. CARTER, Org. Reactions 3 (1946) 216. TH. WIELAND, Angew. Chem. 63 (1951) 13. J. S. FRUTON,Adv. Protein Chem. 5 (New York 1949) 15. E. BALTAZZI, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 9 (1955) 161. u. H. D. LAW,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 10 (1956) 235. H. D. SPRINGALL I!PFLEGER u. J. PELZ,Chem. Ber. 90 (1957)1489. E WEYGAND, W STEGLICH,X. B. DE LA LAMA,Tetrahedron 22 Suppl. 8 I(1966) 9. R. B. MORIN,E. M. GORDON, Tetrahedron Letters 1973 2163. 11 I1 (1958) 374. TH. WIELAND u.a. in HOUBEN-WEYL-MULLER

149

Azoxybenzol-Umlagerung

WALLACH

durch Erhitzen unter der Einwirkung von konzentrierter Schwefelsaure zu

p-Hydroxyazo benzol .

Diese Umlagerung kann angewendet werden, um die Gegenwart von Azoxyverbindungen anzuzeigen. Als Nebenreaktion kann es zu einer o-Umlagerung (+ o-Hydroxyazobenzol) kommen. Diese Reaktion uberwiegt, wenn man das Azoxybenzol mit Essigsaureanhydrid auf 200" erhitzt oder sie photochemisch auslost. Die p-Umlagerung verlauft wahrscheinlich intermolekular ahnlich der Phenylhydroxylamin + p-Aminophenol-Umlagerung [vgl. S. 5521, unter nucleophilem Angriff eines Wasser-Molekiils in p-Stellung.

Fur die o-Umlagerung nimmt man dagegen einen intramolekularen Verlauf uber die Zwischenstufe I an:

150

a- und P-4-Brom-azoxybenzol lagern sich in lOOprozentiger Schwefelsaure zu 4-Hydroxy-4-brorn-azobenzol urn. Die OH-Gruppe tritt also in die unsubstituierte p-Stellung ein.

Beim a- und P-4-Methyl-azoxybenzol tritt o-Umlagerung unter Bildung des 2-Hydroxy-4-methyl-azobenzols ein. Auch die Azoxyverbindungen der Naphthylreihe lagern sich urn, z.B.:

0. WALLACH u. L. BELLI,Ber. dtsch. chem. Ges. 13 (1880) 525. E. B A M B E R GBer. E ~ dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 3192; J. prakt. Chem. 102 (1921) 267. H. M. KNIPSCHEER Proc. Acad. Sci. Amsterdam 5 (1902) 51; Recueil Trav. chim. Pays-Bas 22 (1903) 1; Chem. Zbl. 1903 11082. A. ANGELI,Gazz. chim. ital. 46 (1916) 82. G. CUSMANO, Gazz. chim. ital. 61 (1921) 71. H. E. BIGELOW, Chem. Reviews 9 (1931) 139. M. M. SHEMYAKIN, Y. I. MAIMIND u. B. K. VAICHUNAITE, Chem. and Ind. 1958 755. C. S. HAHNu. H. H. JAFFE,J. Amer. chem. SOC.8 4 (1962) 946. J. SINGH,I? SINGH,J. L. BOIVIN,€! E. GAGNON, Canad. J. Chem. 4 1 (1963) 499. E. C. HENDLEY, D. DUFFEY, J. org. Chemistry 33 (1968) 1918,35 (1970) 3579. G. G. SPENCE,E. C. TAYLOR0. BUCHARDT, Chem. Reviews 70 (1970) 231. E. BUNCEL, A. DOLENKO,Tetrahedron Letters 1971 113. G. A. OLAH,K. DUNNE,D. F! KELLY,Y. K. Mo,J. h e r . chem. SOC.94 (1972) 7438. E. BUNCEL, Accounts chem. Res. 8 (1975) 132. R. A. Cox, E. BUNCEL, J. Amer. chem. SOC. 97 (1975) 1871. I. SHIMAO,H. HASHIDZUME, Bull. chem. SOC.Japan 49 (1976) 754. J. YAMAMOTO, Y.NISHIGAKI,M. IMAGAWA, M. UMEZU,T.MATSUURA, Chem. Letters 1976 261. K. H. SCHUNDEHUTTE in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3 (1965) 771. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l c (1976) 109.

151

Azulen-Synthese

HAFNER

aus Cyclopentadien und einem Glutmondialdehyd-Derivat,da Glutacondialdehyd selbst instabil ist. Das bei der Spaltung von N-Cyan- oder N-2.4-Dinitrophenyl-pyridiniumhalogenid mit Methylanilin entstehende Methylanilinopenta-1.3-dien-5-a1 (I) (,,ZINCKE-Aldehyd")oder die Vorstufe Ia wird in Gegenwart von Alkali oder Alkoholaten mit Cyclopentadien zum Fulven I1 kondensiert, das bei der trockenen Destillation zwischen 200 und 300" unter Abspaltung von Methylanilin in einer elektrocyclischen 10 n-Reaktion in Azulen (111)ubergeht (Ausbeuten bis 70 %).

0

I CN

Ia

I

I1

I11

Aus monosubstituierten Cyclopentadienen erhalt man bei dieser Reaktion in 1-Stellung substituierte Azulene. Man kann auch direkt aus N-Alkylpyridiniumsalzen und Cyclopentadiennatrium bei 200" Azulene darstellen. Eine sehr effiziente Variante besteht darin, das Pentamethinium-Salz IV mit Cyclopentadien zu kondensieren: 152

rv

NO2

Aus Pyryliumsalzen und Cyclopentadien-natrium entstehen schon bei 20" substituierte Azulene in Ausbeuten bis 95 % . Voraussetzung ist, da13 alle reaktionsfahigen Stellen (2.4.6) des Pyryliumsalzes VII besetzt sind und dal3 einer der Substituenten in a-Stellung nicht zu grolj ist.

VII

V

cH3 VI Das nucleophile Cyclopentadien-Anion greift am Carbenium-Ion V des Pyryliumsalzes an. Die Addition an die Carbonyl-Gruppe erfolgt vom P-C-Atom aus. Durch anschlieljende Wasserabspaltung wird das 4.6.8-Trimethyl-azulen (VI) gebildet. Monoalkyl-cyclopentadieneliefern mit Pyryliumsalzen 2-Alkyl-azulene. Vgl. Indan -) Azulen-Ringerweiterung,S. 409; Pyridin-Ringnpaltung,S. 587.

153

K. ZIEGLER, Angew. Chem. 67 (1955) 301. W KONIG,H. ROSLER,Naturwissenschaften42 (1955) 211. K. HAFNER,Angew. Chem. 67 (1955) 301; Liebigs Ann. Chem. 606 (1957) 79. K. HAFNERAngew. Chem. 69 (1957) 393. K. HAFNER,Angew. Chem. 70 (1958) 419. E KROHNKE,Angew. Chem. 75 (1963) 318. K. HAFNERu.a., Angew. Chem. 75 (1963) 44. K. HAFNER,K. D. ASMUS,Liebigs Ann. Chem. 671 (1964) 31. K. HAFNERH. KAISER,Org. Syntheses 44 (1964) 94. C. W MUTH,M. L. DEMATTE,A. R. URBANIK, W G. ISNER, J. org. Chemistry 31 (1966) 3013. S. BRAUN,J. KINKELDEI, Tetrahedron 33 (1977) 1827. M. HANKE,C. JUTZ,Synthesis 1980 31. G. HAFELINCER, G. OTT, Liebigs Ann. Chem. 1984 1605. K. HAFNER,K.-l?MEINHARDT, Org. Syntheses, Coll. Vol. VII (1990) 15. K.-I? ZELLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2c (1985) 182.

BALLY

Benzanthron-Synthese

durch Addition von Glycerin und Anthrachinonen in Gegenwart von Schwefelsaure und eines Reduktionsmittels (Fe), das teilweise die Anthrachinone zu den Anthronen I reduziert. Durch Einwirkung der Schwefelsaure entsteht aus dem Glycerin Acrolein (111, das sich an die aktive Methylengruppe des Anthrons (I) unter Bildung des /3-Anthronylpropionaldehyds (111) addiert (MICHAEL-Addition) oder durch Aldol-Addition Verbindung IIIa bildet. CHO I1

CH2

0

I

I1

& 0

0

Iv

154

V

Aus I11 oder IIIa entsteht durch Wasserabspaltung Dihydrobenzanthron

(IV), das zum Benzanthron (V)dehydriert wird. Durch Aufnahme dieser beiden Wasserstoffatome kann aus dem eingesetzten Anthrachinon das Anthron (I) immer wieder nachgebildet werden. Besser ist es jedoch, gleich von den Anthronen auszugehen. Der Mechanismus wird ahnlich der Chinolin-Synthese nach SKRALJP formuliert. Vgl. Chinolin-Synthese, S. 220.

0. BALLY,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905)194. 0. BALLYu. R. SCHOLL, Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911)1656. H.MEERWEIN, J.prakt. Chem. 97 (1918)234. E G. BADDARu. E L. WARREN, J. chem. SOC.1938 401;1939 944. N.CAMPBELL, R.E NEALEu. R. A. WALL,J. chem. SOC.1959 1409. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/3c(1979)304.

Benzil

+ Benzilsaure-Umlagerg

LaIjt man eine alkoholisch-wafirige Losung von starkem Alkali bei erhohter Temperatur auf 1.2-Diketone einwirken, so lagern sich diese mit Ausbeuten von 90 - 95 % in a-Hydroxycarbonsauren um: Benzil (I) + Benzilsaure (II); Furil (III) + Furilsaure (W); Cyclohexandion-1.2 (V) + Cyclopentanol-carbonsaure-(1) (VI); Phenanthrenchinon (VII) + 9-Hydroxy-fluoren-carbonsaure-(9) (VIII); Ketipinsaure (IX) + Citronensaure (X) ;Alloxan (IXa) + Alloxansaure (Xa). 155

@!-!a 0 0

/ \

I O H O C - C OH O

I

I1

I n I-J-~IUl c-c

0

II

o

0

II

0 0

c

HO

/ \

V

VI

VII

M

VIII

OH I

4

HOOC-CHz-C-CH2-COOH I COOH X

HN OH

0

0 IXa

156

COOH

Iv

I11

0 0 II I1 HOOC-CH2-C-C-CHz-COOH

o

xa

Die Umlagerung verlauft anionotrop und beginnt mit der Addition des Hydroxyl-Ions an die polarisierte Carbonyl-Doppelbindung XI. Durch den verstarkten induktiven Effekt der beiden negativen Sauerstoff-Funktionen entsteht eine anionotrop umlagerungsfahige Konstellation XI1 und daraus das Anion XIII, das sich zur a-Hydroxysaure XIV stabilisiert. Man nimmt an, daR die Umlagerung mehr durch eine AbstoRung des anionisch wandernden Restes R vom Ausgangspunkt (gro13ere Elektronendichte) als durch eine Anziehung seitens des Wanderungsendpunktes (geringere Elektronendichte) verursacht wird. Der Rest R lost sich nicht vollstandig vom Molekulrumpf ab. Die Umlagerung ist gleitend.

II II 0 0

XI

XI1

Die B e n d + Benzilsaure-Umlagerung gelingt nur mit Anionen, die stark genug basisch sind, um das Zwischenprodukt XI1 zu bilden. Mit schwacheren Basen, wie Phenolaten, kommt es zu keiner Umlagerung. Die Reaktion von 2.2I-Pyridil 2.2'-Pyridilsaure verlauft dagegen unter auRerst milden Bedingungen in Gegenwart von Co++ oder Ni++ in Methanol fast quantitativ. Die treibende &aft fur diese Umlagerung ist die Komplexbildung dieser Metallionen mit dem Pyridin-N. Die Umlagerung verlauft irreversibel, da die Carboxylgruppe der entstehenden a-Hydroxysaure in dem alkalischen Medium unter Warmeentwicklung neutralisiert wird. Bei Benzilderivaten kann die Wanderungstendenz verschiedener Substituenten mit Hilfe von 14C-Isotopenmarkierung genau verfolgt werden. Dabei zeigt sich, daR in der Regel die Fahigkeit einer Carbonylgruppe zur Hydratbildung ein Ma13 fur ihre Aktivitat ist. Es wandert namlich der dieser aktiveren Carbonylgruppe benachbarte Rest an die andere CO-Gruppe unter dem ablosenden Einflulj des negativ polarisierten Sauerstoffs der durch die OH-Addition ,,aufgerichteten" Doppelbindung. Benzil liefert auch mit Basen, die keine OH-Gruppe enthalten, wie NaNH2 in hydroxylfreiem Losungsmittel, Benzilsaure. Man nimmt an, dalj hier der Sauerstoff von einem anderen Benzil-Molekul ubertragen wird:

157

Bei der B e n d -+ Benzilsaureester- Umlagerung besteht der Primiirschritt im Angriff eines Alkoholat-Ions anstelle eines Hydroxyl-Ions. Jedoch geht diese Variante der Umlagerung nur mit Alkoholaten, die Benzil nicht rasch zu Benzoin reduzieren. Vgl. Pinakol

-)

Pinakolon-Umlagerung, S. 569.

J. V. LIEBIG,Liebigs Ann. Chem. 25 (1838) 27. N. ZININ,Liebigs Ann. Chem. 31 (1839) 329. A. JENA, Liebigs Ann. Chem. 155 (1870)77. A. v BAEYER,Ber. dtsch. chem. Ges. 10 (1877) 125. i? FRIEDLANDER, Ber. dtsch. chem. Ges. 10 (1877) 534. H. STAUDINGER Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 3062. 0. WALLACH, Liebigs Ann. Chem. 414 (1916) 296; 437 (1924) 148. G. SCHEUING, Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 252. C. K. INGOLD, Annu. Rep. Prop. Chem. 25 (1928) 124. J. ROBERTS,H. C. UREY,J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 880. G. HUBER, Angcw. Chem. 63 (1951) 501. C. J. COLLINS,0. K. NEVILLE, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 2471. E WEYGAND, H. GRISEBACH, Fortschr. chem. Forsch. 3 (1954) 121. J. HINE,H. W HAWORTH, J. Amer. chem. SOC. 80 (1958) 2274. V FRANZEN, Chemiker-Ztg. 82 (1958) 105. J. E EASTHAM, S. SELMAN,J. org. Chemistry 26 (1961) 293. H. KWART,I. M. SARASOHN, J. Amer. chem. SOC.83 (1961) 909. R. KUHN,H. TRISCHMANN, Chem. Ber. 94 (1961) 2258. K. S. WARREN, 0. K. NEVILLE,E. C. HENDLEY, J. org. Chemistry 28 (1963) 2152. D. ST. C. BLACK,Chem. Commun. 1967 311. D. ASKIN,R. A. REAMER,T. K. JONES, R. I? VOLANTE,L. SHINKAI, Tetrahedron Letters 30 (1989) 671.

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158

Benzimidazol-RingschluB

PHILLIPS-LADENBURG

aromatischer mono- oder disubstituierter N-Acyl-o-diamine bzw. o-Diamine mit aliphatischen Carbonsuuren unter Einwirkung verd. Mineralsaure oder Polyphosphorsaure. Man geht von den aromatischen Diaminen, z. B. N-Phenyl-ophenylendiamin (I), aus und behandelt sie mit kochender 4n Salzsaure in Gegenwart von uberschussiger Carbonsaure. Es entstehen die entsprechenden C2-substituierten Benzimidazole.

Als Saurekomponente konnen aliphatische Carbonsauren und substituierte Sauren mit Ausnahme der Aminosauren verwendet werden. A. LADENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 8 (1875) 677; 10 (1877) 1123. E. WUNDT,Ber. dtsch. chem. Ges. 11 (1878) 826. M. A. PHILLIPS, J. chem. SOC.1928 172,2393,3134; 1929 2820. E. U! MALMBERG, C. S. HAMILTON, J. h e r . chem. Soc. 70 (1948) 2415. K. J. MORGAN,A. M. TURNER, Tetrahedron 22 (1966) 1175; 25 (1969) 915. E N. PRESTON, Chem. Reviews 74 (1974) 281. R. U! MIDDLETON,D. G. WIBBERLEY, J. Heterocyclic Chem. 17 (1980) 1757. I. OKABAYASHI, H. FUJIWARA, J. Heterocyclic Chem. 21 (1984) 1401 J. BACKES, B. HEINZ,W G. RIEDin HOUBEN-WEYL-MULLER E8c (1994) 270.

Benzoin-Aminierung

VOIGT

mit aromatischen Aminen zu a-Aminoketonen unter Umlagerung. Durch Verwendung von Phosphorpentoxid oder Salzsaure als Kondensationsmittel konnte die Reaktion auf aliphatische Amine und a-Hydroxyketone (Acyloine) ausgedehnt werden. Sie verlauft wahrscheinlich iiber das Anil des Benzoins, das sich dann zum Anilinobenzylphenylketonumwandelt. 159

c=o

I HC-OH

HC-OH

Vgl. Aldimin-Bildung, S. 53.

K. VOIGT,J. prakt. Chem. 34 (1886) 1. H. H. STRAIN, J. Amer. chem. Soc. 51 (1929) 269. I? L. JULIAN,E. W MEYER,A. MAGNANI,W COLE,J. h e r . chem. SOC.67 (1945) 1203. R. M. COWPER, T. S. STEVENS,J. chem. SOC. 1940 347. R. E. LUTZ,J. A. FREEK,R. S. MURPHEY,J. h e r . chem. SOC.70 (1948) 2016. I. A. KAYE,C. L. PARRIS,W I. BURLANT,J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 746. E. E PRATT, M. J . KAMLET,J. org. Chemistry 28 (1963) 1366. P KLEMMENSEN, G. SCHROLL, S.-0. LAWESSON,Ark. Kemi 28 (1967) 405. C. L. STEVENS,T.A. TREAT,l? M. PILLAI,W SCHMONSEES,M. D. GLICK,J. h e r . chem. SOC.95 (1973) 1978.

D. MAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER, 71% (1977) 2261.

Benzoin-Kondensation Werden aromatische Aldehyde in Gegenwart von Natrium- oder Kaliumcyanid in waiDrig ethanolischer Losung gekocht, so dimerisieren sie sich unter Kniipfung einer C-C-Bindung zu a-Hydroxyketonen, den Benzoinen I. Verwendet man dabei verschiedene Aldehyde, so gelangt man zu den gemischten Benzoinen, die auch aus einem Benzoin und einem anderen Aldehyd entstehen, da die Benzoin-Kondensation reversibel ist. 160

I Auch viele heterocyclische Aldehyde liefern diese Reaktion. Dabei reagiert z. B. der a-Pyridinaldehyd infolge Ausbildung eines Endiols schon ohne Katalysator.

Der erste Schritt der Reaktion ist die Addition des Cyanid-Ions an den Carbenium-Kohlenstoff der polarisierten Carbonylgruppe des Aldehyds. Dadurch wird die G-H-Bindung an dieser Stelle - jetzt a-standig zur CEN-Mehrfachbindung - gelockert I1 und eine Protonenwanderung an den negativ polarisierten Sauerstoff des Aldehydmolekuls ermoglicht 111. Dann kommt es zur Knupfung einer C-C-Bindung zwischen den entgegengesetzt polarisierten Carbonyl-C-Atomen der beiden Aldehydmolekule I11 und IS! Durch Cyanidabspaltung und erneute Protonenwanderung V wird das Benzoin gebildet.

@ II

Ar-C-H

IOP I

Ar-CoLH

+ ICN' a

IOl" I ,-Ar-CGH 4 :--

+%H

Ar

rv

:-- -- -- 3 HOl9Ol I

I

I

1

Ar-c-c-Ar

I1

I

0 '' OH II I &-C-C-&. I

CN H

V

Ar-CI'

CN I11

CEN

lo 'I

I6H I

H I

Die Benzoin-Kondensationist nicht bei allen aromatischen Aldehyden durchzufiihren, da die Natur der Substituenten am Benzolkern von groljem Einflulj auf die Bildung der polarisierten Grenzform der Carbonylgruppe ist. Ermoglichen die Substituenten durch Elektronenzug oder -schub eine mesomere Delokalisierung der Ladung am polarisierten Kohlenstoff, so wird die Knupfung der G-C-Bindung und damit die Benzoin-Kondensation erschwert oder ganz unmoglich gemacht. Dies gilt z.B. fur die Gruppen -OCH3, --N(CH& und -NOa. 161

Bei diphatischen Aldehyden kommt die entsprechende AcyIoin-Kondensation nur selten vor, da die Aldolkondensation vorherrscht. Sie kann jedoch durch Thiazoliumsalz-Katalyse erzielt werden. Vgl. Aldol-Addition, S. 54. A. LAPWORTH, J. chern. SOC.83 (1903) 995; 85 (1904) 1206. E. STERN,Z. physik. Chem. 50 (1905) 513. H. STAUDINGER, Ber. dtsch. chern. Ges. 46 (1913) 3530,3535. H. GREENE, J. chern. SOC.1926 328. W S. IDE,J. S. BUCK,Org. Reactions 4 (1948) 269. H. R. HENSEL,Angew. Chem. 85 (1953) 491. B. GORLICH,Chem. Ber. 89 (1956) 2145. C. S.MARVEL, J. K. STILLE, J. org. Chemistry 21 (1956) 1313. J. SOLODAIS Tetrahedron Letters 1971 287. H. STETTER,G. DAMKES,Synthesis 1980 309. C. K. LEE, M. S. KIM,J. S. GONG, I.-S. H. LEE,J. Heterocyclic Chem. 29 (1992) 149 R. BRESLOW, R. V CONNORS, J. Arner. chern SOC.117 (1995) 6601. E LOPEZ-CALAHORRA, R.RUBIRES, Tetrahedron 51 (1995) 9713. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 11 (1952) 22. H. HERLINGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973) 653.

Benzol-Hydroxynitrierung

WOLFFENSTEIN-BOTERS

zu Pikrinsaure mit verdunnter Salpetersaure (schwaches Nitrierungs-, starkeres Oxidationsmittel) unter dem katalytischen Einflua eines Quecksilbersaizes. Diese gleichzeitige Oxidation und Nitrierung kann auch auf andere aromatische Verbindungen ausgedehnt werden und fiihrt zu Nitrophenolen, so z.B. bei der Hydroxynitrierung von Toluol und Naphthalin. OH

162

Die teure Quecksilberkatalysator-Losung wird beim technischen Verfahren stets wiederverwendet. 0. BOTERS,R. WOLFFENSTEIN, US.-Pat. 923761 (1909): C. A. 3 (1909) 2227; Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913) 586.

L. VIGNON,Bull. SOC.chim. France 27 (1920) 547. E BLECHTA,Chem. Listy 14 (1920) 161; 15 (1921) 60. T. L. DAVIS,D. E. WORRALL,N. L. DRAKE, R. M! HELMKAMP, A. M. YOUNG,J. h e r . chem. SOC.4 3 (1921) 594.

T L. DAVIS,J. Amer. chem. SOC.44 (1922) 1588. L. DESVERGNES, Chim. et Ind. 22 (1929) 451. M. CARMACK u.Mitarb., J. Amer. chem. SOC.69 (1947) 785. E. E. ARISTOFFu.Mitarb., Ind. Engng. Chem. 40 (1948) 1281. W E. BACHMANN,J. M. CHEMERDA,N. C. DENO, E. C. HORNING,J. org. Chemistry 13 (1948) 390. M! SEIDENFADEN, D. PAWELLEK in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 815. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l c (1976) 75.

Benzol+Phenol-Oxidation

HOCK-LANG

mit Luftsauerstoff in fliissiger Phase. Zunachst wird Benzol mit Propylen zu Isopropylbenzol alkyliert [FRIEDEL-CRAFTS], dieses zur Peroxyverbindung oxidiert, die mit Sauren zu Phenol und Aceton gespalten wird. Der Reaktionsmechanismus wird iiber die Oxonium-Struktur I als ionische Kettenreaktion formuliert. Durch Wanderung des Phenylrests wird das Elektronensextett am Sauerstoff aufgefiillt (ahnlich der Pinakol-Pinakolon- Umlagerung, S. 569), und das Carbeniumion I1 reagiert mit der Peroxyverbindung zum Halbacetal 111, das dann mit H 2 S 0 4 zu Phenol und Aceton gespalten wird.

I

I1

163

Die Ausbeuten an Phenol dieser in die Technik ubertragenen Cumol-PhenolSynthese liegen, auf Isopropylbenzol (Cumol) bezogen, bei 85 bis 90 %. Die gleichzeitig anfallenden Acetonmengen betragen etwa 60 % des Phenols. Vgl. Alkylcarbenium-Umlagerung, S. 76. H. HOCKu. S. LANG,Ber. dtsch. chem. Ges. 77 (1944) 257. G. I? ARMSTRONG, R. H. HALLu. D. C. QUIN,J. chem. SOC.1950 666. E H. SEUBOLD jr. u. W E. VAUGHAN, J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 3790. H. HOCKu. H. KROPF,Angew. Chem. 69 (1957) 319. D. L. BOCER,R. S. COLEMAN, J. org. Chemistry 51 (1986) 5436. G. SCHILLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 352. D. KRAMERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973) 713. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 117.

Benzol-Sulfonierung

TYRER

mit Schwefelsaure bei 170 bis 180". Das Wasser wird aus der reversiblen Reaktion entfernt, indem man Benzoldampfe durch das ReaktionsgefaB leitet oder es mit Thionylchlorid reagieren lafit: H 2 0 SOCl2 + 2HC1 S O 2 Auf diese Weise sind Ausbeuten bis 95% zu erhalten. Als Nebenprodukte entstehen etwa 2%Diphenylsulfon.

+

+

D. TYRER,US.-Pat. 1210725 (1917); C. A. 11 (1917) 689. A. W HARVEY u. G. STEGEMAN, Ind. Engng. Chem. 16 (1924) 842. D. H. KILLEFFER, Ind. Engng. Chem. 16 (192411066. C. M. SUTER u. A. W WESTON,Org. Reactions 3 (1946) 143. E. E. GILBERT,Synthesis 1969 4. A. KOEBERG-TELDER, H. J. LAMBRECHTS, H. CERFONTAIN, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1985 1241. I!DE WIT, A. E WOLDHUIS, H. CERFONTAIN, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 107 (1988) 668. E MUTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 452.

164

o-Benzoyl-benzoesaure-Umlagerung

HAYASHI

zur isomeren Saure I1 beim Behandeln der Losung mit konzentrierter Schwefelsaure oder Phosphorpentoxid. OH I

C1 I

I

0 II

OH I

I1

Diese intramolekulare Umlagerung tritt im Verlauf von DehydratisierungsRingschluB-Reaktionen gewisser substituierter o-Benzoyl-benzoesauren auf und wurde auch in der Naphthalinreihe beobachtet. Bei der Cyclisierung von 1a-Naphthoyl-naphthionsaure-(2) (111) mit Schwefelsaure entsteht statt des erwarteten 1.2.7.8-Dibenzo-anthrachinonsdas 1.2.5.6-Dibenzoanthrachinon(IV). OH I

@;Q\

/

I11

Vgl. Arylwanderung, S. 144. M. HAYASHI, J. chem. SOC.1927 2516; 1930 1513,1520,1524.

J. W COOK, J. chem. SOC.1932 1472. R. GONCALVES, M. R. KEGELMAN u. E. V BROWN, J.org. Chemistry 17 (1952) 705. R.B. SANDIN,R. MELBY,R. CRAWFORD u. D. MCGREER, J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 3817. M.S. NEWMAN u. K. G. IHRMAN,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 3652. S.J. CRISTOL, M. L. CASPABJ. org. Chemistry 33 (1968) 2020. R. KWOK,F! PRANC, J. org. Chemistry 33 (1968) 2880. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/3c(1979) 37.

165

Benzyloxycarbonylierung

BERGMANN-ZERVAS

der freien Aminogruppen von Aminosauren und ihren Derivaten bei Peptidsynthesen. Die Aminosaure wird mit Chlorameisensaurebenzylester (I) (aus Benzylalkohol und Phosgen dargestellt) zum Schutz der nicht an der Peptidsynthese beteiligten Aminogruppe in Benzyloxy-carbonyl-aminosaure I1 iibergefuhrt; nun wird mit einer zweiten Aminosaure einer der ublichen Synthesewege, z. B. iiber das Chlorid oder das h i d , zum Aufbau einer Peptidbindung eingeschlagen. Nach erfolgter Reaktion kann der Benzylrest der Carbobenzoxygruppe auf Grund der aktivierenden Wirkung seines Phenylrests auf die benachbarte C-OBindung schon bei Zimmertemperatur durch katalytische Hydrierung oder durch Photolyse als Toluol wieder abgelost werden, ohne daJ3 die Peptidbindung angegriffen wird. Die entstehende Carbamidsaure I11 bildet sofort unter CO2-Abspaltung die freie Aminosaure bzw. das Peptid n! Mit optisch aktiven Aminosauren ist keine nennenswerte Racemisierung zu beobachten. Schwefelhaltige Peptide vergiften den Hydrierungs-Katalysator.

R

R

I

+ H2N -CH -COOCY, -HOE'

-

*

I

C6&-CH2-O-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOC%

+ H2

C&-c%

- c02

R'

I

+

R R' I I (HOOC-NH-CH-CO-NH-CH-CCOOC&) I11

R I HzN -CH-

R' I

CO- NH-CH-

COOC&

N

Heute wird meist die tert. Butyloxycarbonyl-Gruppe als Schutzgruppe verwendet . Vgl. Festkorper-Peptidsynthese,S. 333

K. FREUDENBERG, W DURRu. H. V. HOCHSTETTER, Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928) 1735. M. BERGMANN u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 65 (1932) 1192; 66 (1933) 1288. M. BERGMANN, L. ZERVASu. W Ross, J. biol. Chemistry 111 (1935) 245. J. I. HARRISu. T. S. WORK, Nature [London] 161 (1948) 804. J. S. FRUTON, Adv. Protein Chem. 5 (1949) 25. G. W. KENNEKJ. chem. SOC.1956 3689. H. D.SPRINGALL u.H. D. LAW,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 10 (4956) 234. H. ZAHN u. H. E. FALKENBURG, Liebigs Ann. Chem. 636 (1960) 117. G. C. STELAKATOS, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 4222. E.SCHWYZER u. W. RITTEL,Helv. chim. Acta 44 (1961) 159. H. ZAHN u. R. ZABEL,Liebigs Ann. Chem. 659 (1962) 163.

166

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Bernsteinsaureester-Kondensation

STOBBE

mit Aldehyden und Ketonen zu Alkyliden-bernsteinsauren unter dem EinfluR von Natriumethylat, Natriumhydrid oder vor allem Kalium-tert.-butylat. Aus Aceton und Bernsteinsaureester entsteht der Teraconsaureester I.

Die konstitutive Moglichkeit der Bildung eines intermediaren Paraconsaureesters (111)erklart, warum diese Reaktion als eine AZdoZ-Kondensation verlauft und nicht im Rahmen einer Ester-Kondensation zu p-Diketonen fuhrt. Sie ist deshalb auch auf die Bernsteinsaureester als Methylen-Komponente beschrankt (Dimethyl-, Diethyl- und Di-tertiar-butyl-ester sowie die a-substituierten Aryl-, Alkyl-, Aralkyl- und Alkyliden-bernsteinsaureester).Als CarbonylKomponente kann man Aldehyde, Ketone, Cyanoketone und in einzelnen FBIlen auch a@-ungesattigteAldehyde und Ketone, Ketocarbonsaureester und das Benzil verwenden. In der ersten Reaktionsstufe kommt es zu einer nucleophilen AZdoZ-Addition des Bernsteinsaureesters an die polarisierte Carbonyl-Doppelbindung des Ketons zum ,,Aldol" 11. Daraus entsteht durch eine intramolekulare Umesterung ein Paraconsaureester 111, der nun ebenfalls ein Proton abspalten kann zum Anion n! Die Aufspaltung des Lactonrings zu Verbindung V erfolgt durch eine Elektronenverschiebung. Dieser letzte Schritt verlauft irreversibel. Der dabei zuerst gebildete Halbester der Alkyliden-bernsteinsaure V kann in sehr guten Ausbeuten isoliert werden. 167

RO-C

i

II

0

II

Ro-c0 I1

6

1

0

N

I11

1

Aus Verbindung I entsteht bei saurer Hydrolyse (HBr, Eisessig) ein y-Lacton, das mit NaOH in eine Hydroxycarbonsaure ubergefuhrt wird:

I-

I

&C\ /cH2-cH2 C /

I-hc

\

0-c=o

NaOH

?&

C&-C-CH2-CH2-COONa I

OH

Reduktion liefert die gesattigte Carbonsaure (Einfuhrung des Propionsaurerestes). Vgl. Aldol-Addition, S. 54, 57

H. STOBBE, Ber. dtsch. chern. Ges. 26 (1893) 2312; Liebigs Ann. Chem. 282 (1894) 280. R. FITTIG, Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 2681. R. ROBINSON u. E. SEIJO, J. chern. SOC.1941 582. N. CAMPBELL, Annu. Rep. Progr. Chern. 44 (1947) 136. D. BILLET, Bull. SOC. chim. France [51 16 (1949) D 297. W. S. JOHNSON, A. L. MCCLOSKEY u. D. A. DUNNIGAN, J. Amer. chern. SOC.7 2 (1950) 514.

168

W. S. JOHNSON u. G. H. DAUB,Org. Reactions 6 (1951)1. W. S.JOHNSON u. W I? SCHNEIDER Org. Syntheses 30 (1950)18. D. L. TURNER J. Amer. chem. Soc. 73 (1951)1284. D. A. SHIRLEY, Org.Reactions 8 (1954)67. G. W STACY, J. W CLEARY u. M. J. GORTATOWSKI, J. Amer. chem. SOC.79 (1957)1451. D. JEFFERY u. A. FRY,J. org. Chemistry 22 (1957)735. E. D. BERGMANN, S. YAROSLAVSKYu. H. WEILER-FEILCHENFELD, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 2775. S. YAROSLAVSKY u. E. D. BERGMANN, Tetrahedron 11 (1960)158. L.S.EL-ASSALu.a., J. chem. SOC.1960 849;1963 740. A. M. EL-ABBADY, S. H. DOSS, H. H. MOUSSA u. M. NOSSEIR,J. org. Chemistry 26 (1961)4871. W. H. PUTERBAUGH, J. org. Chemistry 27 (1962)4010. N.R. EL-RAYYES, A. H. ALI,J. Heterocyclic Chem. 13 (1976)83. S. REBUFFAT, M. GIRAUD,D. MOLHO,Bull. Soc. chim. France 1978 I1 457. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)445,589. H. V. BRACHEL, U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lc (1970)536. A. S.ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972)865. R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985)412.

Bestimmung aciden Wasserstoffs

T~CHUGAEFF-ZEREWITINOFF

in Hydroxyl-, Carboxyl-, Mercapto-, Amino- oder Iminogruppen enthaltenden Substanzen durch Zersetzung von Methylmagnesiumjodid und volumetrische Messung des freigesetzten Methans.

C M J

+ HOR

-

CHq

+ mMgJ

Dabei entspricht die Zahl der gebildeten Aquivalente Methan z.B. der Zahl der Hydroxylgruppen. Auch monosubstituierte Acetylene konnen mit dieser Methode bestimmt werden.

In manchen Fallen ist zum quantitativen Umsatz eine Erhohung der Reaktionstemperatur notwendig. Vgl. Enthalogenierung, S. 307.

L. TSCHUGAEFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)3912. H. HIBBERT u. J. J. SUDBOROUGH, J. chem. SOC.85 (1904)933. T. ZEREWITINOFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907)2023;47 (1914)1659,2417;Z. analyt. Chem. 50 (1911)680;68 (1926)321. B. F L A S C H E N T RHoppe-Seyler's ~EQ Z. physiol. Chem. 146 (1925)219. L. P KOHLER, J. E STONE jr., R. C. FUSON,J. h e r . chem. SOC.49 (1927)3181. H. ROTH, Mikrochemie 11 (1932)40. D. L.KLASSu. W. N. JENSEN,J. org. Chemistry 26 (1961)2110. H. ROTH in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953)317.

169

Biradikal-Mesomerieausgleich

TSCHITSCHIBABIN

der beiden ungepaarten Elektronen des pp'-Bis-(diphenylmethy1)-biphenyls (11). Verbindung I1 (Tschitschibabinscher Kohlenwasserstoff) liirjt sich aus dem entsprechenden Chlorid I darstellen, ist aber praktisch diamagnetisch, da sich die beiden Elektronen koppeln und sich durch Mesomerie iiber das ganze Molekiil hinweg zu einem Elektronenpaar absattigen, was zu einer Chinon-Struktur fuhrt.

I

Zn

4

Fur den Paramagnetismus kann aber auch ein Monoradikal verantwortlich gemacht werden: Eines der beiden radikalischen Zentren kann durch H-Atome aus dem Losungsmittel abgesattigt werden, das Molekiil verhalt sich dann wie ein einfaches Radikal. Besteht keine Moglichkeit zu einer innermolekularen Mesomerie-Stabilisierung und zum a e r g a n g in ein valenztautomeres chinoides System, dann sind Kohlenstoff-Biradikale bestandig. So ist z. B. rn,rn'-Biphenylen-bis-[diphenylmethyl] (111) (Schlenkscher Kohlenwasserstoff) paramagnetisch und ein echtes Biradikal.

Birudikul-Regel (MULLERMULLER-RODLOFF)

Das o.o.o'.o'-Tetrachlorderivatdes Tschitschibabinschen Kohlenwasserstoffs scheint dagegen kein echtes Biradikal zu sein, obwohl die Molekiilhalften gegeneinander verdreht sind:

170

clcl

Dagegen lassen sich stabile Biradikale erhalten, wenn zwbchen die Arylgruppen nichtleitende Gruppen geschaltet werden, z.B.:

A. E. TSCHITSCHIBABIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 1810. E. MULLERu. I. MULLER-RODLOFF, Liebigs Ann. Chem. 517 (1935) 134; 521 (1936) 81. E. MULLERu. H. NEUHOFF,Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939) 2063. G.-M. SCHWAB u.N. AGLIARDI,Ber. dtsch. chem. Ges. 73 (1940) 95. E. MULLERu.E. TIETZ,Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941) 807. E. MULLER,Fortschr. chem. Forsch. l(1949) 325. C. A. HUTCHINSON jr., A. KOWALSKY, R. C. PASTOR u. G. W WHELAND,J. chem. Physics 20 (1952) 1485.

E. MULLERAngew. Chem. 65 (1953) 315; Chemiker-Ztg.77 (1953) 203. D. BIJL,H. KAINERu.A. C. ROSE-INNES,J. chem. Physics 30 (1959) 765. H. KATAOKAu. M. NAKAGAWA, Bull. chem. SOC.Japan 36 (1963) 799. I. D. MOROZOVA, M. E. DYATKINA,Russ. chem. Reviews 37 (1968) 376. E. MULLERA. RIEKERK. SCHEFFLER A. MOOSMAYE& Angew. Chem. 78 (1966) 98. W. J. VAN DER HART, L.J. OOSTERHOFF, Molecular Physics 18 (1970) 281. G. R. LUCKHURST,G. E PEDULLI, M. TIECCO,J. chem. Soc. (B) 1971 329. R. SARTORIUS, H.-D. BRAUER,Angew. Chem. 84 (1972) 546. E. MULLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 3 I1 (1955) 917,933.

Brenztraubensaure-P-Carboxylierung

WOOD-WERKMAN

zu Oxalessigsaure in Gegenwart der Oxalessigsaure-Decarboxylase.Die Reaktion war das erste Beispiel einer biologischen Kohlendioxid-Fixierungund damit als Modellreaktion fur die Kohlensaure-Assimilation von Interesse. Zugleich sind von hier aus alle Glieder des Citronensdurecyclus zuganglich, da die durch Reduktion gebildete Apfelsaure in Abwesenheit des Carboxylierungsenzyms entweder entgegen der Richtung des Cyclus weiter bis zur Bernsteinsaure oder in normaler Richtung uber die Oxalessigsaure und Citronensaure bis zur a-Ketoglutarsaure reagieren kann, (anaplerotische Reaktion). 171

COOH

c02

+

I

e CH2 I

c=o

I COOH

c=o

I COOH

Vgl. Citronensawe-Cyclus, S. 237. H. G. WOODu. C. H. WERKMAN, J. Bacteriol. 30 (1935) 332. H. G. WOOD, C. H. WERKMAN, A. HEMINGWAY u. A. 0. NIER,J. biol. Chemistry 139 (1941) 365, 377.

H. A. KREBSu. L. V EGGLESTON, Biochem. J. 35 (1941) 676. C. H. WERKMAN u. H. G. WOOD,Adv. in Enzymol. 2 (1942) 135. M.E UTTERu.D. B. KEECH,J. biol. Chemistry 235 (1960) PC 17. H. L. KORNBERG, Angew. Chem. 77 (1965) 601.

Briickenkopf-Doppelbindungs-Regel

BREDT

Bicyclische Verbindungen, bei denen von einem Verzweigungs-C-Atom der beiden Ringe (Bruckenkopfl eine C=C- oder C=N-Doppelbindung ausgeht, sind nicht existenzfahig. Bei dem Versuch, eine solche bicyclische Verbindung mit Endomethylen- oder Endoethylen-Brucken darzustellen, entsteht unter Umlagerung eine isomere spannungsfreie Verbindung. H Nicht existenzfahig

daher

H

H

Der Grund fur diese Erscheinung liegt in der starken Bindungsdeformation (Entkopplung der x-Elektronen), durch die eine Doppelbindung am Bruckenkopf eines bicyclischen Systems energetisch benachteiligt ware. 172

Die Regel gilt auch fur heterocyclische Ringsysteme, nicht aber fur kondensierte und hohergliedrige Ringe, da sich diese Modelle spannungsfrei aufbauen lassen. Es gibt allerdings eine Anzahl bicyclischer Verbindungen, welche diese Brukkenkopf-Doppelbindungsregelverletzen, 2.B. Bicycl0[4.2.l]non-l(8)en.

J. BREDT,J. HOUBEN u.P LEVY,Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1902)1286. J. BREDTu. M. SAVELSBERG, J. prakt. Chem. (2)97 (1918)1. J. BREDT,Liebigs Ann. Chem. 437 (1924)1. I? S.FAWCETT, Chem. Reviews 47 (1950)219. J. l? SCHAEFEK J. C. LARK,J. org. Chemistry 30 (1965)1337. J. A. MARSHALL, H. FAUBL,J. Amer. chem. SOC.89 (1967)5965. J. R.WISEMAN, J. Amer. chem. SOC.89 (1967)5966. R.C. FORTjr., P VON R. SCHLEYER,Adv. Alicyclic Chem. 1 (1966)364. J. A. MARSHALL,H. FAUBL,J. Amer. chem. Soc. 92 (1970)948. J. A. CHONG,J. R. WISEMAN, J. h e r . chem. Soc. 94 (1972)8627. G. L. BUCHANAN, G. JA~IIESON, Tetrahedron 28 (1972)1129. G. KOBRICH, Angew. Chem. 86 (1973)494. R. KEESE,Angew. Chem. 87 (1975)568. H. K. HALLjr., A. EL-SHEKEIL, Chem. Reviews 83 (1983)549. R. M. WILLIAMS, B. H. LEE,M. M. MILLER, 0. P ANDERSON, J. Amer. chem. Soc. 111 (1989)1073. P M. WARNER, Chem. Reviews 89 (1989)1067.

Butadien-Synthese

LEBEDEFF

aus Ethanol in Gegenwart von Silikaten und Aluminiumoxid-Zinkoxid-Gemischen als Katalysatoren. Man leitet Ethanoldampf, z.B. aus Getreidesprit, bei 420 bis 470"uber den Kontakt, wobei es zu Dehydrierungen und Dehydratisierungen kommt.

Die Butadienausbeute betragt etwa 20%. Gleichzeitig entstehen Penten, Hexen, Hexadien, Xylol, Toluol, Butanol, Aldehyde und Ketone sowie Methan, Ethylen, Butylen usw. Als Zwischenstufen treten Acetaldehyd und Crotonaldehyd auf. Man kann deshalb auch Acetaldehyd und Ethylalkohol unter den gleichen Bedingungen kondensieren (360 - 440°, Aluminiumoxid): 173

Butadien-Synthese (OSTROMYSSLENSKI)

Hierbei wird kein Wasserstoff gebildet. I. OSTROMYSSLENSKI, J. russ. physik. chem. Ges. 47 (1915) 1494; Chem. Zbl. 1916 1780,831, u. s. KIELBASINSKI, J. russ. physik. chem. Ges. 47 (1915) 1509; Chem. Zbl. I. OSTROMYSSLENSKI 1916 1875. S. V LEBEDEFF, J. allg. Chem. [russ.] 3 [19331 698; C. A. 28 (1934) 3050. G. EGLOFFu. G. HULLA,Chem. Reviews 36 (1945) 67. E. E. STAHLY, B. B. CORSON,J. Amer. chem. SOC.71 (1949)1822. H. E. JONES, Y. A. GORIN,J. allg. Chem. [russ.]20 (1950) 1596; C. A. 45 (1951) 1948. A. RIECHE,Chemiker-Ztg. 87 (1963) 577. K. WIMMER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 216. U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lc (1970) 706. H. V. BRACHEL,

Carbazol-RingschluB

BORSCHE-DRECHSEL

substituierter Phenylhydrazone I in Gegenwart verdunnter Schwefelsaure als Kondensationsmittel. Die Indol-Synthese nach FISCHER, die hier auf Arylhydrazone der Cyclohexanone angewendet wird, ergibt eine groRe Vielfalt von Tetrahydrocarbazolen 11. Der praparative Wert der Reaktion ist deshalb von einer leicht anwendbaren und gut verlaufenden Dehydrierungsmethode abhangig (Bleioxid, Chloranil in Xylol). Bei polyalkylsubstituierten Phenylhydrazonen kann oft eine Alkylwanderung beobachtet werden.

H I1

H I -2Hz PbO

H Vgl. Indol-Synthese, S. 417.

1 74

E. DRECHSEL, J. prakt. Chem. 121 38 (1888)69.

A.V. BAEYEKLiebigs Ann. Chem. 278 (1894)105. W. BORSCHE u. M. FEISE,Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1904)378. W. BORSCHE, A.WITTEu. W BOTHE, Liebigs Ann. Chem. 359 (1908)49. N. CAMPBELL u. B. M. BARCLAY, Chem. Reviews 40 (1947)361. K. H. PAUSACKER u. C. I. SCHUBERT, Nature [London] 163 (1949)289,602. P BRUCK, J. org. Chemistry 35 (1970)2222. J. H. UTLEY,S. 0. YEBOAH, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1978 888. B. MILLEQE. R. MATJEKA,J. h e r . chem. SOC.102 (1980)4772. R.FuSCo, E SANNICOLO, Tetrahedron 36 (1980)161. M. KUROKI,Y. TSUNASHIMA, J. Heterocyclic Chem. 18 (1981)709. G. W REED,P T. CHENG,S. MCLEAN,Canad. J. Chem. 60 (1982)419. E.BRUNNEKC. J U T Z in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)941.

Carbazol-Synthese

BUCHERER

durch Erhitzen von Arylhydrazin und Natriumhydrogensulfit mit einem Naphthol oder Naphthylamin. Geht man von Naphthol, Phenylhydrazin und Natriumhydrogensulfit aus, so fuhrt die Reaktion in der a-Reihe zu stabilen Tetralonphenylhydrazon-(l)-sulfonsauren-(3)(z.B. I). Die Phenylhydrazone gehen unter Einwirkung von Sauren in der Hitze in 1.2-Benzocarbazole I1 oder Diaminoverbindungen (z.B. 111) uber.

NH2

I1

I11

Bei der Umsetzung von @-Naphtholen oder Naphthylaminen werden mit Phenylhydrazin und Hydrogensulfit Dihydrocarbazolsulfonsaurenund daraus 3.4-Benz-carbazole gebildet . Die Carbazol- Synthese verlauft analog der IndolSynthese EMILFISCHERS (vgl. S. 416). 175

Es wird folgender Mechanismus angenommen [RIECHEund SEEBOTH]: Durch Addition von Hydrogensulfit an /?-Naphthol entsteht zunachst Tetralon-(2)-sulfonsaure-(4) (IV), die mit Phenylhydrazin zum Phenylhydrazon V kondensiert, das sich in die Hydrazo-Verbindung VI umlagert. Diese wird protonisiert und unter Knupfung der C-C-Bindung zwischen dem Phenylrest und dem Dihydronaphthalin umgelagert. Der Carbazol-RingschluB kann durch NHs-Abspaltung aus der Verbindung VIII uber die Dihydrocarbazolsulfonsaure M oder uber das o,o'-Diamin X zum Benzocarbazol (XI) erfolgen.

- NaHS03

SOsNa

VIII

Vgl. Naphthol

176

S03Na

Ix

+ Naphthylamin-Umwandlung, S. 472.

XI

H. T. BUCHERER u. E SEYDE,J. prakt. Chem. (2)77 (1908)403. H.T. BUCHERER u. E. E SONNENBURG, J. prakt. Chem. 81 (1910)1. W. FUCHSu. E NISZEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927)209. N. L. DRAKE,Org. Reactions l(1942) 105. A. RIECHEu.H. SEEBOTH, Liebigs Ann. Chem. 638 (1960)81. H. SEEBOTH, Mber. dtsch. Akad. Wissensch. 3 (1961)48. H. SEEBOTH, Angew. Chem. 79 (1967)329. E. ENDERSin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/2(1967)250. E. BRUNNEK C. J U T 2 in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)94.

Carbazol-Synthese

GRAEBE -ULLMAN N

durch thermische Zersetzung von 1.2.3-Benzo-triazol (II), das durch Diazotierung von o-Amino-diphenylamin und anschlieljende intramolekulare Kupplung (11) Stickstoff, entsteht. Beim Erhitzen verliert das 1-Phenyl-1.2.3-benzotriazol und es entsteht uber ein Diradikal I11 als Zwischenstufe in quantitativer Ausbeute Carbazol (IV).

H

I

I1

Analog verlauft die Reaktion von 1-Pyridyl-triazol zu den Carbolinen. Negative Substituenten in Verbindung I1 erniedrigen die Ausbeute, was zusammen mit der schwierigen Darstellung von Derivaten des o-Amino-diphenylamins (I) den Anwendungsbereich dieser Synthese einschrankt. Dies gilt z.B. fur Nitro- und Acetylcarbazole. Vgl. Phenanthren-RingschluD, S. 533. C. GRAEBEu. E ULLMA", Liebigs Ann. Chem. 291 (1896)16. E ULLMANN, Liebigs Ann. Chem. 332 (1904)82. 0.BREMEP,Liebigs Ann. Chem. 514 (1934)279. E. SPATHu.K. EITER,Ber. dtsch. chem. Ges. 73 (1940)719. S. H. TUCKEP,R. W. G. PRESTONu. J. M. L. CUERON,J. chem. SOC.1942 500. N. CAMPBELL u. B. BARCLAY, Chem. Reviews 40 (1947)360. C. COKE&S.G. E PLANT u. F? B. TURNEP, J. chem. SOC.1951 110. B. W ASHTONu. H. SUSCHITZKY, J. chem. Soc. 1957 4559.

177

R. A. ABRAMOVITCH u. I. D. SPENSEI?, Adv. Heterocyclic Chem. 3 (1964) 128. T. YONEZAWA, Chem. Commun. 1970 1089. M. OHASHI,K. TSUJIMOTO, J. P HENICHART u. a,, Tetrahedron 36 (1980) 3535. J. A. JOULE, Adv. Heterocyclic Chem. 35 (1984) 184. E. BRUNNEI?, C. JUTZ in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994) 960.

Carbonamid-Verseifung

BOWEAULT

mit Natriumnitrit. Man lost die schwer hydrolysierbare Amidkomponente in konzentrierter Schwefelsaure und l a t unter starkem Riihren langsam einen Uberschul3 Natriumnitrit mit einer Kapillare unter die Losungsoberflache zufliel3en. Zur erschopfenden Stickstoffabspaltung wird etwas erwarmt. Bei dieser Reaktion kann auch direkt von den Nitrilen ausgegangen werden; diese gehen unter dem Einflulj der starken Saure sofort in h i d e uber und reagieren dann weiter. Die Methode kann nicht angewandt werden, wenn die Moglichkeit einer weitergehenden Nitrosierung besteht.

L. BOUVEAULT, Bull. SOC. chim. France (3) 9 (1893) 368; Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893) R 773. J. J. SUDBOROUGH, J. chem. SOC. 67 (1895) 602. L. GATTERMANN u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890) 1190; 32 (1899) 1118. E G. MANNu. J. W G. PORTEI?, J. chem. SOC.1945 752. E J. KEZDY, I. JAZu. A. BRWLANTS, Bull. SOC.chim. belges 67 (1958) 687. L. TSAI,T. MIWA,M. S. NEWMAN, J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 2530. M. N. HUGHES, G. STEDMAN, J. chem. SOC.1964 5840. G. A. OLAH,J. A. OLAH,J. org. Chemistry 30 (1965) 2386. 8 (1952) 432. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 260. R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER

Carbonsaure-Abbau

BARBIER-WIELAND

zum nachst niedrigeren Homologen. Der Methylester wird mit Phenylmagnesiumbromid in einen tertiiren Alkohol ubergefuhrt, aus dem mit Essigsaureanhydrid Wasser abgespalten und so eine Doppelbindung eingefuhrt wird. Diese ungesattigte Verbindung wird mit Chromtrioxid zur Saure oxidiert, die nun ein C-Atom weniger enthalt. Auf diese Weise konnen auch Seitenketten in komplizierten organischen Verbindungen (z.B. Steroiden) stufenweise abgebaut werden.

178

I

Wird jedoch in Verbindung I durch Bromierung mit N-Brom-succinimid und HBr-Abspaltung eine zweite Doppelbindung eingefuhrt, so kann durch Oxidation mit Chromsaure auf einmal die Abtrennung einer Dreikohlenstofflette erzielt werden:

Curbonsuure-Abbuu (MIESCHER) N-Bromsuccinimid

I

Cs&iN(c&)z -HBr

lGH5

R-CH2-CHBr-CH=C,

GH5

,m R- CH=CH-CH=C.

cro3bR-

CHO

Zwei Kohlenstoffatome konnen aus dem Sauremolekul entfernt werden, wenn die Kette zunachst um ein Kohlenstoffatom verlangert (vgl. Curbonsuure-Aufbuu, ARNDT-EISTERT, S . 180) und dann eine Doppelbindung eingefiihrt wird, an der schliefllich mit Chromoxid die Kette aufgebrochen wird.

Curbonsuure-Abbuu (GALLAGHER-HOLLANDER)

R- CH2-CH2-

-

c&Nz* HCl

Brz

CrO3

~

COOH

soclz

R-CH2-CH2-COCl

R-CH2-CH2-CO-CHN2 Zn

R- CH2- CH2- CO- CH2Cl R-CH2-CCHBr-CO-CH.-j R-COOH

+

Collidin

R- CH2- CH2 -CO-C% R-CH=CH

-CO-C&

(Cfi-CO-COOH)

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179

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Carbonsaure-Aufbau

ARNDT-EISTERT

durch Verlangerung des Alkylrestes der Saure um eine Methylengruppe. Die Reaktion verlauft iiber das Saurechlorid I, das mit Diazomethan ein Diazoketon I1 bildet. Beim Erhitzen, Belichten oder in Gegenwart von Silber bzw. Silberoxid als Katalysator spaltet das Diazoketon Stickstoff ab, wobei wahrscheinlich primar ein instabiler Zwischenzustand I11 gebildet wird. Dieses Ketocarben fiillt sein Elektronensextett durch Wanderung des Alkylrests R mit seinem Elektronenpaar wieder auf, und es entsteht ein Keten IV (vgl. S. 271), das in einigen Fallen isolierbar ist. Es setzt sich mit im Reaktionsgemisch vorhandenem Wasser, Alkohol, Ammoniak oder Amin zu den entsprechenden Carbonsaure-Derivaten V-VIII weiter um. Im Endeffekt wird also eine CH2-Gruppe zwischen die Carboxylgruppe und das a-standige Kohlenstoffatom der ursprunglichen Saure eingeschoben. Anstelle des giftigen und gefahrlichen Diazomethans hat sich das Trimethylsilyldiazomethan (CH3)3SiCHN2 fur die Bildung des Diazoketons bewahrt.

I

I1

IV

180

V

Auf diese Weise konnen allgemein Carbonsauren in ihre hoheren Homologen ubergefuhrt werden. So ermoglichte z.B. in der Reihe der Steroide diese Synthese die Darstellung wichtiger Naturstoffe. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenuber anderen Aufbaureaktionen homologer Carbonsauren lie@ darin, dal3 optisch aktive Carbonsauren ohne Racemisierung oder Inversion umlagern, und in den relativ milden Reaktionsbedingungen, die auch an kompliziert gebauten, reduktionsempfindlichen Molekulen diesen Aufbau ermoglichen, z.B.:

CE30m \ / c H 2 c

Vgl. Aldehyd-Alkylierung, S. 42; Diazoketon

+ Keten-Umlagerung, S. 271.

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FRANCHIMONT

Carbonsaure-Dimerisierung (C-Alkylierung)

zu 1.2-Dicarbonsauren bei der Umsetzung der a-Brom-carbonsauren mit Kaliurncyanid. Setzt man z.B. a-Brom-phenylessigsaure (I) mit Cyanid um, so entsteht Diphenyl-bernsteinsaure (IV).Im Verlauf dieser Reaktion bildet sich zunachst Phenyl-cyanessigsaure (111, die unter dem EinfluB des alkalischen Kaliumcyanids durch ein zweites Molekiil Bromphenylessigsaure zu Diphenylcyanbernsteinsaure (111)alkyliert wird, deren Hydrolyse und Decarboxylierung Diphenyl-bernsteinsaure (IV)liefern.

H I

I11

I1 H I

H

Iv Analog entsteht aus a-Brompropionsaure und Kaliumcyanid 1.2-Dimethylbernsteinsaure. Diese Methode ist auch zur Herstellung von Cyclobutanderiuaten geeignet, so z.B. 1aBt sich 1.4-Dibrom-adipinsaure-ester (V) zu 1 -Cyano-cyclobutan- 1.2-dicarbonsaureester (VI)innermolekular cyclisieren: 182

COOR I CH2-CH-Br I

CH2-CH-Br I COOR

COOR

COOR

I

KCN - I -KBr

CH2-CH-CN CH2-CH-Br I COOR

I

CH2-C-CN I CH2-CH I COOR

- I

VI

V

oder : CN

CH2Br A. l? N. FRANCHIMONT, Ber. dtsch. chem. Ges. 5 (1872)1048. N.ZELINSKY, Ber. dtsch. chem. Ges. 21 (1888)3160. 0.POPPE, Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890)113. R. C.FUSON u.Mitarb., J. Amer. chem. SOC.51 (1929)1536;52 (1930)4074; 60 (1938)1237. H.N. RYDON,J. chem. SOC.1936 593. J. ALTMANN, E. BABAD,J. ITZCHAKI, D. GINSBURG, Tetrahedron 22 (1966)Suppl. 8 I 279. D. A. BAK,K. CONROW, J. org. Chemistry 31 (1966)3608.

Carbonsaure-Reduktion

MCFADYEN-STEVENS

zum entsprechenden Aldehyd durch Spaltung von Benzolsulfonyl-carbonsaurehydraziden. Man verwandelt den Ester in das Hydrazid, das mit Benzolsulfochlorid in ein gemischtes Carbonsaure-sulfonsaure-hydrazidI ubergefuhrt wird. Dieses zersetzt sich beim Erhitzen mit Alkalicarbonat in Glykol bei 160" unter Disproportionierung zu Stickstoff, Benzolsulfinsaure und den gewunschten Aldehyd. Benzylhydrazide liefern etwa 60% an Aldehyden.

Ar-Ccooc2H5

H2"H2*

Ar -CO- NH- NH2

183

Wie aromatische Aldehyde konnen, in etwas geringerer Ausbeute, auch heterocyclische Aldehyde dargestellt werden (Pyridin-2- und -3-aldehyd und Chinolinaldehyde). Bei rein aliphatischen Carbonsauren versagt die Methode, da aliphatische Aldehyde im basischen Medium zu Nebenreaktionen neigen. Langerkettige aliphatische Aldehyde sind aber durch Vakuum-Pyrolyse des Na(Li)Salzes von I sehr gut darstellbar, ebenfalls aliphatische Aldehyde mit quartarem a-Kohlenstoff-Atom. Aromatische Carbonsaurehydrazide konnen auch in wd3rig-alkalischer Losung durch H-Acceptoren wie Glucose oder durch kraftig wirkende Oxidationsmittel in Aldehyde ubergefuhrt werden. 0

Ar-C-NH-NHZ

I;

-Hz

Ar-C:

+ N2

H

Als Oxidationsmittel kann man z.B. auch rotes Blutlaugensalz &[Fe(CN)6] in ammoniakalischer Losung verwenden [KALBund GROSS].

T. CURTIUS u. H. MELSBACH, Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 2560; J. prakt. Chem. [21 81 (1910) 501. L. KALBu. 0. GROSS, Ber. dtsch. chem. Ges. 59 (1926) 727. J. S. MCFADYEN u. T. S. STEVENS, J. chem. SOC.1936 584. H. E. UNGNADE, J. Amer. chem. SOC. 63 (1941) 2091. L. PANIZZON, Helv. chim. Acta 24 (1941) 24. C. NIEMANN u. J. T HAYS,J. h e r . chem. SOC. 65 (1943) 482. A. H. COOK, I. M. HEILBRON u. L. S T E G J. E~ chem. SOC. 1943 413. L. N. FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946) 244. J. D. ROBERTS,J.h e r . chem. Soc. 73 (1951)2959. M. ERNE,E RAMIREZ u. A. BURGER, Heiv. chim. Acta 34 (1951) 143. G. WITTIG,M. A. JESAITIS u. M. GLOS,Liebigs Ann. Chem. 577 (1952) 1. D. 0. HOLLAND u.J. H. C. NAYLER, J. chem. SOC.1955 1504. E. MOSETTIG, Org. Reactions 8 (1954) 232. M. S. NEWMAN u. E. CAFLISCH, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 862. H. N. WINGFIELD, M! R. HARLAN u. H. R. HANMER, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 5796. K. A. JENSEN u. A. HOLM,Acta chem. scand. 15 (1961) 1787. M. SPRECHER, M. FELDKIMEL u. M. WILCHEK, J. org. Chemistry 26 (1961) 3664. E. BALTAZZI, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 254 (1962) 702. H. BABAD, M! HERBERT, A. W STILES,Tetrahedron Letters 1966 2927. S. B. MATIN,J. CYMERMAN CRAIG,R. I? CHAN,J. org. Chemistry 39 (1974) 2285. M. NAIR,H. SHECHTER, Chem. Commun. 1978 793. A. INGENDOH in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983) 470.

184

Carbonsaure-Synthese

STETTER

durch C-Alkylierung von Cyclohexan-dion-(1.3)(I) in 2-Stellung, anschliefiende Saurespaltung zur 8-Keto-carbonsaure I1 und Reduktion der Ketogruppe.

I1

Nach diesem Verfahren erhalt man die Carbonsaure I11 mit einer um sechs C-Atome verlangerten Kohlenstoffkette. Die Einfuhrung des Restes R in das Dihydroresorcin (I) kann durch Reaktion der Alkali-Verbindung mit reaktionsfahigen Alkylhalogeniden erfolgen, aufierdem durch Reaktion von Dihydroresorcin mit Aldehyden oder durch nucleophile Addition (vgl. S . 36) von a$ungesattigten Ketonen, Carbonsaureestern und Nitrilen. Die Reduktion der 8-Ketocarbonsaure I1 wird entweder mit amalgamiertem Zink und Salzsaure [CLEMMENSEN]oder uber die Hydrazone [KISHNER-WOLFF] durchgefuhrt. Einfacher ist es, die Reduktion uber die Hydrazone direkt nach der Alkylierung vorzunehmen, da dabei auch Saurespaltung erfolgt. Aus Cyclohexan-dion-(2.6)-essigsaureethylester(IV)entsteht bei dieser Reaktion Korksaure in sehr guter Ausbeute.

Iv

Aus dem Kondensationsprodukt mit 2 Molekulen Dihydroresorcin V wird die entsprechende um zwolf C-Atome reichere Dicarbonsaure VI gebildet: 185

V

Das Dialkylierungsprodukt VII liefert die in 5-Stellung verzweigte Carbonsaure VIII: 0

VII

VIII

Nach diesem Verfahren lassen sich auch Hydroxy-, Amino- und Ethercarbonsauren darstellen. Vgl. Carbonyl-a-Alkylierng und Acylierung, S. 193; Malonester-Synthese, S. 465. H. STETTER u. M! DIERICHS, Chem. Ber. 85 (1952) 61,290, 1061; 86 (1953) 693. H. LETTREu. A. JAHN,Chem. Ber. 85 (1952) 346. H. STETTER u. E. KLAUKE, Chem. Ber. 86 (1953) 513. H. STETTER u. M. COENEN, Chem. Ber. 87 (1954) 869,990. H. STETTER u. H. FIGGE, Chem. Ber. 87 (1954) 1331. H. STETTER,C. BUNTGENu. M. COENEN, Chem. Ber. 88 (1955) 77. H. STETTER u. E. SIEHNHOLD, Chem. Ber. 88 (1955) 1223. H. STETTER u. U. MILBERS, Chem. Ber. 91 (1958) 374. H. S T E T T ER.~ ENGLu. H. RAUHUT, Chem. Ber. 91 (1958) 2882; 92 (1959) 1184. R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 453.

Carbonsaureamid4Amin-Abbau

HOFMANN

mit Natriumhypochlorit bzw. -hypobromit (Halogen und Alkali). Man lost das Amid in einem geringen n e r s c h u l l des wallrigen Hypohalogenits und erwSrmt schnell auf etwa 70°,wobei es zu einer Umlagerung und Decarboxylierung zum primaren Amin kommt. 186

0 R-CT

+

NaOBr

-

R-NHz

+

NaBr

+ COz

Auf diese Weise konnen die entsprechenden Amine aus aliphatischen, aromatischen, aromatisch-aliphatischen und heterocyclischen Carbonsauren dargestellt werden. Nur bei den hoheren aliphatischen Carbonsaureamiden fdlt die Ausbeute ab. In diesem Falle wird die Methode etwas modifiziert, indem man Brom in Gegenwart von Natriummethylat auf eine methanolische Losung des Amids einwirken l a t . Dabei entsteht dann ein Urethan, das isoliert und anschliefiend alkalisch verseift wird. Sehr gute Ausbeuten werden auch bei dem Amid-Abbau mit Benzyltrime0

0

thylammonium-tribromid, Q&CH~N(C&)~B~J erhalten. Die Umlagerung verlauft unionotrop. In der ersten Stufe wird ein AmidWasserstoff durch Brom ersetzt, und es entsteht ein isolierbares Halogenamid I. Dieses spaltet mit uberschussigem Alkali beim Erwarmen HBr ab und bildet einen instabilen Zwischenzustand 11, ein Acylnitren, das am Stickstoff eine Elektronenlucke (Sextett) besitzt. Gleichzeitig wandert R anionisch an den Stickstoff, und es entsteht ein Isocyanat 111, das mit Alkali zum primaren Amin und C02 verseift wird. Das Isocyanat ist bisweilen isolierbar. 1st der Rest R optisch aktiv, so kommt es bei der Umlagerung zu keiner Racemisierung.

I

I1

I11

1st R ein aromatischer Rest, so beobachtet man bei der Einfuhrung elektronenliefernder Substituenten eine Beschleunigung der Reaktion und umgekehrt eine Hemmung, wenn elektronenanziehende Gruppen in den aromatischen Kern eingefuhrt werden. Vgl. Carbonsaureazid+Amin-Abbau, S. 188; Carbonyl-Abbau, S. 190; Hydroxamsaure+Isocyanat-Abbau, S.389; OximjAmid-Umlagerung, S. 514; Triarylmethyl-hydroxyylamin-Umlagerung, S.638. A. W HOFMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881)2725;15 (1882)407,752,762; 17 (1884)1406;18 (1885)2734. S.HOOGEWERFF u. W A. VAN DORP,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 5 (1886)252;6 (1887)373;10 (1891)5, 145;15 (1896)107.

187

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CURTIUS

Carbonsaureazid+Amin-Abbau

durch gelindes Erwarmen in indifferenten Losungsmitteln (Benzol oder Chloroform). Arbeitet man in alkoholischer oder waiDriger Losung, so reagieren die zuerst entstehenden Isocyanate weiter zu Urethanen bzw. Carbamidsaure, die ihrerseits zu primuren Aminen weiterhydrolysiert werden konnen. Mit Aminen liefern die Isocyanate Harnstoff-Derivate.

R-NH' Mit dieser praparativ sehr wichtigen, aufierst milden Methode kann man von gesattigten und ungesattigten Carbonsauren der aliphatischen, alicyclischen, aromatischen und heterocyclischen Reihe aus, auch von solchen mit verschiedenen funktionellen Gruppen im Molekul, zu Isocyanaten gelangen und von dort zu den entsprechenden Urethanen, Harnstoffen und primhen Aminen. Die h i d e selbst werden aus Carbonsaurechloriden und Natriumazid bzw. aus den Hydraziden mit salpetriger Saure dargestellt. Die Reaktion beginnt mit der Bildung eines instabilen Zwischenzustands I, eines Acylnitrens, das am Stickstoff ein Elektronensextett besitzt. Der Rest R 188

gleitet gleichzeitig anionisch in diese Elektronenlucke, wobei sich das Molekul zum Isocyanat I1 stabilisiert. Optische Aktivitat von R bleibt erhalten.

Die Umlagerung des Carbonsaureazids in das Isocyanat kann auch photolytisch erreicht werden. h e r die Carbonsaureazide verlauft auch der

Polypeptid-Abbau (BERGMANN) Die zum Schutz der freien Aminogruppe benzoylierten Peptide werden uber die Ester und Hydrazide in die h i d e I11 ubergefuhrt. Diese lagern sich beim Erhitzen mit Benzolalkohol unter Stickstoff-Abspaltung in Isocyanate um, welche sofort mit dem Alkohol die Carbobenzoxy-VerbindungenIV liefern. Katalytische Hydrierung und Hydrolyse fuhren zum Aldehyd und dem Amid V des um ein Aminosauremolekul armeren Peptids. R'CONHCHRCON3 111 Hz'H20*

+

R-CONH2

Hom2c6H6R -CONH-CHR-NH--0-

OCH2- %€&

Iv + R-CHO +

+ G&-C&

+ N€b

V Vgl. Carbonsaureamid+Amin-Abbau, S. 186; Carbonyl-Abbau, S. 190; Hydroxamsaure-Isocyanat-Abbau, S. 389; OximJAmid-Umlagerung, S. 514.

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Carbonyl-Abbau

SCHMIDT

mit Stickstoffwasserstoffsaure in Gegenwart von Schwefelsaure in Benzol. Aus freien Carbonsauren entstehen Amine, Dicarbonsauren mit mehr a l s einer CH2-Gruppe zwischen den Carboxylen liefern Diamine, Aldehyde liefern Nitrile oder Formylderivate der Amine. Aus Ketonen entstehen Saureamide, aus cyclischen Ketonen Lactame, aus P-Ketoestern a-Aminosauren.

R-COOH

+

R-CHO

+HN3

H N 3 Hzs04w

R-NH2

+ C02 + N2 RCN + HzO + N2 RNHCHO

R-CO-R

+

+

N2

0 HN3

H2s04)

R-C!:

+

N2

NHR

SchlieDlich konnen sich aus Aldehyden und Ketonen bei einem groReren HN3-fierschuD auch substituierte Tetrazole bilden. Auf diese Weise gelang die Synthese des Cardiazols (Herzstimulans) aus Cyclohexanon und Stickstoffwasserstoffsaure.

Anstatt die freie, sehr giftige HN3 zu verwenden, kann man sie auch direkt fur die Reaktion in statu nascendi durch Zugabe von Natriumazid zur schwefelsauren Losung der Carbonylverbindung erzeugen. Die Umlagerung verlauft bei Carbonsauren unter Addition von Stickstoffwasserstoffsaure an das Kation I; durch Wasserabspaitung wird anschlieoend 190

die Zwischenstufe I1 gebildet. Dann erfolgen Stickstoffabspaltung und gleichzeitig anionoide Umlagerung zu der konjugierten Saure eines Isocyanats 111, aus dem das Amin IV durch Hydrolyse gebildet wird. OH

@/OH R-C, OH

+m3

I

- NZ

8

R-A-NH-N-NI I OH

-w

0

R--C=H-N=NI I

OH

I1 8

8

HO-C=N-R

+ (2%

R-NI&

lv

I11

Im Falle der Phenanthren-4-carbonsaure konnte beim Behandeln mit Trifluoressigsaure und ihrem Anhydrid das Isocyanat als Umlagerungsprodukt erhalten werden. Bei der Umlagerung bleibt die Konfiguration des wandernden Restes R erhalten. Fur die Bildung von Carbonsaureamiden aus Ketonen nimmt man einen ahnlichen Mechanismus an:

R'\@ C-OH& R'

OH +HN3

I

0

R'-C-NH-N=NI I R

-HZO L

R'\ .C=N,, R

NENI

V 0

R-C=N-R'

R-C-NHR'

-€I@ II

0

VI

Aus unsymmetrischen Ketonen RRC=O erhalt man ein Gemisch aus den beiden moglichen Saureamiden. Jedoch wandert bevorzugt der gro13ere der beiden Reste, denn im Kation V befindet sich dieser vorzugsweise in truns-Stellung zur Azid-Gruppe. Die Tetrazol-Bildung kommt wahrscheinlich durch Addition eines weiteren HN3-Molekuls an das Iminocarbenium-Ion VI uber das Imidylazid VII zustande, denn Saureamide konnen mit Stickstoffwasserstoffsaure keine Tetrazole bilden.

191

VI

VIII

IX

AuJ3erdem wurde als Nebenreaktion in manchen Fallen Harnstoffbildung beobachtet (VIII+IX) . Bei diesem Carbonyl-Abbau reagieren aliphatische und alicyclische CarbonylGruppen leichter als die von Alkylaryl- und Diarylketonen und von Carboxylund Estergruppen. Daher kann die Reaktion bei Anwesenheit verschieden reaktiver Carbonyl-Gruppen in einem Molekul auch selektiv ausgefuhrt werden. Vgl. Carbonsaureamid+Amin-Abbau, S. 186; Carbonsaureazid+Amin-Abbau, S. 188; Hydroxamsaure+Isocyanat-Abbau, S. 389; OximjAmid-Umlagemng, S. 514.

K. E SCHMIDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 57 (1924) 704; Angew. Chem. 36 (1923) 511. M. OESTERLIN, Angew. Chem. 45 (1932) 536. H. WOLFF,Org. Reactions 3 (1946) 307. E R. BENSON,Chem. Reviews 41 (1947) 48. M.S. NEWMAN u. H. L. GILDENHORN, J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 317. D. M. HALL,S. MAHBOOB u. E. E. TURNER, J. chem. SOC.1950 1842. P A . S.SMITH,J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 431. D. E. APPLEQUIST u. J. D. ROBERTS,Chem. Reviews 54 (1954) 1084. PH. J. KOHLBRENNER u. C. SCHUERCH, J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 6066. S. C. DICKERMAN u. E. J. MORICONI,J. org. Chemistry 20 (1955) 206. c! FRANZEN u. H. KRAUCH, Chemiker-Ztg. 79 (1955) 738. R. T. CONLEY u. B. E. NOWAK,Chem. and Ind. 1959 1161. W. PRITZKOW u. K. DIETZSCH, Chem. Ber. 93 (1960) 1733. R. C. ELDERFIELD u. E. T. LOSIN,J. org. Chemistry 26 (1961) 1703. M. ROTHEu. R. TIMLEISChem. Ber. 95 (1962) 783. F? A. SMITH u. E. P ANTONUDES, Tetrahedron 9 (1960) 210. E T. LANSBURY, N. R. MANCUSO,Tetrahedron Letters 1965 2445. U. T.BHALERAO, G. THYAGARAJAN, Canad. J. Chem. 46 (1968) 3367. M. TOMITA,S. MINAMI,S. UYEO,J. chem. SOC.(C) 1969 183. T. SASAKI,S. EGUCHI,T. TORU,J. org. Chemistry 35 (1970) 4109. G. I. KOLDOBSHII, G. E TERESHCHENKO, E. S. GERASIMOVA, L. I. BAGAL,Russ. chem. Reviews 40 (1971) 835. D. MISITI,c! RIMATORI, E GATTA,J. Heterocyclic Chem. 10 (1973) 689. G. FODOR, S. NAGUBANDI, Tetrahedron 36 (1980) 1279. H. DUDDECK, D. BROSCH,G. KOPPETSCH, Tetrahedron 41 (1985) 3753. G. I. GEORG,X. GUAN,J. KANT, Tetrahedron Letters 29 (1988) 403. W H. PEARSON,W-K. FANG, J. org. Chemistry 60 (1995) 4960. G. L. MILLGAN,C. J. MOSSMAN, J. AuBE, J. Amer. chem. SOC.117 (1995) 10449. I? MOLLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957) 872.

192

Carbonyl-a-Alkylierungund Acylierung

STORK

uber die Enamine (aJ-ungesattigte Amine).

Die Enamine erhalt man aus den entsprechenden Aldehyden und Ketonen durch Reaktion mit sek. Aminen (z. B. Pyrrolidin, Piperidin und Morpholin) in Gegenwart dehydratisierend wirkender Reagenzien (z. B. wasserfreies KzCO3). Aldehyde liefern die Enamine erst bei der Destillation. Wegen ihrer hohen Hydrolyse-Empfindlichkeit lassen sich die Enamine unter sehr milden Bedingungen wieder in die Carbonyl-Verbindungen uberfiihren. Die C-Alkylierung gelingt um so besser, je weniger das Enamin zur Selbstkondensation neigt und je reaktionsfahiger das Alkylierungsmittel ist. Die mono-Alkylierung erfolgt rascher als die weitere Alkylierung. Sie kann mit stark elektrophilen Halogeniden wie Allyl-, Benzyl- und Propargylhalogeniden sowie mit a-Halogenethern und -ketonen durchgefuhrt werden, auljerdem mit elektrophilen Olefinen, z. B. a#ungesattigten Nitrilen, Estern, Ketonen und Aldehyden. Einfache primare und sekundare Halogenide sind nicht gut geeignet, tertiiire uberhaupt nicht. Bei der Reaktion mit elektrophilen Olefinen verlauft die unerwiinschte N-Alkylierung (A) reversibel, und daher ist die Ausbeute an C-Alkyl-Produkt hoher (B):

\

N

/

-N-

+

1,l

o_

C- C- X

\ / A, / c=c\ X

7

Enamine von Ketonen liefern bei der Alkylierung mit a&ungesattigten Nitrilen und Estern und anschliesender Hydrolyse die entsprechenden einfachen Alkylierungsprodukte (MICHAEL-Addition): 193

+

CHz=CH-CN

-

0

H

Bei der Reaktion mit aJ-ungesattigten Ketonen tritt anschlienend meist intramolekulare Kondensation ein. So erhalt man z.B. aus dem Pyrrolidinenamin des Cyclohexanons I mit Methylvinylketon das Octalon 11:

I

Die Acylierung von Enaminen mit Carbonsaurechloriden erfolgt in Gegenwart von Triethylamin, anschlienende saure Hydrolyse fiihrt zu 2-Acyl-ketonen. Bei dieser Reaktion geben die weniger reaktiven Morpholin-enamine bessere Ausbeuten als die Pyrrolidin-enamine.

194

AnschlieSende Saurespaltung der Diketocarbonsaure I11 liefert die Ketodicarbonsaure IV (Kettenverlangerung um 6 C-Atome). Enamine cyclischer Ketone liefern mit Chlorcyan die a-Cyanketone, mit Brom- und Jodcyan die 2-Halogen-ketone; mit Isocyanaten werden Carboxylanilide gebildet. Mit Perchlorylfluorid (C103F) kann uber die Enamine Fluor in Steroide eingefuhrt werden. Fur den Reaktionsmechanismus nimmt man einen elektrophilen Angriff des Alkylierungs- oder Acylierungs-Reagenzes RX auf die Grenzstruktur V des Enamins an. Hierbei bildet sich das Immonium-Salz VI, das durch Protonenabspaltung das Enamin VII bildet, aus dem durch Hydrolyse das in 2-Stellung substituierte Keton VIII entsteht.

V

VII

VIII

Vgl. Nucleophile Addition, S. 36.

G. STORK,R. TERRELL u. J. SZMUSZKOVICZ, J. Arner. chem. SOC.76 (1954) 2029. G. STORK u. H. MDESMAN,J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 5128. S. HUNIG,E. LUCKEu. E. BENZINC, Chem. Ber. 90 (1957) 2833; 91 (1958) 129. H. E. BAUMGARTEN, F! L. CREGERu. C. E. VILLARS, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 6609. W. R. N. WILLIAMSON, Tetrahedron 3 (1958) 314. S. HUNIGu. E. LOCK& Chem. Ber. 92 (1959) 652. M. E. KUEHNE, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 5400. G. OPITZ,Liebigs Ann. Chem. 650 (1961) 122. S. HUNIG,K. HUBNER u. E. BENZING, Chem. Ber. 95 (1962) 926. G. STORK,A. BRIZZOLARA, H. LANDESMAN, J. SZMUSZKOVICZ u. R. TERRELL, J. Amer. chem. SOC. 85 (1963) 207. J. SZMUSZKOVICZ, Adv. org. Chemistry 4 (1963) 25,47, 58. I. FLEMING u. J. HARLEY-MASON, J. chem. SOC.1964 2165. W. RIEDu. W WPELEP, Liebigs Ann. Chem. 673 (1964) 132.

195

K. C. BRANNOCK, R. D. BURPITT,V u! GOODLETT u. J. G. THWEATT, J. org. Chemistry 29 (1964) 813, 818. J. A. WEST,J. chem. Educat. 40 (1963) 194. Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966) 147. K. BLAHA,0. CERVINKA, M. E. KUEHNE, Synthesis 1970 510. U. K. PANDIT,H. R. REUS, K. DE JONGE, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 89 (1970) 956. S. HUNIG,H.-J. BUYSCH, Chem. Ber. 100 (1967) 4017. S. HUNIG,H. HOCH,Fortschr. chem. Forschung 14 (1970) 235. J. C.- Y. HUNG,C. C. CHU, J. org. Chemistry 40 (1975) 607. T. J. CURPHEY, I? W. HICKMOTT, Tetrahedron 38 (1982) 1975,3363. E W. HICKMOTT, B. RAE,Tetrahedron Letters 26 (1985) 2577. 7/2a (1973) 473. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 45. R. SUSTMANN,

Carbonyl-+Me thylen-Reduktion

CLEMMENSEN

mit amalgamiertem Zink und Salzsaure. Die Reduktion laI3t sich in der Ketonreihe auf fast alle aliphatisch-aromatischen und einige aliphatische und alicyclische Glieder anwenden. Bei Aldehyden, vor allem den vollig wasserunloslichen, ist die Methode nur schwierig durchzufiihren. Eine Ausnahme bilden hier die Reduktionen von 0- und p-Hydroxybenzaldehyden, die gute Ausbeuten liefern. Einige 1.4-Diketone ergeben ungesattigte und gesattigte Alkohole, a-P-ungesattigte Ketone werden zu Olefinen reduziert. H I R-C=O

+

4(H)

Zn(Hg)

R-C&

+

H20

Der Reaktionsmechanismus ist noch weitgehend ungekliirt. Bei der Reduktion von Benzophenon mit Zink in HCl/CH3COOH wurde Benzhydrylchlorid I als Zwischenstufe beobachtet, das sich durch ionische und nichtionische Reaktionen bilden kann: 196

Durch die Amalgamierung des Metalls erzeugt man eine Wasserstoffuberspannung, die das Abscheidungspotential des Wasserstoffs erhoht. Damit wird eine Reduktion der Carbonyl- zur Methylengruppe in saurer &sung moglich. Es sind heute zahlreiche Varianten bekannt, die hauptsachlich in der Wahl der Losungsmittel - mischbar und nicht mischbar mit der waiDrigen Salzsaure und der Bearbeitung und Amalgamierung des Zinks von der ursprunglichen Methode abweichen.

E. CLEMMENSEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913) 1837; 47 (1914) 51,681. E. L.MARTIN,Org. Reactions l(1942) 155. A. ROBERTSON u. W B. WHALLEY, J. chem. Soc. 1951 3355. D. STASCHEWSKI, Angew. Chem. 71 (1959) 726. R. R. READu. J. WooDJr., Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955) 444. u.E. WOLTHUIS, J. org. Chemistry 24 (1959) 875. M. POUTSMA J. prakt. Chem. 14 (1961) 261. R. MAYER,H. BUERGER u. B. MATAUSCHEK, K.SUZUKI,Bull. chem. SOC. Japan 35 (1962) 735. E. MULLEQG. F I E D L E H.~HUBER, B. NARRH. SUHR u. K. WITTE,Z. Naturforsch. 18b (1963) 5. Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 23 (1969) 522. J. G. ST. C. BUCHANm, F! D. WOODGATE, D. R. CRUMP, B. R. DAVIS,Chem. Commun. 1970 768. E. VEDEJS, Org. Reactions 22 (1975) 401. J. BURDON,R. C. PRICE,Chem. Commun. 1986 893. M. L. DI VONA,B. FLORIS, L. LUCHETTI,V ROSNATI,Tetrahedron Letters 31 (1990) 6081. E J. MARTINS,L.FOURIE, H. J.VENTER, F! L.WESSELS,Tetrahedron 46 (1990) 623. S. K.TALAPATRA, S. CHAKRABARTI, A. K. MALLIK,B. TALAPATRA, Tetrahedron 46 (1990) 6047. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 491. E A S I N G EH. ~ H. VOCELin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/la (1970) 244,450.

197

CarbonyljMethylen-Reduktion

WOLFF-KISHNER

beim Erhitzen von Aldehyd- bzw. Ketonhydrazonen in Gegenwart einer starken Base auf 150 bis 200".

Ursprunglich war die Reduktion im Rohr bzw. Autoklaven vorgenommen worden. Man kann auf die Isolierung des Hydrazons verzichten und die Carbonyl-Verbindung mit Hydrazinhydrat und Natriumhydroxid in einem hochsiedenden Alkohol, z. B. Di- oder Triethylenglykol, erhitzen (HUANG-MINLON). Man kann auch saureempfindliche und hoher molekulare Carbonylverbindungen reduzieren, bei denen das Verfahren mit Zink und Salzsaure (vgl. CLEMMENSEN) versagt. Semicarbazone und Azine machen vor der Reduktion eine Umwandlung in die Hydrazone notwendig. Dimethylsulfoxid (DMSO) als Losungsmittel gestattet die Reduktion schon bei Zimmertemperatur. Der Reaktionsverlauf wird iiber ein instabiles Diimid I formuliert. Durch reversible Anlagerung und Wiederabspaltung von Protonen vermittelt die Base sowohl das Entstehen des Anions des Diimids 11, das bei der hohen Temperatur Stickstoff abspaltet, als auch die Addition des Protons zur Methylenverbindung 111.

I1 N. KISHNER, J. NSS. physik.-chem. Ges. 43 (1911) 582; C. A. 6 (1912) 347. L. WOLFF,Liebigs Ann. Chem. 394 (1912) 86. HUANG-MINLON, J. Amer. chem. SOC.68 (1946) 2487. D. TODD,Org. Reactions 4 (1948) 378. 0. SCHINDLER u. T. REICHSTEIN, Helv. chim. Acta 39 (1956) 1876. J. H. WEISBURGER u. l? H. GRANTHAM, J. org. Chemistry 21 (1956) 1160. E. J. COREYu. J. URSPRUNG, J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 5041. L. J. DURHAM, D. J. MCLEODu. J. CASON, Org. Syntheses 38 (1958) 34. D.W HUGHESu. J. C. ROBERTS, J. chem. SOC.1960 903. H. RAPOPORT u. W NILSSON, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 4262. K. SISIDOu. M. KAWANISI, J. org. Chemistry 27 (1962) 3722. S.HUNIGu. W ECKARDT, Chem. Ber. 95 (1962) 2498. M. E GRUNDON, H. B. HENBESTU. M. D. SCOTT,J. chem. SOC.1963 1855.

198

I11

l? S. WHARTON, S. DUNNY u. L. S. KREBS,J. org. Chemistry 29 (1964)958. A. FURST,R. C. BERLO u. A. S. HOOTON, Chem. Reviews 65 (1965)63. H. H. SZMANT, Angew. Chem. 80 (1968)141. H. H. SZMANT, A. BIRKE,M. l? LAU,J. Amer. chem. SOC.99 (1977)1863. H. H. SZMANT, C. E. ALCIATURI, J. org. Chemistry 42 (1977)1081. E.TOROMANOFF, Bull. SOC.chim. France 1988 740. E ASINGER,H. H. VOGEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/la (1970)251,456. H. BALLIin HOUBEN-WEYL-MULLER S/lb (1972)629.

Carbonyl +Methylen-Reduktion

WOLFROM-KARABINOS

durch Hydrierung der Mercaptale I mit Raney-Nickel in Alkohol:

\ C=O /

+ 2R-SH

-

\ .SR “‘SR

\ */CH2

Raney-Ni

+&

I Die Reaktion wird wegen ihrer milden Bedingungen und ihrer Selektivitat oft bei der Umwandlung von Zuckern in Desoxyzucker und bei Steroid-Synthesen angewandt. So wird z. B. die Carbonyl-Gruppe der Verbindung I1 in guter Ausbeute uber das Trimethylenmercaptal I11 zur Methylen-Gruppe reduziert:

( F c=o

F c=o

I1

I11

I

1

F c=o 1

M. L. WOLFROM u. J. V KARABINOS,J. Amer. chem. Soc. 66 (1944)909. S.BERNSTEIN u. L. DORFMAN, J. Amer. chem. Soc. 68 (1946)1152. M. L. WOLFROM, B. W LEWu.R. M. GOEPPjr., J. h e r . chem. Soc. 68 (1946)1443. H.HAUPTMANN, J.Amer. chem. Soc. 69 (1947)562. G. N. BOLLENBACK u.L. A. UNDERKOFLER J. Amer. chem. Soc. 72 (1950)741. H. G.FLETCHER jr. u. N. K. RICHTMYER, Adv. Carbohydrate Chem. 5 (1950)5. L.E FIESER u. W Y.HUANG,J.Amer. chem. sot. 76 (1953)5356. J. C. SHEEHAN, R. A. CODERRE u. PA. CRUICKSHANK, J. Amer. chem. SOC.75 (1953)6231. E.MOSETTIG,Org. Reactions 8 (1954)229. Y.SATOu.N. IKEKAWA, J. org. Chemistry 24 (1959)1367. E SONDHEIMER u.S. WOLFE,Canad. J. Chem. 37 (1959)1870. B. LINDBERG u. L. NORDEN, Acta chem. scand. 15 (1961)958. H. HAUPTMANN, W E WALTER,Chem. Reviews 62 (1962)347. G.PETTIT,E.E. VAN TAMELEN, Org. Reactions 12 (1962)356.

199

C. DJERASSI,D. H. WILLIAMS, J. chem. SOC.1963 4046. N. NAKAMIZO, N. K. SKIOZAKI, S. HIRAI, S. KUDO,Bull. chem. SOC.Japan 44 (1971)2192. M. WEISSENBERG, J. LEVISALLES, Tetrahedron 51 (1995)5711,5714. E ASINGER,H. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/la (1970)327.

Carbonyl-Nachweis

GIRARD

mit Trimethylammoniumacetylhydrazinchlorid(I) (,,GIRARD-Reagenz T")oder Pyridiniumacetylhydrazinchlorid (11) (,,GIRARD-ReagenzP") (Kochen einer 5bis l0proz. Losung des Reagenzes mit der Carbonylverbindung in lO%iger Essigsaure). Aldehyde und Ketone liefern die entsprechenden wasserloslichen Hydrazone 111.

I

I1

0

I11 Diese Reagenzien (I und 11) dienen zur Trennung der ketonischen von nichtketonischen Substanzen. Die Carbonyl-Verbindung kann durch Hydrolyse aus dem Hydrazon zuruckgewonnen werden. Sowohl aromatische wie aliphatische Aldehyde reagieren rasch mit dem Hydrazin-Derivat I oder 11. Sterisch stark behinderte Ketone wie Dimethylcampher reagieren nicht. Die Losungen der ,,GIRARD-Hydrazone" sind von PH 6,5 bis 7 bestandig, werden aber in saurem Medium rasch hydrolysiert. A. GIRARDu. G. SANDULESCO, EngI. Pat. appl. 6640 (1934);Franz. Patent 767464 (1934);Helv. chim. Acta 19 (1936)1095. Rev. chim. ind. 48 (1939)226. A. PETITu. S. TALLARD, E.LEDERER u. G. NACHMIAS, Bull. SOC.chim. France 1949 400. W. DIRSCHERL, H. TRAUTu. H. BREUER,Chem. Ber. 86 (1953)1380. C. COLLIN-ASSELINEAU, Chim. analytique 36 (1954)257. D. A. FORSSu. E. A. DUNSTONE, Nature [London] 173 (1954)401. 0.H. WHEELER, Chem. Reviews 62 (1962)205. M.MASUIu. H. OHMORI,J. chem. SOC.1964 3951. 0.H. WHEELER, J. chem. Educat. 45 (1968)435. A. S. STACHISSINI, L. DO AMARAL, J. org. Chemistry 56 (1991)1419. 0.BAYER,A. MITROWSKY in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/1(1954)478.

200

Aufbauende Carbonyl-Olefinierung (Phosphin-Methylen-Reaktion)

WITTIG

mit Phosphinalkylenen fuhrt zu Ethylenen. Triphenylphosphinmethylen (I) als Olefinierungsmittel liefert mit Benzophenon asymmetrisches Diphenyl-ethylen (IV) und Triphenyl-phosphinoxid. Die Reaktion durfte uber ein mesomeres Wid Ia verlaufen, das sich an die polarisierte Carbonyl-Doppelbindung anlagert zum Betain 11.

+

I11

Iv

Die Tendenz des Phosphors zur Bildung eines Elektronen-Dezetts ermoglicht - durch die Mesomeriemoglichkeit der drei Phenylkerne am Phosphor erleichtert - die Bildung eines 4-Ring-ijbergangszustandesI11 oder einer 4-RingZwischenstufe (Oxaphosphetan), der unter Abspaltung von Phosphinoxid zum Olefin IV fuhrt. Die Olefinierung von Carbonyl-Verbindungen kann auch mit dem Anion V eines Phosphinoxids (R = Alkyl oder Aryl) [HORNER] oder eines Phosphonates (R = -OC2H5) durchgefuhrt werden.

201

PO-aktiuierte Olefinierung [HORNER-WADSWORTH-EMMONS] R I

?

II

I

R-P-C-R

+

O=C,

R" R"'

0 R1

v

-

10-c, /n

R, I R'" ,P-C-R RII I 0 R' VI

R"'

R

,R"

R, C=C,

I

_

+R-P-QIQ R"'

::

VII Das Anion V entsteht durch Metallierung des entsprechenden Phosphinoxids oder Phosphonsaureesters, z.B. mit NaNHz oder K-tert.-butylat. Diese Olefinierungs-Reaktion verlauft uber die Zwischenstufe VI unter Eliminierung des entsprechenden Phosphorsaure-Anions VII. Im allgemeinen besitzen die Carbanionen V ein groReres Reaktionsvermogen als die Ylide la, wenn die Alkylphosphonsaureester durch eine elektrophile Gruppe aktiviert sind. Zudem konnen die Phosphonsaureester bequem durch TrialkylphosphitUmwandlung (ARBUSOW-MICHAELIS, S. 632) hergestellt werden. Zum Beispiel konnen durch PO-aktivierte Olefinierung aus Cyanmethylphosphonsaurediethylester und Carbonylverbindungen a,p-ungesattigte Nitrile gewonnen werden: 0 II

(Q&O)zP-CHzCN

N a y C,jH&HO

Gj&CH=CH-CN

0 II

+ (G&O)zPONa + HZ Alkoxy- und Aryloxy-methylphosphoniumsalzeliefern bei der Carbonyl-Olefinierung die Vinylether, aus denen bei der Hydrolyse die Aldehyde entstehen. So erhalt man z. B. aus Triphenylphosphin-methoxymethylenund Benzophenon den Diphenylacetaldehyd:

202

Bei der Reaktion von Phosphinalkylenen mit a@-ungesattigten Ketonen werden unter Eliminierung von Triphenylphosphin Cyclopropan-Derivate gebildet:

Aus /3-Keto-phosphinalkylenenentstehen heim Erhitzen auf etwa 280 "C die entsprechenden Acetylene, wenn weder R noch R = H und die gebildete Acetylen-Bindung durch Konjugation stabilisiert sind.

Nitrosobenzol reagiert mit Phosphinalkylen unter Bildung von Phosphinoxid und eines Anils, dessen saure Hydrolyse die entsprechende Carbonyl-Verbindung liefert :

Auf diese Weise lassen sich Verbindungen RRCHBr in RRC=O uberfuhren. Die Darstellung der Phosphinalkylene erfolgt durch Einwirkung von Methyl-, Butyl- bzw. Phenyllithium oder Alkoholaten als Protonenacceptoren auf die Phosphoniumverbindung. Das Betain kann in manchen Fallen isoliert werden. Oft fuhrt man die Synthese in einem Schritt (,,Eintopfverfahren") durch, indem man zu dem quartaren Phosphoniumhalogenid die zur Bildung des Phosphinalkylens erforderliche Base gibt und anschlieaend die Carbonyl-Verbindung zufugt. Wenn die Reaktion zur Vermeidung von Nebenreaktionen (z. B. AZdoZkondensation) ohne die Base durchgefuhrt wird, greift das Halogenid-Anion im Phosphoniumsalz das eigene Kation an und ermoglicht so ebenfalls eine Carbonyl-Olefinierung: 203

Ausbeute etwa 40 %. Diese aufbauende Carbonyl-Olefinierung besitzt einen grol3en Anwendungsbereich in der praparativen Chemie zur Darstellung ungesattigter Verbindungen, darunter Naturstoffe der Vitamin-A- und Carotinoid-Reihe, neuerdings auch des Vitamins D3. Auch die Verwendung der entsprechenden siliziumorganischen Verbindungen liefert bei der Reaktion mit Carbonylverbindungen mit sehr guten Ergebnissen OIefine: Carbonyl-Olefinierung (PETERSON)

I

H

'R'

Vgl. Phosphinimin-Darstellung, S. 556.

H. STAUDINCER u. J. MEYER,Helv. chim. Acta 2 (1919) 619,639. G. WITTIGu. M. RIEBEKLiebigs Ann. Chem. 562 (1949) 187. G. WITTIGu. G. GEISSLER, Liebigs Ann. Chem. 580 (1953) 44. K. BRUCKNERU. H. J. HESS,Chem. Ber. 88 (1955) 1850. H. H. INHOFFEN, I? BOHLMANN u. Mitarb., Chem. Ber. 88 (1955) 1245,1330, 1347,1755; 89 (1956) 21, 1276,1307. 0. ISLERu. Mitarb., Helv. chim. Acta 39 (1956) 463. G. WITTIG,Angew. Chem. 68 (1956) 505; Experientia [Basell 12 (1956) 41. A. MONDON, Liebigs Ann. Chem. 603 (1957) 115. W J. GENSLER, Chem. Reviews 57 (1957) 218. J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 4386. R. MECHOULAM u. E SONDHEIMER, J. LEVISALLES, Bull. SOC.chim. France 1958 1021. U. SCHOLLKOPF, Angew. Chem. 7 1 (1959) 260. H. POMMEK Angew. Chem. 72 (1960) 811. G. WITTIGu. U. SCHOLLKOPF, Org. Syntheses 40 (1960) 66. G. MARKL,Chem. Ber. 94 (1961) 3005. u. M. SCHLOSSER, Chem. Ber. 94 (1961) 676. G. WITTIG,H. D. WEIGMANN jr., W D. EMMONS, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 1733. W. S. WADSWORTH u. G. B. BUTLER, J. org. Chemistry 28 C. R. HAUSER,T. W BROOKS,M. L. MILES,M. A. RAYMOND (1962) 372. G . WITTIG,W BOLLu. K.-H. KRUCK,Chem. Ber. 95 (1962) 2514. G. WITTIGu. A. HAAG,Chem. Ber. 96 (1963) 1535. S. TRIPPETT, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 17 (1963) 406. L. D. BERGELSON u. M. M. SHEMJAKIN, Tetrahedron 19 (1963) 149. H. PLIENINGER u. I? SCHREIBER, Chem. Ber. 97 (1964) 1713. M. ENGELHARDT, H. J. BESTMANN, Angew. Chem. 77 (1965) 850. J. BECKER, J. STOCKIGT,Chem. Ber. 103 (1970) 2077. G. l? SCHIEMENZ, J. BOUTAGY, R. THOMAS, Chem. Reviews 74 (1974) 87. A. MAERCKER, Org. Reactions 14 (1965) 270. jr., Org. Reactions 25 (1977) 73. W. S. WADSWORTH H. J. BESTMANN, 0. VOSTROWSKY, Top. Curr. Chem. 109 (1983) 85.

204

D. J. AGE& Synthesis 1984 384. B. E. MARYANOFF, A. B. REITZ, Chem. Reviews 89 (1989) 863. D. J. AGE&Org. Reactions 38 (1990) 1. W. J. WARD jr., u! E. MCEWEN,J. org. Chemistry 66 (1990) 493. H. YAMATAKA, K. NAGAREDA, K. ANDO,T HANAFUSA, J. org. Chemistry 67 (1992) 2865. S. E. DENMARK, C.-T. CHEN,J. Amer. chem. Soc. 114 (1992) 10674. K. TAKEUCHI, J. W. PASCHAL, R. J. LDNCHARICH,J. org. Chemistry 60 (1995)156. M. BELLASSOUED, N. OZANNE, J. org. Chemistry 60 (1996) 6582. H. VON BRACHEL, U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER B/lc (1970) 575. U. SCHOLLKOPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970) 236. A. S. ARORA,I. K. UGIin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb (1972) 872. H. J. BESTMANN,0. KLEINin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 383.

Carbonyl-Reduktion

MEERWEIN-PONNDORF-VERLEY

zur Alkoholgruppe mit Aluminiumalkoholaten (Isopropylat oder Ethylat). Man arbeitet meist in Benzol- oder Toluol-Losung, Aldehyde liefern primare, Ketone sekund5ire Alkohole. Der im Alkoholat hydrierend wirkende Alkohol wird seinerseits zur Carbonylstufe oxidiert und aus dem Gleichgewicht abdestilliert.

Das neue Aluminiumalkoholat wird schliel3lich mit H2SO4 hydrolysiert:

Man kann auf diese Weise Alkohole darstellen, die sonst nur schwer zuganglich sind, z.B. Trichlor-, Tribrom-ethanol und Zimtalkohol. Doppelbindungen, Nitrogruppen, Estergruppen oder Halogenverbindungen werden nicht angegriffen. Als Nebenreaktion kann Aldol-Kondensation der Reaktionspartner eintreten. Die Umsetzung ist reversibel und kann auch zur Dehydrierung von AlkohoZen zu Aldehyden (vgl. OPPENAUER) dienen, wenn der andere Partner aus dem Gleichgewicht entfernt wird. Die Oxidoreduktion verlauft uber eine Koordinationsverbindung zwischen Aluminiumalkoholat und der Carbonylverbindung. Infolge der giinstigen raumlichen Anordnung vermag der Wasserstoff in dem cyclischen a e r g a n g s zustand als Hydrid-Ion vom Carbinol-Kohlenstoff zum Carbenium-Ion der POlarisierten Carbonyl-Doppelbindung zu wandern.

205

0

J e stiirker die polarisierende Wirkung des Metall-Kations in diesem Komplex ist, um so leichter geht die Reaktion vor sich. Die Zunahme der Ladung in der Reihe Na-, Mg-, Al-alkoholat erklart ihre in der gleichen Richtung zunehmende reduzierende Wirkung. Dasselbe gilt fur die Verwendung des wegen seines groIJeren heteropolaren Bindungsanteils stiirker polarisierend wirkenden Aluminiumdichlorisopropylats (AlC120R), das die Geschwindigkeit und Ausbeute der Reaktion wesentlich erhoht. Vgl. Alkohol-Dehydrierung, S. 70 H. MEERWEIN u. R. SCHMIDT, Liebigs Ann. Chem. 444 (1925) 221. W. PONNDORF, Angew. Chem. 39 (1926) 138. A. VERLEY, Bull. SOC. chim. France [4] 37 (1925) 537,871; 41 (1927) 788. H. MEERWEIN, J. prakt. Chem. [21 147 (1937) 211. A. L. WILDS,Org. Reactions 2 (1944)178. W V. E. DOERINGu. 'I!C. ASCHNEQJ. h e r . chem. SOC.75 (1953) 393. E. D. WILLIAMS,K. A. KRIEGERu.A. R. DAYJ. h e r . chem. SOC.75 (1953) 2404. V FRANZEN u. H. KRAUCH, Chemiker-Ztg. 79 (1955) 243. N. C. DENO,H. J. PETERSON u. G. S. SAINES, Chem. Reviews 60 (1960) 7. W. N. MOULTON, R. E. VAN ATTAu. R. R. RUCH,J. org. Chemistry 26 (1961) 290. V J. SHINER jr., D. WHITTAKE5 J. Amer. chem. SOC.91 (1969) 394. L. H. KLEMM,D. R. TAYLOR, J. org. Chemistry 35 (1970) 3216. E. C. ASHBY,J. N. ARGYROPOULOS, J. org. Chemistry 51 (1986) 3593. T. NAKANO,S. UMANO,Y. KINO,Y. ISHII,M. OGAWA, J. org. Chemistry 53 (1988) 3752. D. SCHRODER, H. SCHWARZ, Angew. Chem. 102 (1990) 925. C. E DE GRAAUW, J. A. PETERS,H. VAN BEKKUM,J. HUSKENS,Synthesis 1994 1007. B. KNAUEK K. KROHN,Liebigs Ann. Chem. 1995 677. K. G. WANCHI, N. R. VARALAKSHMY, Tetrahedron Letters 36 (1995) 3571. K. KROHNin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb (1984) 301.

Carbonylierung (Carbonsaure-Synthese)

KOCH-HAAF

von Olefinen, Alkoholen, Halogeniden, Paraffinen zu verzweigten Carbonsauren in Gegenwart saurer Katalysatoren ( H 2 S O 4 , HF, B F 3 ) . Diese Reaktion liefert bei Temperaturen zwischen -20 und +80 "C und erhohtem Druck (bis 100 at) Ausbeuten bis 95%. 206

@CO I

cH3-7-cH.3

COOH Hydrolyse

CB--A-C& I

+

H@

Die Carbonylgruppe wird entsprechend der Additions-Regel von MARKOWNIS. 39) angelagert. Da uber die Carbeniumionen I Isomerisierungen der Doppelbindungen und des Kohlenstoffgerustes eintreten, werden stets gemischte sekundare und tertiare Sauren erhalten: KOFF (vgl.

c-c-c-c=c

H@

e

c-c-c-c-c

1 c-c-c-c-c 0

I

4

0

c-c-c-cI

cI

-CH1

-

COOH

c-c-c-c-c

I

COOH I

c-c-c-c-c COOH I

c-c-c-cI c

Diese Curbonsuure-Synthese kann bei Normaldrucken und Zimmertemperatur durchgefuhrt werden, wenn a l s CO-Quelle Ameisensaure eingesetzt oder wenn sie durch Metalle wie Silber, Kupfer katalysiert wird. Wird das aus Olefin, CO und Katalysator gebildete Primarprodukt mit Alkohol umgesetzt, so entstehen die entsprechenden Ester. Dieses Verfahren wird zur technischen Darstellung von C7- + Cll-Carbonsauren verwendet. Vgl. Hydroformylierung, S. 387; N i t r i b h i d - U m w a n d l u g , S. 475. H. KOCH,Brennstoff-Chem. 36 (1955) 321. H. KOCH,W HAAF,Angew. Chem. 70 (1958)311. H. KOCH,W HAAF,Liebigs Ann. Chem. 618 (1958) 251. H. KOCH,W. HAAF,Chem. Ber. 9 4 (1961) 1252. K. E. MOLLERAngew. Chem. 75 (1963) 1098. H. KOCH,W HAAF,Brennstoff-Chem. 46 (1964) 209. H. CHRISTOL, G. SOLLADIE, Bull. SOC.chim. France 1966 1307.

20 7

L. I. KRIMEN, D. J. COTA,Org. Reactions 17 (1969) 249. J. R. NORELL, J. org. Chemistry 37 (1972) 1971. D. R. KELL,E J. MCQUILLIN, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1972 2096. J. A. PETERS, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 92 (1973) 379. H. VAN BEKKUM, H. HOGEVEEN, Adv. Phys. Org. Chem. 10 (1973) 29. Y. SOUMA,H. SANO,J. I. YODA,J. org. Chemistry 38 (1973) 2016. H. LANGHALS, I. MERGELSBERG, C. RUCHARDT, Tetrahedron Letters 22 (1981) 2365. 511b (1972) 1036. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 315.

Carbonylierung

REPPE

von Acetylen und seinen Monosubstitutionsverbindungen, Olefinen, Alkoholen, offenkettigen und cyclischen Ethern unter dem katalytischen EinfluR carbonylbildender Metalle (Nickel, Kobalt) bzw. von deren Salzen [A] unter Druck bei hohen Temperaturen oder in Gegenwart von MetallcarbonylwasserstoffKatalysatoren [B]. Dabei sind folgende Reaktionsgruppen zu unterscheiden: A 1. Umsetzung von Acetylenen oder Olefinen mit Kohlenmonoxid und Verbindungen, die acide Wasserstoff-Atome besitzen. Im Verlauf dieser Reaktion lagern sich das Kohlenoxid und das Anion der Verbindung mit aktivem Wasserstoff an das eine C-Atom der Mehrfachbindung, das Proton an das andere C-Atom an. Es entstehen dabei im Falle der Dreifachbindung a&ungesattigte Curbonsuiuren (2. B. Acrylsaure), im Falle der Doppelbindung gesuttigte Curbonsuuren (z. B. Propionsaure) bzw. deren Derivate. Die letztere Reaktion ist fur die technische Darstellung hoherer Fettsauren aus Wassergas und Olefinen von Interesse. Als Komponente mit reaktionsfahigem Wasserstoff verwendet man Wasser (+ Carbonsaure), Alkohole (4 Ester), Ammoniak oder Amine (+ Amide), Mercaptane (+ Thioester) und schlieRlich die Carbonsauren selbst (+ Saureanhydride). 208

\H

/H

Acrylsaure

Acrylsaureester

+ R-COOH

0

4,

-

0

/I

Acrylsaure-carbonsaure-anhydrid analog: HzC=CHz

+

CO

Hx

&C--CHz-C,

//

0

X

Propionsaure bzw.Propionsaurederivate

2. Carbonylierung von Alkoholen und offenen Ethern zu Carbonsuuren und Estern. 240-280"

RLIH

-k

O0 100-3OOatii)

R--COOH

3. Carbonylierung cyclischer Ether zu Dicarbonsauren (z. B. Adipinsaure aus Tetrahydrofuran).

HOOC COOH Tetrahydrohran

Adipinsaure

B Bei Verwendung von Eisencarbonyl-wasserstoffenals Katalysatoren eroffnen sich weitere Moglichkeiten: 4. Carbonylierung von Olefinen in Gegenwart von Wasser zu primiiren Alkoholen (vgl. Oxo-Prozep: ROELEN,S. 387).

209

HzC=CH2

+

3CO

+ 2HzO

-

Cfi-CH2-CH20H

+ 2C&

5. Carbonylierung von Olefinen in Anwesenheit von Ammoniak oder Aminen und Wasser zu Alkylaminen.

6. Carbonylierung von Acetylen oder seinen Derivaten mit Wasser zu Hydrochinon bzw. Hydrochinonderivaten.

HC Ill

HC

co CH H, + Ill + ,o + co CH H co

-

OH I

OH Hydrochinon

Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Reaktion beruht vor allem auf der Moglichkeit, das relativ teure Acetylen mit dem gleichzeitig in grol3er Menge anfallenden billigen Kohlenmonoxid zu kombinieren und so technisch wertvolle Produkte aus kleinsten Bauelementen aufzubauen.

W. REPPE,Experientia [Basell 5 (1949) 108. W. REPPE,Chemie-1ng.-Techn. 22 (1950) 371. W. REPPEu.Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 582 (1953) 1, 38, 72, 87, 116, 133. H. W STERNBERG, R. A. FRIEDEL, R. MARKBY u. I. WENDE& J. h e r . chem. SOC. 78 (1956) 3621. N. V KUTEPOW u. H. KINDLE& Angew. Chem. 72 (1960) 802. C. W BIRD,Chem. Reviews 62 (1962) 283. C. W BIRD,R. C. COOKSON, J. HUDECu.R. 0. WILLIAMS, J. chem. SOC.1963 410. A. S. ROSENTHAL u. S. MILLWARD, Canad. J. Chem. 41 (1963) 2504. J. FALBE,H. J. SCHULZE-STEINEN u.E KORTE,Chem. Ber. 98 (1965) 886. J. FALBE u. E KORTE,Chem. Ber. 98 (1965) 1928. W REPPE,N. V. KUTEPOW, A. MAGIN,Angew. Chem. 81 (1969) 717. L. CASSAR, G. I? CHIUSOLI, E GUERRIERI, Synthesis 1973 509. V JAGER, H. G. VIEHEin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2a (1977) 797.

2 10

Catechin + Cyanidin-Oxidation

APPEL-ROBINSON

mit Brom in technischem Dioxan oder in Gegenwart von Benzoylperoxid. Das Ausgangsprodukt dieser Oxidation ist der Tetramethylether des D-Catechins. Deshalb mulj am Ende der Reaktion mit Jodwasserstoffsaure entmethyliert werden, was gleichzeitig zu einer Abspaltung des intermediiir substituierten Broms fuhrt. Reines Dioxan kann bei dieser Oxidation nicht als Losungsmittel verwendet werden, was die Vermutung nahelegt, daR die im technischen Dioxan vorhandenen Peroxide eine wichtige Rolle beim Angriff auf den Pyranring des Molekuls spielen.

HJ

, JQ

Dies ist bisher die einzige Methode, um Catechin in Cyanidin zu verwandeln.

H. APPELu. R. ROBINSON, J.chem. SOC.1935 426. A. K. GANGULY, T.R. SESHADRI u. I? S U B W M , F’roc. Indian. Acad. Sci. 46 (1957)25. A. V ROBERTSON, Canad. J. Chem. 37 (1959)1946.

21 1

Chinaldin-Synthese

DOEBNER-MILLER

aus aromatischen Aminen und Aldehyden bzw. Ketonen in Gegenwart von konzentrierter Salzsaure oder Zinkchlorid. Die Reaktionsbedingungen sind nicht so drastisch wie bei der Chinolin-Synthesenach SKRAUP, zumal auf ein Oxidationsmittel verzichtet werden kann. Die Reaktion durfte nicht uber einen ungesattigten Aldehyd verlaufen, vielmehr entsteht das Chinaldin I11 durch Kondensation der Schiffschen Base I mit dem Enamin I1 uber ein noch nicht isoliertes 1.2-Dihydrochinaldin:

I

H

11

H

H

Daneben entstehen hydrierte Produkte, vor allem hydrierte Aldimine. Dieser Reaktionsverlauf wurde durch Experimente in deuteriertem Medium [DzO, DCl] wahrscheinlich gemacht. Verwendet man an Stelle des zweiten Aldehydmolekuls ein Methylketon, so konnen 2.4-disubstituierte Chinoline IV erhalten werden [BEYER]. 2 12

R I

,c=o CJ&

0 II CH

-

R

R

I

I

,c=o CH II

+

CH

-

R H

H2N

a H

R/

R/

R I

rv Vgl. Chinolin-Synthese, S. 220; Cinchoninsaure-Ringkondensation,S. 233. W. KOENIGS,Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879) 453; 13 (1880) 911. 0.DOEBNER u. W V. MILLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 2812; 16 (1883)2464, 1664; 17 (1884) 1712.

J. H. REED,J. prakt. Chem. 32 (1885) 630. C. BEYER,Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 1767; J. prakt. Chem. 33 (1886) 383,423. u. E. E. TURNER,J. chem. Soc. 1927 1832. E. ROBERTS E W. BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 153. A. M. SPIVEYu. E H. S. CURD,J. chem. SOC. 1949 2656. Austral. J. Chem. 16 (1963) 833. G. E. CALFu. E. L. SAMUEL, A. B. TURNEK Chem. Commun. 1968 1659. G. A. DAUPHINEE, N! E MILES,Canad. J.Chem. 47 (1969) 2121. T. I? FORREST, 0. SCHINDLER, W MICHAELIS, Helv. chim. Acta 53 (1970) 776. Y. OGATA,A. KAWASAKI,S. SUYAMA, Tetrahedron 25 (1969) 1361. C. M. LEIR,J. org. Chemistry 42 (1977) 911. A. G. OSBORNE, Tetrahedron 39 (1983) 2831. J. J. EISCH,T. DLUZNIEWSKI, J. org. Chemistry 54 (1989) 1269. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 363.

Chinazolon-Ringschlu

NIEMENTOWSKI

durch Erhitzen von Anthrunilsuure mit einem Uberschul3 von Formamid (R und R = H) auf 120". Unter Wasserabspaltung e r h d t man in 90prozentiger Ausbeute Chinazolon-(4).

213

Aus substituierten Anthranilsauren, bei denen hohere Temperatur oder langere Reaktionszeit erforderlich ist, entstehen die entsprechenden benzol-substituierten Chinazolone-(4). Auch die aliphatische Amid-Komponente kann variiert werden, wobei die in 2-Stellung alkyl-substituierten Verbindungen entstehen. Setzt man Anthranilsauremethylester in die Reaktion ein, so kann hohere Decarboxylierungstemperatur (200 bis 250 "C) eingehalten werden. Formamid kann durch Diarylformamidine oder Acetamidine ersetzt werden. Benzamide reagieren im Gegensatz zu Thiobenzamiden nicht. ST. V. NIEMENTOWSKI, J. prakt. Chem. [2] 51 (1895) 564. J. E MEYERu. E. C. W A G N EJ.~org. Chemistry 8 (1943) 239. M. M. ENDICOTT, E. WICK,M. L. MERCURY u. M. SHERRILL, J. Amer. chem. SOC.68 (1946) 1299. W L. E ARMAREGO, Adv. Heterocyclic Chem. l(1963) 291. R. PATE& J. Heterocyclic Chem. 8 (1971) 699. L. J. CHI", J. Heterocyclic Chem. 10 (1973) 403.

Chinolin-Derivate

REISSERT-GROSHEINTZ-FISCHER

durch Einwirkung von Saurechloriden auf Chinolin in Gegenwart von Kaliumcyanid. Dabei entstehen in meist sehr guter Ausbeute (bis 94%) 1-Acyl-1.2-dihydro-2-cyano-chinoline (sog. REISSERT-Korper).Man arbeitet in wasserfreiem Medium, am besten in Benzol (auch in S O z ) , um eine Hydrolyse der Saurechloride zu verhindern. Aus diesem Grund verwendet man auch wasserfreies Cyanid. Bessere Ausbeute ergeben aber in organischen Solvenzien losliche Reagenzien wie z. B. Cyantrimethylsilan. Die Reaktion ist sowohl mit aliphatischen als auch mit aromatischen Saurechloriden und neben Chinolin auch mit Isochinolin, Phenanthridin [REISSERT], u. a. moglich. 0

+

II

Cl-C-C&j

+

KCN

I

CN

o=c I

c6H5

Hydrolyse H@

+ COOH

CsH5-C,

//

0

+

NH3

H

Die entstehenden Chinolinderivate lassen sich mit Sauren zu Aldehyden und den entsprechenden Chinolincarbonsduren hydrolysieren. Auf diese Weise konnen je nach den verwendeten Saurechloriden aliphatische und aromatische Aldehyde dargestellt werden [GROSHEINTZ-FISCHER]. 214

Mit Chinazolin konnen sogenannte Di-REISSERT-Korper gewonnen werden:

A. REISSERT,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 1610,3415; DRP 280973 (1913). u. H. 0. L. FISCHER, J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 2021. J. M. GROSHEINTZ u. H. RUPE,Helv. chim. Acta 22 (1939) 1241. A. GASSMANN R. B. WOODWARD, J. Amer. chem. SOC. 62 (1940) 1626. G. WITTIGu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 577 (1952) 1. E. MOSETTIG,Org. Reactions 8 (1954) 220. u. T. HENSHALL, J. chem. SOC.1956 1881. R. E COLLINS J. W DAVISjr., J. org. Chemistry 24 (1959) 1691. Org. Syntheses 38 (1958) 58. J. WEINSTOCKu. V BOEKELHEIDE, N. C. ROSEu. W E. MCEWN, J. org. Chemistry 23 (1958) 337. W. E. MCEWEN,R. L. COBB, Chem. Reviews 55 (1955) 511. E D. POPP,W BLOUNT u. P MELVIN, J. org. Chemistry 26 (1961) 4930. T. K. LIAOu. W E. McEWN, J. org. Chemistry 26 (1961) 5257. E D. POPP,Adv. Heterocyclic Chem. 9 (1968) 1. B. C. UFF, J. R. KERSHAW, S. R. CHHABRA, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1972 479 E D. POPP,Adv. Heterocyclic Chem. 24 (1979)187. J. V COONEY, J. Heterocyclic Chem. 20 (1983) 823. J.-T. HAHN,E D. POPP,J. Heterocyclic Chem. 26 (1989) 1357. J.-E LEBLANC, H. W GIBSON,J. org. Chemistry 59 (1994) 1072.

Chinolin-RingschluB

FRIEDLANDER

von o-Aminobenzaldehyd mit Verbindungen, die eine benachbarte Methylenund Carbonyl-Komponente besitzen und so fur das Chinolingerust das C-2und C-3-Kohlenstoffatom liefern. Zunachst bildet sich wahrscheinlich durch Reaktion der Aminogruppe mit der Carbonylgruppe des Aldehyds bzw. Ketons das Imin I, worauf die Kondensation der Aldehydgruppe des o-hinobenzaldehyds mit der aktiven Methylenkomponente den Chinolin-RingschluB vollendet. Es ist allerdings noch nicht eindeutig geklart, in welcher Reihenfolge die reversiblen Schritte: Imin-Bildung und Aldol-Kondensation ablaufen. Das Zwischenprodukt I wird im allgemeinen nicht isoliert.

+

--=T

,C-R"

--

-

"

-

I-

II

- \V*" 'N

A

R"

I

215

Obwohl die Ausbeuten der Synthese nicht sehr hoch sind, besitzt sie doch ein breites Anwendungsgebiet. Es werden aber meist nur Chinolin-Derivate dargestellt, die am Pyridinkern substituiert sind, vor allem am C-3, da sie auf anderen Wegen nur schwierig dargestellt werden konnen. Das Ausgangsprodukt der Synthese, o-Aminobenzaldehyd, ist schwer zuganglich und instabil. Deshalb ist es vorteilhafter, den RingschluS durch selektive Reduktion von o-Nitrobenzaldehyd in Gegenwart des Ketons herbeizufuhren. Vgl. Hydroxychinolin-RingschluB,S. 398.

P F R I E D L A N DBer. E ~ dtsch. chem. Ges. 15 (1882) 2572. P FRIEDLANDER u. C. E GOHRING, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 1833. W. BORSCHE u. W RIED, Liebigs Ann. Chem. 554 (1943) 269. R. H. MANSKE,Chem. Reviews 30 (1942) 124. E W BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 151. H. E. BAUMGARTEN u. K. C. COOK, J. org. Chemistry 22 (1957) 138. I. T. BRAUNHOLTZ u. E G. MA", J. chem. SOC.1958 3368. G. KEMPTER u. S. HIRSCHBERG, Chem. Ber. 98 (1965) 419. E. A. FEHNEL, J. org. Chemistry 31 (1966)2899. H. ECKERT, Angew. Chem. 93 (1981) 216. C.-C. CHENG, S.-J.YAN, Org. Reactions 28 (1982) 37. H. QUAST,N. SCHON,Liebigs Ann. Chem. 1984 133. J.-L. LIM,S. CHIRAYIL, R. F! THUMMEL, J. org. Chemistry 56 (1991) 1492. D. L. B O G EJ.~H. CHEN,J. org. Chemistry 60 (1995) 7369. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 323.

Chinolin-Ringschld

NIEMENTOWSKI

von Anthranilsaure oder ihren Estern mit einer Carbonyl-Verbindung, die eine kondensationsfahige a-Methylengruppe (-CO-CHz-) besitzt. OH I

Wahrend bei niedrigen Aldehyden (R=H) die Reaktion einen anderen Verlauf nimmt und zu 8-Carboxy-chinolinen fuhrt (DOEBNER-MILLER, S. 212), erhalt man mit hoheren Aldehyden in geringer Ausbeute 4-Hydroxy-chinoline, z.B. Anthranilsaure mit Heptanal OCH-CH2-C5H11+ 3-Amyl-4-hydroxy-chinolin. und Acetophenon kondensieren zu 2-Phenyl-4-hydroxy-chinolin, allerdings in schlechter Ausbeute (3 - 5 %).

216

OH i

Sie kann erheblich gesteigert werden, wenn Anthranilsaureester und Acetophenondiethylketal zur Ringbildung eingesetzt werden. 1st die o-Stellung zur Aminogruppe in der Anthranilsaure, z.B. durch eine Methoxylgruppe, blockiert, so entsteht mit Acetessigester 2-Methyl-3-carbethoxy-4-hydroxy-8-methoxy-chinolin (ID, wiihrend sich bei freier o-Stellung 8Carboxy-2-hydroxy-chinolin (I) bildet. OH

p

11

OH

COOR 1

Vgl. Hydroxychinolin-RingschluR, 398;Hydroxychinolin-Synthese,S.400.

S. v. NIEMENTOWSKI, Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894)1394;38 (1905)2044;40 (1907)4285. S. v. NIEMENTOWSKI u. B. ORZECHOWSKI, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895)2809. R.H.MANSKE,Chem. Reviews 30 (1942)127. R.C . FUSON, D. M. BURNESS, J.h e r . chem. Soc. 68 (1946)1270. Y. OPATA,A. KAWASAKI, K. TSUJIMURA, Tetrahedron 27 (1971)2765.

217

Chinolin-Ringschlull

PFITZINGER

zwischen Isatin (I) bzw. Isatinsaure (11)und einer Verbindung 111, die eine Carbonylgruppe und eine dazu a-standige aktive Methylengruppe besitzt. Beim Ringschlulj werden die Kohlenstoffatome dieser beiden Gruppen im Chinolingerust als C-Atom 2 und 3 eingebaut. Es entstehen Chinolincarbonsauren-(4) Iy jedoch l a t sich die Carboxylgruppe in 4-Stellung leicht abspalten. COOH I

H I

I1

I11

Bei dieser vielfaltig verwendbaren Variante der dteren Methode nach FRIED215) wird der o-Aminobenzaldehyd durch das leichter zugangliche Isatin (I) ersetzt, das zunachst durch Kochen mit Natronlauge in die kondensierfahige Isatinsaure (11) ubergefuhrt werden muB. An Stelle der CarbonylVerbindung sind auch Oxime oder Iminonitrile verwendet worden. LANDER (S.

W. PFITZINGER, J. prakt. Chem. 33 (1886) 100; 38 (1888) 582. R. V. WALTHER, J. prakt. Chem. [21 67 (1903) 504. u. W JACOBS, Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914) 354. W. BORSCHE J. HALBERKANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921) 3090. H. R. HENZEu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 2622. l? K. CALAWAY u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 1355; 66 (1944) 1893; 70 (1948) 226. N. E BUU-Holu. Mitarb., J. chem. SOC. 1946 795; 1948 106; Bull. Soc. chim. France 1946 134,374; 1956 629; 1958 174; J. org. Chemistry 18 (1953) 1209; 21 (1956) 138. R. H. MANSKE,Chem. Reviews 30 (1942)126. E W. BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 152. G. l? MUELLERu. R. E. STOBAUGH, J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 1598. u. H. R. HENZE, J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 3810. C. G. SKINNER N. l? Buu-Hol u. l? JACQUIGNON, Bull. Soc. chim. France 1958 1567. N. E Buu-HoI, M. SYu. J. RICHE, Bull. SOC. chim. France 1960 1493. E. J. CRAGOE jr. u. C. M. ROBB,Org. Syntheses 40 (1960) 54. K. HOHENLOHE-OEHRINGEN, A. RHOMBERG, H. BRETSCHNEIDER, Mh. Chem. 97 (1966) 135. l? S. MCINTYRE, J. chem. SOC.(B) 1969 539. M. H. PALMER, K. LACKEY, D. D. STERNBACH, Synthesis 1993 993. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 388.

2 18

Chinolin-Synthese (Anil-Kondensationund Cyclisierung)

COMBES

aus aromatischen Aminen und /3-Diketonen zu 2.4-disubstituierten Chinolinen. Die Reaktion verlauft analog der 4-Hydroxy-chinolin-Synthese(vgl. S. 400) uber die Stufe eines Anils I, das allerdings nicht mehr beim blol3en Erhitzen, sondern erst beim Erwarmen in Gegenwart von konz. Schwefelsaure cyclisiert. Die Reste R und R der Diketon-Komponente konnen sowohl aliphatisch als auch aromatisch sein.

R

Ft I

I

I

Ft I

Vgl. Hydroxychinolin-Synthese,S.400

A. COMBES,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 106 (1887)142, 1536;Bull. SOC.chim. France [21 49 (1888)89. E. ROBERTSU.E. E. TURNER,J. chem. SOC.1927 1832. V A. PETROW, J. chem. Soc. 1942 693. W. S. JOHNSON u. E J. MATHEWS, J. Amer. chem. SOC.66 (1944)210. E W BERGSTROM. Chem. Reviews 35 (1944) . . 156. R. H. BAKER,G. R. LAPPINu. B. RIEGEL,J. Amer. chem. SOC. 68 (1946)1284. R. HUISGEN,Liebigs Ann. Chem. 564 (1949)16. T. G.BONNER,M. BARNARD, J.chem. Soc. 1958 4181. G. E. HALL,J. WALKER,J. chem. Soc. (C) 1968 2237. J. L.BORN,J. org. Chemistry 37 (1972)3952. E.REIMA" in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991)357.

Chinolin-Synthese

RIEHM

aus Arylaminhydrochloriden und Ketonen durch mehrtagiges Erhitzen in Gegenwart von Aluminiumchlorid oder Phosphorpentachlorid. Mit p-Toluolsulfonsaure oder Jod werden sehr hohe Ausbeuten erzielt, die Reaktion verlauft aber auch ohne ein Kondensationsmittel. Aus Anilin und Aceton entsteht 2.4Dimethyl-chinolin. 219

Diese Synthese verlauft uber die Stufe des 1.2-Dihydro-2.2.4-trimethylchinolins (I),dessen Aromatisierungstendenz die treibende Kraft fur die Abspaltung von Methan - wahrscheinlich uber freie Radikale - sein durfte. Vgl. Chinaldin-Synthese, S. 212 C. ENGLERu. F! RIEHM,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 2245. J. LEVINu. I? RIEHM,Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 1394. I? RIEHM,Liebigs Ann. Chem. 238 (1887) 9. E. KNOEVENAGEL u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 2414. D. CRAIG,J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 1458. R. C. ELDERFIELD u. J. R. MCCARTHY, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 975. I. W ELLIOTTjr., F! UTES, J. org. Chemistry 26 (1961) 1287. E. J. ZOBIAN,W S. KELLEY,H. C. DUNATHAN, J. org. Chemistry 29 (1964) 584

Chinolin-Synthese

SKRAUP

durch Umsetzung von Anilin mit Glycerin unter der Einwirkung von konzentrierter Schwefelsaure und einem Oxidationsmittel (Nitrobenzol, Arsenpentoxid, Eisen(II1)-oxid, Pikrinsaure). Auch eine grolje Zahl anderer aromatischer Amine mit mindestens einer unsubstituierten o-Stelle zur Aminogruppe liefert die Reaktion. In einer ersten Reaktionsstufe entsteht aus Glycerin durch Wasserabspaltung mittels der Schwefelsaure eine a$-ungesattigte Carbonylverbindung, das Acrolein (I), an das sich das aromatische Amin in 1.4-Stellung anlagert. Dabei entsteht die Dihydrochinolin-Verbindung 11, die durch das Oxi-

220

dationsmittel zum Chinolin (111) dehydriert wird. Das Acrolein darf nicht direkt eingesetzt werden, da es in der Hitze schnell polymerisiert.

- QJ

Oxidat.,

Q J J

H

I1

I11

Da13 die Kondensation uber eine 1.4-Addition erfolgt (und nicht primar iiber die Bildung einer Iminoverbindung zwischen der NH2-Gruppe des Amins und der Carbonylverbindung), beweist die Reaktion von Anilin mit Methylvinylketon (IV),bei der 4-Methyl-chinolin (Lepidin, V) entsteht.

Iv

V

Die Reaktion besitzt beinahe universelle Anwendungsmoglichkeit zur Darstellung substituierter Chinoline. Nur aromatische Amine mit empfindlichen Substituenten (Acetyl-, Cyano-, Methoxyl-Gruppen) zeigen unter diesen sehr drastischen Reaktionsbedingungen die Reaktion nicht. Durch Variieren der Carbonylkomponente, also die Verwendung anderer a&-ungesattigter Aldehyde und Ketone, konnen - allerdings unter gewissen Schwierigkeiten - auch am Pyridinkern substituierte Chinoline dargestellt werden. Der sturmische Verlauf der Kondensation kann durch Zusatz von Eisen(I1)sulfat oder Bor- bzw. Essigsaure gemildert werden. Vgl. Chinaldin-Synthese,S. 212; Benzanthron-Synthese,S. 154.

W. KOENIGS,Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879) 453; 13 (1880) 911. Z.H. SKRAUP, Ber. dtsch. chem. Ges. 13 (1880) 2086; 15 (1882) 897. R. H. MANSKE, Chem. Reviews 30 (1942) 115. E W. BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 152. H.L. YALEu. Mitarb.,J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 254, 1982; 69 (1947) 1230. R. H. MANSKEu. M. KULKA, Org. Reactions 7 (1953) 59.

22 1

R. H. WILEYu. Mitarb., J. org. Chemistry 23 (1958) 268. I . L. FINAR u. R. Y. HURLOCK, J. chem. SOC.1958 3259. D. H. HEY u. C. W REES,J. chem. SOC.1960 905. E H. CASEu. A. IDELSON, J. org. Chemistry 27 (1962) 4651. G.M.BADGE&H. l? CROCKER u. B. C. ENNIS,Austral. J. Chem. 16 (1963) 840. M.H. PALMER,J. chem. SOC.1962 3645. l? A. CLARET, A. G. OSBORNE, Tetrahedron 33 (1977) 1765. J. J. EISCH,T. DLUZNIEWSKI, J. org. Chemistry 54 (1989) 1269. E7a (1991) 366. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER

Chinolin- und Indol-Synthesen

FOULDS-ROBINSON

Beim Erhitzen von 2-Acetamido-safrol (I) mit Phosphorylchlorid entsteht Dioxymethylendimethylchinolin (11).

Die Reaktion kann auf Acyl-Derivate von 2-Amino-styrol ausgedehnt werden. Dabei entstehen 2-substituierte Indole. 2-Acetamino-styrol (111) kann nach Brom-Addition uber das Dibromid IV auch in Indol ubergefuhrt werden.

cxCH=cH2 ,u C H l 3 r - C H z B r

NH-CO-Cw

NH-CO-C&

Iv

I11

H

2-Ureido-Styrole reagieren mit Phosphorylchlorid unter Ringschlulj zu 2-Amino-chinolinen:

y6H5

R. €? FOULDS u. R. ROBINSON, J. chem. SOC.105 (1914) 1963. T.W J.TAYLOR u. l? M. HOBSON,J. chem. Soc. 1936 181. G.GAST,J. SCHMUTZ, D. SORG,Helv. chim. Acta 60 (1977) 1644.

222

F"

Chinolizin-Synthese

CLEMO

durch Esterkondensation von Orthoameisensaureester in Acetanhydrid mit der zur Vera-Methylengruppe von zwei a-Pyridyl-essigsaureethylester-Molekulen bindung I und Cyclisierung zwischen dem Amin-Stickstoff des tautomer reagierenden Pyridinkerns und der Estergruppe zu einem gelben kristallinen Chino(11). lizin-Derivat, dem l-Carboethoxy-3(2-pyridyl)-4-oxo-chinolizin Aus der Verbindung I1 kann man nach Hydrierung, Esterreduktion, Bromierung und Ringschlulj das d,l-Oxyspartein (111) erhalten. Diese Methode vermittelt so den synthetischen Zugang in die Reihe der Spartein-Alkaloide, die im Besenginster und zahlreichen Lupinenarten in der Natur vorkommen.

Ro, CHOR

~ C H Z - C O O R

+

I

OR

+

ROOC-HzC 0

I

I1

1 0

Chinolizin

I11

G. R. CLEMOU. G. C. LEITCH, J. chem. Soc. 1928 1811. G. R.CLEMO, W! MORGANu. R. RAPE&J. chem. SOC.1936 1025. E GALINOVSKY u. G. KAINZ,Mh. Chem. 77 (1947) 137. Chem. Reviews 64 (1954) 1019, 1026. B. S. THYAGARAJAN, A. BROSSIu. 0. SCHNIDEK Helv. chim. Acta 46 (1962) 1899. P I! GOPALAKRISHNAN, Tetrahedron 2 1 (1965) 3305. B. S.THYAGARAJAN, S.I. GOLDBERG, A. H. LIPKIN,J. org. Chemistry 37 (1972) 1823.

223

Chinon-Aromatisierung

THIELE-WINTER

zu Hydroxyhydrochinon bei der Addition von Essigsaureanhydrid an ein p-Chinon unter der katalytischen Wirkung von Schwefelsaure oder Bortrifluoridetherat. Es entsteht das 1.2.4-Triacetoxy-benzol.Auch o-Chinone setzen sich entsprechend um.

Wie im Falle der Dienon+Phenol- Umlagerung verlauft diese Reaktion uber ein energiereiches Carbenium-Kation, das sich dann durch Aromatisierung, jedoch ohne Umlagerung, stabilisiert. Aus 0-oder p-Naphthochinon entsteht das 1.2.4-Triacetoxy-naphthalin.

Vgl. Chinon-Sulfinsaure-Addition,S. 225 J. THIELE,Ber. dtsch. chem. Ges. 31 (1898) 1247. J. THIELEu. E. WINTER,L i e b i g s h n . Chem. 311 (1900) 341. H. BURTON u. P E G. PRAILL, J. chem. SOC. 1952 755.

224

S. GOODWIN u. B. WITKOP,J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 179. J. M. BLATCHLY u. J. E W. MCOMIE,J. chem. Soc. 1963 5311. J. M. BLATCHLY, R. J. S. GREEN,J. E W MCOMIE,J. B. SEARLE, J. chem. SOC.(C) 1969 1353. J. E W MCOMIE,J. M. BLATCHLY, Org. Reactions 19 (1972) 199. J. E W MCOMIE,J. B. SEARLE, S. A. SALEH,J. chem. SOC.Perkin Trans.I 1975 314. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6Jlc(1976) 607.

Chinon-Sulfinsaure-Addition

HINSBERG

zu Hydrochinon-sulfonen.Man gibt das Chinon zu einer kalten wiil3rigen Losung der betreffenden Sulfinsaure. Die Reaktion ist nach wenigen Minuten beendet. Sie erfolgt uber eine 1.4-Addition, der sich Aromatisierung anschlient.

Auch Derivate des Benzochinons sowie a-und /3-Naphthochinone und Chinonimine addieren die Sulfinsaure. Vgl. Chinon-Aromatisierung, S. 224.

0. HINSBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 3259; 28 (1895) 1315. J. WALKEQ J. chem. SOC. 1945 630. R. M. SCRIBNER, J. org. Chemistry 31 (1966) 3671. B. LUKOWCZYK, D. GANSCHOW, J. prakt. Chem. 303 (1966) 149. Y. OGATA,Y. SAWAKI, M. ISONO,Tetrahedron 26 (1970) 731. A. SCHOBERL, A. WAGNER in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 235.

225

sirs

o-Chinondiazid-Photolyse

zu Figliedrigen Ringen. Das zunachst gebildete Keten (Diuzoketon + Ketenumlugerung) reagiert mit Wasser zur Carbonsaure. So erhalt man aus Chinolin3.4-chinondiazid-(3) (I) die Indol-carbonsaure (111, aus Phenanthrenchinon(9.10)-diazid (111)uber die Fluoren-9-carbonsaure das Fluoren (IV).

VI

I11

H I1

Iv

Diese Methode kann z.B. zur Darstellung von substituierten Indolen, Azaindolen und Pyrrolcarbonsauren, auljerdem von im aromatischen Ring substituierten Inden-Derivaten und von Cyclopentadien-Verbindungenmit angegliedertem heterocyclischem Ring angewandt werden. 226

Ebenso ergeben die einfachen cyclischen Vertreter der a-Diazoketone die Photo-Umlagerung unter Ringverengung:

& hyzo~[b] COOH

Dimerisierung

Die ungesattigten cyclischen a-Diazoketone (0-Chinondiazide) erhalt man durch Diazotierung der entsprechenden o-Aminophenole. Die o-Chinondiazide konnen zu Azofarbstoffen kuppeln, sie lassen sich daher auf Grund ihrer Lichtempfindlichkeit fur photographische Zwecke verwenden (Verfahren der Diazotypie). Die Stickstoff-Abspaltung aus dem o-Chinondiazid fuhrt wahrscheinlich zunachst zu dem mesomeriestabilisierten Ketocarben y das sich zum Keten VI umlagert. Vgl. Diazoketon+Keten-Umlagerung, S. 271.

0. Siis, Liebigs Ann. Chem. 556 (1944) 65,85; 567 (1947) 237; 579 (1953) 133. 0. Sirs, M. GLOS,K. MOLLERu. H. D. EBERHARDT, Liebigs Ann. Chem. 583 (1953) 150. R. HUISGEN,Angew. Chem. 67 (1955) 459. 0. Sus, K. MOLLERu. H. HEISS,Liebigs Ann. Chem. 598 (1956) 123. K. MOLLERu. 0. SOS, Liebigs Ann. Chem. 612 (1958) 153. J. MEINWALD, A. LEWIS u. F? G. GASSMAN,J. Amer. chem. Soc. 82 (1960) 2649. E A. S. SMITH u. W L. BERRY,J. org. Chemistry 26 (1961) 27. W. RIEDu. R. DIETRICH, Liebigs Ann. Chem. 639 (1961) 32. L. HORNERu. K. H. WEBE&Chem. J3er. 95 (1962) 1227. 0.Sus, J. MUNDER u. H. STEPPAN, Angew Chem. 74 (1962) 985. R. HUISGEN,G. BINsCH u. H. KONIG,Chem. Ber. 97 (1964) 2868. L. L. RODINA,I. K. KOROBITSYNA, Russ. chem. Reviews 36 (1967) 266. K. TANIGAKI, T. W EBBESEN,J. Amer. chem. SOC. 109 (1987) 5883. A. GHOSH,U. K. BANERJEE,R. V VENKATESWARAN, Tetrahedron 46 (1990) 3077. H.DURRin HOUBEN-WEYL-M~LLER 4/5b(1975) 1195.

227

Chinoxalin-Spaltung

OHLE

beim Kochen der neutralen oder alkalischen Losung von 2-Hydroxy-3-tetrahydroxybutyl-chinoxalin mit uberschussigem Phenylhydrazin. Dabei entstehen in geringer Ausbeute das Phenylhydrazon eines 2-Hydroxy-chinoxalinaldehyds - in der Azoform vorliegend - und ein Glycerinaldehyd-phenylhydrazon,das aber nicht isoliert werden kann, da es sich offenbar weiterverandert.

N

x

+

3C&NF

CHOH I CHOH I

I

CHOH I CHzOH

=-.

+

CHZN-NHW I

CHOH I

CHflH

Mit dieser Reaktion gelingt eine Hexosespaltung in C3-Korper unter Bedingungen, unter denen die freien Hexosen sonst nicht oder nur wenig gespalten werden. Dieser Weg fuhrt z. B. von der Fructose (als 2-Keto-gluconsaure in die Reaktion eingesetz t) mit o-Phenylendiamin zum Chinoxalin-Derivat I, das durch den Anbau des aromatischen Ringsystems durch intramolekulare Disproportionierung die Kohlenstoffkette zwischen C-3 und C-4 des Zuckers aufspaltet. Vgl. Zucker-Isolierung, S. 666. H. OHLE,Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1934) 155. H. OHLE,W.GROSSu. A. WOLTEI?,Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 2148. H. OHLE,M. HIELSCHER u. G. NOETZEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 76 (1943) 1051. G. HENSEKE, Z. Chem. 6 (1966) 329.

Chlormethylierung

BLANC

aromatischer Verbindungen durch Behandeln mit Formaldehyd bei gleichzeitigem Einleiten von Chlorwasserstoff. Die Reaktion findet in Gegenwart eines Kondensationsmittels, eines FRIEDEL-CRAFTS-Katalysators,(Zinkchlorid, Aluminiumchlorid, Schwefelsaure oder Phosphorsaure) statt. Benzol, Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Diphenyl und zahlreiche ihrer Derivate konnen chlormethyliert werden. Als Nebenprodukte treten polysubstituierte Kohlenwasserstoffe oder Diarylmethan-Derivate auf. An Stelle von FormaldehydkICl kann Methylal CH2(OCH3)2 + HCl oder Chlormethylether CH30CH2Cl als Chlormethylierungsmittel verwendet werden. 228

Bei substituierten Kohlenwasserstoffen ist die Natur des Substituenten von groljem EinfluR auf ihre Reaktionsfahigkeit. Da es sich um eine elektrophile Substitutionsreaktion handelt, erhohen Alkyl- und O-Alkylgruppen die Reaktionsgeschwindigkeit im allgemeinen, wahrend Halogen, Carboxylgruppen und vor allem Nitrogruppen sie herabsetzen. Bei Verwendung von Acet- bzw. Paraldehyd kann man eine Chlorethylierung und in einzelnen Fallen mit den entsprechenden Aldehyden sogar eine Chlorpropylierung und -butylierung beobachten. Ersetzt man Chlorwasserstoff durch Brom- oder Jodwasserstoff, so kann es zur Brommethylierung und im Ausnahmefall auch zur Jodmethylierung kommen. CHzCI

0

0 I

+ CHz0 + HC1

ZnC1zb

+

HzO

Setzt man in dieser Reaktion Phenolether ein, so erhalt man die entsprechenden p-Chloralkyl-Derivate [QUELET]:

b+ -8 m-CHO

+

+

HCI ZnC1z

HzO

CH H3c’ ‘Cl Mit 1-Chlor-4-chlormethoxybutanals Chlormethylierungsmittel kann die Bildung von Diarylmethan-Derivaten vermieden werden:

G. GRASS u. C. MASELLI,Gazz. chim. ital. 28 I1 (1898)477. G.BLANC,Bull. Soc. ehim. France (4)33 (1923)313. R. QUELET, C.R. hebd. SBances Acad. Sci. 199 (1934)150. R. C. FUSON u. C. H. M C K E E V EOrg. ~ Reactions 1 (1942)63. 0. GRUMMITT u.A. BUCK,Org. Syntheses 24 (1944)30; Coll. Vol. 3 (1955)195. N.RABJOHN,J. Amer. chern. SOC.76 (1954)5479.

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S. K. FREEMAN, J. org. Chemistry 26 (1961) 212. J. G. ABRAMOu. E. C. CHAPIN, J. org. Chemistry 26 (1961) 2671. G. A. OLAH,S. H. Yu, J. Amer. chern. SOC.97 (1975) 2293. G. A. OLAH,D. A. BEAL,J. A. OLAH,J. org. Chemistry41 (1976) 1627. S . ITSUNO,K. UCHIKOSHI, K. ITO, J. Amer. chem. SOC.112 (1990) 8187. R. STROH u. W HAHNin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3 (1962) 1001.

Chloropren-Synthese aus Vinylacetylen (I) in Gegenwart von Salzsaure und Kupfer(1)-chlorid/Ammoniumchlorid als Katalysator.

I I1 Man kann auch direkt von Acetylen ausgehen, das sich in Gegenwart von Kupfer(1)-chlorid und Ammoniumchlorid zu Vinylacetylen dimerisiert. Als Nebenprodukte treten bei der Chloropren-Synthese Methylvinylketon (durch Anlagerung von Wasser) und 1.3-Dichlor-buten-(2) (aus zwei Mol HCl und Vinylacetylen) auf. Durch Polymerisation des 2-Chlor-butadien-(l.3) (11) (Chloropren) wird der olfeste und nichtbrennbare Synthesekautschuk Neopren hergestellt. W H. CAROTHERS, I. WILLIAMS,A. M. COLLINSu. J. E. KIRBY,J. Amer. chern. SOC.53 (1931) 4203. DUPONTDE NEMOURS U. Co. DRP 588708 (1931); 636309 (1932) u. T. A. H. B U S , Recueil Trav. chim. Pays-Bas 61 (1942) 787. H. J. BACKER F BOHLMANN, Angew. Chem. 69 (1957) 82. in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3 (1962) 823. R. STROH U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l c (1970) 385. H. V. BRACHEL,

Chlorsilan-Umhalogenierung

RUFF

in die entsprechenden Alkyljodsilane. Zunachst wird das Chlorsilan mit Anilin in benzolischer Losung umgesetzt, wobei ein Trianilinoalkylsilan entsteht. Wasserfreier Jodwasserstoff spaltet diese Verbindung in das Alkyljodsilan und das Salz des Anilins, das aus der Losung ausfdlt. An Stelle von Anilin kann auch Ammoniak verwendet werden.

230

+

6C6H5NHz

-

RSi(HNC&)3

+

3C&NHz*HCl

Vgl. Silan-Jodierung, S. 618. 0. RUFF,Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)3738. H.H.ANDERSON,D. L. SEATON u. R. F! T. RUDNICKI, J. h e r . chem. SOC.73 (1951)2144. H.H.ANDERSON, J. Amer. chem. SOC.73 (1951)2351,5802. R. F’ESSENDEN, J. S. F’ESSENDEN, Chem. Reviews 61 (1961)361.

Chromon-Synthese

KOSTANECKI-ROBINSON

durch Acylierung von o-Hydroxy-arylketonen mit einem Saureanhydrid und dem Natriumsalz der entsprechenden Carbonsaure. Es entstehen Chromone oder 3-Acyl-chromone. So liefert z. B. Resacetophenon (I) bei der Behandlung mit Essigsaureanhydrid und Natriumacetat das 2-Methyl-3-aceto-7-acetoxychromon (II), das als 8-Diketon schon mit 5prozentiger Sodalosung in das 2Methyl-7-hydroxy-chromon (111) ubergeht.

I

I1 0

I11

Mit dem Natriumsalz der Phenylessigsaure bilden sich dagegen mit Essigsaureanhydrid hauptsachlich Cumarine. 23 1

Cumarin-Ringschlup (BARGELLINI)

Mit Benzoesaureanhydrid und Natriumbenzoat eroffnet sich ein Syntheseweg in die Reihe der Flavone (ALLAN-ROBINSON-Flauon-Kondensation).

T

PzO5 HC1/ Essigsaure

Die erste Stufe der allgemeinen Reaktion durfte die Acylierung des phenolischen Hydroxyls zum Ester IV sein, der sich entweder sofort zu einem Chromon V (Flavon) cyclisiert oder uber die Stufe eines Enolesters sich zu einem 232

o-Hydroxybenzoyl-acetophenonVI umlagert. Diese Verbindung VI kann erneut acyliert werden zum Ester VII, der dann hier im Beispiel zum 3-Benzoyl-flavon (VIII) cyclisiert (ALLAN-ROBINSON). R. ROBINSONkonnte mit dieser Reaktion die naturlichen Pflanzenfarbstoffe Myricetin, Fisetin, Quercetin, Galangin, Chrysin u. a. synthetisch darstellen. Vgl. odcyloxy-keton

+ /%Diketon-Umlagerung,

S. 34;Cumarin-RingschluR, S. 240.

W. N. NAGAI,Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892)1284. Y. TAHARA, Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892)1292. S. v. KOSTANECKI u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901)102,2942. J. ALLANu. R. ROBINSON, J. chem. SOC.125 (1924)2192;1926 2334. G. BARGELLINI, Atti Reale Accad. naz. Lincei, Rend. [6]2 (1925)178,261;Chem. Zbl. 1926 I 1184, 1185;C. A. 20 (1926)595;Gazz. chim. ital. 55 (1925)945;Chem. Zbl. 1926 I1 425. R. ROBINSON u. Mitarb., J. chem. SOC.127 (1925)181,1968,1973,1981;1926 2336,2344. G. WITTIG,E BANGERT u. H. E. RICHTER, Liebigs Ann. Chem. 446 (1926)155. G. BARGELLINI u.Mitarb., Gazz. chim. ital. 57 (1927)138,457,462;Chem. Zbl. 1927 I1 82,1274. T.C. CHADHA, H. S. MAHALu. K. VENKATARAMAN, J. chem. SOC.1933 1459. W. BAKE&J.chem. SOC.1933 1381. R. KUHNu. I. LOW, Ber. dtsch. chem. Ges. 77 (1944)196,202,211. S.M. SETHNA u. N. M. SHAH,Chem. Reviews 36 (1945)8. A. T.M. DUNNEu. Mitarb., J. chem. Soc. 1950 1252. D. N. SHAHu. N. M. SHAH,J. h e r . chem. Soc. 77 (1955)1699. C. R. HAUSER,E W SWAMER, J. T. ADAMS,Org. Reactions 8 (1954)90,91,128. K. ELLIOTTu. E. TITTENSOR, J. chem. SOC.1959 484;1961 2796. M. V SHAHu. S. SETHNA, J. chem. SOC.1960 3899;1961 2663. P DAREu. L. CIMATORIBUS, Experientia [Basell 18 (1962)67. D. MOLHOu.J. C. BRUN,Bull. SOC.chim. France 1962 1738. A. MUSTAFA,0. H. HSIHMAT,S. M. A. D. ZAYED u. A. AHMEDNAWAR,Tetrahedron 19 (1963) 1831. T. SZELL,J. chem. SOC.(C) 1967 2041. T. SZELL,L.DOZSAI,M. ZARANDY, K. MENYHARTH, Tetrahedron 25 (1969)715. R. J. BASS,Chem. Commun. 1970 322. J. H. LOOKER, J. H. MCMECHAN, J. W MADER, J. org. Chemistry 43 (1978)2344. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/2 (1963)639. H.KROPF,E WOHRLE in HOUBEN-WEYL-MULLER El5 (1993)1213.

Cinchoninsaure-Ringkondensation

DOEBNER

von aromatischen Aminen mit einem aliphatischen oder aromatischen Aldehyd und Brenztraubensaure. Die Reaktionspartner werden einfach in Alkohol oder Essigsaure erhitzt. Die Ausbeute ist oft nicht allzu hoch, die bei aromatischen Aldehyden besser ist. Sie steigt mit der Reinheit der eingesetzten Brenztraubensaure. Die Reaktion verlauft uber ein Zwischenprodukt I1 (wahrscheinlich uber eine primar sich bildende Aldiminverbindung I), das nun in zwei Richtungen Ringschlulj erleiden kann, entweder zu Dihydro-cinchoninsaure (111) oder zu 1-Aryl-2.3-dioxopyrrolidin(V). 233

- (aN )

H

+

O=C-R I

GCH-R

NH2

I

FOOH C h - CO - COOH

COOH I

,/

0

I1

,CH-R I11

H

1-

V -Hz

COOH I

VI

Aus der Verbindung I11 entsteht unter Wasserstoffabspaltung die Cinchoninsuure (IV) (Chinolincarbonsaure-4). Der Wasserstoff wird dabei entweder im Rahmen einer Disproportionierung an ein zweites Molekul abgegeben, das zum Tetrahydrochinolin-Derivat hydriert wird, oder er reduziert die Aldimin-Verbindung I zu einem sekundiiren Amin. Das im Fall der zweiten Reaktion entstandene Diketopyrrolidin (V) kann seinerseits mit der Aminkomponente zur Verbindung VI weiterreagieren. Vgl. Chinaldin-Synthese, S. 212.

C. BOTTINGER,Liebigs Ann. Chem. 188 (1876) 336; 191 (1877) 321; Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 90.

0. DOEBNEP, Liebigs Ann. Chem. 242 (1887) 265; Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 277; 27 (1894) 352,2020.

W BOKSCHE, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908) 3884; 42 (1909) 4072. G. CARRARA, Gazz. chim. ital. 58 (1928) 309; 6 1 (1931) 623. R. CIUSAu. L. MUSAJO,Gazz. chim. ital. 59 (1929) 796. E W. BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 156. R. E. LUTZu. Mitarb., J. h e r . chem. SOC. 68 (1946) 1813. N. GALLO,Gazz. chim. ital. 84 (1954) 573. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 359.

234

RUPE

a-Cinensaure+Geronsaure-Umlagerung

beim Behandeln mit konz. Schwefelsaure. Formal wandert dabei eine Methylgruppe von der 2- in die 6-Stellung des Tetrahydropyranrings, und es entsteht eine Ketosaure, die 6-Acetyla-dimethyl-n-valeriansaure(Geronsaure) (II), deren Konstitution aus dem Abbau mit Natriumhypobromit zur a,a-Dimethyladipinsaure sichergestellt ist. Es wird ein Decarbonylierungs-Recarbonylierungs-Mechanismus angenommen.

I

I1 H. RUPE u. C. LIECHTENHAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908) 1278. H. RUPE u. H. HIRSCHMANN, Helv. chim. Acta 16 (1933) 505. H. DAHNu. T. REICHSTEIN, Helv. chim. Acta 35 (1952) 12. J. MEINWALD, J. h e r . chem. SOC.77 (1955) 1617. J. MEINWALD u. a,, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 480,483.

Cinnolin-RingschluB

WIDMAN-STOERMER

diazotierter o-Aminoaryl-ethylene bei Zimmertemperatur. Mit dieser Reaktion wurden 4-Phenyl-, 4-Phenyl-3-methyl- und 4-p-Tolyl-cinnolin, 3-Chinolyl-cinnolin und Pyridyl-cinnolin dargestellt. Sie verlauft in beinahe quantitativer Ausbeute.

@'+ ac=cH-R R I

HC1

NPClQ

3-Chinolyl-cinnolin 235

Auch o-Aminoacetophenone konnen als Ausgangsverbindungen gewahlt werden:

OH

0 II

OH I

I

Diese Reaktion ist zur Darstellung von 4-Hydroxy-cinnolinen geeigneter als der

Cinnolin-Ringschlup(RICHTER) Hierbei lagert sich ein Molekiil Wasser an o-Diazonium-arylpropiolsaureI1 durch Erhitzen auf 70" in wd3riger Losung an, und es entsteht durch Ring(111). Erhitzt man uber den Schmelzschlul3 4-Hydroxy-cinnolin-3-carbonsaure punkt, so kommt es zur Decarboxylierung, und man erhalt 4-Hydroxy-cinnolin

ac=c-c""' CEC-COOH 00

NH2

NzCl

Ausgangsprodukte dieser Synthese sind o-Amino-phenylpropiolsauren(I), die diazotiert werden. Es gelingt mit dieser Methode, eine ganze Reihe am Benzolkern substituierter Cinnolin-Derivate darzustellen. Auch substituierte o-Amino-arylacetylene und Tolane konnen entsprechend cyclisiert werden. Vgl. Hydroxycinnolin-Synthese,S. 401

V V. RICHTER,Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 677. 0. WIDMAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 722; 42 (1909) 4216. M. BUSCHu. M. KLETT,Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 2847. R. STOERMER u. H. FINCKE, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 3115. R. STOERMER u. 0. GAUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 3104. J. C. E. SIMPSON u. Mitarb.,J. chem. SOC.1942 353; 1943 447; 1945 520; 1946 673; 1947 808. N. J. LEONARD, Chem. Reviews 37 (1945) 270. K. SCHOFIELD u. J. C. E. SIMPSON, J. chem. SOC.1945 512. K. SCHOFIELD, J. chem. SOC.1949 2408. K . SCHOFIELD u. T. SWAIN, J. chem. SOC.1949 2393. A. J. NUNNu. K. SCHOFIELD. J. chem. SOC.1953 3700.

236

D. W OCKENDEN, K. SCHOFIELD, J. chem. SOC.1953 3706. M. H.PALMER,G. R. RUSSELL, J.chem. SOC.(C) 1968 2621. E ANTONIOTTI, G. TONACHINI, J. org. Chemistry 58 (1993) 3622. S.E VASILEVSKY, E. I! TRETYAKOV, Liebigs Ann. Chem. 1995 775.

Citronensaure-Cyclus

KREBS

Die Glykolyse fuhrt uber eine Reihe von Reaktionsschritten von der Glucose bis zur Brenztraubensaure. Der weitere Abbau geht uber einen Cyclus, in den die Brenztraubensaure uber das Acetylcoenzym A, mit Oxalessigsaure reagierend, unter Bildung von Citronensuure eintritt. Die Citronensaure verliert Wasser, es entsteht Aconitsaure, die durch Wasseraufnahme in Isocitronensaure ubergeht. Die beiden letzteren Schritte werden durch Aconitase katalysiert. Isocitronensaure wird durch ihre spezifische Dehydrase zu Oxalbernsteinsaure dehydriert, die durch Oxalbernsteinsauredecarboxylase zu a-Ketoglutarsaure decarboxyliert wird. Aus letzterer entsteht durch oxidative Decarboxylierung Bernsteinsaure. Diese wird zu Fumarsaure dehydriert, welche unter dem Einflulj von Fumarase Wasser anlagert und in Apfelsaure (Malat) ubergeht. Eine weitere Dehydrierung verwandelt Apfelsaure in Oxalessigsaure. Kohlenhydrat

1

Brenztraubensilure

1

Acetylcoenzym A + CO,

1

cis-hnitat + q 2H+F’umarat

t

Coenzym A + Succinat

z

o

+GO

Isocitrat

2 H + CO, + Succinyl-COenzymA

\ C

0

a-Ketoglutarat , d

237

Der Cyclus ist von eminenter Bedeutung fur den Zellstoffwechsel hoherer Organismen, deren Hauptenergiequelle er darstellt, indem der Wasserstoff uber die Atmungskette zu Wasser oxidiert wird. Er spielt nicht nur beim Kohlenhydrat-Abbau, sondern auch beim Fettsaure- und Protein-Abbau eine wesentliche Rolle. In jedem Umlauf werden zwei Molekiile C02 freigesetzt; die Oxalessigsaure wird immer wieder regeneriert. Vgl. Brenztraubensaure-B-Carboxylierung, S. 171.

H. A. KREBSu. W A. JOHNSON,Biochem. J. 31 (1937) 645. C.MARTIUSu. E LYNEN,Adv. in Enzymol. 10 (1950) 167. H. A. KREBS,Angew. Chem. 66 (1954) 313. E. RACKEKAdv. in Enzymol. 15 (1954) 141. S. OCHOA,Adv. in Enzymol. 15 (1954) 183. H.L. KORNBERG u. H. A. KREBS,Nature [London] 179 (1957) 988. D.B. MARTINu. I? R. VAGELOS, J. biol. Chemistry 237 (1962) 1787. H.EGGERERu. U. REMBERCEK Biochem. Z.337 (1963) 202. H.EGGEREKLiebigs Ann. Chem. 666 (1963) 192. H.EGGERERu. C. GRUNEWALDER, Liebigs Ann. Chem. 677 (1964) 200. E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957) 292. E LYNEN,Angew. Chem. 77 (1965) 929.

Cumaranon+Flavonol-ringerweit erg

AUWERS

durch Einwirkung von alkoholischem Alkali auf 2-Brom-2-(o-brombenzyl)-cumaranone. Substituenten in ortho- bzw. para-Stellung zum Cumaron-Ringsauerstoff begiinstigen die Flavonolbildung, Methyl- bzw. Methoxyl-Gruppen in rneta-Stellung behindern sie. Die Bromverbindung entsteht durch Addition des Halogens an ein 2-Benzal-cumaranon-(3). Durch Halogenwasserstoff-Abspaltung konnen daraus auch Benzoylcumaranone entstehen. Auch durch Reaktion mit alkalischem H202 kann die Ringerweiterung erzielt werden.

0 Vgl. Oxidative Flavonol-Cyclisierung, S. 340.

238

K. V. AUWERSu. K. MULLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)4233. K. v. AUWERSu. I? POHL,Liebigs Ann. Chem. 405 (1914)243. K. V. AUWERS,Ber. dtsch. chem. Ges. 49 (1916)809. T.H. MINTONu. H. STEPHEN, J. chem. SOC.121 (1922)1598. B. G.ACHARYA, R. C. SHAH u.'I! S. WHEELER J. chem. SOC.1940 817. W.E.FITZMAURICE, W I. O'SULLIVAN,E. M. PHILBIN, T. S. WHEELER, Chem. and Ind. 1955 652.

Cumarin+Benzofuran-Ringverengg

PERKIN

durch Einwirkung von Brom und Alkali. Dieser ijbergang von der Benzo-pyrun- in die Benzofurun-Reihe verlauft uber das 3-Brom-cumarin I, das unter dem EinfluD des Alkalis in der Warme Ringspaltung zu einer o-Hydroxy-bromzimtsaure I1 erleidet, die sich erneut cyclisiert. Decarboxylierung der Cumarilsaure I11 liefert Cumaron (Benzofuran).

I

R

KOH

OK

COOH

W H. PERKIN, J. chem. SOC.23 (1870)368;24 (1871)37. H.V. PECHMANN, E. HANKE,Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901)354. E PETERS, H.SIMONIS, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908)830. G. W. HOLTON,G. PARKE~S A. ROBERTSON,J. chem. SOC.1949 2049.

R. C. FUSON,J. W. KNEISLEY,E. W KAISER Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955)209. M. S. NEWMAN,C. K. DALTON,J. org. Chemistry 30 (1965)4126.

239

Cumarin-RingschluB

PECHMANN-DUISBERG

bei der Kondensation von Phenolen mit P-Ketocarbonsaureestern.Als Kondensationsmittel werden wasserentziehende Stoffe (konz. Schwefelsaure, Aluminiumchlorid, Phosphorpentoxid u. a.) verwendet. Sowohl die Phenolkomponente als auch die P-Ketocarbonsaureester sind in weiten Grenzen variabel. Man kann Cumarine synthetisieren, die Substituenten im Benzolkern, im heterocyclischen Ring oder in beiden tragen.

Wahrend Phenol nur etwa 3 % 4-Methyl-cumarin liefert, erleichtern elektronenliefernde Gruppen in meta-Stellung (Hydroxyl, Methoxyl, Amino, Alkylamino und Alkyl) die Kondensation. Der +E-Effekt dieser Substituenten unterstiitzt die Ausbildung der reaktiven polarisierten Grenzform (0-standiger Carbeniat-Kohlenstoff). Dagegen erschweren elektronenanziehende Gruppen die Reaktion.

0

Als Konkurrenz-Reaktion zum Cumarin-Ringschluli tritt eine cyclisierende Kondensation zu Chromon IV ein: Chromon-Ringschlujj’ (SIMONIS) Als Reaktionsmechanismus wird eine Umesterung an der phenolischen Hydroxylgruppe zu einem Acetessigsaure-phenylester 11, der sich zum Acylphenol I11 umlagert (vgl. S. 549), vorgeschlagen. 240

I

I1

0

111

N

Im allgemeinen liefern Phenole, die mit Schwefelsaure als Kondensationsmittel schwer oder iiberhaupt keine Cumarine bilden, mit P 2 O 5 Chromone. Halogen und Nitrogruppen in wenig reaktiven Phenolen erhohen die Reaktionsfahigkeit. Thiophenole liefern Thiochromone. H. v. PECHMANN u. C. DUISBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883)2119. E. PETSCHEK u. H. SIMONIS,Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913)2014. H. SIMONIS u. C. B. A. LEHMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914)692. H.SIMONIS u. I? REMMERT, Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914)2229. W BAKER, J. chem. SOC. 127 (1925)2349. A. ROBERTSON, R. B. WATERSu. E. T. JONES, J. chem. SOC.1932 1681. E. GOTTESMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)1168. S.M. SETHNAU.N. M. SHAH, Chem. Reviews 36 (1945)10,14. c! BOEKELHEIDE u. E C. PENNINGTON, J. Amer. chem. SOC. 74 (1952)1558. S. M. SETHNA u. R. PHADKE, Org. Reactions 7 (1953)1,2. R. N.LACEY,J. chem. SOC.1954 854. J. KOO,Chem. and Ind. 1955 445. 0. DANNu. G. ILLING,Liebigs Ann. Chem. 605 (1957)158. E.H. WOODRUFF, Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955) 581. E.V 0.JOHN u. S. S. ISRAELSTAM, J. org. Chemistry 26 (1961)240. D. E. WINKLER u. R. R. WHETSTONE, J. org. Chemistry 26 (1961)784. D. MOLHO,J. AKNIN,C. R. Acad. Sci., Paris 259 (1964)1645. T.KAPPE, C. MAYER,Synthesis 1981 524. A. G. OSBORNE, Tetrahedron 37 (1981)2021. D. H. HUAma., J. org. Chemistry 57 (1992)399. A.J. HOEFNAGEL, E.A. GUNNEWEGH, R.S. DOWNING, H. VAN BEKKUM, Chem. Commun. 1995 225. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/2 (1963)641.

Cyanhydrin-Synthese

KILIANI-FISCHER

zur Verlangerung der Kohlenstoffkette eines Zuckers um ein C-Atom. Die Carbonylgruppe des Zuckers addiert im sauren oder schwach alkalischen Medium in Gegenwart von wenig Ammoniak Cyanwasserstoff. Die entstehenden Hydroxynitrile (= Cyanhydrine) konnen uber das Amid zur entsprechenden Aldonsaure hydrolysiert werden. Durch Reduktion ihres Lactons mit Natrium24 1

Amalgam in schwach saurer Losung gelangt man zu einer Aldose, die ein Kohlenstoffatom mehr als die Ausgangsverbindung enthat. CEN I HTH

CHO I

HO~H I

HCOH I HCOH I CH20H

-

I

-

H~CH HCOH I

O=C-NH2 I HOFH

-

HCOH I CH20H

HOCH I

HCO

H&H I HCOH I HCOH

I CH2OH

-

I

I

HCOH I CH2OH

O=C-OH I HTH -

I

H~CH HCOH I HCOH I

CH2OH

CHO I HOCH I HOCH HCOH I HCOH I

CH2OH

Zur Erzielung einer hohen Ausbeute mu13 wahrend der Reduktion des Lactons ein konstanter p H von 3 bis 3,5 eingehalten werden. Eine Vereinfachung bedeutet die Moglichkeit, den Zucker direkt zu einer Losung von Natriumcyanid und Calciumchlorid hinzuzugeben. Da bei dieser Reaktion ein neues asymmetrisches Kohlenstoffatom gebildet wird, erhalt man ein Gemisch zweier epimerer Aldosen, deren gegenseitiges Verhaltnis von den Versuchsbedingungen abhangt. Bei Verwendung von Blausaure entsteht dasjenige Epimere in gro13erer Menge, bei dem die Hydroxylgruppe am neu gebildeten asymmetrischen Kohlenstoffatom C-2 entgegengesetzte Konfiguration zum C-4-Hydroxyl besitzt, d. h., die Galaktose- und Mannose-Konfiguration ist bevorzugt. Doch hat man es auch hier noch in der Hand, das Epimerenverhaltnis stark zu beeinflussen, je nachdem ob man in saurem oder basischem Medium arbeitet. Die Trennung der epimeren Sauren kann durch fraktionierte Kristallisation der Lactone, der Metallsalze, der Phenylhydrazide, Amide, Benzylidenderivate usw. erreicht werden. E WINKLER,Liebigs Ann. Chem. 4 (1832) 246. M. SIMPSON u. A. GAUTIER,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 65 (1867) 414. H . KILIANI,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 3066; 19 (1886) 221, 767, 1128, 3033; 20 (1887) 282, 339; 21 (1888) 916; 22 (1889) 521; 64 (1931) 2018.

E. FISCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 22 (1889) 2204. A. LAPWORTH, J. chem. SOC.83 (1903) 995; 85 (1904) 1206. A. LAPWORTH u. R. MANSKE,J. chem. SOC.1928 2533. C. S. HUDSON,0. HARTLEY u.C. B. PURVES,J. Amer. chem. SOC.56 (1934) 1248. N. SPERBER, H . E. ZAUGGu. M! M. SANDSTROM, J. Amer. chem. SOC.69 (1947) 915. D. T. MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 239. M! HOCKEL,Chem. Ber. 82 (1949) 1. V L. FRAMPTON,L. r! FOLEY,L. L. SMITH, J. G. MALONE,J. ANAL. CHEM. 23 (1951) 1244.

242

C. S. HUDSON,J. Amer. chem. SOC.73 (1951)4498.

M.L. WOLFROM, H. B. WOOD, J. Amer. chem. SOC.73 (1951)2933. R. KUHN,I? KLESSE, Chem. Ber. 91 (1958)1989. H. B. WOOD, H. G. FLETCHER jr., J. org. Chemistry 26 (1961)1969. C. S.HUDSON,Adv. Carbohydrate Chem. 1 (1945)1. J. M.WEBBER,Adv. Carbohydrate Chem. 17 (1962)18. A. S.SERIANNI,H. A. NUNEZ,R. BARKER, J. org. Chemistry 46 (1980)3329. R. M.BLAZER, T. W. WHALEY, J. Amer. chem. SOC.102 (1980)5082.

Cyanhydrin-Synthese

URECH

durch Addition von Alkalicyanid in Gegenwart von Essigsaure an die Carbonyl-Doppelbindung von Ketonen und Aldehyden. Hier wird die Blausaure in Gegenwart der Carbonylverbindung durch Ansauern der waljrigen Losung des Alkalicyanids entwickelt. Aus Aceton entsteht das Cyanhydrin in 77 bis 78prozentiger Ausbeute. R\ C=O R'

+

KCN

-

+ CH.$OOH

R\,C,'OH R CN

+

KOOCCI&

Die Reaktion verlauft nur in Gegenwart freier Blausaure, denn Alkalicyanide reagieren nicht mit Ketonen und Aldehyden. Man nimmt an, dalj die Reaktion uber einen Komplex I aus Carbonylverbindung und protonenaktivem Losungsmittel bzw. dem Kation K@ verlauft. Durch Anlagerung eines Protons an den Komplex 11, der mit I im Gleichgewicht steht, wird das Cyanhydrin I11 gebildet.

I

+ H@

I1

R I

R'-C-OH I

+KO

CN I11

Die durch Chinaalkaloide katalysierte asymmetrische Cyanhydrin-Synthese verlauft iiber ein optisch aktives Zwischenprodukt. Bei der

Cyanhydrin-Synthese (ULTEE) wird wasserfreie Blausaure in Gegenwart einer Spur eines alkalischen Katalysators (KOH) verwendet:

243

"\

C=O

+ HCN

R/

HO@

"\ /OH /C,

R C N

Bei dieser Methode sind die Isolierung und Reinigung der erhaltenen Cyanhydrine einfach, da Wasser und anorganische Salze nur in Spuren zugegen sind. Da die Cyanhydrine thermisch nicht bestandig sind, erhohen niedrige Temperaturen die Ausbeute. Es empfiehlt sich auch, Stabilisatoren hinzuzusetzen (Orthophosphorsaure, organische Sauren). Vgl. Aminonitril-Synthese, S. 118.

E L. WINCKLER, Liebigs Ann. Chem. 4 (1832) 246; 18 (1836) 310,319. u. A. GAUTIER, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 65 (1867) 414. M. SIMPSON E URECH,Liebigs Ann. Chem. 164 (1872) 255. A. J. ULTEE,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 28 (1909) 1, 248, 257; Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 1856. K. N. WELCHu. G. R. CLEMO,J. chem. SOC.1928 2629. C. D.HURD,C. H. RECTOR,J. org. Chemistry 10 (1945) 441. D.T. MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 231. R. E B. COXu. R. T. STORMONT, Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1955) 7. H. H. HUSTEDTu. E. PFEIL,Liebigs Ann. Chem. 640 (1961) 15. D.A. EVANS,G. L. CARROLL, L. K. TRUESDALE, J. org. Chemistry 39 (1974) 914. J. M. MCINTOSH,Canad. J. Chem. 55 (1977) 4200. E G. GASSMAN, J. J. TALLEY, Tetrahedron Letters 1978 3773. E R. YOUNG,I? E. MCMAHON,J. Amer. chem. SOC.101 (1979) 4678. E KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 274. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2b(1976) 1963. E5 (1985) 1413. C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER

Cy anid-Alkylierung

KOLBE

zu Nitrilen I beim Erwarmen der wdlrigen alkoholischen Losung eines Alkalicyanids mit einem Alkylhalogenid. R-Hal

+ Na-CN-

+ NaHal

R-CN

I Die Reaktion vermittelt z. B. den Aufiau der Essigsaure von der Methanreihe (Methylhalogenid) aus, also allgemein der um ein Kohlenstoffatom reicheren Carbonsaure. Wegen der Tautomerie der Blausaure entstehen auch Isonitrile I1 als Nebenprodukte, die an ihrem charakteristischen Geruch zu erkennen sind. 244

Sie konnen mit verdunnter Mineralsaure in der K a t e entfernt werden. Die Menge des gebildeten Isonitrils hangt von der Natur des verwendeten Metallcyanids ab. Schwermetallcyanide, z. B. Silbercyanid, liefern ausschlieBlich, Kupfer(1)-cyanid 56 %, Cadmiumcyanid 11 %, Zinkcyanid 2,6 %, Kalium- und Natriumcyanid nur geringe Mengen Isonitrile. Bei den Schwermetallcyaniden ist das freie Elektronenpaar des negativ geladenen Cyanid-Kohlenstoffs durch die nicht ionogene Schwermetall-Cyanid-Bindungblockiert und verhindert so die a e r tragung des Carbenium-Kations CH: des Alkylierungsmittels an diesen Carbeniat-Kohlenstoff. So kommt es dann zu einer Alkylierung des Stickstoffs. Die Nitrilbildung verlauft nach einem SN2-Mechanismus, die Isonitrilbildung ist eine SN1-Reaktion. Die Alkylierungsmittel zeigen in der Reihenfolge Jodid, Bromid, Chlorid und prim&, sekundar abnehmende Reaktionsgeschwindigkeit. Groljen Einflulj ubt auch das Losungsmittel auf die Umsetzung aus. Die besten Ergebnisse werden in Glykol oder DMSO erzielt, in dem auch sek. Alkylhalogenide gut reagieren. Statt der Alkalicyanide konnen auch wegen ihrer guten Loslichkeit in polaren und unpolaren Losungsmitteln Tetraalkylammoniumcyanide verwendet werden. Zur Darstellung der niedrigen aliphatischen Glieder, z. B. von Acetonitril, konnen anstelle von Alkylhalogeniden die Schwefelsaure- oder Phosphorsaureester eingesetzt werden:

Nitril-Synthese (PELOUZE)

Vgl. Arylnitril-Synthese, S. 143; Sulfit-Alkylierung,S. 624.

I? WOHLERu. J. V. LIEBIG,Liebigs Ann.Chem. 3 (1832) 267. J. PELOUZE, Liebigs Ann. Chem. 10 (1834) 249. A. E. WILLIAMSON, J. prakt. Chem. 6 1 (1854) 60. A. GAUTIER,Ann.Chimie 141 17 (1869) 103, 181,233; C. R. hebd. SBances Acad. Sci 63 (1866) 920; 65 (1867) 468,862,901.

H. GUILLEMARD, C. R. hebd. Sdances Acad. Sci. 143 (1906) 1158; 144 (1907) 141,326; Ann. Chimie [81 14 (1908) 311,349, 363,366. I? WALDEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 3214. A. PONGRATZ u. E. POCHMULLER, Mh. Chem. 51 (1929) 228. D. T. MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 192. A. BRINTZINCER u.A. SCHOLZ, Chem. Ber. 83 (1950) 141. L. FRIEDMAN u. H. SHECHTER, J. org. Chemistry 25 (1960) 877. M. GORDON,M. L. DE PAMPHILIS u. C. E. GRIFFIN,J. org. Chemistry 28 (1963) 698. E.R. NELSON,M. MAIENTHAL,L. A. LANE,A. A. BENDERLY, J. h e r . chem. Soc. 79 (1957) 3467. D. BRETT,1. M. DOWNE,J. B. LEE,J. org. Chemistry 32 (1967) 855. H.KOBLER,K.-H. SCHUSTEK G. SIMCHEN, Liebigs Ann. Chem. 1978 1946. E KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 290,306.

245

Cyanoethylierung durch Addition aktiver H-Verbindungen an Acrylnitril in Gegenwart eines alkalischen Katalysators zur Verlangerung eines Kohlenstoffgeriistes um 3 CAtome.

Die Cyanoethylierung ist - als eine besondere Form der MICHAEL-Addition moglich bei Verbindungen mit CH-aciden Gruppen (Ketone, Aldehyde, Malonester, Benzylcyanid, Cyclopentadien, Inden und Fluoren), Nitroverbindungen, die benachbart zur Nitrogruppe eine CH-, CH2- oder CHs-Gruppe tragen, Verbindungen mit NH-, OH- und SH-Gruppen, Sauren, z.B. HC1, HBr, HCN, HOCl und Natriumhydrogensulfit. Viele der Reaktionen sind stark exotherm und miissen zur Vermeidung der Polymerisation des Acrylnitrils gekiihlt werden. Am leichtesten reagieren Amine mit Acrylnitril:

Bei hoherer Temperatur kann ein weiteres Mol Acrylnitril addiert werden. Primare und sekundiire Alkohole liefern Cyanoethylether:

Tertiare Alkohole reagieren nur schwer oder gar nicht. Wahrend im allgemeinen substituierte Acrylnitrile langsamer als Acrylnitril reagieren, setzt sich P-Vinylacrylnitril rasch mit Nitroparaffinen, Malonester und stark enolisierten Ketonen unter Einfiihrung der -CH2-CH=CH-CH2-CN-Gruppe um. Inden bildet mit Acrylnitril ein Tricyanoethyl-Derivat 111. Das zunachst entstehende Cyanoethylierungsprodukt I lagert sich um zur Verbindung II, die eine neue reaktive Methylengruppe besitzt und mit Acrylnitril zu I11 weiterreagieren kann: 246

-qf I

-Q

CH2-CH2-CN

CH2-CH2-CN

CHz-CH2-CN

CHz-CH2-CN

I1

I11

Bei ortho-substituierten Anisol-Derivaten gelingt die Einfuhrung von Acrylnitril in den aromatischen Ring in para-Stellung zur Methoxy-Gruppe: R

R

Aus Cyclopentadien entsteht ein Hexacyanoethyl-Derivat. Die Cyunoethylierung stellt auch eine Moglichkeit dar zur Priifung auf C-H-acide Verbindungen. Cyanoethylierungen sind reversibel. Ihre Geschwindigkeit ist nur von der Konzentration des Acrylnitrils abhangig, denn das Carbanion IV wird sehr rasch gebildet: X X / R-YH L +B" R-C\IO

+ BH

Y

Y

-

Iv

R-CjQx

-

+ oCH2-CH=C=N) 0

Y X I

0

R-C-CH2-EH-CENI I

Y

X

R-C--CHz-CH=C=N/ I

o\

I

Y

X I L R-C-CHz-CH2-CN

+ BH

Y I

+ BO

Vgl. Nucleophile Addition, S.36.

247

H. A. BRUSON,J. Amer. chern. SOC.64 (1942) 2457. J. H. MACGREGOR u. C. PUGH,J. chern. SOC.1945 535. H. A. BRUSON,Org. Reactions 5 (1949) 79. 0. BAYER,Angew Chern. 61 (1949) 229. E. D. BERGMANN, D. GINSBURG, R. PAPPO, ORG.REACTIONS 10 (1959) 229. U. SCHMIDT u. H. KUBITZEK, Chern. Ber. 93 (1960) 866. H. G. 0. BECKER, J. prakt. Chem. 12 (1961) 294. S . WAKAMATSU, J. org. Chemistry 27 (1962) 1285, 1609. J. A. ADAMCIK u. E. J. MIKLASIEWICZ, J. org. Chemistry 28 (1963) 336. B. A. FEWu. A. ZILKHA,J. org. Chemistry 28 (1963) 406. H. DRESSLER u. R. J. KURLAND, J. org. Chemistry 29 (1964) 175. J. A. ADAMCIK u. R. J. FLORES,J. org. Chemistry 29 (1964) 572. B. GOPAL HAZU, Tetrahedron Letters 1969 73. A. CHATTERJEE, J. A. BELL,C. KENWORTHY, Synthesis 1971 650. I? KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1959) 340.

1.3-Dipolare Cycloaddition eines ,,1.3-Dipols" 'A-B-CO , der sich nur durch polare Grenzformeln wiedergeben l d t , an die Mehrfachbindung des ,,Dipolarophils" D= E unter Bildung eines heterocyclischen Funfringes.

D=E

D-

E

Die Reaktion erlaubt eine Fulle von 5-Ringsynthesen und erlangte hauptsachlich zur Darstellung von saure- und warmeempfindlichen Ringsystemen Bedeutung. Zum Beispiel erhalt man aus aromatischem Aldehyd und Nitriloxid ein 1.3.4-Dioxazol:

248

Intramolekulare 1.3-dipolare Cycloadditionen ergeben anellierte Heterocyclen:

D=E

D-E

Die funfgliedrigen heterocyclischen Ringsysteme konnen thermisch oder photochemisch wieder in 1.3-Dipole und ein Dipolarophil zerfallen. Diese Umkehrung der dipolaren Cycloaddition wird als dipolare Cycloreversion bezeichnet. Als Dipolarophil kann eine beliebige Doppel- oder Dreifachbindung wirken:

\

/

/c=c\’ \

/c=o

-c=c--

>

0

-EN,

-N!NI

Durch Konjugation wird die Reaktivitat des Dipolarophils gesteigert. Als 1.3-Dip01konnen reagieren: 1. Oktettstabilisierte 1.3-Dipole mit Doppelbindung

wobei als Mittel-Atom B nur Stickstoff stehen kann. Zu dieser Gruppe mit Doppelbindung in der 1.3-dipolaren Grenzform gehoren:

-C=N -E’

0

0 0

-\ 0

-C=U-N- -

Nitrilylide Nitrilimine

i=u-E’- \ 0 @N=N-N- -

Dizoakane hide

2. Oktettstabilisierte 1.3-Dipole ohne Doppelbindung in der Sextettgrenzformel.

Bei diesen Verbindungen kann B = N-R

oder 0 sein. 249

Aus dieser Gruppe sind die bekanntesten:

\o

o/

-

/c-y-c,

\o - 0 C-N-u/ I \o - -

/

C-N-QI'

I

@

-

Azomethinylide Azomethinimine

\-o

o/

/c-o-c

-\

\o

/

Nitrone

-

C-Q-O_l

-0

Carbonylylide Carbonyloxide Ozon

-

-N-N-QI I

Azoxyverbindungen

o - l_O-N-QIo

I

Nitroverbindungen

AuJ3er diesen 1.3-Dipolen mit interner Oktettstabilisierung konnen auch die als sehr kurzlebige Zwischenprodukte auftretenden ungesattigten Carbene und Azene mit einem Dipolarophil unter Cycloaddition reagieren. Die 1.3-Dipolare Cycloaddition wird durch sterische Faktoren im Dipolarophi1 stark beeinflufit. Allgemein reagieren trans-Olefine leichter als die entsprechenden &-Isomeren. Als treibende Kraft der Reaktion wird das Verschwinden der Ladungen betrachtet. Die Addition eines 1.3-Dipols an Hetero-Mehrfachbindungen findet stets in der Richtung statt, dalj ein maximaler Gewinn an a-Bindungsenergie erzielt wird. Die Reaktion ist eine stereospezifische &-Addition. Als Mechanismus nimmt man eine Mehrzentren-Addition an, bei der die neuen Bindungen gleichzeitig, d. h. in einem Einstufenprozefi, jedoch nicht unbedingt gleich rasch geschlossen werden. Eine manchmal vorgeschlagene Diradikal-Zwischenstufe wird dagegen ausgeschlossen. Vgl. Diazoessigester-Addition,S. 270; Ozonisierung, S. 525; Pyrazol-Synthese, S. 9. L. I. SMITH, Chem. Reviews 23 (1938) 193. R. HUISGEN,W MACKu. E. A"ESER, Tetrahedron Letters 1961 587. R. HUISGEN,Proc. chem. SOC.,[London] 1961 357; Angew. Chem. 75 (1963) 604, 742. W FRITSCH, G. SEIDL u. H. RUSCHIG,Liebigs Ann. Chem. 677 (1964) 139. R. HUISGEN,G. BINSCHu. L. GHOSEZ,Chem. Ber. 97 (1964) 2628. R. HUISGEN,H. J. STURM u. G. BINSCH,Chem. Ber. 97 (1964) 2864. G. BINSCH,R. HUISGENu. H. KONIG,Chem. Ber. 97 (1964) 2893. W RIEDu. H. MENGLER, Liebigs Ann. Chem. 678 (1964) 95. R. HUISGENu. G. SZEIMIES, Chem. Ber. 98 (1965) 1153. R. HUISGENu. E. AUFDERHAAq Chem. Ber. 98 (1965) 2185. U. STACHE,W FRITSCHu. H. RUSCHIG,Liebigs Ann. Chem. 685 (1965) 228. R. GRASHEY, R. HUISGEN,K. K. SUNu. R. M. M O R I A RJ. ~ ,org. Chemistry 30 (1965) 74 R. HUISGEN, Helv. chim. Acta 50 (1967) 2421. R. HUISGEN,Angew. Chem. 80 (1968) 329. R. A. FIRESTONE, J. org. Chemistry 33 (1968) 2285. R. HUISGEN,J. org. Chemistry 33 (1968) 2291. C. GRUNDMANN, Synthesis 1970 346.

250

R. R. SCHMIDT, Angew. Chem. 86 (1973) 235. A. PADWA, Angew. Chem. 88 (1976) 131. R. HUISGEN,J. org. Chemistry 41 (1976) 403. G.BIANCHI,C. DE MICHELI,R. GANDOLFI,Angew. Chem. 91 (1979) 781. K.J. SHEA, J.-S. KIM, J. h e r . chem. SOC.114 (1992) 4846. S.KANEMASA,M. NISHIUCHI, A. KAMmfURA, K. HORI,J. Amer. chem. SOC.116 (1994) 2324. T.J. Lu, J.-E YANG,L.4. SHEU, J. org. Chemistry 60 (1995) 7701. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb (1972) 1119.

Cycloolefin-Acylierung

DARZENS-KONDAKOFF

mittels Saurechloriden zu ungesattigten Ketonen in Gegenwart von AlCl3 oder SnC14, bisweilen auch FeC13 und SbC13. Die Reaktion wird in Schwefelkohlenstoff ausgefuhrt und fuhrt bei Temperaturen unter 0" unter reiner Addition an die Kohlenstoff-Doppelbindung zu einem gesattigten Chlorketon I. Erst bei wenig hoherer Temperatur oder unter Einwirkung einer geeigneten Base, z. B. Dimethylanilin, wird HC1 abgespalten, und man erhalt ein ungesattigtes Keton. Aus Acetylchlorid und Cyclohexen entsteht auf diese Weise 1-Acetyl-cyclohexen (Tetrahydroacetophenon) (11).

I1

I

In Gegenwart von Cyclohexan als Wasserstofflieferant bildet sich dagegen beim Erwarmen unter Abspaltung von HCl das gesattigte Keton 111:

Em.

I

U I11

Vgl. Acylierung von Aromaten, S. 24; hydrierende Acylierung, S. 23.

J. KONDAKOFF, Bull. SOC.chim. France 7 (1892) 576. G. BLANC,Bull. SOC. chim. France 19 (1898) 699. G.DARZENS,C. R. hebd. Sdances Acad. Sci. 160 (1910) 707; Chem. Zbl. 1910 I 1785; C. A. 4 (1910) 2093.

25 1

H. WIELAND u. L. BETTAG,Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 2246. C. D. NENITZESCU u. E.CIORANESCU, Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 1820. C. L.STEVENS, E. FARKAS, J. h e r . chem. SOC.75 (1953) 3306. J. GRAEFE,M. MUHLSTADT, D. M. MULLEKTetrahedron 26 (1970) 2677. E.KLEIN,W ROJAHN,Tetrahedron Letters 1971 3607. J. K. GROVES,Chem. SOC.Rev. l(1972) 73. 5/lb (1972) 861. A. S. ARORA,I. K. UGIin HOUBEN-WEYL-MULLER C,-W SCHELLHAMMER in HOUBEN-WEYL-MULLER 712a (1973) 427.

PAUSON-WAND

Cyclopentenon-Synthese

durch Cycloaddition von Alkenen, Alkinen und Kohlenmonoxid in Benzol oder Ether, die durch Dicobaltoctacarbonyl katalysiert wird:

Zunachst bildet das Akin mit dem Katalysator einen Alkin-dicobalt-hexacarbonyl-komplex,

R1 I

der sich dann mit dem Alken unter Einschiebung von Kohlenmonoxid, das in dem Komplex als Ligand vorliegt, zum Endprodukt umsetzt. Styrole liefern Gemische von 1.3-Dienen und Cyclopentenon : 2 W=CH

+

2Ar-CH-CH'

+ CO

+

RCH=CH-CH=Ar

+ Ar

II

0

Die Reaktion erlaubt auch einen intramolekularen Ringschlulj von Verbindungen, in denen sich die Doppel- und Dreifachbindung in 1.6-Stellung befinden. 252

I. U. KHAND, G. R. KNOX, F! L. PAUSON, W. E. WATTS, M. I. FOREMAN,J. chem. SOC.Perkin Trans.I 1973 917. I! L. PAUSON,Tetrahedron 41 (1985)5855. N.E.SHORE,Chem. Reviews 88 (1988)1081. S.L. SHAMBAYATI, vc! E. CROW, S.L. SCHREIBE~ Tetrahedron Letters 31 (1990)5289. N.E. SHORE,Org. Reactions 40 (1991)1. S.E. MACWHORTER, N. E. SHORE,J. org. Chemistry 66 (1991)338. W. R. ROUSH,J. C. PARK, Tetrahedron Letters 32 (1991)6285. M. E. KRAFFT,C. A. JULIANO, J. org. Chemistry 67 (1992)5106. E. G.ROWLEY,N. E. SHORE,J. org. Chemistry 67 (1992)6853. V BERNARDES u.a., Tetrahedron Letters 36 (1994)515. J. CASTRO,A. MoYANO, M. A. PERICAS, A. RIERA,Tetrahedron 61 (1995)6541. F! L. PAUSON in HOUBEN-WEYL-MULLER El8 (1986)341.

Cyclopropan-Synthese

IPATIEW

aus 1.4-Dibrom-olefinen und Alkalisalzen CH-acider Verbindungen (Malonester, Cyanessigester). Isoprendibromid (I) bildet mit Natriummalonester das Cyclopropan-Derivat I1 (2-Isopropenyl-cyclopropan-dicarbonsaure-( 1.1)-diethylester): &C,

/

c=c,

BICH,/

CH2Br

+ NaCH(COOCzH5)z

H

I

253

Auch Cyclopentanon kann als CH-acide Verbindung eingesetzt werden:

Fur den Reaktionsablauf wird ein SN2'-Mechanismus vorgeschlagen. Aus dem Zwischenprodukt IIa wird NaBr abgespalten und unter Allylverschiebung der Cyclopropan-Ring geschlossen. Mit enolisierbaren cyclischen P-Diketonen entstehen bei dieser Reaktion Dihydrofuran-Derivate. So fiihrt die Umsetzung des 1.4-Dibrom-2-rnethyl-butens-(2) (Isoprendibromid) (I) mit dem Dinatriumsalz des Cyclohexandions-(1.3) (111) zu Hexahydro-2-iso-propenyl-benzofuranon-(4) (Iv).

&C,

,CHar

c=c,

BKH[ I

0

+

H

I11 OH I

W. IPATIEW,J. russ. physik.-chem. Ges. 33 (1901) 540; Chem. Zbl. 1902 142. 0. MUNTWYLER u. 0. KUPFEKHelv. chim. Acta 5 (1922) 756. H. STAUDINGEK R. W KIERSTEAD, R. l? LINSTEAD u. B. C. L. WEEDON,J. chem. SOC.1952 3610, 3616; 1953 1799, 1803. J. NICKL, Chem. Ber. 91 (1958) 553. E KORTE,D. SCHARF u. K. H. BUCHEL,Liebigs Ann. Chem. 664 (1963) 97. E NAF, R. DECORZANT, Helv. chim. Acta 61 (1978) 2524.

254

Cyclopropanierung

SIMMONS-SMITH

(Cyclopropan-Synthese) aus Olefinen mit zinkorganischen Verbindungen:

\

/

C=C

/

+

+

CH2J2

Zn(Cu)

\

-' \

C-,C CH;

/

+ ZnJ2 +

(Cu)

\

Zunachst entstehen bei der Einwirkung des aktivierten ZinWupfer- (oder des ZinWSilber-)Paars auf Methylenjodid in Ether stabile Organozink-Komplexe, vermutlich: 2 JCHzZn . J

a

ZnJz . ( J . CH2)2Zn,

in denen das C-Atom elektrophilen Charakter besitzt. Diese Zwischenstufe reagiert dann in einem 3-Zentren-Thergangszustandmit dem Olefin unter Bildung des Cyclopropan-Ringes.

Die Reaktion kann sowohl schrittweise - die Organozink-Verbindung wird getrennt dargestellt - als auch in einem ,,Eintopfverfahren" durchgefuhrt werden, in dem das entsprechende Olefin, Methylenjodid, das ZinWupfer-Paar und Diethylether im Molverhiiltnis 1:l:1:3 zur Umsetzung gelangen. Der Cyclopropanring bildet sich unter stereospezifischer cis-Addition:

c2&\ H/

lC2%

c=c,

H

JCHzZnJ c2%\ H'

,CH2\ C-

/w

c,

H

Elektronenliefernde Substituenten am Olefin erhohen die Ausbeuten an Cyclopropanen: 255

Yfi CH2=C-CH=CH2

CH3 I CH2=C-CH,CH2

4%

CHz

Wegen ihres glatten Reaktionsverlaufs, der hohen Stereoselektivitat und der relativ guten Ausbeuten (30 - 70 %) wird diese Methode haufig zur Darstellung von Cyclopropanringen, wie z. B. in der Steroid-Reihe, gewahlt. Ein modifiziertes Verfahren, das oft noch bessere Ausbeuten liefert, besteht in der Umsetzung von Bis-(jodmethy1)-Zink (I), das aus Diazomethan und Zinkjodid gebildet wird, mit den Olefinen (WITTIG): ZnJ2

+ CH2N2

JCH2ZnJ

+ CH2N2

- NZ

-

NZ

JCHzZnJ JCH2ZnCHd

I Eine Beschleunigung der Reaktion kann bei Verwendung von Acetylchlorid, Zink, Dibrommethan und Cu(1)-chlorid erzielt werden.

H. E. SIMMONS, R. D. SMITH,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 5323. H. E. SIMMONS, R. D. SMITH,J.Amer. chem. SOC. 81 (1959) 4256. E.F! BLANCHARD, H. E. SIMMONS, R. D. SMITH,J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 1347. G . WITTIG,M. JAUTELAT,Liebigs Ann. Chem. 702 (1967) 24. B. RICKBORN, J. H.-H. CHW, J. org. Chemistry 32 (1967) 3576. S. SAWADA, Y. INOWE,Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969) 2669. C.D. POULTER, E. C. FRIEDRICH, S. WINSTEIN,J. Amer. chem. SOC.91 (1969) 6892. J. A. STAROSCIK, B. RICKBORN, J.org. Chemistry 37 (1972) 738. J. M. DENIS,C. GIRARD,J. M. CON%, Synthesis 1972 549. H. E.SIMMONS, l !L. CAIRNS, S. A. VLADUCHICK, C. M. HOINESS,Org. Reactions 20 (1973) 1 T.SUGIMURA, l !FUTAGAWA, A. TAI,Tetrahedron Letters 29 (1988) 5775. E. C. FRIEDRICH, E. J. LEWIS,J. org. Chemistry 55 (1990) 2491. F! J. CHENIER,D. A. SOUTHARD jr., J. org. Chemistry 55 (1990) 1559. E. A. MASH,S. B. HEMPERLY, J. org. Chemistry 55 (1990) 2055. E. DENMARK, J. I!EDWARDS, S. R. WILSON,J. Amer. chem. SOC.114 (1992) 2592. D. WENDISCH in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/3(1971) 115. K.NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a(1973) 838. K.-F! ZELLER, H. GUGELin HOUBEN-WEYL-MULLER E19b (1989) 195.

256

Dampfphasen-Nitrierung

HASS

aliphatischer Kohlenwasserstoffe bei hohen Temperaturen und Drucken. Die Paraffine werden im Gemisch mit gasformiger Salpetersaure bei 420" durch ein enges Rohr getrieben, wobei nach einem radikalischen Reaktions-Mechanismus aliphatische Nitroverbindungen entstehen. Sowohl geradkettige als auch verzweigte Kohlenwasserstoffe konnen nitriert werden. Die hoheren Homologen liefern unter diesen Bedingungen Isomerengemische, da die Nitrierung bei hohen Temperaturen mit oxidativen Molekiilaufspaltungen [CRACKUNG] verbunden ist. So liefert z. B. die Nitrierung von 2-Methyl-butan (Isopentan) 1-Nitro-2-methyl-(I), 2-Nitro-2-methyl-(II), 3-Nitro-2-methyl-(III) und 4-Nitro-2methyl-butan (IV)neben Nitromethan, Nitroethan, 2-Nitro-propan, 2-Nitrobutan und 1-Nitro-2-methyl-propan. Aus diesem Grund besitzt dieses Verfahren auBer bei der technischen Erdgasnitrierung keine praparative Bedeutung. R-H

+ HO-NOz

R-NOz

420"b

+

HzO

C I c-c-c-c

C

m03.

C

C

I

I

OzN-C-C-C-C

C-Y-C-C NO2

I

C

I

I

c-c-c-cI

C- C- C-C-NOz

NO2

Iv

I11

I1

C C-NO2

+ C-C-C-C

I NOz C I C-C-C-N@

C-C-N@

+

+

I

C-C-NOz

C-N&

Fur die Nitrierung von Paraffinen und Cycloparaffinen mit Salpetersaure in fliissiger Phase gelten die Nitrierungs-Regeln: Tertiare H-Atome werden rasch durch die -NOz-Gruppe substituiert, sekundare langsamer und primiire nur sehr schwer. Auljerdem werden primare Nitrogruppen unter Einwirkung von Mineralsaure leicht umgewandelt, so dalj in den Nitrierungsprodukten kaum primiire Nitrokohlenwasserstoffe gefunden werden. Die Reaktion verlauft langsam; Ausbeute und Umwandlungsgeschwindigkeit steigen jedoch beim Erhohen der Reaktionstemperatur an. Daher arbeitet man meist in DruckgefaRen, oder man erhoht den Siedepunkt der Reaktionsmischung durch Zugabe von Aluminium- oder Natriumnitrat. Als Nebenprodukte treten bei der Nitrierung stets oxidierte Verbindungen in groBeren Anteilen auf (Fettsauren, Nitrocarbonsauren, Dicarbonsauren neben 25 7

CO2 und CO). Die Salpetersaure wird dabei teilweise bis zum Stickstoff abgebaut. Man erhalt stets groljere Mengen an Polynitro-Verbindungen. AuBerdem entstehen meist auch organische Nitrate und Nitrite als Nebenprodukte. Das Nitriergemisch H2SOflN03 ist zur Nitrierung von Paraffinen nicht geeignet. Da die Reaktion der Kohlenwasserstoffe mit Salpetersaure in inhomogener Phase verlauft, verwendet man, um eine bessere Durchmischung der Reaktionspartner zu erreichen, entweder ein Gemisch aus HN03 und Essigsaure oder direkt Acetylnitrat oder Benzylnitrat. Die Nitrierung geradkettiger Alkane erfolgt statistisch (an allen C-Atomen gleichmd3ig). H. B. HASS, E. B. HODGEu. B. M. VANDERBILT, U.S.-Pat. 1967667 (1934); C. A. 28 (1934) 5830. H. B. HASSu. E. E RILEYChem. Reviews 32 (1943) 373. Ind. Engng. Chem. 39 (1947) 817. H. B. HASSu. H. SHECHTER, 0. VON SCHICKH, Angew. Chem. 62 (1950) 547. L. M. ADDISON,I. V HEWETT,L. KOHN,A. MILLIKAN, J. org. Chemistry 17 (1952) G. B. BACHMAN, 906. J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 1382. H. B. HASS, H. SHECHTER, Chem. 67 (1955) 270. G. G E I S E L EAngew. ~ T. S. GODFREY,E. D. HUGHES,C. INGOLD, J. ehem. SOC. 1965 1063. Russ. chem. Reviews 45 (1976) 721. A. F! BALLOD,VYA. SHTERN, 0. VON SCHICKH, A. SEGNITZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 44. H. G. PADEKEN,

Intermolekulare Dehydratisierung

MITSUNOBU

mit Triphenylphosphin und Azodicarbonsaurediethylester aus Alkohol und acider Verbindung, z.B. bei der Darstellung von Estern, Ethern, Lactonen, U.S.W.

Der Reaktionsverlauf wird so gedeutet, daB zunachst das Phosphin mit dem Diester ein Phosphonium-Salz I bildet, das durch die saure Komponente protoniert wird. Reaktion mit dem Alkohol fuhrt zu einem Alkoxyphosphonium-Salz 11, das sich unter Abspaltung von Triphenylphosphinoxid umwandelt (vgl. Trialkylphosphit-Umwandlung, S. 632). 258

r

1

I

Die Reaktion dient vor allem wegen der milden Reaktionsbedingungen und ihrer Stereospezifitat in dem Naturstoffgebiet zur Herstellung von Estern. 0. MITSUNOBU,M. YAMADA, Bull. chem. SOC. Japan 40 (1967) 2380. 0. MITSUNOBU,M. EGUCHI,Bull. chem. SOC. Japan 44 (1971) 3427. H. LOIBNERE. ZBIRAL, Helv. chim. Acta 59 (1976) 2100. 0. MITSUNOBU,Synthesis 1981 1. B. R. CASTRO,Org. Reactions 29 (1983) 1 . M. VARASI,K. A. WALKE8 M. L.MADDOX, J. org. Chemistry 52 (1987) 4235. D. CRICH,H. DYKE^ R. J. HARRIS,J. org. Chemistry 54 (1989) 257. J. FREEDMAN,M. J. V U ,E. W HUBERJ. org. Chemistry 56 (1991) 670. W R. ROUSH, X.-E LIN, J. org. Chemistry 56 (1991)5740. S. S. BHAGWAT, C. GUDE,Tetrahedron Letters 35 (1994) 1847. T. A. RANO,K. T. CHAPMAN, Tetrahedron Letters 36 (1995) 3789. D. CAMP,G. R. HANSON, I. D. JENKINS, J. org. Chemistry 60 (1995) 2977.

Oxidative Desaminierung

STRECKER

von Aminosauren zu Carbonylverbindungen. Als Oxidationsmittel verwendete STRECKER Alloxan; allgemein bewirken Aldehyde und Ketone - vor allem Diund Triketone - a-Oxoaldehyde und a-Oxosauren, Persauren, N-Bromsuccinimid und anorganische Oxidationsmittel, wie Silberoxid und Hypochlorit, diesen Aminosuure-Abbau. Als Oxidationsmittel konnen auch Zucker verwendet werden [AKABORI]. Durch den Angriff des Oxidationsmittels I kommt es wahrscheinlich zunachst zur Bildung der Iminosaure 11, die nach CO2-Abspaltung uber das Imin I11 durch Hydrolyse den Aldehyd IV liefert. Die beiden Wasserstoff-Atome der NHZ-Gruppe sind fur den Abbau durch Carbonylverbindungen notwendig. Sarkosin (N-Methyl-glycin) z. B. wird nicht abgebaut.

259

COOH I R-CH-NH2

t

Hydrolyse

R-CH=O

y - C H ; b T R Hp ]

+

H"Jl--HO

HI

Iv

I11

Auf analoge Weise verlauft die

Umaminierung (HERBST-ENGEL) durch Erhitzen von a-Aminosauren mit a-Ketocarbonsauren:

RcH-NH2 I

COOH

+

o=c-R I

COOH

-m+lux0 +

H2N-CH-R I

COOH

Vgl. Redox-Desaminierung, S. 602.

Liebigs Ann. Chem. 123 (1862) 363. A. STRECKEK H. WIELAND u. E BERGEL,Liebigs Ann. Chem. 439 (1924) 196. W LANGENBECK, Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928) 942. W FRANKE, Biochem. Z.258 (1933) 280. R.M. HERBSTu. L. L. ENGEL,J. biol. Chemistry 107 (1934) 505. R.M. HERBST,J. Amer. chem. SOC.58 (1936) 2239; Adv. in Enzymol. 4 (1946) 75. TH. WIELAND, Angew. Chem. 55 (1942) 147. TH. WIELAND,C. VOGELBACH u. H. J. BIELIG,Liebigs Ann. Chem. 561 (1948) 116. A. SCHONBERG, R. MOUBASHER u. A. MOSTAFA, J. chem. SOC.1948 176. u. R. MOUBASHEK Chem. Reviews 50 (1952) 261. A. SCHONBERG D. L. HAMMICK, A. M. ROE, E W WESTONu. K. D. E. WHITING,J. chem. SOC.1953 3825. H. MIX,Hoppe-Seyler's Z.physiol. Chem. 315 (1959) 1; 325 (1961) 106. A. E AL-SAYYAB, A. T. ATTO, E Y.SARAH, J. chem. SOC. (C) 1971 3260. W. I. AWAD,S. NASHED,S. S. HASSAN, R. E ZAKHARY, J. chem. SOC.Perkin Trans.I1 1976 128 A. J. C O O P E J. ~ Z. GINOS,A. MEISTEKChem. Reviews 83 (1983) 321,343. u. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I1 (1958) 322. TH. WIELAND

260

Dialkyl-hydroxylamin-Eliminierung COPE-MAMLOCK-WOLFFENSTEI aus Trialkyl-aminoxiden zu Olefinen. Die Reaktion verlauft bei niederen Temperaturen mit sehr hohen Ausbeuten. Der milde Verlauf der Reaktion weist wie bei der Xanthogenat-Spaltung auf einen cyclischen Ihergangszustand hin. Dies wird auch aus der Erhaltung der Konfiuration an benachbarten Atomen deutlich. Das Aminoxid von optisch reinem l-N,N-Dimethylamino-3-phenylbutan gibt beim Erhitzen auf 120 "C in nahezu quantitativer Umsetzung optisch reines 3-Phenyl-buten-(l).

Dialkyl-allyl- und -benzyl-aminoxide I lagern sich dagegen zu trisubstituierten Hydroxylaminen I1 um.

I Vgl. Aminoxid

I1

+ Hydroxylamin-Umlagerg, S. 120; Xanthogenat-Spaltung, S. 655.

L. MAMLOCK, R. WOLFFENSTEIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 159. A. C. COPE, T T. F ~ S T Eu.RI? H. TOWLE,J. h e r . chem. Soc. 7 1 (1949) 3929. D. J. CRAM,J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 2137. A. C. COPE, R. A. PIKE u. C. E SPENCEK J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 3212. D. J. CRAMu. J.E. MCCARTY,J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 5740. A. C. COPE, C. L. BUMGARDNER u. E. E. SCHWEIZEK J.Amer. chem. SOC.79 (1957) 4729. C. H. DE PW u. R. W KING, Chem. Reviews 60 (1960) 448. A. C. COPE, E. R. TRUMBULL, Org. Reactions 11 (1960) 361. D. J. CRAM,M. R. V SAHYUN u. G. R. KNOX,J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 1734. R. D. BACH,D. ANDRZEJEWSKI, L. R. DUSOLD,J. org. Chemistry 38 (1973) 1742. J. ZAVADA, M. PANKOVA, M. SVOBODA, Collect. czechoslov. chem. Commun. 38 (1973) 2102. S. OAE,N. FURUKAWA, Tetrahedron 33 (1977) 2359. R. D. BACH,M. L. BRADEN, J. org. Chemistry 56 (1991) 7194. A. ALBINI,Synthesis 1993 263. E. CIGANEK, J. org. Chemistry 60 (1995) 5803. H. V. BRACHEL, U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l c (1970) 182. B. ZEEH,H. METZGERin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 1172. M. HANACK,S. BOCHEKA. NIERTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 / l b (1972) 238.

26 1

Diaryl-Kondensation

ULLMA"

aromatischer Halogenide mit Kupfer bei erhohter Temperatur (100 bis 360"). Besonders eignen sich die aromatischen Jodverbindungen.

Die Reaktivitat fallt in der Reihe J > Br > C1. Brom- und Chlor-Verbindungen reagieren nur, wenn im aromatischen Kern aktivierende Gruppen vorhanden sind. Dies ist bei elektronenanziehenden Substituenten der Fall, die sich in ortho- oder para-Stellung zum halogentragenden Kohlenstoff befinden und diesen elektromer positivieren. In erster Linie gilt dies fur Nitrogruppen, daneben auch fur Carbonyl- und Alkoxy-Gruppen. Substituenten mit entgegengesetzter Wirkung hemmen die Reaktion. Die Gruppen -NH2, -NHCH3, -NHCOCHa, -GOOH, -OH und -S02NH2 konnen AnlaB zu Nebenreaktionen geben (Aminierung, Decarboxylierung, Etherbildung) und erniedrigen die Ausbeute, desgleichen dem Halogen benachbarte grolje Substituenten durch sterische Hinderung. Auljer symmetrischen Di- und Polyarylen konnen auch unsymmetrisch substituierte Diaryle dargestellt werden. Auch kann die Kondensation intramolekular erfolgen.

Die Kondensation kann unter sehr milden Bedingungen durchgefuhrt werden, wenn Kupfer in aktivierter Form verwendet wird (Reduktion von CuJ mit K). Die Reaktion verlauft iiber Aryl-Kupfer-Verbindungen,die in manchen Fallen isoliert werden konnten. 262

Als Losungsmittel werden Nitrobenzol, Toluol, Naphthalin und Dimethylformamid verwendet, um die Reaktion zu moderieren. Vgl. Alkylhalogenid-Kondensation,S.79. E ULLMANN u. J. BIELECKI,Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901)2174. E ULLMANN, Liebigs Ann. Chem. 332 (1904)38. H. GILMANu. J. M. STRALEYRecueil Trav. chim. Pays-Bas 55 (1936)821. H. G. RULEu. E R. SMITH,J. chem. Soc. 1937 1096. L. MASCARELLI u. B. LONGO,Gazz. chim. ital. 68 (1938)33;C. A. 32 (1938)4565. W S. RAPSONu. R. G. SHUTTLEWORTH, Nature [London] 147 (1941)675;J. chem. SOC. 1941 487. W. C. LOTHROP, J. h e r . chem. Soc. 63 (1941)1187;64 (1942)1698. J. W CORNFORTH u. R. ROBINSON, J. chem. Soc. 1942 684. E BELLu. W H. D. MORGAN, J. chem. SOC. 1954 1716. H. E.NURSTEN,J. chem. SOC. 1955 3081. R. B. CARLINu. G. E. FOLTZ,J. h e r . chem. Soc. 78 (1956)1997. €? H. GOREu. G. K. HUGHES, J. chem. Soc. 1959 1615. J. FORREST, J. chem. SOC. 1960 566,574,581,589,592,594. H. K.MULLERu. W KROMBHOLZ, Chem. Ber. 93 (1960)2561. J. E CORBETT u. P E HOLT,J. chem. SOC.1961 4261. M. D.RAUSCH, J. org. Chemistry 26 (1961)1802. R.GRIGG,A. W JOHNSON u. J. W E WASLEY,J. chem. SOC. 1963 359. H. 0. WIRTH,K. H. G O E N N ER.~STUECKu. W KERN, Makromolekulare Chem. 63 (1963)30,53. P E.FANTA,Chem. Reviews 64 (1964)613. R. G. R.BACONu. H. A. 0. HILL,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 19 (1965)101. K.IQBAL,R.C. WILSON,J.chem. SOC. (C) 1967 1690. R. G. R. BACON,S. G. SEETERRAM, 0. J.STEWART, Tetrahedron Letters 1967 2003. A. H. LEWIN,M. J. ZOVKO, W H. ROSEWATEI?,'I! COHEN, Chem. Commun. 1967 80. M. NILSSON,0.WENNERSTROM, Acta chem. s a d . 24 (1970)482. M. GOSHAEV, 0. S. OTROSHCHENKO, A. S. StiDmOV, Russ. chem. Reviews 41 (1972)1046. P E. FANTA,Synthesis 1974 9. R. D.RIEKE,L. D. RHYNE,J. org. Chemistry 44 (1979)3445. M. SAINSBURY, Tetrahedron 36 (1980)3327. T. D.NELSON,A. I. MEYERS, J. org. Chemistry 59 (1994)2655. M. ZANDEI?,C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981)221.

Diaryl-Synthese

GOMBERG-BACHMANN-HEY

durch Einwirkung von waDriger Natronlauge oder Natriumacetat auf eine Losung von Aryldiazonium-chlorid in Benzol bzw. seinen Homologen (2-phasiges Reaktionsgemisch).

m

R

+ Nz +

NaCl

+ HzO 263

Ausgangsprodukte dieser Reaktion sind aromatische Amine, die zunachst in ublicher Weise diazotiert werden. Das entstandene Diazoniumsalz wird durch das Alkali in Diazohydroxid ubergefiihrt. Dieses bildet ein Diazoanhydrid I, das in der organischen Phase radikalisch unter Stickstoff-Abspaltung zerfallt und dann mit dem anwesenden aromatischen Kohlenwasserstoff zu Diphenyl-Derivaten reagiert.

A

B

I

Die Ausbeuten sind im allgemeinen niedrig, konnen aber erheblich verbessert werden, wenn Aryldiazonium-tetrafluoborate in aromatischen Kohlenwasserstoffen mit C H 3 C O O K in Gegenwart von Phasen-Transfer-Katalysatoren (Kronenether)umgesetzt werden. Diese Reaktion ist vor allem zur Darstellung unsymmetrisch substituierter Diaryle von Bedeutung. Auch N-Nitrosoacetyl-amine reagieren in gleicher Weise.

Vgl. Arylierung, S. 141; Diazonium-Austausch, S. 275; Phenanthren-RingschluR, S. 533

E. BAMBERGER, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895) 403; 30 (1897) 366. 0. KUHLING, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895) 41, 523; 29 (1896) 165. M. GOMBERG u. W E. BACHMANN, J. Amer. chem. SOC.46 (1924) 2339. M. GOMBERG u. J. C. PERNERT, J. Amer. chem. SOC.48 (1926) 1372. W S. M. GRIEVEu. D. H. HEY,J. chern. SOC. 1934 1797,1966; 1938 108. D. H. HEYu.W A. WATERS,Chem. Reviews 2 1 (1937) 178. H. H. HODGSON u. E. MARDSEN, J. chem. SOC.1940 208. W E. BACHMANN u. R. A. HOFFMAN, Org. Reactions 2 (1944) 224. H. H. HODGSON, J. chern. SOC.1948 348. W. A. WATERS, J. chern. SOC.1937 2009; 1938 843,1077. R. HUISGEN, Liebigs Ann. Chem. 573 (1951) 163. E DETAR,Org. Reactions 9 (1957) 411.

264

D. R. AUGOODu. G. H. WILLIAMS,Chem. Reviews 57 (1957)129. 0. C. DERMERu. M. T. EDMISON,Chem. Reviews 57 (1957)83. H.WEINGARTEN, J. org. Chemistry 25 (1960)1066;26 (1961)730. D.H.HEY, S. ORMAN u. G. H. WILLIAMS,J. chem. SOC.1961 565. CH. RUCHARDT,CH.-CH. TAN, B. FREUDENBERG, Tetrahedron Letters 1968 4019. R. M. COOPER, M. J.P E R m S , Tetrahedron Letters 1969 2477. G. VERNIN,J.METZGER,C. P A R W , J. org. Chemistry 40 (1975)3183. M.SAINSBURY, Tetrahedron 36 (1980)3329. J. NOVROCIK,M.NOVROCIKOVA, M. TITZ, Collect. czechoslov.chem. Commun. 45 (1980)3140. J. R. BEADLE,S. M. KORZENIOWSKI,D. E. ROSENBERG,B. J. GARCIA-SLANGA, G. W G ~ K E LJ., org. Chemistry 49 (1984)1594. M. ZANDER,C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981)224.

Diarylether + o-Arylphenol-Umlagerg

LUTTRINGHAUS

unter Einwirkung von Phenylnatrium. Der bewegliche ortho-standige Wasserstoff wird durch Natrium ersetzt, und Verbindung I lagert sich zum Phenolat I1 um:

Die Umlagerung ist allgemein mit aromatischen Ethern durchfuhrbar und bietet damit eine wertvolle praparative Methode zur Darstellung sonst schwer zuganglicher Phenole (Ausbeute 50 %). Sie verlauft uber ein Arin (111) (Dehydrobenzol):

-

265

I11

Es gelang, Dehydrobenzol mit Triphenylmethyl-natrium abzufangen (+ Tetraphenylmethan). A. LUTTRINGHAUS u. G. V. S A U , Liebigs Ann. Chem. 542 (1939)241;557 (1944)55;Angew. Chem. 51 (1938)915. A. LUTTRINGHAUS, Angew. Chem. 55 (1942)50. A. LUTTRINGHAUS u. K. SCHUBERT, Naturwissenschaften 42 (1955)17. A. LUTTRINGHAUS u. D. AMBROS, Chem. Ber. 89 (1956)463. A. LUTTRINGHAUS u. H. S C H U S T E Angew. ~ Chem. 70 (1958)438. R.HUISGENu. J. S A U EAngew. ~ Chem. 72 (1960)96. M.SCHLOSSER, Angew. Chem. 76 (1964)132. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6Ilc (1976)552.

Diarylether-Kondensation

ULLMANN

von Alkaliphenolat und Arylhalogeniden in Gegenwart von Kupfer bei erhohter Temperatur (100 - 300").Auch Kupfer(1)- und Kupfer(I1)-Ionen katalysieren die Umsetzung. Beide Reaktionspartner konnen variiert werden, was dieser Methode zum Aufbau einer Diarylether-Bindung - auch einer intramolekularen - grolje Bedeutung verleiht.

266

Bei der nach diesem Prinzip verlaufenden Synthese der Dehydrodigallussaure aus der entsprechend substituierten o-Brombenzoesaure wurde festgestellt, dal3 sich das Halogen in o-Stellung zur Carboxylgruppe besonders leicht gegen Phenolat austauschen 1aI3t. Dies deuten die Autoren durch die Bildung eines intermediiir entstehenden Kupfer-Komplexes I, in dem das abzuspaltende Kupferbromid schon vorgebildet ist. Die Positivierung des o-standigen Kohlenstoffatoms kann dann neben der elektronenanziehenden Wirkung des Metalls noch durch den elektromeren Effekt der Carboxylgruppe in I1 verursacht werden, was die Reaktion auf eine durch die Kupferchelatbildung katalysierte nucleophile Austauschreaktion zuriickfuhrt. [MAYER]

I

I1 X=G&OQ, W O Q , CNQ, HOQ, NI&

Vgl. Alkoholat-Alkylierung, S. 73.

E ULLMANN u. F? SPONAGEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 2211; Liebigs Ann. Chem. 350 (1906) 85.

E ULLMANNu. A. STEIN,Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 623. F! E. WESTONu. H. ADKINS, J. Amer. chem. Soc. 60 (1928) 859. H.E. UNGNADE, Chem. Reviews 38 (1946) 407. W MAYERu. R. FIKENTSCHEK Chem. Ber. 91 (1958) 1536,1542. London) 19 (1965) 122. R. G. R. BACONu. H. A. 0. HILL,Quart. Rev. (chem. SOC., H. WEINGARTEN, J. org. Chemistry 29 (1964) 3624. E R. BRIDGE& J. org. Chemistry 32 (1967) 2501. A. L. WILLIAMS, R. E. KI"EY Russ. chem. Reviews 43 (1974) 679. A. A. MOROZ,M. S. SHVARTSBERG, J. KNABE,W WEIRICH,Arch. Pharm. 316 (1983) 624. J. LINDLEY, Tetrahedron 40 (1984) 1433. Chem. Letters 1988 899. R. 01,C.SHIMAKAWA, S. TAKENAKA, D. L. BOGE&D. YOHANNES,J. org. Chemistry 66 (1991) 1763. in HOUBEN-WEYL-MULLER 613 (1965) 86. H. MEERWEIN

Diarylhalogenethylen-Umlagerung FRITSCH-BUTTENBERG-WIECHELL zu Diarylacetylenen nach a-Eliminierung von Halogenwasserstoff mit Basen. wird beim Behandeln mit Natrium-ethylat Aus 1.1-Diphenyl-2-chlor-ethylen bei 200 "C unter HC1-Abspaltung Tolan gebildet. Neben den Tolanen entstehen bei dieser Reaktion durch Substitution die Vinylether, deren Anteil von der Natur des Arylrests abhangt. Die Stellung der Substituenten am wandernden 26 7

Rest bleibt unverandert. Auljer den Aryl-Kernen konnen auch Cyclopropyl-Reste wandern.

Als Basen sind zur Halogenwasserstoffabspaltung besonders gut Natriumund Kaliumamid in fliissigem Ammoniak geeignet, mit denen die Reaktion in wenigen Minuten beendet ist, wahrend die Verwendung von Natriumethylat hohe Temperaturen und lange Reaktionsdauer erfordert. Durch Markierung mit 14C und anschlieljende Spaltung konnte gezeigt werden, dalj nach Abspaltung des Protons durch die Base und a-Eliminierung des Halogens bevorzugt der zum H-Atom cis-standige Rest wandert.

I

I1

1-BP

1

90%

Ar-14CEC--Ar’

10% -BJ?

Ar’-‘4c= -c- &

Die a-Eliminierung tritt auch mit Lithiumalkylen ein. Jedoch wird angenommen, dalj sich diese Reaktion in etherischer Losung im Mechanismus von der Reaktion mit Alkoholat/Alkohol unterscheidet. Im Falle Alkoholat/Alkohol nimmt man an, dalj sich rasch ein Saure-BasenGleichgewicht einstellt und die Umlagerung iiber das Carbanion I11 verlauft.

rasch

111

langsam

Die Umlagerungsgeschwindigkeit sinkt in der Reihe Br > J >> C1. In etherischer Losung mit Lithiumalkylen ist dagegen die Abspaltung des Protons der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Bei tiefer Temperatur konnten die Halogenvinyl-lithium-Verbindungen IV (Carbenoide), z. B. als Carboxylierungsprodukte V, nachgewiesen werden. 268

A\

Ar/

C=CHCI

n-C4%Li

/c=c\/C1

Ar\

n A r 0

Li

-LCl

Ar-c-c-Ar

Iv A\

/

c=c,

c1 COOH

Ar’ V

Die Umlagerung, die auch photolytisch ausgelost werden kann, verlauft intrumolekulur und wird durch Substituenten 1. Ordnung in o- oder p-Stellung beschleunigt . Wahrscheinlich laufen Arylwanderung und Halogenid-Eliminierung gleichzeitig ab, wobei der Ubergangszustand VI durchlaufen wird.

Vgl. Oxim + Amid-Umlagerung, S. 514; Phenylwanderung, S. 555.

E FRITSCH,Liebigs Ann. Chem. 279 (1894) 319. W. I? BUTTENBERG, Liebigs Ann. Chem. 279 (1894) 327. H. WIECHELL, Liebigs Ann. Chem. 279 (1894) 337. M. TIFFENEAU, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 135 (1902) 1346. I? LIPP, Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 567. G. H. COLEMAN, W H. HOLSTu. R. D. MAXWELL, J. Amer. chem. SOC.58 (1936) 2310. A. A. BOTHNER-BY, J. Amer. chem. Soc. 77 (1955) 3293. V FRANZEN,Chemiker-Ztg. 82 (1958) 220. D. Y CURTINu.W H. RICHARDSON, J. Amer. chem. Soc. 81 (1959) 4719. W M. JONES u. R. DAMICO, J. h e r . chem. SOC.85 (1963) 2273. E B. KIRBY,W G. KOFRON u. C. R. HAUSER, J.org. Chemistry 28 (1963) 2176. H. SIMONETTA u. S. CARF~I, Tetrahedron 19 Suppl. 2 (1963) 467. G . KOBRICH, Angew. Chem. 77 (1965) 89. G. KOBRICH,E ANSARI,Chem. Ber. 100 (1967) 2011. G. KOBRICH,H. TRAPP,I. H~RNKE, Chem. Ber. 100 (1967) 961. G. KOBRICH,Angew. Chem. 79 (1967) 22. G. KOBRICH,G. REITZ,U. SCHUMACHEK Chem. Ber. 105 (1972) 1674. H. FIENEMANN, G. KOBRICH, Chem. Ber. 107 (1974) 2797. J. WOLINSKI, G. W. CLARK, E! c. THORSTENSON, J. org. Chemistry 41 (1976) 745. B. SKET, M. ZUPAN, A. POLLAK, Tetrahedron Letters 1976 783. A. MERZ, G. THUMM, Liebigs Ann. Chem. 1978 1526. U. SCHOLLKOPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970) 204.

269

Diazoessigester-Addition

BUCHNER

an Ethylen-Doppelbindungen oder Acetylen-Dreifachbindungen zu 5gliedrigen Pyrazolin- bzw. Pyrazol-Heterocyclen I, die unter Stickstoff-Abspaltung in Cyclopropan-Derivate I1 zerfallen. In einem Sonderfall dieser Reaktion kann sogar eine aromatische Doppelbindung mit dem Diazoessigester-Molekiil reagieren. So liefert z.B. Benzol unter Stickstoffabspaltung iiber den Norcaradiencarbonsaureester I11 (Pseudophenylessigester) als Zwischenstufe den Cycloheptatrienester w&rend in der Naphthalin-Reihe die Norcaradienverbindungen gewonnen werden konnen. Alle diese Additionsreaktionen verlaufen uber polare Grenzstrukturen. Im allgemeinen werden die Ausbeuten dieser Reaktionen erheblich durch katalytische Mengen von Rhodium (11)-trifluoracetat gesteigert. Durch Reaktion von Diazomethan mit Benzol unter dem katalytischen EinfluS von CugBr2 entsteht Cycloheptatrien [E. MULLERI.

+

ROOC-C?

-

\@

N=N

-

R-CH-CH-R

t

1

ROOC-CH

\Y

I11

NI

Q

ROOC-EH

- NZ

R-CH\H/CH-R C I

N

COOR

I

I1

Tv

Vgl. Acetylen-Addition, S. 9; 1.3-DipolareCycloaddition, S. 248; Indan +Azulen-Ringerweiterung, S. 409. E. BUCHNER u. TH.CURTIUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 2377. E. B U C H N EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 21 (1888) 2637; 22 (1889) 842; 29 (1896) 106; Liebigs Ann. Chem. 273 (1893) 214. u. H. W I T T E Ber. ~ dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 868. E. BUCHNER E. BUCHNER u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 982; 36 (1903) 3502, 3509; Liebigs Ann. Chem. 377 (1910) 259.

270

K. V. AUWERSu. E KONIC,Liebigs Ann. Chem. 496 (1932)252. L.I. SMITH u. C. L. ACRE,J. Amer. chem. Soc. 60 (1938)648. CH. GRUNDMANN u. G. OTTMA”, Liebigs Ann. Chem. 582 (1953) 163. M.J. S.DEWARu. R. F’ETTIT,J. chem. Soc. 1956 2021. R. E GARWOOD, Annu. Rep. Prop. Chem. 53 (1956)194. W.V. E. DOERING u. L. H. KNOX,J. Amer. chem. SOC.79 (1957)352. G. JUPPE u. R. HUISGEN,Liebigs Ann. Chem. 646 (1961)1. R. HUISGEN, Angew. Chem. 75 (1963)614. E.MULLER,H. KESSLER,H. FRICKE u. W KIEDAISCH,Liebigs Ann. Chem. 675 (1964)63. B.EISTERT,M.REGITZ,G. HECK,H. SCHWALL in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968)804. V DAVE,E. W WARNHOFF, Org. Reactions 18 (1970)217. R.HUISGEN,H.-U. REISSIC,H. HUBEFI,S. VOSS,Tetrahedron Letters 1979 2987. A. J. ANCWUX u.a., Chem. Commun. 1980 765. A. J. A N C U U X u. a., J. org. Chemistry 46 (1981)873.

Diazoketon + Keten-Umlagerung

WOLFF

unter Stickstoffabspaltung. Das entstandene Keten kann mit anwesenden Hydroxyl- oder Aminoverbindungen zu Curbonsaure-Derivaten weiterreagieren, wobei freie Sauren, Ester oder h i d e gebildet werden.

R I

R I

O=C-CHN2

- NZ

HOOC-CH2

“t I

O=C-CH

+ ROH

I+“NH2,

R I

ROOC-CH2

R I

R’HNOC-CH2

Die Reaktion stellt den wichtigsten Teilschritt des Curbonsuure-Aufbuus nach ARNDT-EISTERT dar und verlauft in Gegenwart von Silber bzw. Silber-Ionen oder Kupfer, beim Bestrahlen oder thermischen Zersetzen. So liefert oDiazoacetophenon beim Behandeln mit ethanolischem Ammoniak und Silberoxid in der Hitze Phenylacetamid.

Als Reaktionsmechanismus wird die primare Bildung eines Zwischenzustandes I (Ketocarben) angenommen, der durch die Abspaltung des N2-Molekuls ein Kohlenstoffatom mit einem Elektronensextett besitzt. Durch anionotrope Wanderung des Substituenten R wird diese Elektronenliicke aufgefullt, und es entsteht eine neue Doppelbindung.

271

Bei der thermischen und auch bei der photochemischen Umlagerung wird eine Oxiren-Zwischenstufe I1 angenommen:

In manchen Fallen kann bei Abwesenheit von Alkohol und Wasser das Keten isoliert werden. Im Falle des Diazoessigesters z.B. konnte die Ketocarben-Zwischenstufe in Gegenwart von Benzonitril durch Oxazol-Bildung abgefangen werden:

Mit Hilfe dieser Reaktion lassen sich z.B. P-Aminosauren bekannter Konfiguration aus den entsprechenden N-Acyl-a-Aminosauren darstellen:

Cyclische Diazoketone, z.B. Diazocampher (111),konnen sich unter Ringverengung umlagern:

I11 272

Befindet sich am a-Kohlenstoffatom (zur Diazobindung) noch eine Methyso kann auch Wasserstoff entsprechend lengruppe (-CO-CN2-CH2-R), wandern, und es entsteht ein a,p-ungesattigtes Keton.

R-CO-C-CH~-R II N@

-

R-CO-G-CH-R

B

-

R-CO-CH=CH-R

&3 \/

Bei der Umlagerung optisch aktiver Diazoketone tritt keine KonfigurationsUmkehr am Asymmetriezentrum auf. Vgl. Carbonsaure-Aufbau, S. 180; 0-Chinondiazid-Photolyse, S. 226.

L. WOLFF,Liebigs Ann. Chem. 394 (1912) 25. G.SCHROETER, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 2336; 49 (1916) 2704. E ARNDTu. B. EISTERT,Ber. dtsch. chem. Ges. 68 (1935) 200. J. E LANEu. E. S. WALLIS,J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 1674; J. org. Chemistry 6 (1941) 443. W. E. BACHMA" u. W S. STRUVE, Org. Reactions 1 (1942) 39. K. B. WIBERGu. T W HUTTON,J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 1640. V FRANZEN, Liebigs Ann.Chem. 602 (1957) 199. M. I? CAVA,R. L. LITLEu. D. R. NAPIER,J.Amer. chem. SOC.80 (1958) 2257. L. HORNER, W KIRMSEu. K. MUTH, Chem. Ber. 91 (1958) 430. J. H. LOOKERu. L. L. BRAUN, J. org. Chemistry 23 (1958) 1062. E WEYGAND u. H. J. BESTMA", Angew. Chem. 72 (1960) 535. R. HUISGEN, G. BINSCH u. L. GHOSEZ,Chem. Ber. 97 (1964) 2628. L. L. RODINA, I. K. KOROBITSYNA, Russ. chem. Reviews 36 (1967) 260. W JUGELT,D. SCHMIDT, Tetrahedron 25 (1969) 969. Y.YUKAWA, T. IBATA,Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969) 802. A. L. WILDS,R. L. VON TREBRA, N. E WOOLSEY, J. org. Chemistry 34 (1969) 2401. W. BARTZ, M. REGITZ,Chem. Ber. 103 (1970) 1463. G.FRATER,0. P STRAUSZ, J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 6654. S.A. MATLIN,F! G. SAMMES, Chem. Commun. 1972 11. Z. MAJERSKI,C. S. REDVANLY, Chem. Commun. 1972 694. I. G.CSIZMADIA, H. E. GUNNING, R. K. GOSAVI,0. PSTRAUSZ, J. h e r . chem. SOC.95 (1973) 133. H.MEIER,K. F! ZELLER, Angew. Chem. 87 (1975) 52. E. G. LEWARS,Chem. Reviews 83 (1983) 528. K.TANIGAKI, T. W EBBESEN, J. Amer. chem. SOC.109 (1987) 5883. C. BACHMANN u.a., J. Amer. chem. SOC.112 (1990) 7488. T. YE, M. A. MCKERVEY, Chem. Reviews 94 (1994) 1091,1135. B. EISTERT,M. REGITZ,G. HECK,H. SCHWALL in HOUBEN-WEYL-MULLER 1014 (1968) 855. H. DURRin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5b (1975) 1173. G. MAAs in HOUBEN-WEYL-MULLER E/19b (1989) 1233.

273

Diazoketon-Synthese

FORSTER

durch Reaktion von a-Oximinoketonen (darstellbar durch Nitrosierung der Ketone) und Chloraminen. Wenn z. B. eine alkalische 3-Oximino-campher-Losung (I) mit Chloramin behandelt wird, so entsteht 3-Diazo-campher (11).

I

I1

Auch eine Reihe anderer cyclischer Diazoketone ist mit dieser Methode dargestellt worden, z.B. Diazoindanone. Der Reaktionsmechanismus ld3t sich folgendermafien formulieren:

Vgl. Aryldiazoalkan-Darstellung,S. 138; Diketon jDiazoketon-Umwandlug, S. 299.

M. 0. FORSTER, J. chem. SOC.107 (1915) 260. M. P CAVAu. R. L. LITLE,Chem. and Ind. 1957 367. W KIRMSE,L. HORNERu. K. MUTH,Angew. Chem. 69 (1957) 106. M. E CAVA,R. L. LITLEu. D. R. NAPIER,J. h e r . chem. Soc. 80 (1958) 2257. J. MEINWALD, I? G. GGSMANu. E. G. MILLER,J. h e r . chem. SOC.81 (1959) 4751. Chem. Ber. 92 (1959) 2953. L. HORNER,K. MUTHu. H.-G. SCHMELZER, W. RUNDEL, Angew. Chem. 74 (1962) 469. J. E FREEMAN, Chem. Reviews 73 (1973) 288. A. M. VAN LEUSEN,B. A. REITH,D. VAN LEUSEN,Tetrahedron 31 (1975) 597. B. EISTERT,M. REGITZ,G. HECK,H. SCHWALL in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968) 582.

2 74

Diazonium-Austausch

SANDMEYER

gegen die schwach basischen Anionen Nitrat, Halogenid, Cyanid, Nitrit und SO3H in Anwesenheit eines Aquivalents des entsprechenden Kupfer(1)-salzes unter Stickstoffabspaltung. Diese Methode dient allgemein zur Einfuhrung negativer Reste in aromatische Verbindungen. Sie ist praparativ sehr wichtig, da bei der Reaktion keine Isomeren auftreten und der Ort der Substitution durch die Stellung der Aminogruppe eindeutig festgelegt ist. Das Jodid-Ion kann man bereits ohne Mithilfe von Cu-Salzen in den Kern einfuhren.

Es entsteht zunachst eine Primkrkomplex-Verbindung des Diazonium-Ions und des Kupfer(1)-salzes. Die dann beim Erwarmen einsetzende Abspaltung molekularen Stickstoffs wird durch das bewegliche Elektron des Kupfersalzes eingeleitet. Der Reaktionsverlauf scheint radikalisch zu sein. Die im Laufe der Reaktion entstehenden Aryl-Radikale lassen sich mit Jod oder Nitrobenzol abfangen oder durch Auslosung einer Acrylnitril-Polymerisation nachweisen. Der wirksame Katalysator fur die Reaktion ist das &(I)-halogenid bzw. wahrscheinlich ein Komplex C U X ~daher ~ , wird die Reaktionsgeschwindigkeit bei Erhohung der Halogenid-Ionenkonzentrationdurch weitere Komplexbildung ( C U X ~ ) stark ~ herabgesetzt. Die Elektronenubertragung vom CuCl -Ion auf das Diazonium-Ion im geschwindigkeitsbestimmenden Schritt erjolgt wahrscheinlich innerhalb eines aktivierten Komplexes I. Das Arylhalogenid entsteht anschlieljend durch eine radikalische Substitution (bzw. Redoxreaktion) unter Ruckbildung des Cu(1)Katalysators:

0

Ar-NEM - NZ

Ar'

+ (XIClp

-

____*

+ a-cu-c1

Ar-NZN--.Cl-Cu-Cl I Ar-c1 + ? h c u 2 c l 2

Als Nebenprodukte bei der Reaktion konnen Azoverbindungen (hauptsachlich aus positiv substituierten Diazoniumsalzen), Biphenylderivate (bei negativ substituierten Diazoniumsalzen) und bei hoherer Temperatur Phenole auftreten. AuBerdem konnen wahrend der Reaktion 0- und p-standige Nitrogruppen ausgetauscht werden: 275

Br

Br

Statt der Cu(1)-salze kann auch frisch gefalltes metallisches Kupfer (dargestellt aus Kupfersulfat-Losung und Zinkstaub) als Katalysator dienen.

Diazonium-Austausch (GATTERMANN) Dieses Verfahren wird u.a. zur Darstellung von Diphenylderivaten angewandt. Der Vorteil liegt in der einfacheren Ausfuhrung und einem Reaktionsablauf bei etwas niedrigeren Temperaturen. Vgl. Arsenit-Arylierung, S. 130; Arylazid-Darstellung, S. 138; Arylierung, S. 141; Diaryl-Synthese, S. 263; Kernfluorierung, S. 437; Metallierung, S. 466; Phenylhydrazin-Synthese,S. 551.

T.SANDMEYER, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 1633; 18 (1885) 1492; 23 (1890) 1880. L. GATTERMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890) 1218. H.H. HODGSONu. Mitarb., J. chem. SOC. 1941 770; 1942 720; 1944 18,22,393. 1942 266. W A. WATERS,J. chem. SOC. H. H. HODGSON, Chem. Reviews 40 (1947) 251. D. T. MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 213. W.A. COWDREY u. D. S. DAMES,J. chem. SOC.,Suppl. Issue 1,194948. E. PFEII,u. 0. VELTEN,Liebigs Ann. Chem. 562 (1949) 163; 565 (1949) 183. W.A. COWDREY u. D. S. DAVIES,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952) 358. Angew. Chem. 65 (1953) 155. E. PFEIL, E. D. BERGMANN u. M. BENTOV, J. org. Chemistry 20 (1955) 1654. J. L. HARTWELL, Org. Syntheses, Coll. Vol. 3 (1955) 185. E. D. HUGHES,C. K. INGOLD u. J. H. RIDD,J. chem. SOC.1958 58. S.C. DICKERMAN, K. WEISS u. A. K. INGBERMAN, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 1904. 79 (1957) 2942. J. K. KOCHI,J. Amer. chem. SOC. E MINISCI, Gazz. chim. ital. 89 (1959) 626; 90 (1960) 1307. S. C. DICKERMAN, D. J. DESOUZA, N. JACOBSON, J. org. Chemistry 34 (1969) 710. E E GADALLAH,J. org. Chemistry 34 (1969) 854. R. M. ELOFSON, J. K. KOCHI,J. Amer. chem. SOC.94 (1972) 856. C. L. JENKINS, C.GALLI,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1981 1459. C. GALLI,Chem. Reviews 88 (1988) 765. E HANSON, J. R. JONES, B. C. GILBERT, A. W TIMMS,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1991 1009. S.KARADY u.a., J. Amer. chem. SOC. 117 (1995) 5425. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 514 (1960) 438. u. W HAHNin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3(1962) 846. R. STROH

2 76

Diazonium-Austausch

SCHWECHTEN

gegen Chlor oder Brom durch thermische Zersetzung der komplexen Diazonium-quecksilberhalogenide:

bzw.

Damit die thermische Zersetzung ruhig verlauft, wird sie meist in Gegenwart von KBr oder KC1 als Verdunnungsmittel durchgefuhrt. Die Reaktion wird hauptsachlich zur Darstellung von Biphenyl-, Naphthalin- und Phenanthrenderivaten angewandt, wenn der Diazoniurn-Austuusch nach SANDMEYER oder GATTERMANN infolge von Nebenreaktionen unreine Produkte liefert. Nach diesem Verfahren erhalt man 2.B. 2.2 '-Dibrom-biphenyl in 80prozentiger Ausbeute aus 2.2'-Diamino-biphenyl. Vgl. Metallierung, S. 466; Kernfluorierung,S. 437.

H . W SCHWECHTEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 65 (1932) 1605. L.RUZICKAu. E.MORGELI,Helv. chim. Acta 18 (1936) 382. W. E. BACHMANNu. C.H. BOATNEKJ.Amer. chem. Soc. 58 (1936) 2194. M. S. NEWMANu. l? H. WISE,J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 2847. W. G . DAUBENu. K. A. SAEGEBARTH, J. Amer. chem. Soc. 73 (1951) 1853. S. W. FENTON,A. E. DE WALDu. R. T.ARNOLD,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 979. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/4 (1960) 447.

277

Diazonium + Azo-Kupplung aromatischer Diazonium-Salze I mit aromatischen Aminen oder PhenolatIonen zu Azo-Verbindungen.

Fur jede Kupplungs-Reaktion gibt es einen optimalen pH-Wert; fur Amine in schwach saurer, fur Phenole in schwach alkalischer Losung. Mit primaren und sekundaren Aminen kuppeln Diazonium-Salze in neutraler oder sehr schwach saurer Losug bevorzugt am Amin-Stickstoff (groBte Elektronendichte). Dabei entstehen 1.3-disubstituierte Triazene I1 (Diazoaminobenzole):

I1

Diese Reaktion ist reversibel; durch Zugabe von Saure wird das Triazen I1 in die Komponenten gespalten und anschlieBend durch Diazo-Kupplung in die Aminoazo-Verbindung umgewandelt :

Diazoaminobenzol +Aminoazobenzol- Umlagerung Diazonium-Ionen stellen wegen der weitgehend delokalisierten positiven Ladung keine sehr wirksamen elektrophilen Reagenzien dar, so dal3 nur stark nucleophile Aromaten substituiert werden konnen (Amine und Phenole, Pyrrol, 278

manche Phenolether und Polyalkyl-Aromaten und mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe wie 3.4-Benzpyren, auaerdem Azulen). Die Kupplungsreaktion verlauft selektiv. Es wird im allgemeinen fast ausschlienlich die p-substituierte Azoverbindung gebildet; beim P-Naphthol tritt die Kupplung in o-Stellung ein. Anstelle der aromatischen Diazonium-Salze kann die Kupplungsreaktion auch mit Diazomethan durchgefuhrt werden: OH I

N=N-C€&

Diazonium-Verbindungen konnen auch mit aliphatischen Verbindungen kuppeln, die reaktionsfahige Methylengruppen enthalten. Dabei entstehen Phenylhydrazone 111, siehe Arylhydrazon-Darstellung S. 140. H

r? I R-C-CH=C-R II

0

+ Ij=N-C&

-

0 II

R-C,

0 II

,C-R

.c\ 0

H UNI I

0 II

R-C'

II

0

Durch Kupplung von Hydrazonen mit Diazonium-Ionen entstehen Formazane Iv:

279

Die stark erschwerte Kupplung von o-substituierten N-Dimethylanilin-Derivaten V beruht auf einer sterischen Hinderung in der mesomeren Grenzstruktur; beim N,N-2.6-Tetramethyl-anilin(VI) ist eine planare Anordnung im Ubergangszustand wegen der Raumerfullung der o-Methylgruppen nicht mehr moglich; es kuppelt uberhaupt nicht.

V

VI

Die Diazo-Kupplung wird technisch in groljem Maljstab zur Herstellung von hofarbstoffen angewandt. Benzidin ist als Diazoniumkomponente besonders zur Bildung von substantiven Azofarbstoffen wichtig; als Kupplungskomponenten verwendet man haufig die Sulfonsauren von Phenolen und Aminen. Vgl. Hydrazon

-+

Azo-Kupplung, S. 376; Cinnolin-RingschluR S . 235.

A. KEKULE,Z. Chem. 2 (1866) 688. C. A. MARTIUS u. €? GRIESS,Z. Chem. 2 (1866) 132;Chem. Zbl. 1866 321. A. KEKULEu. C. HIDEGH,Ber. dtsch. chem. Ges. 3 (1870) 233. V MEYER u. G. AMBUHL, Ber. dtsch. chem. Ges. 8 (1875) 751. V M E Y EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 10 (1877) 2075. 0.N. WITTu. E. G. I? THOMAS, J. chem. SOC.43 (1883) 113. R.J. FRISWELL u. A. G. GREEN,J. chem. SOC.47 (1885) 917. 0.DIMROTH u. M. HARTMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 4460; 41 (1908) 4012. K. H. MEYEI?,Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919) 1468; 54 (1921) 2265. H. GOLDSCHMIDT, S. JOHNSEN u. E. OVERWIEN, Z. physik. Chem. 110 (1924) 251. J. B. CONANT u. W D. PETERSON, J. Amer. chem. SOC.52 (1930) 1220. H. I! KIDD,J. org. Chemistry 2 (1938) 198. R.WISTARu. P D. BARTLETT, J. Amer. chem. SOC. 63 (1941) 413. R. PUTTER, Angew. Chem. 63 (1951) 188. H.ZOLLINGER,Chem. Reviews 51 (1952) 347; Helv. chim. Acta 36 (1953) 1723; 38 (1955) 1626; 39 (1956) 1600. R. HUISGENu. H. J. KOCH,Liebigs Ann. Chem. 591 (1955) 200. J. E BUNNETT u. G. B. HOEY,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 3142. S. M. P A R M E R T Org. E ~Reactions 10 (1959) 1. J. GOERDELER u. H. HAUBRICH, Chem. Ber. 93 (1960) 397. M. RECITZu. D. STADLEI?, Angew. Chem. 76 (1964) 920. M.HAUSERJ. org. Chemistry 29 (1964) 3449. J. ST. PYREK,0. ACHMATOWICZ, Tetrahedron Letters 1970 2651. H. ZOLLINGEI?,Chimia 22 (1968) 13 B. DEMIAN, Tetrahedron Letters 1972 3043. B. C. CHALLIS,H. S. RZEPA,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1975 1209. J. R. BOURNE, E. CRIVELLI, l? RYS, Helv. chim. Acta 60 (1977) 2944. K. H. SCHUNDEHUTTE in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3(1965) 226. R. PUTTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3(1965) 633. S. LANG-FUGMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E 16d (1992) 4.

280

Diazotierung

GRIESS

aromatischer Amine mit salpetriger Saure in mineralsaurer Losung. Man setzt aquimolekulare Mengen Amin und Natriumnitrit und die 3fache Menge einer starken Saure in die Reaktion ein. Neben der Funktion, die salpetrige Saure aus ihrem Salz in Freiheit zu setzen, mulj die zugesetzte Mineralsaure die Bildung einer Diazoaminoverbindung verhindern. Diese wurde sich namlich in neutralem bis schwach saurem Medium durch Kupplung des schon entstandenen Diazokorpers mit noch unverandertem Amin bilden. Auljerdem wird durch den Saureuberschufi eine storende Hydrolyse des Aminhydrochlorids unterbunden.

8

Im allgemeinen sind Verbindungen der Art R-N=N I nicht bestandig, da sie ein praformiertes Stickstoffmolekul besitzen. Erst die Moglichkeit, die freien Elektronenpaare des N, 2.B. mit einem Benzolkern, in Mesomerie treten zu lassen, verleiht den aromatischen Diazoverbindungen eine gewisse Stabilitat. Es tritt aber immer noch sehr leicht eine Stickstoffabspaltung auf, weshalb die ganze Reaktion vorsichtig bei 0 bis 5" unter Eiskuhlung vorgenommen werden mufi. Im ubrigen kann die Diazotierung je nach den Bildungs- und Existenzbedingungen der darzustellenden Verbindungen in vielen Varianten durchgefuhrt werden. Diazotiert man mit Distickstofftrioxid (N203), das durch Umsetzung von Salpetersaure mit Starke oder arseniger Saure dargestellt wird, so l a t sich das Diazoniumsalz in fester Form isolieren, wenn man Alkohol und Ether zu konzentrierten Losungen hinzufugt.

Der geschwindigkeitsbestimmende der drei Schritte bei der Diazotierung ist der nucleophile Angriff des Amins I auf das mit salpetriger Saure im Gleichgewicht stehende Distickstofftrioxid. Hierbei entsteht das Nitrosammonium-Kation 11, aus dem sich das Diazohydroxid I11 bildet; dieses liefert schlieljlich mit Saure das Diazoniumsalz rV. 28 1

H

I

I1 H

In stark salzsauren Losungen reagiert statt des Distickstofftrioxids das Nitrosylchlorid neben dem NO mit dem Amin. Fur in Wasser schwer losliche Amine und zur Isolierung fester Diazoniumsalze hat sich die Diazotierung mit Alkylnitriten oder Nitrosylchlorid und Saure bewahrt.

Diazotierung (KNOEVENAGEL)

Auch konzentrierte Salpetersaure und Kaliumdisulfit als Reduktionsmittel, das die Salpetersaure teilweise zur salpetrigen Saure reduziert (K2S2O5 2HN03 + K2S2O7 + 2HN02) konnen fur schwach basische und schwer losliche Amine verwendet werden, z.B. fur 2.4-Dinitroanilin, 3.5-Dichlor-aminophenyl-arsinsaure und 2.6-Dichlor-4-nitroanilin.

+

Diazotieru ng (WITT)

P GRIESS,Liebigs Ann. Chem. 106 (1858) 123; 121 (1862) 257; 137 (1866) 39. E.KNOEVENAGEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890) 2994. 0.N. WITT,Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 2953. H. SCHMID u. G. MUHKBer. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 421. N. KORNBLUM, Org. Reactions 2 (1944) 264. W. A. COWDREY u. D. S. DAVIES,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952) 358. E. D. HUGHES,C. K. INGOLD und J. H. RIDD,J. chem. SOC.1958 58. J. H. RIDD,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 15 (1961) 418. H. SCHMID u. G. MUHR, Mh. Chem. 93 (1962) 102. E.KALATZIS, J. H. RIDD,J. chem. SOC.(B) 1966 529.

282

H. ZOLLINGER, Chimia 22 (1968) 9 H. ZOLLINCER,Accounts chem. Res. 6 (1973) 335. R. N. BUTLER,Chem. Reviews 75 (1975) 241. D. L. WILLIAMS,J. chem. Soc. Perkin Trans.I1 1977 502. R. PUTTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3(1965) 12.

Dibromid-Hydrolyse (Keton-Synthese)

ELTEKOFF

zu Carbonyl-Verbindungen. Aus tertiiirem Amylalkohol erhalt man durch Wasserabspaltung ein Olefin, an das Brom angelagert wird. Die Hydrolyse des entdurch Erhitzen mit Wasser liefert standenen 2.3-Dibrom-2-methyl-butans dann Methylisopropyl-keton.

Brz

.

A. ELTEKOFF,Ber. dtsch. chem. Ges. 11 (1878) 989. W IPATIEFF,J. prakt. Chem. [2153 (1896) 266. W. L. EVERS,H. S. ROTHROCK, H. M. WOODBURN, E. E. STAHLY u. E C. WHITMORE, J. Amer. chem. SOC.55 (1933) 1136. C. M. SUTER u. H. D. ZWK, J. Amer. chem. Soc. 66 (1944) 738. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5 IV (1960) 162.

Dicarbonsaure-Cyclus

THUNBERG-WIELAND

in dessen Verlauf zwei Molekule Essigsaure als Acetyl-CoA zu Bernsteinsaure kondensieren (I). Die Reaktion dient vielen Mikroorganismen neben oder an Stelle des Citronensaurecyclus zur Oxidation von Essigsaure. An der Reaktion (XI) ist Bernsteinsauredehydrogenase beteiligt, deren Funktion durch Zugabe von Malonat gehemmt wird. Die fur die weiteren Reaktionen (111 bis VI) notwendigen Fermente sind alle in Bakterien nachgewiesen worden.

283

[NACH

COOH

BALDWIN]

I

COOH

COOH

I

CH II

COOH

I

co,

+ H,O

+%02

\"

CH3

111

COOH

I

I

co

CH2

I COOH

CH(0H)

COOH T. THUNBERG, Skand.Arch. Physiol. 40 (1920)1. H.WIELANDu.C. ROSENTHAL, Liebigs Ann. Chem. 554 (1943)241. C. MARTIUSu. E LYNEN,Adv. in Enzymol. 10 (1950)167. E LYNEN,Angew. Chem. 67 (1955)463. E.BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957)335. E LYNEN,Angew. Chem. 77 (1965)929.

Dicarbonsaure+Keton-Cyclisierung

BLANC

durch Erhitzen von Dicarbonsauren mit Essigsaureanhydrid. Auf diese Weise bilden sich aber nur 5- und Ggliedrige und in ganz geringer Ausbeute auch 7gliedrige Ringketone. Noch hohere Dicarbonsauren anhydrisieren intermolekular und lassen sich nicht mehr cyclisieren. 284

Eine Kohlenstoffketten-Verzweigung durch anwesende Alkyl- und vor allem geminale Methylgruppen erhohen die Tendenz zum Ringschlua. 1.2- und 1.3-Dicarbonsauren und dialkylierte Derivate der Malonsaure liefern dagegen cyclische Anhydride, ebenso hohere Carbonsauren, bei denen alle a-standigen Wasserstoffatome substituiert sind:

Cyclisierungsregel (BLANC)

cX&--cooH

I

Acetanhydrid,

cX&-c\=o

I

G. BLANC,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 144 (1907) 1356; C. A. 1 (1907) 2561; Bull. SOC.chim. France 3 (1908) 778. A. WINDAUS, W HUCKELu. G. REVEREY Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 91. A. WINDAUS, Hoppe-Seyler's 2. physiol. Chem. 213 (1932) 147. E VOCKE,Liebigx Ann. Chem. 508 (1934) 1. R.F! LINSTEAD, A. L. WALPOLE, J. chem. SOC.1939 850. E. BACHMANN u. N. C. DENO, J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 3540. R.ADAMS,J. L. ANDERSON, J. Amer. chem. SOC. 73 (1951) 136. K.-D. BODE,H. WILMSin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973) 640.

285

Diem 1.4-Addition (Dien-Synthese)

DIELS-ALDER

einer Mehrfachbindung, die durch benachbarte Carbonylgruppen oder andere polare Doppelbindungen aktiviert ist, an eine konjugierte Doppelbindung.

g

co

+B

CH II

0 0 II

+

-

O

C

II

H

0

II 0 0

II 0

0

0

c +L-

Auch allylstandiges Halogen und die Sulfonylgruppe vermogen die als dienophile Komponente fungierende olefinische Verbindung zu aktivieren. Die Reaktion verlauft im allgemeinen unter relativ milden Bedingungen und eroffnet einen der wichtigsten Wege zum Aufbau cyclischer Verbindungen. Als Dienkomponente verwendet man offenkettige und cyclische 1.3-Diene, aromatische Verbindungen mit aufgelockertem Elektronensystem (z.B. Anthracen und hohere Acene, Furane, Cumarine und hoher substituierte Thiophene) und Verbindungen, die anstelle einer C= C- Doppelbindung eine C=O-, CEN- oder CS-Mehrfachbindung besitzen. Die wichtigsten dienophilen Komponenten leiten sich ab von den Verbindungstypen: 286

0

Maleinsaure- Acrolein anhydrid

Acrylsaureester

Chinon

Zimtaldehyd

a#-ungesattigte Nitroverbindungen

Acetylendicarbonsaure

Daneben konnen auch die heterodienophilen Gruppen:

\ / C

II

N

\

\ / C

/ N

\ / C

/ N

II

I1

II

11

0

S

0

N \

IS,

$01 \

U.S.W.

Lo,

im Sinne dieser Reaktion an ein Dien angelagert werden und Heterocyclen bilden: z.B. liefern Imine Tetrahydropyridine: \ / / C R C I \ 4 \ \c/ \ N ,R N C II

C

R’ ‘R,

+

1

C

/

-

I

II

/c\

/I

C-R‘

\ /C\R Die entstehenden Addukte lassen sich in einer zur Dien-1.4-Addition inversen Retro-Dien-Synthese thermisch wieder zerlegen. Allerdings werden dabei nicht immer die urspriinglichen Dien- und Dienophilkomponenten erhalten. Es gilt die Aromutisierungsregel (ALDER-RICKERT) Die Addukte aus Cyclohexadien-Derivaten und Acetylendicarbonsaureestern zerfallen thermisch unter Bildung von Benzolabkommlingen und Ethenen; Addukte von Eigliedrigen cyclischen Dienen dagegen reversibel in ihre Komponenten:

287

COOR C I COOR

COOR

+ COOR

CHz=CH2

COOR

Sowohl die Additionsfreudigkeit des Diens und Philodiens als auch die Stabilitat des Addukts werden von der Zahl und Natur ihrer Substituenten beeinflul3t. So erhohen z.B. elektronenliefernde Substituenten die Reaktivitat des Diens, wahrend beim Philodien elektronenanziehende Gruppen die Reaktionsfahigkeit steigern (ALDER-Regel).Umgekehrt beschleunigen elektronenliefernde Substituenten am Philodien sowie elektronenanziehende Substituenten am Dien die Reaktion (1.4-Additionmit inuersem Elektronenbedarf). Als Reaktionsmechanismus wird fur die Dien-1 .hAddition ein Mehrzentrenprozefi angenommen, bei dem die beiden neuen a-Bindungen gleichzeitig gebildet werden (EinstufenprozeB). Auch sterische Effekte bestimmen den Verlauf der Reaktion. Allgemein gilt, daJ3 die Konfiguration der beiden Komponenten, also auch ihrer Substituenten, bei der Addition erhalten bleibt. Die Addition eines cyclischen Diens (z.B. Cyclopentadien) an Maleinsaureanhydrid erfolgt stets aus einer ,,Orientierung mit maximaler Haufung der Doppelbindungen" beider Partner und damit aus einer Anordnung ihrer grofitmoglichen Wechselwirkung (Nachbargruppeneffekt). Von den beiden Moglichkeiten, exo- und endo-Form, entsteht bevorzugt die endo-Form.

endo-Form

exo-Form

288

Die frei drehbaren acyclischen Diene reagieren aus einer quasicyclischen Konstellation heraus, verhalten sich also wie cyclische Diene. Die intramolekulare Dien-Addition ist zu einer wichtigen Methode zur Darstellung komplexer polycyclischer Systeme entwickelt worden.

SchlieSlich kann an die Stelle einer C=C-Doppelbindung im Dien eine C-HBindung treten. Diese indirekte substituierende Addition wird En-Synthese genannt.

0

0

Beide Reaktionsformen, reine Dien-Addition und substituierende En-Addition, konnen bei gewissen konstitutiven Voraussetzungen neben- bzw. nacheinander auftreten. Die Dien-Synthese wurde fur die Erforschung von Naturstoffen weitgehend angewendet (z.B. in der Reihe der Fettsauren, bei Aldehyden des Safranal- und Cyclocitraltypus, bei Terpenen, Steroiden sowie zur Cantharidin- und Ascaridol-Synthese). 0. DIELS,K. ALDEKLiebigs Ann. Chem. 460 (1928)98;470 (1929)62;Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929)2081,2087. K. ALDERu. G. STEIN,Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929)2344. 0.DIELS,Angew. Chem. 42 (1929)911;Ber. dtsch. chem. Ges. 69A (1936)195;Chemiker-Ztg. 61 (1937)7. K. ALDERu. 0. DIELS,Liebigs Ann. Chem. 490 (1931)236. K. ALDERu. H. E RICKERT,Liebigs Ann. Chem. 524 (1936)180;Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 1354. A. WASSERMANN, Trans.Faraday Soc. 34 (1938)128;J. chem. Soc. 1935 828. K. ALDEQG. STEIN,Angew. Chem. 50 (1937)510. K. ZIECLER,G. 0. SCHENCK, E. W KROCKOY Naturwissenschaften 29 (1941)390. R. B. WOODWARD, J. Amer. chem. Soc. 64 (1942)3058. J. A. NORTON,Chem. Reviews 31 (1942)497. E.BERGMANN, L.HASKELBERG u. E BERGMA",J. org. Chemistry 7 (1942)303. G.0.SCHENCK u. K. Z I E C L E ~Naturwissenschaften 32 (1944)157. R. B. WOODWARD, H. BAER, J. Amer. chem. Soc. 66 (1944)645. M.C. KLOETZEL, Org. Reactions 4 (1948)1. H. L. HOLMES,Org. Reactions 4 (1948)60. L. W BUTZ, A. W RYTINA, Org. Reactions 5 (1949)136. A. C. COPE , E. C. HERRICK, Org. Syntheses 30 (1950)93. A. C. COPEu. Mitarb., J. Amer. chem. Soc. 74 (1952)4867.

289

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290

Dien-1.4-Addition

WAGNER~AUREGG

von Maleinsaureanhydrid an 1.1-Diaryl-ethylene I unter Bildung des bis-Adduktes 11, das in das aromatische Ringsystem I11 umgewandelt werden kann.

o=c-0

R"

\

I

I

R' Ia

o=c-0 HC-C,'

I

,O

+ HC-C,so 11 ,o

- 2 H2

- R '

I1

R' I11

1

+ H J +&C-COOH

YOOH

R'

Q

Q

Das Tetrahydronaphthalin-DerivatN entsteht aus dem Addukt I1 beim Behandeln mit HBr oder H J unter Abspaltung eines Mols Maleinsaure-anhydrid und liefert nach Aromatisierung und DecarboxylierungV 29 1

Die Reaktion verlauft wahrscheinlich uber das Zwischenprodukt I a, das ein weiteres Molekul Maleinsaure-anhydrid unter Bildung des bis-Adduktes I1 addiert. Auch Maleinimid-Derivate, z. B. VI, reagieren als Dienophile mit Phenylethylen zu einem 2:1-Cycloaddukt.

o=c, ,c=o N H

VI Vgl. Dien-1.4-Addition, S. 286.

T. WAGNER-JAUREGG, Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930) 3213; Liebigs Ann. Chem. 491 (1931) 1. B. J. E HUDSONu. R. ROBINSON, J. chem. SOC.1941 715. E BERGMANN, J. SZMUSZKOWICZ u. G. FAWAZ, J. h e r . chem. SOC.69 (1947) 1773. E BERGMANN u. J. SZMUSZKOWICZ, J. h e r . chem. SOC.69 (1947) 1777, 1779. M. C. KLOETZEL, Org. Reactions 4 (1948) 33. T. WAGNER-JAUREGG, G. HAUSLER,A. DEMOLIS, Experientia 22 (1966) 288. T. WAGNER-JAUREGG, Tetrahedron Letters 1967 1175. T. WAGNER-JAUREGG, Synthesis 1980 769. S. B. EVANS,M. ABDELKADER, A. B. PADIAS, H . K. HALLjr., J. org. Chemistry 54 (1989) 2848.

1.5-Dien-Umlagerung (Diallyl-Umlagerung)

COPE

von a-allyl-vinyl-substituiertem Malonnitril, Cyanessigsaureester und Malonester zu a , B-ungesattigten Verbindungen. Das Konjugationsbestreben der C=C-Doppelbindung mit der Ester- bzw. Nitrilgruppe ist die treibende Kraft der reversiblen Reaktion.

Die strukturelle Voraussetzung fur diese [3,3]-sigmatrope Umlagerung ist das Vorliegen des Diallyl(l.5-Dien)-Systems

\ /

I l l 1 I I

C=C-C-C-C=C

/

\

einfache 3-Methyl-1.5-hexadien (I) lagert sich um, jedoch langsam: 292

. Auch das

Die Geschwindigkeit der Umlagerung sinkt in der Reihenfolge Malonnitril, Cyanessigester, Malonester, wahrscheinlich wegen des grofleren Konjugationsbestrebens der C=N-Gruppe mit der C=C-Doppelbindung. Die Nitril- bzw. Ester-Mehrfachbindung kann auch durch eine Phenylgruppe ersetzt werden, deren Konjugationstendenz beim Erhitzen eine analoge Umlagerung erwirkt. Aus 3-Phenyl-1.5-hexadien (11) bildet sich z.B. l-Phenyl-1.5-hexadien (111).

Bei 3-Hydroxy-1.5-dienen verlauft die Umlagerung irreversibel: Oxy-COPE-

Urn1agerung:

Die Umlagerung von trans-1.2-Divinyl-cyclopropan(IV) in Cycloheptadien-1.4 (V) ist durch die Spannung des Cyclopropanrings erleichtert:

Iv

V

cis-Divinylcyclopropan lagert sich bereits bei - 40" um. 1st die Vinylgruppe jedoch Teil eines aromatischen Systems, z.B. bei der Verbindung VI, so findet keine Umlagerung statt:

293

Auch unter Beteiligung von Heteroatomen verlauft die Umlagerung: z.B. Allyluinylarnin-urnlugerung(ha-COPE-Urnlugerung):

Die Allylvinylether-Urnlagerung ist als CLAISEN-Urnlugerung, S. 91, bekannt. Bei der Diallyl-Umlagerung handelt es sich um eine Mehrzentrenreaktion, die nach bestimmten Regeln ablauft (Vgl. WOODWARD-HOFFMA", S. 504). Es wurde ein 4-Zentren-Ihergangszustandnachgewiesen [DOERING,ROTH]. Sie verlauft nach erster Ordnung und erfolgt auch in der Gasphase. Die Reaktion stellt eine echte thermische Umlagerung des ,,nomechanism"-Typs dar, die uber einen cyclischen aktivierten Ubergangszustand VII (Sesselform) verlauft. A

A

VII Die 1.5-Dien-Umlagerung gehort in die Reihe der Valenzisomerisierungen, d.h. der Reaktionen, bei denen eine intramolekulare Umgruppierung der Roder der R- und 0-Bindungen stattfindet. Einer ,,degenerierten" Umlagerung unterliegt das Homotropiliden:

Vgl. O-Allyl-+ C-Allyl-Umlagerung,S. 91. A . C. COPE u. E. M. HARDY J. h e r . chem. Soc. 62 (1940)441. A . C.COPEu. Mitarb.,J. h e r . chem. SOC.63 (1941)1843,1852;66 (1944)1684;69 (1947)1893;71 (1949)3423;72 (1950)59. A . C. COPE, A. C. HAVENjr., E L. RAMP u.E . R. TRUMBULL, J. Amer. chem. SOC.74 (1952)4867. A. C. COPE,L. FIELD,D. W H. MACDOWELL u. M. E. WRIGHT,J. Amer. chem. Soc. 78 (1956)2547. A . C. COPE,J. E . MEILIu. D. W H. MACDOWELL, J. h e r . chem. Soc. 78 (1956)2551. C. A. GROBu. I? SCHIESS, Angew. Chem. 70 (1958)502. C. WALLINGu. M. NAIMAN,J. Amer. chem. SOC.84 (1962)2628. E . VOGEL,Angew. Chem. 74 (1962)829. E.VOGEL,0. RoOS u.K. H. DISCH,Liebigs Ann. Chem. 653 (1962)55.

294

W. v. E. DOERING u. W R. ROTH,Tetrahedron 18 (1962)67;19 (1963)715. W v. E.DOERING u. W R. ROTH, Angew. Chem. 75 (1963)27. R. HUISGENu. E MIETZSCH,Angew. Chem. 76 (1964)36. G.S.HAMMOND u. C. D. DEBOEKJ. Amer. chem. Soc. 86 (1964)899. J.A. BERSONu. M. JONES jr., J. Amer. chem. SOC.86 (1964)5017,5019. G.MAIER,Chemie in unserer Zeit 1968 35. H. M. FREY, R. WALSH,Chem. Reviews 69 (1969)111. A. VIOLA,J. H. MACMILLAN,J. h e r . chem. SOC.92 (1970)2404. R. W THIES,M. T. WILLS,Tetrahedron Letters 1970 513. E. WINTERFELDT, Fortschr. chem. Forsch. 16 (1970/71)75. R. HOFFMANN,W-D. STOHRER, J. Amer. chem. SOC.93 (1971)6941. S. J. RHOADS,N. R. RAULINS,Org. Reactions 22 (197511. E VOGTLE,E. GOLDSCHMITT, Chem. Ber. 109 (197611. R. E LUTZ,Chem. Reviews 84 (1984)205. M. BEARPARK,E BERNARD],M. OLIWCCI, M. A. ROBB,J. Amer. chem. SOC.112 (1990)1732. M. DUPUIS,C. MURRAY,E. R. DAVIDSON,J.h e r . chem. SOC.113 (1991)9756. K. J. SHEA,G. J. STODDARD, W F! ENGLAND,C. D. HAFFNER,J. Amer. chem. SOC.114 (1992)2635. H.JIAO, I? VON R. SCHLEYER, Angew. Chem. 107 (1995)329. I? M. KozLOWSKI, M. DUPUIS, E. R. DAVIDSON,J. h e r . chem. SOC.117 (1995)774. A.S.ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb(1972)930.

Dien-obBenzol-Umlagerung unter Aromatisierung 4.4-disubstituierter alicyclischer Dien-ole vom Typ I unter dem Einflulj von Sauren. Aus dem sekundliren Alkohol entsteht unter Wanderung eines Substituenten und Eliminierung der Hydroxylgruppe ein Benzolderivat vom Typ 11: 295

I R I

COOH

COOH

I

co

5 6 I

co

HOOC

I

I

H@*

H

OH

I11 Iv Auch bei kondensierten Ringsystemen wurden derartige Umlagerungen beobachtet. Eine ahnliche Aromatisierungsreaktion spielt sich in der Natur bei der Bildung der Phenylbrenztraubensaure aus Prephensaure ab ( a e r g a n g von I11 zu IV). Da hierbei keine Wanderung eines Substituenten erfolgt, sondern Kohlensaure abgespalten wird, spricht man in diesem Fall besser von einer Dien-ol-Benzol- Urnwandlung. Vgl. Dienon

+ Phenol-Umlagerung, S. 297; Alkylcarbenium-Umlagerung, S. 76.

H. PLIENINCER u. G. KEILICH,Angew. Chem. 68 (1956) 618. u. G. KEILICH,Chem. Ber. 91 (1958) 1891. H. PLIENINGER J. h e r . chem. SOC.80 (1958) M. J. GENTLES,J. B. MOSS, H. L. HERZOGu. E. B. HERSHBERG, 3702. u. H. G. NEUMANN, Liebigs Ann. Chem. 646 (1961) 148. H. DANNENBERC E. CASPI,E. CULLEN, I? K. GROVER u. W GROVER J. chem. SOC.1963 2166. H. PLIENINGEF, G. EGE,M. I. ULLAH,Chem. Ber. 96 (1963) 1610. Helv. chim. Acta 51 (1968) 828. H.-J. HANSEN,B. SUTTER,H. SCHMID, I? VITTORELLI, J. PETER-KATALINIC, G. MUKHERJEE-MULLER, H.-J. HANSEN,H. SCHMID,Helv. chim. Acta 58 (1975) 1379. K. C. MAJUMDAR, A. T.KHAN,S. K. CHATTOPADHYAY. Chem. Commun. 1989 654.

296

Dienon + Phenol-Umlagerung bei der Behandlung 4.4-disubstituierter Cyclohexadienone I mit starken Sauren wie z. B. Schwefelsaure, p-Toluol-sulfonsaure, Chlorwasserstoff. Dabei entsteht unter anionotroper Wanderung eines Alkyl- oder Arylrestes und Aromatisierung das entsprechende substituierte Phenol 111.

I

I11

Die Reaktion verlauft uber ein energiereiches Carbenium-Kation 11. Die Oktettliicke wird wie bei der Pinakol + Pinakolon-Umlagerung durch die Einlagerung eines Anions aufgefullt. Die Verbindung stabilisiert sich dann durch Aromatisierung.

I

5

H

OH

H

OH

Kocht man 4.4-Dimethyl-keto-naphthalin (IV)mit Essigsaureanhydrid in Gegenwart von Schwefelsaure, so entsteht 3.4-Dimethyla-naphthol (V). 297

OH

i

Iv

V

Ganz analog verlaufen die schon lange bekannte Umlagerung von Santonin in Desmotrop-Santonin und die Aromatisierung des Ringes A bei den Steroiden. Das spirocyclische Cyclohexadienon-Derivat VI lagert sich bei der Behandlung mit Acetanhydrid und Schwefelsaure zum Triphenylen-Derivat VII um:

0

OCOCH3

VI

VII

Vgl. Alkylcarbenium-Umlagerung, S. 76; Dienol nakolon-Umlagerung, s. 569.

+Benzol-Umlagerung, S. 295; Pinakol + Pi-

K. V. AUWERS u. K. ZIEGLER, Liebigs Ann. Chem. 425 (1921) 217. H. H. INHOFFEN u. Mitarb., Natunvissenschaften 26 (1938) 756; Ber. dtsch. chem. Ges. 73 (1940) 451; 74 (1941) 604, 1911; Liebigs Ann. Chem. 563 (1949) 127, 177; Angew. Chem. 53 (1940) 473; 59 (1947) 207.

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298

H. J. SHINE,C. E. SCHOENING, J. org. Chemistry 37 (1972)2899.

Y.KIKUGAWA, ' I KITAMURA, ! M.KAWASE,Chem. Commun. 1989 525. J. N.MARX, J. C. ARGYLE,L. R. NORMAN,J. h e r . chem. Soc. 96 (1974)2121. B.HAGENBRUCH, S. HUNIG, Chem. Ber. 116 (1983)3884. A. G.SCHULTZ, S. A. HARDINGEq J. org. Chemistry 66 (1991)1105. Y.CHEN,J.-L.REYMOND, R. A. LERNEKAngew. Chem. 106 (1994)1694. H.HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)39.

Diketon +Diazoke ton-Urnwandlung

CAVA

durch Reaktion von a-Diketonen I (1.2-Indandion mit R, R'=H) mit einem Aquivalent p-Toluolsulfonyl-hydrazid.Die Reaktion wird in Methanol ausgefuhrt und verlauft uber das Monotosyl-hydrazon 11, das sich leicht in verdunnter Natronlauge lost. Das gebildete Natriumsalz I11 zersetzt sich in w a r i g e r Losung leicht zu Natrium-Toluol-p-sulfinat und dem Diazoketon IV (2-Diazo-lindanon mit R, R = H ) . Diese Diazoketon-Darstellung ist eine Variante der Aryldiclzoulkun-Synthese nach BAMFORD-STEVENS.

I

I1

111

Besonders gut verlauft die Spaltung des Hydrazons I1 zu Diazoketon IV mit basischem Aluminiumoxid in Methylenchlorid. 299

Diese Methode ist besonders zur Darstellung cyclischer und nicht endstandiger a-Diazoketone geeignet. Die Ausbeuten an Diazoketon liegen bei 60 bis 90%. Aus Acenaphthenchinon (V), Phenanthrenchinon (VI), Isatin (VII) und Campherchinon (VIII) erhalt man auf diese Weise die entsprechenden a-Diazoketone.

Endstandige a-Diazoketone konnen einfacher aus den Carbonsaurechloriden und Diazomethan dargestellt werden. Vgl. Aryldiazoalkan-Darstellung,S. 138; Diazoketon-Synthese, S. 274. W. BORSCHE u. R. FRANK,Liebigs Ann. Chem. 450 (1926) 75. M. I? CAVAu. R. L. LITLE,Chem. and Ind. 1957 367. M. l? CAVA,R. L. LITLEu. D. R. NAPIER,J. h e r . chem. Soe. 80 (1958) 2257. B. EISTERTu. W SCHADE, Chem. Ber. 91 (1958) 1411. 0. SUS, H. STEPPAN u. J. ROCHLITZ, Liebigs Ann. Chem. 639 (1961) 93. W. RIED,H. MENGLER,Fortschr. chem. Forsch. 5 (1965/66) 15. J. M. MUCHOWSKI, Tetrahedron Letters 1966 1773. B. EISTERT,M. REGITZ, G. HECK,H. SCHWALL in HOUBEN-WEYLMULLER10/4 (1968) 561 B. EISTERT, E. ENDRES, Liebigs Ann. Chem. 734 (1970) 56.

Dioxindol-Synthese

MARTINET

aus aromatischen Aminen I und Mesoxalsaureester (11).Zunachst erhalt man Dioxindol-~arbonsaureester-(3) (1111, die man in Abwesenheit von Sauerstoff mit Alkali verseift und dann zu Dioxindol (IV)decarboxyliert. Es konnen auch Naphtho-dioxindole dargestellt werden. Wird 0 2 nicht ausgeschlossen, so entstehen Isatine, z.B. aus a-Naphthylamin + 6.7-Benzo-isatin.

0NH2

I

300

OH

0

-O\NI:zcWRI

+C-COOR III COOR I1

0

H I11

H

Iv

A. GUYOTu. J. MARTINET, C. R. hebd. S an ces Acad. Sci. 156 (1913)1625;C. A. 7 (1913)3112. J. MARTINET, Ann. Chimie [91 11 (1919)85;C.R. hebd. S6ances Acad. Sci. 166 (1918)851,998. J. HALBERKANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921)3079. W. LANGENBECK u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 499 (1932)201;512 (1934)276. W C. SUMPTER, Chem. Reviews 37 (1945)472. E BENINGTON, R. D. MORIN,L.C. CLARKE jr., J. org. Chemistry 23 (1958)19. V H. BROWN,W A. SKINNER, J. I. DE GRAW, J. Heterocyclic Chem. 6 (1969)539.

Disulfid-Spaltung

ZINCKE

mit Chlor oder Brom zur Darstellung von aromatischen und aliphatischen Sulfenylhalogeniden. Die Reaktion wird in Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Ethylenchlorid und manchmal auch in Benzol oder Pentan als Losungsmittel bei relativ niedrigen Temperaturen unter Feuchtigkeitsausschlufi durchgefuhrt.

/ -\

@

O

+

cH3-s-s-cH3

+ clz

S

-

0 2

2

2cH3-scI

Chlor greift die Disulfidbindung energischer an als Brom, und die Sulfenyljodide konnten mit dieser Methode iiberhaupt nicht dargestellt werden. Eine zweite Schwierigkeit besteht in der als Konkurrenzreaktion auftretenden Halogenierung des aromatischen Kerns bzw. der aliphatischen Kette. Nur wenn diese Halogenierung langsamer erfolgt als die Spaltung der Disulfidbindung, ist die Darstellung der Sulfenylhalogenide moglich. Aus diesem Grund arbeitet man bei tiefen Temperaturen und unter Ausschlulj von Licht. Da diese storende Halogenierung bei Alkylresten besonders leicht eintritt, sind aliphatische Sulfenyhalogenide nur aufierst schwierig darzustellen (bei -15 bis - - Z O O > . Bei den aromatischen Disulfiden hemmen o- oder p-standige Nitrogruppen die Kernhalogenierung, und man erhalt in diesem Fall besonders hohe Ausbeuten. Aminogruppen mussen vorher acyliert werden. T. ZINCKE,Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911)769. T.ZINCKE u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 391 (1912)55, 57;400 (1913)1; 406 (1914)103;416 50 (1917)116;51 (1918)352,751. (1918)86;Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912)471,3457,3468; K. FRIESu. G. SCHURMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1919)2182. H. RHEINBOLDT u. E MOTT,Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939)668. M. H. HUBACHER, Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1943)455. N. KHARASCH, S.J. POTEMPA u. H. L .WEHRMEISTER, Chem. Reviews 39 (1946)283. E.KUHLE,Synthesis 1970 561. R. J. ALABASTER,W. J. BARRY,J. chem. SOC. (C) 1970 78. A. SCHOBERL u. A. WAGNER in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)268. R. SCHUBART in HOUBEN-WEYL-MULLER Ell/1(1985)72.

30 1

y-Disulfon-Hydrolyse-Regel

STUFFER

,,1. Alle diejenigen Sulfone sind verseifbar, in welchen an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen sich Sulfongruppen befinden. 2. Verseifbar sind ferner solche Sulfone, in welchen an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen an dem einen ein bzw. zwei Sulfon-Reste, an dem andern eine stark negative Gruppe (Carboxyl oder Chlor) gebunden sind. " Die Spaltung wird mit verdunntem Alkali, mit Ammoniak oder primaren und sekundiiren Aminen ausgefuhrt. Die Verbindungen verlieren dabei eine Sulfonylgruppe und gehen in P-Hydroxysulfone uber.

Unter dem Alkalieinflulj spaltet sich wahrscheinlich primar ein Molekul Sulfinsaure ab; das zuruckbleibende ungesattigte Sulfon lagert Wasser an, wobei das P-Hydroxysulfon entsteht. Unter diesem Gesichtspunkt hat BACKERdie Regel erweitert: Wenn eines der beiden Kohlenstoffatome, die an die Sulfongruppe gebunden sind, noch einen anderen negativen Rest tragt und wenn sich gleichzeitig ein aktives Wasserstoffatom am P-standigen Kohlenstoff befindet, kann das Molekul in Sulfinsaure I und die ungesattigte Verbindung I1 gespalten werden.

X I

R-S@--CH-CHzY

-

X I

R-SaH

I

+ HC=CH-Y I1

Die Alkalispaltung cyclischer Disulfone verlauft entsprechend unter Ring-

6 ffnung.

Auch Trisulfone, deren Sulfonylgruppen durch zwei Kohlenstoffatome getrennt sind, reagieren auf diese Weise. 302

R. OTTOu. H. D A M K~ HLEK J. prakt. Chem. 121 30 (1884)171,321. R. OTTO,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)154. E. S T U F F Ber. E ~ dtsch. chem. Ges. 23 (1890)3226. W AUTENRIETH, Ber. dtsch. chem. Ges. 24 ( 1891) 1512. E.BAUMANN u. G. WALTER,Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893)1124. E. I? KOHLERu. M. R E I M EAmer. ~ Chem. J. 31 (1904)163. E. FROMM u. H. JORG,Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925)304. J. A. REUTERSKI~LD, J. prakt. Chem. [21 127 (1930)269;129 (1931)121. H. J. BACKEKBull. SOC.chim. France [5) 17 (1950)729;Recueil Trav. chim. Pays-Bas 70 (1951)92. A. S C H ~ B Eu.RA. L WAGNER in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)257. in HOUBEN-WEYL-MULLER Ell (1985)1256. K. SCHANK

Doppelbindungs-Regel

FRIES

fur kondensierte aromatische Ringe. In mehrkernigen Systemen besteht die Tendenz, moglichst viele Ringe in einen benzoiden Bindungszustand zu bringen, d. h. eine benzolahnliche Anordnung der Bindungselektronen zu erreichen. Der aromatische Charakter eines einzelnen Ringes wird zu diesem Zweck in kondensierten Systemen oft ganz oder teilweise aufgehoben, um so mehreren anderen Kernen des Systems die notwendige Anzahl von Elektronen zu vermitteln. Die benzoide Elektronenanordnung ist energetisch begiinstigt und deshalb besonders stabil (Resonanz-Stabilisierung). So ist z. B. Struktur I im Naphthalin stabiler als 11, da I1 einen o-chinoiden Ring besitzt, analog beim Anthracen, wo Struktur Ib einen o-chinoiden Ring enthalt, IIb aber zwei, was diese Form instabiler macht.

Ib (stabil) /

I (stabil)

/

I1 /

/

/

IIb K. FRIESu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 454 (1927)121;516 (1935)248. W C. LOTHROP, J. Amer. chem. SOC.58 (1936)749. L. l? FIESEK R.HUISGEN,G.SORGE,Liebigs Ann.Chem. 566 (1950)162.

303

Dunkelreaktion

BLACKMAN

bei der Photosynthese wurde dadurch entdeckt, dal3 bei hoher Lichtintensitat und geringer Kohlendioxid-Konzentrationdie Geschwindigkeit der Photosynthese stark von der Temperatur beeinflufit wird, bei schwachen Lichtintensitaten und hoher Kohlendioxid-Konzentrationjedoch die Reaktionsgeschwindigkeit nicht von der Temperatur abhangt. BLACKMAN zog daraus den SchluB, dal3 bei der Photosynthese mindestens zwei verschiedene Reaktionen zu unterscheiden sind, eine chemische, temperaturabhangige, die CO2 verbraucht, und eine photochemische, die nicht temperaturabhangig ist. Bei der Lichtreaktion wird Wasser gespalten, wobei der aktive Wasserstoff von einem Acceptor ubernommem wird. Bei der Dunkelreaktion wird primar nach dem Schema einer reduktiven Carboxylierung unter Bildung von 3-Phosphoglycerinsaure (11) C 0 2 angelagert, wobei unter Beteiligung von Fermenten D-Ribulose-1.5-diphosphat (I) als Acceptor fungiert. CHzOPO(OH)2 I

c=o

coz

I H-COH

I H-COH I CH20PO(OH)2

I

HZO

CH20PO(OH)2 I H-C-OH I COOH

I1

COOH I H-C-OH I CH2OPO(OH)2

I1

Vgl. Photo-Reduktion, S. 561; Photosynthese-Cyclus, S. 563.

E E BLACKMAN, Ann. Botany 19 (1905) 281. D. I. ARNON,E R. WHATLEYu. M. B. ALLEN,Science [Washington] 127 (1958) 1026. M. CALVIN,Angew. Chem. 68 (1956) 253. 0. WARBURGu. Mitarb., Angew. Chem. 69 (1957) 627. J. LEHMANN, Chemie in unserer Zeit 2 (1968) 67.

Elektronenstofi-induzierteH-Wanderung

MCLAFFERTY

in Alkylketonen, -estern, Sauren, Nitrilen (mit mindestens drei Kohlenstoffatomen) beim ElektronenbeschuS im Massenspektrometer.

I

304

Dabei wandert ausschliefilich ein Wasserstoffatom der y-standigen CH-Gruppen als Proton. Diese Reaktion verlauft uber einen 6-gliedrigen Ubergangszustand und fuhrt zu einer Olefinabspaltung. Die positive Ladung bleibt im Fragment I, weil in diesem eine Ladungsstabilisierung besser moglich ist. Diese Umlagerung wird bei folgenden Verbindungsklassen beobachtet:

C'

H,

It

8

X

I

+

NC\

X = CH2,0, S, NR

Y = H, R, OH, OR, SH, SR, NH2, NHR, NR2 Vgl. Xanthogenat-Spaltung,S.655.

E W MCLAFFERTY, Appl. Spectroscopy 11 (1957)148. E W MCLAFFERTY, Analytic. Chem. 31 (1959)82,2072. E. STENHAGEN, Z.analyt. Chem. 181 (1961)462. G. SPITELLEK M. SPITELLER-FRIEDMA", Mh. Chem. 95 (1964)257. C. DJERASSI,M. FISCHEF,J. B. THOMSON,Chem. Commun. 1966 12. P BROWN,C. DJERASSI,Angew. Chem. 79 (1967)481. A. MANDELBAUM, K.BIEMANN,J. Amer. chem. SOC.90 (1968)2975. W.F! WEBE& R. A. FELIX,A. K. WILLARD,J. Amer. chem. SOC.92 (1970)1420. G.EADON,J. DIEKMAN,C. DJERASSI,J. Amer. chem. SOC.92 (1970)6205. R. J. HIGHET,F! E HIGHET,Tetrahedron Letters 1970 1803. J. R. DUS, Y.M. SHEIKH, C. DJERASSI,J. h e r . chem. SOC.94 (1972)473. G. EADON,J. Amer. chem. SOC.94 (1972)8938. D. G.KINGSTON,J. T. BURSEY, M. M. BURSEY,Chem. Reviews 74 (1974)215. C. WESDEMIOTIS, R. FENG, E W MCLAFFERTY, J. h e r . chem. SOC.107 (1985)715. T.H. OSTERHELD, J. I. BRAUMAN,J.h e r . chem. SOC.112 (1990)2014.

Enolbestimmung

MEYER

durch Brom-Addition an die enolische Doppelbindung in alkoholischer Losung. Das Enol I reagiert momentan, und es entsteht das a-Bromketon 11. Die Halogenierung des Enols verlauft wesentlich rascher als die Urnwandlung des Ketons in das Enol. R-CZCH-R I

OH

I

+ BQ

-

R'-C-CH-R II

I

+ HBr

0 Br I1

305

Zur quantitativen Bestimmung des Enol-Anteils eines Gleichgewichts-Gemisches wird mit iiberschiissiger alkoholischer Brom-Losung versetzt und das nicht verbrauchte Brom rasch durch Zugabe alkoholischer /3-Naphthol-Losung entfernt. Dann wird ein UberschuR an Kaliumjodid zugefiigt und angesauert. Es tritt Ausscheidung von Jod ein. R-C-CH-R I1 I 0 Br

+2

p + 2J0

-

R-C-m-R ll

+ HBr + J2

0

Das hierbei entsprechend der Menge des gebildeten a-Bromketons entstandene Jod kann mit Thiosulfat-Losung titrimetrisch bestimmt werden. Diese Methode liefert nur bei Verbindungen mit geringem oder mittlerem Enolgehalt genaue Werte. Bei stark aciden Keto-Enol-Tautomeren kann neben der Enol-Bromierung auch direkte C-H-Bromierung eintreten, so daR hierbei zu hohe Werte fur den Enolgehalt erhalten werden. K. H. MEYER,Liebigs Ann. Chem. 380 (1911) 212; Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911) 2720; 45 (1912) 2843; 47 (1914) 835; 53 (1920) 1412; 54 (1921) 577.

W DIECKMA",Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 2470. E ARNDT,H. SCHOLZ u. E. FROBEL, Liebigs Ann. Chem. 521 (1935) 99. H. BOHMEu. H. F I S C H EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 77 (1944) 237. G. SCHWARZENBACH u. C. WITTWER, Helv. chim. Acta 30 (1947) 657,669. H. MAUSERu. B. NICKEL,Chem. Ber. 97 (1964) 1745. A. GERO,J. org. Chemistry 26 (1961) 3156. C. H. WARD,J. chem. Educat. 39 (1962) 95. N. L. ALLINGER, L. W CHOW,R. A. FORD,J. org. Chemistry 32 (1967) 1994. J. G. DAWBER, M. M. CRANE, J. chem. Educat. 44 (1967) 150. J. R. KEEFE,A. J. KRESGE,N. r! SCHEPP, J. Amer. chem. SOC.,112 (1990) 4862. H. HENECKA u. B. EISTERTin HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 388.

Entfernungssatz der optischen Drehung

TSCHUGAEFF

Eine chemische h d e r u n g am Substituenten eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms beeinfldt die Drehung um so mehr, je naher die veranderte Stelle am Asymmetriezentrum liegt. Die molekulare Drehung homologer Reihen strebt einem Grenzwert zu. Vgl. Optischer Verschiebungssatz, S. 503; Vicinal-Regel, S. 648. L. TSCHUGAEFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 31 (1898) 360, 1775, 2451. J. HOMFRAY u. PA. GWE, Journ. Chim. physique Genhve 1 (1903) 507; Chem. Zbl. 1904 I 780. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933) 181; Mh. Chem. 85 (1954) 541. W. KUHN,Angew. Chem. 68 (1956) 99. J. H. B R E W S T J. E ~Amer. chem. SOC.81 (1959) 5475.

306

Enthalogenierung

GRIGNARD

von Polyhalogenverbindungen mit Mugnesium. Die Reaktion erfolgt stufenweise und verlauft iiber die zunachst entstehende magnesiumorganische Verbindung I, die mit Wasser zersetzt wird und dann ein Halogen weniger besitzt.

I OH Hal

So kommt man in der Thiophen-Reihe schrittweise vom Tetrabromthiophen (11) uber die 2.3.4-Tribromverbindung I11 zum 3.4-Dibrom-thiophen (IV).

I1

I11

rv

Entsprechend verlauft die Enthalogenierung bei der Tetrachlorverbindung. Mit dieser Methode gelingt es, partiell halogenierte Verbindungen darzustellen, die durch direkte Halogenierung nicht oder nur schwierig zuganglich sind. a-Standige Halogenatome sind am leichtesten abzulosen, die B-standigen werden schwieriger und nur unvollstandig angegriffen. Die Reaktion wird in etherischer Losung ausgefiihrt, am besten unter Zusatz molarer Mengen Ethylbromid. Aus Pentachlorbenzol gewinnt man auf diese Weise 1.2.4.5-Tetrachlorbenzol in etwa 75 %iger Ausbeute:

Vgl. Organomagnesium-Addition, S. 505.

V GRIGNARD, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 130 (1900)1322. L. GATTERMANN, Liebigs Ann. Chem. 393 (1912)230. W. STEINKOPF,H. JACOB u. H. PENz, Liebigs Ann. Chem. 512 (1934)136. W.STEINKOPF,Liebigs Ann. Chem. 543 (1940)128. S.GRONOWITZ u. T. RAZNIKIEWICZ, Org.Syntheses 44 (1964)9. M. T.RAHMAN,J. organomet. Chem. 225 (1982)25. K.NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a (1973)128.

307

Entmethylierung

POLONOVSKI

tertiarer, besonders heterocyclischer Amino-N-oxide mit mindestens einer NMethylgruppe durch Einwirkung von Essigsaureanhydrid oder Acetylchlorid. Die Reaktion ist basenkatalysiert und fuhrt unmittelbar zu den N-acylierten sekundaren Aminen I und Formaldehyd. Als eine Nebenreaktion tritt die Bildung von o-Acetoxy-N.N-dimethylanilin (11)ein:

0

t

H3C-N -CH3 I

I

I1

Nucleophile Reagenzien, z. B. tertikire Amine und Tetramethylammoniumacetat erleichtern die Entmethylierung zum N-Methyl-acetanilid, wahrend in neutralem Medium, z. B. in Wasser, uberwiegend die o-Acetoxy-Umlagerung eintritt. Die Bildung beider Endprodukte I und I1 wird uber eine gemeinsame Zwiformuliert. Dieses schenstufe 111, das N-Acetoxy-N.N.-dimethylanilinium-Ion, entsteht durch Acetylierung am Sauerstoff. Bei der Entmethylierung folgt Protonen-Abspaltung aus einer a - Methylgruppe, wobei das Acetat-Ion als Protonenacceptor dient:

308

A. Entmethyl ierung

0

0

rv

I11

CH.3 fiKN/f’

H3c,N,CH2-O-C-CH3 II

+‘O-C-CH.3 II 0

-

I1

Fur die Entmethylierung A und die o-Acetoxy-Umlagerung B wird ein Radikal-Paar-Mechanismus angenommen. Auch ein cyclischer Mechanismus wird diskutiert:

FH3 - H@

I1

0-c-cH3 II

I11

0

309

Vgl. Sulfoxid

+ Thioether-Umlagerung, S. 626.

u. M. POLONOVSKI, Bull. SOC. chim. France 41 (1927) 1190; Chem. Zbl. 1927 I1 M. POLONOVSKI 2676. E. WENKERT, Experientia [Basel] 10 (1954) 346. u. W HEYDKAMP, Chem. Ber. 92 (1959) 3223. R. HUISGEN,E BAYERLEIN L. HORNEKH. BRUGGEMA"u. K. H. KNAPP, Liebigs Ann. Chem. 626 (1959) 1. S.OAE,T. KITAOu. Y. KITAOKA,J. h e r . chem. SOC.84 (1962) 3366. S. OAEu. S. KoZUKA, Tetrahedron 20 (1964) 2691. J. H. MARKGRAF u. M. K. AHN,J. h e r . chem. Soc. 86 (1964) 2699. J. C. CRAIG,N. Y. MARY,N. L. GOLDMAN u. L. WOLF,J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 3866. V J. TRAYNEL~S u. I? L. PACINI,J. h e r . chem. SOC.86 (1964) 4917. R. HUISGEN,W. KOLBECK,Tetrahedron Letters 1965 783. J. Amer. chem. Soc. 93 (1971) R. T. LALONDE, E. AUER,CHUN FOOKWONG, V I? MURALIDHARAN, 2501. H. VOLZ,L. RUCHTI,Liebigs Ann. Chem. 763 (1972) 184. V SUNJIC,E KAJFE?, D. KOLBAH,H. HOFMAN,M. STROMAR, Tetrahedron Letters 1973 3209. E MANGENEY, N. LANGLOIS,C. LEROY,C. RICHE,Y. LANGLOIS, J. org. Chemistry 47 (1982) 4261. D.GRIERSON, Org. Reactions 39 (1990) 85. A.ALBWI,Synthesis 1993 263. R. HEMMER, W LURKENin HOUBEN-WEYL-MULLER E16d (1992) 875.

Enzym-Substrat-Bindug (Michaelis-Konstante )

MICHAELIS-MENTEN

bei enzymkatalysierten Prozessen, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit bei konstanter Enzymmenge mit steigender Substratkonzentration zunimmt, bis ein Grenzwert erreicht ist. Die Grorje dieser Grenzgeschwindigkeit ist der Enzymkonzentration direkt proportional. Dabei wird angenommen, darj das Enzym mit dem Substrat eine instabile Zwischenverbindung bildet, die mit den Ausgangsstoffen im Gleichgewicht steht. Der Zerfall der Zwischenverbindung sol1 der geschwindigkeitsbestimmende Vorgang sein. Die Gleichgewichtskonstante wird haufig MICHAELIS-Konsturzte genannt.

I

Substratkonzentration

3 10

A. J. BROWN, J. chem. SOC.81 (1902)373. L. MICHAELIS u. M. L. MENTEN,Biochem. 2.49 (1913)333. D.I. HITCHCOCK, J. Amer. chem. Soc. 48 (1926)2870. H.LINEWEAVER u. D. BURK,J. Amer. chem. Soc. 66 (1934)658. B. CHANCE, Adv. in Enzymol. 12 (1951)153. W G.MILLER u. R. A. ALBERWJ. h e r . chem. Soc. 80 (1958)5146. J. A. LEESON,Research 11 (1958)345. E A. HOMMES,Arch. Biochem. Biophysics 96 (1962)28. N.LUCAS,H. K. KINGu. S. J. BROWN,Biochem. J. 84 (1962)118. J. M. STURTEVANT, J. chem. Educat. 44 (1967)187. E E. BROT,M. L. B E N D EJ.~Amer. chem. SOC.91 (1969)7187. S. I. RUBINOW, J. L. LEBOWITZ, J. Amer. chem. SOC.92 (1970)3888. E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957)28. M. YOSHIDA, Biochemie 11 (1972)1087.

Asymmetrische Epoxidation

SHARPLESS

von Olefinalkoholen mit t-Butylperoxid in Gegenwart von Titan(lV1-isopropanolat und chiralem Weinsaurediethylester.

Obwohl diese enantioselektive Synthese auf aliphatische Alkohole beschrankt ist, sind die 2.3-Epoxy-(Oxiran-)alkoholevielseitig verwendbare Zwischenstufen fur die Herstellung einer grol3en Anzahl von optisch reinen Produkten. Das wichtigste Anwendungsgebiet liegt in der Kohlenhydratchemie; z. B konnten viele Hexosen in hoher optischer Reinheit uber die Epoxide gewonnen werden. Auch zahlreiche Sulfide werden durch eine Modifikation der Reaktion ( Zugabe von Wasser im bestimmten Verhaltnis) zu optisch aktiven Sulfoxiden oxidiert.

R-S-R

-

0 R-S-R

Vgl. Olefin-Epoxidation, S. 493. K. B. SHARPLESS, T. KATSUKI,J.Amer. chem. Soc. 102 (1980)5974. B. E.ROSSITE~ T. KATSUKI,K. B. SHARPLESS, J. Amer. chem. Soc. 103 (1981)464. K.B. SHARPLESS, S. S. WOODWARD, M. G. FINN,Pure appl. Chem. 66 (1983)1823. F! PITCHEN,H.B. KAGAN, Tetrahedron Letters 26 (1984)1049. A. P F E N N I N G Synthesis E~ 1986 89.

311

R. M. HANSON, K. B. SHARPLESS, J. org. Chemistry 5 1 (1986) 1922. K. A. JORGENSEN, R. A. WHEELER, R. HOFFMANN, J. Amer. chem. SOC.109 (1987) 3240. K. A. JORGENSEN, Chem. Reviews 89 (1989) 431. M. E. JUNG,Y. H. JUNG,Tetrahedron Letters 30 (1989) 6637. V JAGER,D. SCHROTER, B. KOPPENHOEFER, Tetrahedron 47 (1991) 2195. M. BAILEY, I. E. MARKO, W D. OLLIS,Tetrahedron Letters 32 (1991) 2687 . P G. POTVIN,S. BIANCHET, J. org. Chemistry 57 (1992) 6629. S. Y.KO, M. IMALIK,A. E DICKINSON, J. org. Chemistry 59 (1994) 2570. Y.-D. WU, D. K. LAI,J. Amer. chem. SOC. 117 (1995) 11327.

E ster-Amidierung

BODROUX

durch Umsetzung einfacher Carbonsaureester mit Arylaminomagnesium-halogeniden I (dargestellt aus Methylmagnesiumjodid und primarem bzw. sekundarem Amin). Dabei entstehen substituierte Saureamide 11.

I

-

J

(-J-c:;o

H

-

+Mg:OCH3

I1

Als Zwischenprodukt bildet sich ein Komplex, der aquimolekulare Mengen des Esters und des Halogenids enthalt und durch ein zweites Molekiil des Aminomagnesiumjodids zerlegt wird. Die Reaktion verbraucht deshalb stets zwei Aquivalente Halogenide. Man kann eine ganze Reihe substituierter Saureamide darstellen, z.B. aus Anilin und Capronsaureester Capronsaureanilid oder aus Anilin und Benzoesauremethylester Benzanilid (11). Die Methode ist dann von praparativer Bedeutung, wenn es gilt, aus empfindlichen Estern die Amide herzustellen, z.B. aus pJonyliden-essigester und o-Toluidin das entsprechende o-Toluidid. Nur Ester, die eine funktionelle Gruppe haben, welche mit der Magnesiumhalogenid-Verbindung Komplexbildung eingehen kann, liefern hohe Ausbeuten:

3 12

Bessere Ergebnisse als mit den magnesiumorganischen Verbindungen werden mit Aminodimethyl-aluminium-Verbindungenerhalten:

E BODROUX, Bull. SOC.chim. France 33 (1905) 831; 35 (1906) 519; 1 (1907) 912; C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 138 (1904) 1427; 140 (1905) 1108; 142 (1906) 401. H. L. BASSETTu. C.R. THOMAS, J. chem. SOC.1954 1188. R. KUHNu. C. MORRIS,Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937) 853. R. l? HOUGHTON,C. S. WILLIAMS, Tetrahedron Letters 1967 3929. A. BASHA, M. LIPTON,S. M. WEINREB, Tetrahedron Letters 1977 4171. K. NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a(1973) 278.

Ester-Darstellung

FISCHER-SPEIER

aus Alkohol und Saure im Rahmen einer Gleichgewichtsreaktion. Das SaureAlkohol-Gemisch wird unter RuckfluR gekocht; dabei sorgt etwas Mineralsaure (etwa 3 % Salz- oder Schwefelsaure) bzw. Bortrifluorid als Katalysator fur eine schnellere Einstellung des Gleichgewichts. Auch die Struktur der beiden Komponenten ist fur die Reaktionsgeschwindigkeit entscheidend. Substituenten am a-Kohlenstoffatom der Saure bzw. dem Carbinol-Kohlenstoff des Alkohols blockieren die Reaktionsstellen raumlich (sterische Hinderung) und erschweren die Umsetzung.

OH

.-

OH

I

I

OHH

OR

Durch Erhohung der Konzentration des Alkohols oder Entfernung des Reaktionswassers durch azeotrope Destillation mit Hilfe von Benzol kann man das Gleichgewicht zugunsten des Esters verschieben. Sterisch stark behinderte Carbonsauren, die sich nach dieser Methode nicht mehr verestern lassen, konnen in 1OOprozentiger Schwefelsaure als Losungsmittel verestert werden [NEWMAN]. 313

E. FISCHER u. A. S P E I E Ber. ~ dtsch. chem. Ges. 28 (1895)3252. M. POLANY1 u. L. SZABO, Trans. Faraday SOC.30 (1934)508. I. ROBERTSu. H. C. UREY,J. Amer. chem. SOC.60 (1938)2391. S. C.DATTA,J. N. E. DAYu. C. K. INGOLD,J. chem. SOC.1939 838. J. N. E. DAYu. C. K. INGOLD,Trans. Faraday SOC.37 (1941)686. M. S. NEWMAN,J. Amer. chem. SOC.63 (1941)2431. E. D. HUGHES,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 2 (1948)110. M. L. PETERSON u. J. u!WAY, Ind. Engng. Chem. 51 (1959)1081. R. C. PARISH,L. M. STOCK,J. org. Chemistry 30 (1965)927. H. ZIMMERMA",J. RUDOLPH, Angew. Chem. 77 (1965)65. K. SUCHETA,G. S. REDDY,D. RAVI,N. RAMA RAO,Tetrahedron Letters 35 (1994)4415. H.PIELARTZIK, B. IRMISCH-PIELARTZIK, T. EICHERin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985)659.

Ester-Fluorierung

GRYSZKIEWICZ-TROCHIMOWSKI-MCCOMBI

durch doppelte Umsetzung von a-Chlorcarbonsaureestern mit Kaliumfluorid bei erhohter Temperatur im Autoklaven. Es entstehen die Fluorcarbonsaureester. Auch die Chloralkohole lassen sich in die entsprechenden Fluor-Verbindungen uberfuhren.

Der Austausch von Chlor gegen Fluor kann bei den Chlorameisensaureestern sehr bequem und effektiv in Gegenwart von Kronenethern erreicht werden. Vgl. Fluorierung, S. 341.

E. GRYSZKIEWICZ-TROCHIMOWSKI, A. SPORZYNSKI u. J. WNUK,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 66 (1947)413. H. MCCOMBIE u. B. C. SAUNDERS, Nature [London] 158 (1946)382. B. C.SAUNDERS u. G. J. STACEY, J. chem. Soc. 1948 1773. M. E SARTORI, Chem. Reviews 48 (1951)237. E. FORCHE in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3 (1962)151. J. CUOMO,R. A. OLOFSON,J. org. Chemistry 44 (1979)1016.

Ester-Reduktion

BOUVEAULT-BLANC

zu primuren Alkoholen mit metallischem Natrium und Alkohol. Es sind nur die Ester aliphatischer Carbonsauren glatt zu reduzieren, aJ3-ungesattigte Ester liefern die entsprechenden gesattigten Alkohole. Freie Sauren werden nicht reduziert. 3 14

0 II R-C-OR

G&OH Na

R-WOH

+ R'OH

Man kocht unter Ruckflulj und verwendet gewohnlich Ethylalkohol als Losungsmittel oder, um einen hoheren Siedepunkt zu erzielen, auch Butanol. Der praparative Wert dieser Reduktionsmethode ist zuruckgegangen, seit man LiAlH4 zur Ester-Reduktion verwendet. Die Verwendung von Phenol und Natrium in alkoholischer Losung oder in Chinolin liefert auch bei der Reduktion von Aminosaureestern gute Ausbeuten. Der Reaktionsmechanismus kann stufenweise uber ein Halbacetal I formuliert werden, das in Aldehyd und Alkoholat zerfallt:

R'OH

Nao

+ R'ONa

-

R-C\

4

0

+ RONa

H

I

Der Aldehyd wird in gleicher Weise reduziert:

0 R-C:

+ 2Na-

2Na0

H

R'OH

R-C&-ONa+

RONa

Bei dieser Reaktion sind pro Mol Ester also 4 Grammatome Natrium und 2 Mol Alkohol erforderlich. Vgl. Acyloin-Reduktionskondensation,S. 30.

L. BOUVEAULT u. G. B M C , C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 136 (1903) 1676; 137 (1903) 60, 328; Chem. Zbl. 1903 I1 418; Bull. SOC.chim. France 29 (1903) 787; 31 (1904) 666,1203; 35 (1906) 629.

L. BOUVEAULT u. R. LOCQUIN,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 140 (1905) 1593,1669. K. BUSERu. H. RUPE,Helv. chim. Acta 26 (1943) 857. L. PALFRAY u. P ANGLARET, C. R. hebd. &ances Acad. Sci. 223 (1946) 860. V L. HANSLEY, Ind. Engng. Chem. 39 (1947) 55. R. H. MANSKE,Org. Syntheses, Coll. Vol. II (1955) 154. S. C. FDRDu. C. S. MARVEL, Org. Syntheses, Coll. Vol. II(1955) 372. H. ADKINSu. R. H. GILLESPIE, Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955) 671. W ENZ,Helv. chim. Acta 44 (1961) 206. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 643. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l b (1984) 135.

315

Esterkondensation

CLAISEN-GEUTHER

zwischen Verbindungen mit aktiver Methylengruppe und Estergruppen, im bekanntesten Fall, der Acetessigester-Kondensation,zwischen zwei Estermolekulen zu p-Ketocarbonsauren bzw. zwischen Estern und Oxoverbindungen zu pDicarbonylverbindungen. Die Reaktion verlauft in Gegenwart stark basischer Kondensationsmittel, wie Natrium, Natriumalkoholat, Natriumamid, Natriumhydrid, Triphenylrnethylnatrium oder Grignardverbindungen.

0

II RO-C-CH2iH

I---.

0

.--,O

II

jII

+ RO’C-CX&

mQb

0 II

RO-C-CH2-C--cH3

+ HOR

--J

Als Methylenkomponenten dieser Esterkondensation dienen in erster Linie CHz-Gruppen, die sich in a-Stellung zu Ester- oder Ketocarbonylen befinden, daneben aber auch die a-Methyl- bzw. a-Methylengruppen der Nitrile, des Nitromethans und selbst einiger Kohlenwasserstoffe vom Diphenylmethan- und Fluorentypus.

Als Carbonylkomponente liefern auljer den Carbonsaureestern auch Salpetersaureester (+ Nitroverbindungen), Salpetrigsaureester (+ Nitrosoverbindungen) und Kohlensaureester (+ Carbonsaureester) diese Umsetzung. Der Reaktionsverlauf wird elektronentheoretisch in drei Stufen formuliert. Dem Kondensationsmittel liegt eine sehr schwache Saure zugrunde, deren reaktionsfahiges Anion I1 in einer ersten Stufe durch Saure-Base-Austausch mit der aciden a-Methylengruppe des Esters I reagiert. Dann lagert sich das so entstandene Carbeniat-Ion I11 der Methylenkomponente (LEWIS-Base) an den Carbenium-Kohlenstoff der polarisierten Carbonylgruppe der Esterkomponente IV (LEWIS-Saure).Die treibende Kraft der Reaktion ist nun die Tendenz, in einer dritten Stufe durch Alkoholabspaltung unter Energiegewinn das resonanzstabilisierte Anion V des p-Ketocarbonsaureesters VI zu bilden. Die Methylenkomponente mulj also mindestens zwei Wasserstoffatome besitzen. Die Voraussetzung fur die Steuerung des dritten Reaktionsschritts und damit fur den Ablauf der Esterkondensation uberhaupt ist, da8 dieses mesomere Anion eine schwachere Base als das Anion des Kondensationsmittels ist. Wo dies nicht der Fall ist, kann man sich gegebenenfalls durch Verwendung von Kondensationsmitteln, wie Triphenylmethyl-natrium, helfen, deren korrespondierende Sauren, hier Triphenylmethan, schwacher sauer sind als Alkohol und die starker basische Anionen bilden. Auf diese Weise ist es moglich, die Reaktion bei solchen Ketoestern in Gang zu bringen, deren G-H-Aciditat geringer ist als 316

jene des Alkohols, der korrespondierenden Saure des Kondensationsmittels Natriumalkoholat . Mechanismus (nach HENECKA): 1.Stufe (Saure-Base-Austaush)

H

o_

I

R-C-COOR'

+'OCzI&

I

R-C-COOR' I

+ HOC2H5

H

H

I

t

I1

R-C=C-OR' I

H

-

2. Stufe (Neutralisation) OR H 10

cH3-A@ + IC-CCOOR' I I

'a@ R Iv

I

OR H I

I

101

R

cJ3.3-c-c-cCOOR' I I -0

I11

3. Stufe (Alkohol-Abspaltung)

cH3-co-cHR-cooR'

VI Vgl. Acetessigester-Synthesen,S. 6.

A. GEUTHER, Arch. Pharm. 106 (1863) 97; J. ber. Chem. 1863 323; 1865 302. R. HELLONu. A. OPPENHEIM, Ber. dtsch. chem. Ges. 10 (1877) 699. A. ISRAEL, Liebigs Ann. Chem. 231 (1885) 197. L. CLAISENu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 655, 2178, 2188; Liebigs Ann. Chem. 281 (1894) 306.

W.WISLICENUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2930; Liebigs Ann.Chem. 246 (1888) 306. A. LAPWORTH, J. chem. SOC. 79 (1901) 1265. E ARNDTu. L. LOEWE,Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938) 1631. C. R. HAUSERu. B. E. HUDSON jr., Org. Reactions 1 (1942) 266. I! L. JULIAN,J. J. OLIVER, R. H. KIMBALL, A. B. PIKEu. G. D. JEFFERSON, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1943) 487. I? W. SWAMER u. C. R. HAUSER, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950) 1352. J. SCHMITT, Liebigs Ann.Chem. 569 (1950) 32.

317

H. HENECKA, Fortschr. chem. Forsch. 1 (1950) 685.

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Intramolekulare Esterkondensation

DIECKMA"

in Gegenwart von Natrium oder Natriumethylat in Benzol. Die aktive Methylen- und die Carbonylkomponente der Esterkondensation befinden sich im gleichen Molekul, durch intramolekulare Kondensation entstehen cyclische /3Ketocarbonsuureester. Aus sterischen Grunden ist die Bildung 5- und 6-gliedriger Ringester bevorzugt. So entsteht sehr glatt (60 %) aus Adipinsaureester (I) Cyclopentanon-(l)-carbonsaureester-(2) (11) und aus Pimelinsaureester (111) das entsprechende Cyclohexanon-Derivat n!

Hz ,----A

H2C,

iH r--------- i ,CH-COOR

C HZ

I11 3 18

-

Hz

HzC,

,CH-COOR C Hz

Iv

Beim Korksaureester ist die Ausbeute an Cycloheptanon-carbonsaureester schon gering, und Glutarsaureester bzw. die Azelain- und Sebacinsaureester sind mit Natriumethylat nicht mehr zu cyclisieren. Bestehen Kondensationsmoglichkeiten nach zwei Richtungen, wie z. B. im Falle alkylsubstituierter Dicarbonsaureester, so fungiert stets die acidere a-CHz-Gruppe als Methylenkomponente bei der Esterkondensation. Ob ein a,o-Diester die intramolekulare Esterkondensation oder den AcyloinRingschlulj (S. 31) eingeht, scheint vorwiegend von der Natur und Menge des Kondensationsmittels abzuhangen (Fur den Acyloin-RingschluS werden 4 Aquivalente Alkalimetall, fur die intramolekulare Esterkondensation nur ein Aquivalent Natrium bzw. Alkoholat benotigt). Die Ringesterkondensation findet vor allem zur Darstellung polycyclischer Verbindungen, z. B. von Steroiden V , ausgedehnte Anwendung.

V Eine doppelte intramolekulare Esterkondensation fuhrt zu einem Propellandiketon VI:

CH2COOR CHzCOOR CHzCOOR CH2COOR

~

Ebenso lassen sich Dithiolester von Dicarbonsauren unter sehr milden Bedingungen kondensieren:

319

Setzt man statt der Ester die Nitrile unter den Bedingungen einer Esterkondensation und etherlosliches Li(C2H5)NC6H5 als Kondensationsmittel in die Reaktion ein, so gelingt es, hochgliedrige Ringketone darzustellen (NitriZcycZisierung, ZIEGLER S. 476). Auch Ester mit Heteroatomen kann man cyclisieren (N -+ Piperidon-, S -+ Tetrahydrothiophenon-Derivate),z.B.

HzC-C=O I

HzC,

I

,CH-COOR S

Reaktionsmechanismus vgl. Esterkondensation, S. 3 16 Vgl. Keton-RingschluR, S. 447.

W. DIECKMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 102, 965; 33 (1900) 595,2670; Liebigs Ann. Chem. 317 (1901) 27. l? FRIEDLANDER, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 1868. A. E TITLEY,J. chem. SOC.1928 2571. E. A. PRILLu. S. M. MCELVAIN, J. Amer. chem. SOC.55 (1933) 1233. C. R. HAUSERu. B. E. HUDSON,Org. Reactions 1 (1942) 274. J. chem. SOC.1947 1028. R. N. CHAKRAVARTI, D. E. WOLFu. K. FOLKERS, Org. Reactions 6 (1951) 449. N. J. LEONARD u. R. C. SENTZ,J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 1704. R. I. REEDu. M. B. THORNLEY, J. chem. SOC. 1954 2148. Chem. Reviews 54 (1954) 1029. B. S. THYAGARAJAN, C. R. RAHAu. I!C. MUKHARJI, J. org. Chemistry 19 (1954) 1376. W L. CARRICK u. A. FRY,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 4381. I? S. PINKNEY,Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 116. u. H. PRINZBACH, Liebigs Ann. Chem. 624 (1959) 79. A. LUTTRINGHAUS u. W MULLER, Chem. Ber. 93 (1960) 2029. H. PLIENINGER S. L. SHAPIRO,K. GEIGER,J. YOWLUS u. L. FREEDMAN, J. org. Chemistry 26 (1961) 3580. C. W. SCHIMELPFENIG, Y.-T. LIN u. J. E WALLER jr., J. org. Chemistry 28 (1963) 805. J. J. BLOOMFIELD, Org. Reactions 15 (1967) 1. J. €? SCHAEFER, K. OKA,S. HAM, Chem. Commun. 1969 368. J. ALTMAN u. a,, Tetrahedron 25 (1969) 5115. H.-I. LIU, H. K. EAI, Tetrahedron Letters 1979 1193. J. I. CROWLEY, H. RAPOPORT, J. org. Chemistry 45 (1980) 3215. Y. TANABE, Bull. chem. SOC.Japan 62 (1989) 1917. M. I!SIBIu. a,, Tetrahedron Letters 36 (1995) 6209. Tetrahedron 5 1 (1995) 8915. M. CURRIE, C. J. SUCKLING, L.-M.ZHU,J. IRVINE,W H. STIMSON, 7/2a (1973) 504. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER

3 20

Ether+C arbinol-Umlagerung

WITTIG

durch Einwirkung lithiumorganischer Verbindungen. Aus dem Benzylmethylether entsteht mit Phenyllithium das Phenylmethylcarbinol. Auch Dibenzyl-, Fluorenyl-methyl- und eine Reihe ahnlich gebauter Ether lassen sich in die entsprechenden Alkohole umlagern.

In der ersten Reaktionsstufe kommt es zu einer Metallierung des aktivierten, zum Kern a-standigen Wasserstoffs. Bei diesem Austausch farbt sich die Losung orange.

I

IIa

IIb

IIIa

IIIb

Die Reaktion verlauft wahrscheinlich nach einem zweistufigen SpaltungsRekombinations-Mechanismus [SCHOLLKOPF] uber das Radikal-Paar IIa und IIb als Zwischenstufe. Unklar ist jedoch der Umlagerungsmechanismus bei Arylgruppen. Die Umlagerung des optisch aktiven Lithiumbenzyl-sek.-butylethers(I) zum Lithiumsalz des Phenyl-sek.-butylcarbinols(IIIa und IIIb) verlauft unter weitgehender Racemisierung (80 %) und teilweiser Retention. Aus dem RadikalPaar IIa wird das Carbinol IIIa mit erhaltener, aus IIb das Carbinol IIIb mit umgekehrter Konfiguration gebildet. Die Umlagerung des Ethers IV verlauft zu groRerem Anteil unter Konfigurationserhaltung als bei I, da hier durch den sperrigen Phenyl-Rest die Inversionsgeschwindigkeit entsprechend (IIa+IIb) herabgesetzt wird (Kiifig-Rekombination). 32 1

Fur die Abhangigkeit der Umlagerungstendenz von der Natur der am Sauerstoff haftenden Liganden gelten die beiden Reihen (bei den Fluorenylethern studiert):

Wandert eine Allyl-Gruppe, so verschiebt sich die Doppelbindung: ([2,3]-sigmatrope WITTIG-Umlagerung). vgl. [3,3]-sigmatrope Umlagerungen s. 292, s.91. Li@

CHZ\\ CHz-CH=CHR ,CH 0.0 R-C-0-CH -+ R-C-Oh

’

0

I

H

I

I

R

H

Vgl. Aminoxid 4 Hydroxylamin-Umlagerung, S. 120; Ylid-Amin-Isomerisation, S. 657; YlidMethylen-Isomerisation, S. 660. G. WITTIGu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 650 (1942) 260; 557 (1947) 205; 562 (1949) 192. G. WITTIG,P DAVISu. G. KOENIG,Chem. Ber. 84 (1951) 630. C. R. HAUSERu. S. W KANTOR, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 1437. G. WITTIG,Angew. Chem. 66 (1954) 10. G. WITTIGu. E. STAHNECKEF, Liebigs Ann. Chem. 605 (1957) 69. U. SCHOLLKOPF, Angew. Chem. 72 (1960) 570; 74 (1962) 161. U. SCHOLLKOPF u. D. WALTEKAngew. Chem. 73 (1961) 545; Liebigs Ann. Chem. 654 (1962) 27. G. KOBRICH,Angew. Chem. 74 (1962) 460. F? T.LANSBURYu. V A. PATTISON, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 4295. U. SCHOLLKOPF u. H. SC-ER, Liebigs Ann. Chem. 663 (1963) 22. H . SCHAFER, U. SCHOLLKOPF, D. WALTER,Tetrahedron Letters 1968 2809. V RAUTENSTRAUCH, Chem. Commun. 1970 4. U. SCHOLLKOPF, Angew. Chem. 82 (1970) 795. J. E GARST,C. D. SMITH, J.Amer. chem. Soc. 98 (1976) 1526. A. MAERCKEF, W. DEMUTH,Liebigs Ann. Chem. 1977 1909. Y. YAMAMOTO, J. ODA,Y. INOUYE,Tetrahedron Letters 1979 2411.

322

T. NAKAI,K. M I M I , Chem. Reviews 86 (1986)885. F! C. EICHINGE~J. H. BOWIE,J.chem. Soc. Perkin Trans.I1 1990 1763. Y.-D. WU,K.N. HOUK,J. A. MARSHALL, J.org. Chemistry 55 (1990)1421. K.M I M I , T.NAKAI,Synthesis 1991 594. PANTONIOTTI, G.TONACHINI, J.org. Chemistry 58 (1993)3622. P METZ, A.SCHOOP, Tetrahedron 61 (1995)9023. U. SCHOLLKOPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970)228.

Ethinylcarbinol + Keton-Umlagerung

MEYER-SCHUSTER-RUPE

zu a, P-ungesuttigten Ketonen oder Aldehyden unter dem Einflulj saurer Katalysatoren. Sie erfolgt entweder unter formaler 1.2- oder 1.3-Verschiebung des 0-Atoms (auch gleichzeitig): 0 I1

R-CH=C-C-C&

OH I

RCH2-C-CECH

I1

I

R' (Rupe)

I

R I

0 I1

R-CH2-C=C-C-H I

I

R'H (Meyer-Schuster)

Besitzt die Acetylenverbindung eine freie Methin-Gruppe und an einem zur OH-Gruppe a-standigen C-Atom ein H-Atom, so findet bevorzugt 1.2-Verschiebung statt. Als Reaktionsverlauf nimmt man eine Dehydratisierung zu einem Vinylacetylen an, das Wasser an die Dreifachbindung anlagert:

Aromatisch substituierte Acetylencarbinole lagern sich dagegen hauptsachlich unter 1.3-Verschiebung um:

323

Der Reaktionsmechanismus, der noch nicht vollig geklkirt ist, wird nach anionoider OH-Abspaltung uber ein Carbenium-Ion formuliert (vgl. AZZyZ-UmZagerung):

K. H. MEYERu. K. SCHUSTER, Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 819. B. GREDY,Ann. Chimie 4 (1935) 5. R. B. DAVISu. D. E. WLONEY, J. Amer. chem. SOC. 71 (1949) 2813. G. E HENNION, G. RIO, C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 228 (1949) 690. u. E. R. THORNTON, J.chem. SOC. 1956 4699. M. E. MCENTEE,A. R. PINDER,H. SMITH J. H. SAUNDERS, Org. Syntheses, Coll. Vol. III (1955) 22. J. E ARENS,Adv. org. Chemistry 2 (1960) 159. J. H. BOYERu. M. SAUNDERS jr., J. org. Chemistry 26 (1961) 1644. E ISCHE,Chem. Ber. 89 (1956) 880. A. DORNOW, S. A. VARTANYAN, SH. 0. BABANYAN, Russ. chem. Reviews 36 (1967) 671. S . SWAMINATHAN, K. V NARAYANAN, Chem. Reviews 71 (1971) 429. J. org. Chemistry 42 (1977) M. EDENS,D. BOERNER, C. R. CHASE,D. NASS, M. D. SCHIAVELLI, 3403.

M. YOSHIMATSU, M. NAITO,M. KAWAHIGASHI,H. SHIMIZU, T KATAOKA, J. org. Chemistry 60 (1995) 4798. D. DIETER~CH in HOUBEN-WEYL-MULLER 712a (1973) 907. H. RUPEu. Mitarb., Helv. chim. Acta 9 (1926) 672; 11 (1928) 449; 14 (1931) 708. E G. FISCHERu. K. LOWENBERG, Liebigs Ann. Chem. 475 (1929) 184,203. C. D. HURDu. R. E. CHRIST,J. h e r . chem. SOC.69 (1937) 118. J. D. CHANLEY, J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 244. Helv. chim. Acta 35 (1952) 18. H. DAHNu. T. REICHSTEIN, Helv. chim. Acta 36 (195311949. E. HOFSTETTERu. A. E. WILDERSMITH, T. TAKESHIMA, J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 3309. J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 4740. M. S. NEWMAN, L. E. COLESu. Mitarb., J. chem. SOC. 1954 2617. J. h e r . chem. SOC.76 (1954) W. E. PARHAM, E. L. WHEELER,R. M. DODSONu. S. W FENTON, 5380. R. W HASBROUCK, A. D. KIESSLING, J. org. Chemistry 38 (1973) 2103.

324

Ethinylierung

FAVORSKII-BABAYAN

an der Carbonyl-Doppelbindung zu Acetylenalkoholen I. Diese Addition von Acetylen-Derivaten an Aldehyde oder Ketone wird mit der stochiometrischen Menge stark basischer Katalysatoren in etherischer Losung durchgefiihrt (wasserfreies Kaliumhydroxid oder Natriumamid). Als Losungsmittel werden auch flussiges NH3, Glykolether, Tetrahydrofuran, Dimethylfuran, Dimethylsulfoxid oder Xylol verwendet. Auch 1.4-Dihydroxy-butine-(2)(Acetylen-y-glykole) I1 sind mit dieser Methode darzustellen. R

I

I1

Vgl. Ethinylierung, S. 325.

A. FAVORSKII, J. russ. physik.-chem. Ges. 37 (1905) 643; Chem. Zbl. 1905 I1 1018; Bull. Soc. chim. France [4] 2 (1907) 1087. A. BABAYAN u. Mitarb., J. allg. Chem. [russ.] 9 (1939) 1631; Chem. Zbl. 1940 I1 1568; 1941 I1 182; C. A. 34 (1940) 2788. A. D. PETROV u. L. D. KARLIK,J. allg. Chem. [russ.] 11 (1941) 1100; C. A. 37 (1943) 4049. A. D. PETROV u. E. V MITROFANOVA, C. R. Acad. Sci. URSS 60 (1948) 1003; C. A. 4 3 (1949) 569; J. allg. Chem. [russ.] 20 (1950) 271; C. A. 44 (1950) 6386. E MOULIN,Helv. chim. Acta 34 (1951) 2416. I. M. GVERDSITELI u. SH. G. MIKADZE,C. R. Acad. Sci. URSS 89 (1953) 861; C. A. 48 (1954) 5794. H. A. STANSBURY jr., W R.PROOPS, J. org. Chemistry 27 (1962) 279. N. SHACHAT, J. J. BAGNELL jr., J. org. Chemistry 27 (1962) 1498. H. KROPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l a (1960) 1337.

Ethinylierung

REPPE

von Aldehyden, Ketonen, Aminen und Alkylolaminen mit Acetylen oder dessen Monosubstitutionsprodukten in Gegenwart geeigneter Katalysatoren. Der freie Methin-Wasserstoff der Acetylenkomponente wandert dabei je nach der Natur der anderen Reaktionskomponente entweder zum Carbonylsauerstoff eines Aldehyds oder Ketons, zur Kohlenstoff-Doppelbindungeines intermediik gebildeten Vinylamins, oder er wird im Falle der Alkylolamine zusammen mit einer labilen Hydroxylgruppe des Reaktionspartners als Wasser abgespalten. Die Dreifachbindung des Acetylens bleibt bei dieser Reaktion erhalten, zugleich wird dabei eine neue C-C-Bindung gekniipft. Sind mehrere Methingruppen im Molekul enthalten, so kann die Ethinylierung auch doppelseitig erfolgen. 325

Es entstehen je nach den Ausgangsstoffen Alkinole I und Alkindiole 11, Amino- (111 und IV)und Diaminobutine bzw. Propargylamine. Die Reaktion verlauft bei Temperaturen um 100" und bei 5 bis 20 at. Als Katalysatoren verwendet man die Acetylide der Schwermetalle, vor allem von Kupfer, daneben von Silber, Gold und Quecksilber.

R\

R/

C=O

+

HCECH

-

R

+ o=c\/

R,OH C-CECH R' I

R'

",p"C-C-C-C,

HoI / R

R/

R

I1

I11

R

R"

Iv R,

R' I

N

R' I

.R

R'/

Die technische Bedeutung dieser Ethinylierung liegt in erster Linie in der Synthese des Butindiols und des Propargylalkohols aus Acetylen und Formaldehyd sowie des Methylbutinols aus Acetylen und Aceton. Das Butin-(2)-diol-(1.4)I1 (R, R = H) kann durch Perhydrierung seiner Dreifachbindung in Butandiol ubergefuhrt werden. Die anschlieflende Dehydratisierung direkt oder uber Tetrahydrofuran in 2 Stufen liefert Butadien. Aus technischen Grunden wird dem zweiten Verfahren der Vorzug gegeben:

Butadien-Synthese (REPPE)

326

W. REPPEu. E. KEYSSNER,DRI? 725326 (1937); 728466 (1938). W REPPE,Experientia [Basell 5 (1949) 98. W REPPE,Chernie-1ng.-Techn.22 (1950) 273, 363,437. W REPPEu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 596 (1955) 1,12,25,38,80,158. W RIED,Angew. Chern. '76 (1964) 933,973. W RIED,W FASTABEND u. S. HERSEK, Chern. Ber. 98 (1965) 245. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 413. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l d (1980) 1346.

ARENS-VAN DORP

Ethinylierung (Alkoxyalkinol-Synthese)

von Carbonylverbindungen I mit metallierten Ethinylethern 11. R'\

C=O

+ MeC%!OC&

I

I1

'R

R'\ 'I

N&cl-hung (Me=%&)

R'\

H@ (Me=Na, Li)

'I

C-C=COC& OMe

c-c=coQH5 OH

Sekundare Carbinole konnen nicht durch Addition der Magnesium-organischen Verbindung an einen Aldehyd dargestellt werden, da diese mit dem gebildeten MgBr-Carbinolat weiterreagieren. Die Reaktion mu0 mit der Lithiumoder Natrium-Verbindung des Ethoxyacetylens, meist in Ether oder Benzol a l s Losungsmittel, ausgefuhrt werden. Das Lithium-ethoxyacetylenid (111) wird in flussigem Ammoniak aus /?-Chlorvinylethylether (IV)und Lithiumamid dargestellt und direkt mit der Carbonyl-Verbindung zur Reaktion gebracht [ISLER]:

Ethoxyacetylencarbinole werden zur Darstellung von a,/?-ungesattigten Aldehyden und a,/?-ungesattigten Estern verwendet, die in Gegenwart verdunnter Sauren entstehen (s. S. 323).

327

Partielle Reduktion von Ethoxyacetylencarbinol, am besten unter Verwendung von teilweise desaktiviertem Palladium in Gegenwart von Chinolin [LINDLAR-Kontakt],liefert ff, P-ungesattigte Aldehyde.

Nach diesem Verfahren kann z. B. der Vitamin-A-Aldehyd dargestellt werden. Vgl. Ethinylierung, S. 325; Keton-Ethinylierung, S. 445.

N. A. PREOBRAZHENSKII u. V K SHOKINA,J. allg. Chem. [russ.] 15 (1945) 65; C. A. 40 (1946) 1793. D. A. VANDORPu. J. E ARENS,Nature [London] 160 (1947)189. J. F. ARENSu. D. A. VAN DORP,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 67 (1948) 973. D. A. VANDORPu. J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 68 (1949) 609. W GRAHAM, u. I? A. PLATTNE~ Helv. chim. Acta 33 (1950) 370. H. HEUSSER, K. EICHENBERGER 0. ISLER, M. MONTAVON, R. RUEGGu. E! ZELLER,Helv. chim. Acta 39 (1956) 259. J. C. W POSTMA u. J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pay-Bas 75 (1956) 1408. T. DOORNBOS, J. BONNEMA, J. W GREIDANUS u. J. H. VANDENHENDE, J. E ARENS,H. C. VOLGER, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 75 (1956)1459. u. J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 76 (1957) 546. H. VIEREGGE J. E ARENS,Adv. org. Chemistry 2 (1960) 157. L. B. BOSu. J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 82 (1963) 157. F! F! MONTIJN,E. HARRWAN u. L. BRANDSMA, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 83 (1964) 1211. J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 84 H. A. M. JACOBS,M. H. BERG,L. BRANDSMA, (1965) 1113. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 189.

328

Ethylenimin-Ringschld

GABRIEL-MARCKWALD

durch Bromwasserstoff-Abspaltung aus a-Brom-ethylamin mit Kaliumhydroxid oder Silberoxid. Diese Methode kann auch bei den hoheren @-Halogen(Brom oder Ch1or)-aminen angewendet werden. Auch N-Aryl-ethylenimine (Narylaziridine) und bicyclische Ringsysteme konnen auf diese Weise hergestellt werden:

-m R

R I

Br -CH2- C- CH2- Br I

NH2* Hl3r

N

S. GABRIEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 21 (1888) 1049. S. GABRIEL u. R. STELZNER, Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895) 2929. W MARCKWALD u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 2036; 33 (1900) 764. J. h e r . chem. SOC. 57 (1935) 2328. H. WENKER, P A. GEMBITSKII, N. M. LOIM,D. S. ZHUK, Russ. chem. Reviews 35 (1966) 105. W. FUNKE,Angew. Chem. 81 (1969) 35. J. T.RUDESILL, J.org. Chemistry 36 (1971) 3071. 11/2(1958) 227. H. BESTIANin HOUBEN-WEYL-MULLER

Ethylenimin-Ringschld

HOCH-CAMPBELL

durch Umsetzung von Ketoximen mit Arylmagnesiumhalogeniden und anschliesende Hydrolyse des metallorganischen Komplexes. Dabei entsteht z.B. 2-Methyl-3.3-diphenyl-ethylenimin (-aziridin) (IV)aus Propiophenonoxim (I) und Phenylmagnesiumbromid. Die Reaktion verlauft wahrscheinlich iiber ein Nitren (111, das sich zum Azirin (111) cyclisiert.

329

OH

I

MgBr - CSHS

CH-Cfi @

MgBr

CH-C&

I1

Die Reaktion kann auch auf Alkylmagnesiumhalogenide ubertragen werden, wenn sie bei etwas tieferer Temperatur (95 bis 100 "C) ausgefuhrt wird. So sind mit Acetophenon- bzw. Propiophenonoxim und Ethyl- bzw. Propylmagnesiumbromid die entsprechenden Ethylenimine (Aziridine) dargestellt worden. Ausbeuten 20 bis 60%. Vgl. Ethylenimin-RingschluR, S. 329; Oxim + a-Aminoketon-Umlagerung, S 517.

J. HOCH,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 198 (1934)1865. K.N.CAMPBELL u. Mitarb., J. org. Chemistry 4 (1939)198;8 (1943)103;9 (1944)184. H.R. HENZE,W D. COMPTON,J. org. Chemistry 22 (1957)1036. J. I? FREEMAN, Chem. Reviews 73 (1973)288. R. CHAABOUNI, A.LAURENT,F! MISON,Tetrahedron Letters 1973 1343. R. CHAABOUNI, A. LAURENT, Synthesis 1975 464. R. BARTNIK, A. LAURENT,Bull. SOC.chim. France 1975 173.

exo-endo-Doppelbindungs-Regel

BROWN-BREWSTER-SHECHTER

Im 5gliedrigen Ring ist die trigonale Struktur gegenuber der tetraedrischen fur eines der Ringatome stark begiinstigt; beim Ggliedrigen Ring liegen die Stabilitatsverhdtnisse umgekehrt. Daher sind exo-Doppelbindungen im 5-Ring gegenuber Umwandlungen relativ stabil, im 6-Ring relativ instabil. 330

stabilerals

6

,,Reaktionen an Ggliedrigen Ringen laufen so ab, dalj die Bildung oder Erhaltung einer exo-Doppelbindung im 6-Ring vermieden wird." So verlauft z. B. die Dehydratisierung des cyclischen Alkohols I durch die mogliche anionotrope Umlagerung in ein konjugiertes System I1 irreversibel.

OH

I

I1

Der Ester I11 ist stabiler als der Ester n!

Das Cyclopentan-Derivat V liegt hauptsachlich in der Ketoform vor (96,5 % Keton), wahrend das entsprechende Cyclohexan-Derivat VI hauptsachlich in der Enolform vorliegt (76 % Enol).

Weitere Beispiele fur die Gultigkeit der Regel sind die jeweils stabileren Formen der Malonester VII und VIII und der bimolekularen Kondensationsprodukte des Cyclopentanons IX und Cyclohexanons X. 33 1

H,COOR COOR VII

VIII

IX

X

Das Ethylencarbonat (XI) lie@ als stabile monomere 5-Ringverbindung vor, wahrend das Trimethylencarbonat (XII) unter dem Einflulj von Katalysatoren und Warme leicht in ein lineares Polymeres ubergeht.

XI I

XI

Das Hemiacetal XI11 liegt als 6-Ring vor, wahrend Zuckersaure-Lactone XIV wegen der exocyclischen Carbonyl-Doppelbindung einen 5-Ring bilden.

HO I

0 II

CI

HCOH I

I

HOCH I

HCOH

HCO-

HC

HCOH

I

I

CHzOH XI11

1 I

CHzOH XIV

Bei hohergliedrigen Ringen ist ebenfalls die endo-Doppelbindung begiinstigt. Selbst der Phenylkern als Substituent reicht nicht aus, um das Gleichgewicht zwischen XV und XVI ausschlieljlich zugunsten des exo-Isomeren XVI zu verschieben. 332

Bei einfachen Kohlenwasserstoffen sind also endocyclische Doppelbindungen wesentlich stabiler als exocyclische. Jedoch ist die Stabilitatsdifferenz zwischen den exo-Doppelbindungen am 5- gegeniiber dem 6-Ring gro8er als der Stabilitatsunterschied zwischen den entsprechenden endo-Doppelbindungen. H. C. BROWN,J. H. BREWSTER u. H. SHECHTER, J. Amer. chem. SOC.76 (1954)467. 0.H.WHEELER, Chem. and Ind. 1954 900. C. A. GROBu. J. A. RuMPF, Helv. chim. Acta 37 (1954)1479. G. BADDELEY, Annu. Rep. Progr. Chem. 51 (1954)171. B. R. FLECK,J. org. Chemistry 22 (1957)439. H.C. BROWN,J. org. Chemistry 22 (1957)439. R.B. TURNER u. R. H. GARNER, J. Amer. chem. SOC.80 (1958)1424. A. C. COPE,D. AMBROS,E. CIGANEK, C. E HOWELLu. Z. JACURA, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 1750. B. SINGARAM, C. T. GORALSKI, G. B. FISHER,J. org. Chemistry 56 (1991)5691.

Festkorper-Peptidsynthese

MERRIFIELD

an hochmolekularen Tragern durch stufenweise Kettenverlangerung, wobei die Peptidkette wahrend des gesamten Syntheseablaufs am Festkorper kovalent gebunden bleibt. Die Bedeutung dieser Peptidsynthese liegt in der wegen der identischen und sich periodisch wiederholenden Arbeitsvorgange moglichen Automatisierbarkeit. Wegen der hohen Anforderungen an die Ausbeuten der einzelnen Reaktionsschritte und der problematischen Abspaltung der aufgebauten Peptidkette vom polymeren Trager ist dieses Verfahren in seiner gegenwartigen Form fur Peptidsynthesen mit mehr als 15-20Aminosauren jedoch nicht geeignet. 1. Die Verankerung der C-endstandigen, durch eine Schutzgruppe (z.B. tertButyloxycarbonyl4bBOC) oder Benzyloxycarbonyl-Rest) blockierten Aminosaure erfolgt in Gegenwart eines tertiaren Amins an ein unlosliches, leicht filtrierbares Harz (z. B. chlormethyliertes Polystyrol/Divinylbenzol-Polymer) unter Benzylester-Bildung. 333

t-BOC-NH-CH-COOH R I t-BOC-NH-CHCOOCHZ

1.

1 tert. Amin

1

Freisetzung der Amincgmppe mit HCliEisessig, (C2H5)3N;(Neutralisation)

2.

R I NHz- CH- COOCHz

1

t-BOC-NH-CHR'COOH DCC; Kupplung

3.

R CHI CONHCHI CCOOCHza o l y r n e r

R t-BOC-NH-

I

Abliisung v o m Tragermaterial: HBr/CF3COOH

4.

R' I

R I

NHzCH-CONHCH-COOH

+ BrCHz

2. Die Schutzgruppe (t-BOC) wird selektiv acidolytisch durch HCl/Eisessig abgespalten und die Aminogruppe mit Triethylamin freigesetzt. 3. Die freie Aminogruppe reagiert in Anwesenheit von Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) mit der nachsten N-geschutzten Aminosaure (SHEEDAN). Auch das p-Nitrophenylester-Verfahrenist anwendbar. Bei polyfunktionellen Aminosauren mussen alle Funktionen maskiert werden. Durch abwechselnde Abspaltung der Schutzgruppe und Verknupfung mit dem gewunschten Aminosaurederivat wird auf diese Weise die Peptidkette jeweils um eine Aminosaure verlangert. 4. Das Endprodukt kann vom Festkorper spezifisch mit HBr/CF3COOH oder fluss. H F abgespalten werden. Das nun losliche Peptid wird anschlieaend geeigneten Reinigungsverfahren (Ionenaustausch, Chromatographie) unterworfen. Voraussetzung fur ein einheitliches Endprodukt ist eine moglichst 100 %ige Ausbeute bei jeder Reaktionsstufe, denn die Abtrennung von am Harz fixierten unvollstandigen Ketten oder durch Nebenreaktionen entstandenen Produkten ist nicht moglich. Der quantitative Umsatz wird durch Anwendung eines groBen Reagenzuberschusses erreicht. Gegenuber den konventionellen Peptidsynthesen bestehen die Vorteile in h6heren Ausbeuten, kurzen Synthesezeiten, verlustfreier Reinigung. Da die Ar-

334

beitsvorgange identisch sind und sich periodisch wiederholen, konnte die Festkorper-Peptidsynthese automatisiert werden. Vgl. Benzyloxycarbonylieng, S. 166. R. B. MERRIFIELD, J. Amer. chem. SOC.85 (1963)2149. R. B. MERRIFIELD, Biochemistry 3 (1964)1385. R.B. MERRIFIELD, Science [Washington] 150 (1965)178. R. B. MERRIFIELD, Endeavour 24 (1965)3. R.B. MERRIFIELD, J. M. STEWART, N. JERNBERG, Analytic. Chem. 38 (1966)1905. T. OKUDA,Naturwissenschaften 55 (1968)209. M. BODANSZKY, R. J. BATH,Chem. Commun. 1969 1259. B. GUTTE,R. B. MERRIFIELD, J. Amer. chem. Soc. 91 (1969)501. G. L. SOUTHARD, G. S. BROOKE,J. M. PETTEE,Tetrahedron Letters 1969 3505. K. BRUNFELDT, F! ROEPSTORFF, J. THOMSEN, Acta chem. scand. 23 (1969)2906. R.CAMBLE,R. GARNERG. T. YOUNG,J. chem. Soc. (C) 1969 1911 TH. WIELAND, CH. BIRR, H. WISSENBACH, Angew. Chem. 81 (1969)782. G. LOSSE,K.NEUBERT, Z. Chem. 10 (1970)48. W. LUNKENHEIMER, H. ZAHN,Liebigs Ann. Chem. 740 (1970)1. H. HAGENMAIER, Tetrahedron Letters 1970 283. G. VISSER,J. R U P , K. E. T. KERLING,E. HAVINGA, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 89 (1970)865. A.M. FELIX,R. B. MERRIFIELD, J. Amer. chem. SOC.92 (1970)1385. G. WULFF,Chemie in unserer Zeit 1971 172. CH. BIRR,W LOCHINGEF,Synthesis 1971 319. E SIPOS,D.W. GASTON,Synthesis 1971 321. E. WUNSCH,h g e w . Chem. 83 (1971)773. E.BAYERu. a,, J. Amer. chem. Soc. 92 (1970)1735,1738. K.BARLOSu. a., Liebigs Ann. Chem. 1987 1031. E ALBERICIO u. a,, J. org. Chemistry 55 (1990)3730. R. C. DE L. MILTON,S. C. MILTON,F! A. ADAMS,J. Amer. chem. SOC.112 (1990)6039. G. B. FIELDS,C. G. FIELDS,J. Amer. chem. Soc. 113 (1991)4202. W L. FITCH,G. DETRE,C. F! HOMES, J. N. SHOOLERY, F! A. KEIFER, J. org. Chemistry 59 (1994) 7955.

KOLBE

Fettsaure-Elektrolyse

durch anodische monovalente Oxidation carbonsaurer Salze in neutraler bis schwach saurer Losung. Natriumacetat liefert Ethan.

2CH3coONa

+ 2&0

Rektrdyse

-c2Hs + 2CO2 Anode

+ 2NaOH + Hz Kathode

Man verwendet eine konzentrierte Losung der Alkalisalze der Carbonsauren und elektrolysiert bei hohen Stromdichten, also bei hoher Zersetzungsspannung, und niedriger Temperatur an Platinanoden. Kleinere Stromdichte begiinstigt durch eine Entladung von Hoe-Ionen an der Anode das Auftreten von Nebenreaktionen (siehe unten) und senkt die Ausbeute an gesattigten Kohlenwasserstoffen.

335

Die Alkalisalz-Elektrolyse gelingt am besten bei den mittleren Gliedern der Carbonsauren. Sie vermittelt einen ausgezeichneten Zugang zu hoheren gesattigten Kohlenwasserstoffen [Kaliumbutyrat (111)+ n-Hexan (IV)].

I11

IV

Elektrolysiert man Carbonsauresalz-Gemische, so entstehen die entsprechenden symmetrischen und unsymmetrischen Paraffine; a-verzweigte, a&ungesattigte und aromatische Carbonsauren liefern diese Reaktion nicht oder nur sehr schwer. In Gegenwart substituierter Olefine erfolgt eine Addition in hoher Ausbeute:

Die Dicarbonsaure-monoester-Elektrolyse(CRUMBROWN-WALKER) eroffnet einen Syntheseweg in der Dicarbonsaureester-Reihe:

Die Reaktion verlauft radikalisch. Das Acetat-Ion V verliert in erster Stufe ein Elektron und bildet ein nicht f d b a r e s Acetoxylradikal VI, das exotherm in ein neues kurzlebiges Alkylradikal VII und CO2 zerfallt, das sich sofort dimerisiert.

V

VI

VII

J e nach den Reaktionsbedingungen kann das Radikal neben dieser Umsetzung aber auch Methan oder Olefine bilden:

336

Auch kann das Radikal zu einem Carbeniumion weiter oxidiert werden: z.B.

und dann weitere Nebenreaktionen eingehen:

C@

+ HzO

-

CH,@H

+ H@

Die beiden letzten Reaktionen finden in schwach alkalischem Medium und/ oder in Gegenwart starker Elektrolyte (Mineralsauren bzw. deren Kaliumsalze) statt: Alkohol-Darstellung (HOFER-MOEST). H. KOLBE,Liebigs Ann. Chem. 69 (1849)257. A. CRUMBROWN u. J. WALKEK Liebigs Ann. Chem. 261 (1891)107. H.HOFEQM. MOEST,Liebigs Ann. Chem. 323 (1902)284. L. BOUVEAULT, Bull. SOC.chim. France 29 (1903)1038. S.GLASSTONE u. A. HICKLING, Chem. Reviews 25 (1939)425. L. E FIESER,R. C. CLAPPu. W H. DAUDT,J. Amer. chem. SOC.64 (1942)2052. B. C. L.WEEDON,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952)380. M. STOLL,Helv. chim. Acta 34 (1951)1817. I. G. M. CAMPBELL, Ann. Rep. Progr. Chem. 48 (1951)138. C.L. WILSONu. W T LIPPINCOTT, J. Amer. chem. SOC.78 (1956)4290. C. G. OVERBERCER u. M. KABASAKALIAN, J. org. Chemistry 21 (1956)1124. R. V LINDSEY jr., M. L. PETERSON, J.Amer. chem. SOC.81 (1959)2073. W B. SMITHu. H.-G. GILDE, J. Amer. chem. SOC.81 (1959)5325;82 (1960)659;83 (1961)1355. M. FINKELSTEIN u. R. C. PETERSEN, J. org. Chemistry 25 (1960)136. W H.SHARKEY u. C. M. LANGKAMMERER, Org. Syntheses 41 (1961)24. S.SWANN u. W E. GARRISON jr., Org. Syntheses 41 (1961)33. B. E. CONWAY u. M. DZIECIUCH, Canad. J. Chem. 41 (1963)21. W.J. KOEHL jr., J.h e r . chem. SOC.86 (1964)4686. L.EBERSON u . K. NYBERG, Acta chem. scand. 18 (1964)1567. R. I? GARWOOD, C. J. SCOTT,B. C. L., WEEDON, Chem. Commun. 1966 14. L. EBERSON, B. SANDBERG, Acta chem. scand. 20 (1966)739. A. K. VIJH, B. E. CONWAY, Chem. Reviews 67 (1967)623. L.EBERSON, J.Amer. chem. SOC.91 (1969)2402. J. H. UTLEY,G. B. YATES,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1978 395. P J. CHAMPAGNE, R. N. RENAUD, Canad. J. Chem. 58 (1980)1101. N. RABJOHN,G. W FLASCHjr., J. org. Chemistry 46 (1981)4082. H. J. SCHAFEKAngew. Chem. 93 (1981)978. M. M. BAIZER, Tetrahedron 40 (1984)935. L. BECKING, H.J. SCHAFER, Tetrahedron Letters 29 (1988)2797. E. KLOCKE, A. MATZEIT, M. GOCKELN, H. J. SCHAFER, Chem Ber. 126 (1993)1623. A. MATZEIT, H. SCHAEFER, C. AMATORE, Synthesis 1995 1432. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)500. E ASINGEQH. H. VoGEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/1a (1970)395. E MERGERin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972)352.

337

Fett saure-/%Oxidation

KNOOP

Beim Verfuttern von w-Phenylfettsauren mit einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomen an Hunde wird im Urin Phenylessigsaure als Phenacetursaure gefunden, wahrend aus ungeradzahligen Sauren Benzoesaure (als Hippursaure vorliegend) gebildet wird. Der Organismus entfernt also C-Atome aus der Kette nicht einzeln, sondern paarweise.

CH2-CH2-CH2-COOH

Der Mechanismus des Fettsaureabbaus ist anschlieljend dargestellt. Dabei ist die primar gebildete Acyl-S-Bindung zwischen Fettsaure und Coenzym A von fundamentaler Bedeutung fur den gesamten Abbau (und auch fur den Fettsaureaufiau), da durch die Anwesenheit des Schwefels die benachbarten C-€I-Bindungen aufgelockert werden.

338

E KNOOP,Hofmeisters Beitr. Chem. Physiol. Pathol. 6 (1904)150. H. D.DAKIN,J. biol. Chemistry 6 (1909)203,221. E LYNEN,Angew. Chem. 67 (1955)463. D.M. GIBSON,J. chem. Educat. 42 (1965)237. E.BALDWIN,Biochemie (Weinheim 1957)329. E LYNEN,Angew. Chem. 77 (1965)932.

Fettspaltung

TWITCHELL

mit 30prozentiger Schwefelsaure und geringen Mengen (0,5 bis 1 %) eines sulfonierten Fettsaure-(Ricinuso1)-Naphthalin-Gemisches. Dieser Emulgator gestattet die saure Fetthydrolyse in wafiriger Suspension bei etwa 100". Bei diesem technischen Verfahren entstehen als Hydrolyseprodukte die freien Fettsauren und Glycerin.

CHzOCOR I

CHOCOR I

CHzOCOR

+

3H20

-

CHzOH I

CHOH I

+ 3FCOOH

CHzOH

Heutzutage werden die Fette durch Erhitzen mit Wasser unter Druck gespalten. E. TWITCHELL, J. h e r . chem. Soc. 22 (1900)22;28 (1906)196;US.-Pat. 601603 (1897);628503; 1170468 (1916);C. A. 10 (1916)979;Chem. Zbl. 1921 11, 79; 1923 11, 487,537;DRP 365522; 385074. T! MILLSu. H. K. MCCLAIN,Ind. Engng. Chem. 41 (1949)1982. R. SUSTMANN, H.-G. KORTHin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985)230.

339

Oxidative Flavonol-Cyclisierung

ALGAR-FLYNN-OYAMADA

von 2'-Hydroxy-ChaZkonenI mit alkoholischer Natronlauge und H2Oz:

0

P

O C-CH=CH-Ar II H R

0 II

:H-CH-Ar

OH

I

O

R

O

I

0

I1

bcH3

R

VI

O V

Die Reaktion verlauft uber die Zwischenstufe I11 zum Hydroxyflavanon W das in einem Falle isoliert werden konnte. Durch Oxidation entsteht hieraus das Flavonol V . Wenn sich eine Methoxy- oder Methylgruppe in der 6'-Position von I befindet, so werden hauptsachlich Cumaranone (VI)erhalten. Wahrscheinlich bildet sich aber V aus I durch Cyclisierung und Oxidation ohne Epoxidbildung 111, die nur dann eintritt, wenn Cumaranone VI entstehen. Flavonolmethylether entstehen aus w-Methoxychalkonen [SESHADRI]:

Bei der Flauonol-Oxidation kann von Flavanonen 11, Diflavanonen, PolymeGlucosidochalkothoxyflavanonen, a-Cinnamyliden-o-hydroxyacetophenonen, nen und von a-Furfuryliden-o-hydroxyacetophenonausgegangen werden. Vgl. Chromon-Synthese, S. 231.

J. ALCARu. J. P FLY", Proc. Roy. Irish Acad. 42B (1934) 1; C. A. 29 (1935) 161. T.OYAMADA, J. chem. SOC.Japan 55 (1934) 1256; C. A. 29 (1935) 4358. T.OYAMADA, Bull. chem. SOC. Japan 10 (1935) 182. J. ALGARu. D. E. HURLEYProc. Roy. Irish Acad. 43B (1936) 83; C. A. 31 (1937) 2603. G. B. MARINI-BETTOLO, Gazz. chim. ital. 72 (1942) 201. L. REICHELu. J. MARCHAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 76 (1943) 1132. T. A. GEISSMANu. D. K. FUKUSHIMA, J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 1686. T. R. SESHADRI u. S. VARADARAJAN,Proc. Indian Acad. Sci. 30A (1949) 342; C. A. 44 (1950) 9960.

340

N. NARASIMKACHARI, S. NARAYANASWAMI u. T R. SESHADRI, Roc. Indian Acad. Sci. 37A (1959) 104; C. A. 48 (1954) 7606. A. A. RAVAL u. N. M. SHAH, J. org. Chemistry 22 (1957) 304. T R. GORMLE'I:M! I. O'SULLIVAN,E. M. PHILBIN u. T. S. W H E E L EChem. ~ and Ind. 1962 1863. E M. DEAN, V PODIMUANG, J. chem. Soc. 1965 3978. B. CUMMINSu. a,, Tetrahedron 19 (1963)499. W. F! CULLENu.a,, J. chem. SOC.(C) 1971 2848. H. WAGNER,L. FARKAS,G. FLORES,J. STRELISKY, Chem. Ber. 107 (1974) 1049. H.KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 630.

Fluorierung

SWAFtTS

organischer Polyhalogenide mit Antimon(II1)-fluorid (bzw. Zink- oder Quecksilberfluorid) in Gegenwart einer Spur Antimon(V)-salz als ,,Fluoriibertrager" oder mit HF in Gegenwart von SbC15.

a, H'

Cl I

c1 I

+ SbF3

C=C-C-Cl I

c1

-

c1,

ClF I

I

C=C-C-F I

H'

+ SbQ

F

Mit Antimon(II1)-fluorid reagieren nur solche Verbindungen, die mindestens zwei Halogenatome am gleichen C-Atom tragen, unter Bildung der entsprechenden Fluorverbindung. Nachbarstandige C1- und F-Atome erschweren die Fluorierung des C-Atoms. Aromatisches Halogen reagiert nicht: Br

Br

Man nimmt an, d d sich intermediar Komplex-Verbindungen bilden, die unter Platzwechsel von Chlor und Fluor wieder zerfallen:

Dieser Austausch von Jod, Brom oder Chlor durch Fluor ist nur selten vollstandig. Eine Ausnahme bilden Verbindungen der Form CC13-CCl=CClz, in

341

denen die Gruppe -CCl3 schnell und quantitativ auch ohne Antimon(V)-chlorid in die -CC12F: -CClF2 oder -CF3-Gruppe ubergefuhrt werden kann. Die Leichtigkeit des Halogen-Fluor-Austausches hangt ab vom Fluorierungsmittel und der Natur der Polyhalogenverbindung. Fur diese gilt, dalj Jod und Brom leichter zu ersetzen sind als Chlor. Vgl. Ester-Fluorierung, S. 314.

E SWARTS, Acad. Roy Belg. 24 (1892) 309. A. L. HENNE, A. M. WHALEY u. J. K. STEVENSON, J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 3478. A. L. HENNE,Org. Reactions 2 (1944) 49. H. S. BOOTH,D. R. MARTINu. E E. KENDALL, J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 2523. A. L. HENNEu. T H. NEWBY, J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 132. R. N. HASZELDINE, J. chem. SOC.1953 3371. G. C.FINGER,C. N KRUSE,J. Amer chem. SOC.78 (1956) 6034. E. L. STOGRYN, J. org. Chemistry 37 (1972) 673. E. FORCHE in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3(1962) 176.

Formylierung (Aldehyd-Synthese)

BODROUX-TSCHITSCHIBABIN

von Organomagnesiumhalogeniden mit Orthoameisensaureestern zu aliphatischen und aromatischen Aldehyden. Die Reaktion wurde entdeckt, als BODROUX bei der Triphenylmethan-Darstellung aus Jodo- bzw. Bromoform und Phenylmagnesiumbromid der geringen Ausbeute wegen die Halogenoform-Komponente durch Orthoameisensaureethylester ersetzte. An Stelle des erwarteten Triphenylmethans erhielt er in guter Ausbeute (45-50 %) zunachst ein Diethylacetal, das schlieljlich zum Benzaldehyd hydrolysiert wurde.

Auch disubstituierte Formamide (z. B. Piperidyl-formamid, Methyl-, Ethyloder Phenyl-formanilid) liefern mit Organomagnesiumhalogeniden Aldehyde. Formylierung (BOUVEAULT) HC=O I

--

+RMgBi

R-CH-OMgBr I

/

IN\

R-

'R

R

N

+HB~

40-80%

\

R

Vgl. Organomagnesium-Addition, S. 505

342

-

RCHO

+

RzNH

+

MgBrz

L. BOUVEAULT, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 137 (1903)987;Chem. Zbl. 1904 1257;Bull. SOC. chim. France (3)31 (1904)1306,1322. J. NSS. physik. chem. Ges. 35 (1903)1284; Ber. dtsch. chem. Ges. 37 A. E. TSCHITSCHIBABIN, (1904)186,850. E BODROUX, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 138 (1904)92;Chem. Zbl. 1904 I 509. J. HOUBENu. H. D O E S C H E Ber. ~ dtsch. chem. Ges. 40 (1907)4577. N. MAXIM,Bull. SOC. chim. France (4)41 (1927)809. Bull. SOC.chim. France (5)2 (1935)591;(5)3 (1936)1084. N. MAXIMu. R. MAVRODINEANU, G. WITTIGu. R. K E T H UBer. ~ dtsch. chem. Ges. 69 (1936)2085. L. I. SMITHu. M. BAYLISS, J. org. Chemistry 6 (1941)437. L. I. SMITHu. J. NICHOLS, J. org. Chemistry 6 (1941)489. E BOHLMANN, Chem. Ber. 86 (1953)63,657. G. B. BACHMAN, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955)323. C. A. DORNFELD u. G. H. COLEMAN, Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955)701. M. H. KLOUWEN, H. BOELENS, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 79 (1960)1022. D.C. OWSLEY,J. M. NELKE, J. J. BLOOMFIELD, J. org. Chemistry 38 (1973)901. J.EINHORN, J. L. LUCHE,Tetrahedron Letters 27 (1986)1791,1793. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 65,66. H.MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3(1965)243. A. J. VAN DER WEERDT in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)131.

VILSMEIER

Formylierung (Aldehyd-Synthese)

aromatischer, heterocyclischer und aktivierter olefinischer Verbindungen zu Aldehyden mittels substituierter Formamide und Phosphoroxychlorids. Vor allem Formylmonomethylanilin (11),daneben aber auch Dimethylformamid und Formylpiperidin konnen als Formylierungsmittel verwendet werden. Bei der Einwirkung eines aquimolekularen Gemisches aus Formylmethylanilin und Phosphoroxychlorid auf Alkylaniline entstehen zum Beispiel die Alkylaminobenzaldehyde. Man gibt dabei die beiden einen Komplex bildenden Komponenten Formylmethylanilin und Phosphoroxychlorid zusammen, verdunnt, falls erwunscht, nach Bildung des Komplexes mit einem inerten Losungsmittel und tragt dann die zu formylierende Verbindung ein. Auch mit Acetanhydrid, Zinkchlorid, Phosgen oder Thionylchlorid kann das Formamid durch Komplexbildung fur die Reaktion aktiviert werden. Bei vorsichtigem Arbeiten kann das Dimethylformamid-POC1~-Addukt I isoliert werden:

I 343

Fur den Reaktionsmechanismus nimmt man an, dalj sich das N-Methylformanilid (11) an das Phosphoroxychlorid unter gleichzeitigem Austritt eines Chlorid-Ions unter Bildung des Komplexes I11 addiert, aus dem sich dann das elektrophile Agens IIIa bildet; dieses reagiert mit Dimethylanilin unter elektrophiler Substitution, wahrscheinlich primar zum mesomeren Kation aus dem durch Hydrolyse der Aldehyd V entsteht:

I1

I11

IIIa

I V

Auch 6.6-Diphenyl-fulven (VI)laBt sich in hoher Ausbeute mit dem Komplex I aus Dimethylformamid und POC13 formylieren:

344

I

H5cG/c'c6H5

CIQ

Der Anwendungsbereich dieser Aldehyd-Synthese erstreckt sich vor allem auf die leichter substituierbaren Aromaten und Heterocyclen, also z. B. Anthracen, 1.2-Benzanthracen, Pyren, 3.4-Benzpyren bzw. Indol, Carbazol und Thiophen. Sie versagt bei Benzol, Naphthalin, Phenanthren, Dibenzanthracen, Hydrinden und Chrysen. Phenolaldehyde (z.B. Resorcylaldehyd, Vanillin usw.), basische Aldehyde (z. B. substituierte p-Aminobenzaldehyde) und die Formylderivate gewisser reaktionsfahiger Ethylenverbindungen (z. B. Zimtaldehyd aus Styrol) und Aldehyde von Methylenverbindungen, z. B.:

sind ebenfalls nach dieser Methode darstellbar. 0. DIMROTHu. R. ZOEPPRITZ, Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)995. u. A. HAACK, Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927)121. A. VILSMEIER S.AKABORI u.J. SENOH, Bull. chem. SOC. Japan 14 (1939)166. L.N.FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946)230. A. VILSMEIER, Chemiker-Ztg. 76 (1951)133. A.VAN DORMAEL, Ind. chim. belge 16 (1951)433. E. CAMPAICNE u. W L. ARCHER, J. h e r . chem. SOC. 76 (1953)989;Org. Syntheses 33 (1953)27. C. JUTZ,Chem. Ber. 91 (1958)850. u. J. ZEMLICKA, Proc. chem. Soc. [London]1958 227. Z. ARNOLD H.H.BOSSHARD u. H. ZOLLINGER, Angew. Chem. 71 (1959)375. H. BREDERECK, R. GOMPPER,K. KLEMM u. H. REMPFEK Chem. Ber. 92 (1959)837. K.HAFNER, Angew. Chem. 72 (1960)574. H.EILINGSFELD, M. SEEFELDER u. H. WEIDINGERAngew. Chem. 72 (1960)836. M.R. DEMAHEAS,Bull. SOC.chim. France 1962 1989. W. ZIEGENBEIN u. K. H. HORNUNG, Chem. Ber. 96 (1962)2976.

345

W. ZIEGENBEIN,Angew. Chem. 77 (1965) 380. u. 0. STEPHENSON, Tetrahedron 21 (1965) 771. M. G . LESTER,V PETROW J. org. Chemistry 30 (1965) 339. A. ERMILI,A. J. CASTROu. P A. WESTFALL, C.JUTZ,W. MULLER, E. MULLER, Chem. Ber. 99 (1966) 2479. K.IKAWA,E TAKAMI, Y. FUKUI,K. TOKWAMA, Tetrahedron Letters 1969 3279. R. OEHL,Liebigs Ann. Chem. 749 (1971) 159. H. FRITZ, J. chem. SOC. Perkin Trans. I1 1982 259. J. WHITE,G. MCGILLIVRAY, I. M. AWAD, Mh. Chem. 121 (1990) 1023. I. M. AWAD,K. M. HASSAN,Collect. czechoslov. chem. Commun. 55 (1990) 2715. C. M.MARSON,Tetrahedron 48 (1992) 3659. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 29. in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983) 36. G. SIMCHEN

Lineare ,,FreieEnergie"-Beziehung

GRUNWALD-WINSTEIN

bei der Solvolyse zwischen der Ionisierungstendenz Y von Losungsmitteln und den Logarithmen der Solvolysegeschwindigkeiten: log(K/ko) = mY

ko ist die Solvolysegeschwindigkeitim Standard-Losungsmittel (80% wiiklriges Ethanol), m gibt die Empfindlichkeit des Substrats gegen Y relativ zu tertiar-Butylchlorid an. E. GRUNWALD u. S. WINSTEIN,J. h e r . chem. SOC.70 (1948) 846. S.WINSTEIN,E. GRUNWALD u. H. M! JONES,J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 2700. A. STREITWIESEK Chem. Reviews 56 (1956) 617. A. H.FAINBERG u.S. WINSTEIN,J. Amer. chem. Soc. 79 (1957) 1597,1602,5937. S. WINSTEIN,A. H. FAINBERG u. E. GRUNWALD, J. Amer chem. SOC.79 (1957) 4146. S.WINSTEIN,S.G. SMITH u. A. H. FAINBERG, J. Amer. chem. SOC.83 (1961) 618. P R. WELLS,Chem. Reviews 63 (1963) 202. C. REICHARDT, Angew. Chem. 77 (1965) 35. K.DIMROTH, Fortsch. chem. Forsch. 11 (1969) 1,13. C. REICHARDT, Progr. Physical org. Chem. 11 (1974) 1. M. H.ABRAHAM, T. W BENTLEY, K. ROBERTS, J. org. Chemistry 50 (1985) 4821. D.N. KEVILL,S. W ANDERSON, J. org. Chemistry 56 (1991) 1845. D. N. KEVILL, N. HJ. ISMAIL,M. J. D'SOUU, J. org. Chemistry 59 (1994) 6303.

Lineare ,,FreieEnergie"-Beziehung

HAMMETT

von meta- und para-Substitutenten zu der Reaktionsgeschwindigkeit von Seitenketten aromatischer Verbindungen (Substituenten-Effekt). Die Natur des Substituenten R steht mit der Reaktionsfahigkeit der Seitenkette Y in einer empirischen Beziehung: 346

Dabei sind k und ko die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten fur Reaktionen der substituierten und unsubstituierten Verbindung, u ist die Substituentenkonstante, die nur von der Natur und Stellung von R abhangt, p ist die Reaktionskonstante, die von der Reaktion, deren Bedingungen und von der Art der Seitenkette Y abhangt. Die Gleichung gilt nicht fur die ortho-Stellung, weil dort sterische Effekte uberwiegen. L. P HAMMETT, Chem. Reviews 17 (1935) 125; J. Amer. chem SOC.59 (1937) 96; Trans. F'araday SOC. 34 (1938) 156. H. H. JAFFE,Chem. Reviews 53 (1953) 191. Y. TSUNO,T.IBATAu. Y YUKAWA, Bull. chem. SOC.Japan 32 (1959) 960. M. J. KABACHNIK, T. A. MASTRUKOVA, A. E. SHIPOV,T. A. MELENTYEVA, Tetrahedron 9 (1960) 10. M.CHARTON, Canad. J. Chem. 38 (1960) 2493; J. org. Chemistry 26 (1961) 735. l? R. WELLS,Chem. Reviews 63 (1963) 175. T.A. MASTRUKOVA u.a., Tetrahedron 19 (1963) 357. M. CHARTON, J. org. Chemistry 30 (1965) 552,557. C. D. RITCHIE,W E SAGE&Progr. Physical Org. Chem. 2 (1964) 323. J. SHORTER, Chem. in Britain 5 (1969) 269. A. BRUYLANTS, Chimia 27 (1973) 428. M. CHARTON, B. I. CHARTON, J. org. Chemistry 38 (1973) 1631. M. CHARTON, Progr.Physical Org. Chem. 10 (1973) 81. K.E. O'SHEA,C. CARDONA, J. org. Chemistry 59 (1994) 5005.

Lineare ,,Freie Energie"-Beziehung

TAFT

bei der Veresterung und Hydrolyse von aliphatischen Verbindungen, wobei der EinfluS der Molekulstruktur auf die freien Aktivierungsenergien haufig als Summe unabhangiger Beitrage aus polaren, sterischen und Resonanz-Effekten quantitativ behandelt werden kann. Fur die Hydrolyse eines Esters R C O O C 2 H 5 gilt log (klko) = u* e* + Es +Y k ist die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der betreffenden Substanz, ko die der Standardverbindung der Serie. U* ist eine polare Substituentenkonstante fur eine Gruppe R , relativ zu C H 3 als Standardsubstituent. Die Konstante e * gibt die Empfindlichkeit einer gegebenen Reaktionsserie gegenuber polaren Substituenten an. O* e* entspricht damit dem polaren Glied. Es gibt ein MaS fur den gesamten sterischen Effekt eines Substituenten relativ zum Standardsubstituenten C H 3 . \I, entspricht dem Resonanzeffekt. Vgl. Substituenten-Effekt, S. 622.

347

R. W TAFT,J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 2729,3120; 75 (1953) 4231,4538. A. STREITWIESER, J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 4935. R. W TAFTjr. u. I. C. LEWIS,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 2436. I? R. WELLS,Chern. Reviews 63 (1963) 195. R. W TAFT,E. PRICE,I. R. FOX, I. C. LEWIS,K. K. ANDERSEN u. G. T DAVIS,J. Amer. chem. SOC. 85 (1963) 709. u. J. S. WALL,J. Amer. chem. SOC. 86 (1964) 3735. M. FRIEDMAN J. SHORTER, Chem. in Britain 1969 272. J. SHORTER, Quart. Rev. Chem. SOC.24 (1970) 433. M. CHARTON, J. Amer. chem. SOC.97 (1975) 3694.

fur an-RingschluR

FEIST-BENARY

von a-Halogenhetonen als Carbonylkomponenten und 1.3-Dicarbonylverbindungen als Methylenkomponenten. Auch die entsprechenden Halogenether liefern diese Reaktion. Als Kondensationsmittel benotigt man Pyridin oder Ammoniak. Die Ausbeute liegt nicht sehr hoch, sie hangt von der Natur der Dicarbonylverbindung ab. Bei Verwendung von NH3 entstehen stets auch PyrrolDerivate. R-C=O I

HzC-WR I m 2 C I oc-Cb +

C0OR

+ HzO

C b

+HCI

a-Halogenaldehyde ergeben mit Natriumcarbonat als Kondensationsmittel 2.3-disubstituierte Furane, z. B.: HC=O CHzCI I

+

H~C-COOR OC-CHzBr I

COOR

NaZQ

-Hal-fbo

’n

C H 2 B r 0

Vgl. Pyrrol-Synthese, S. 594.

E FEIST,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902) 1539, 1547. E. BENARY, Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911) 489, 493. G. PLANCHER u. S. ALBINI,Atti Reale Accad. naz. Lincei Rend. 13 (1904) 39; Chem. Zbl. 1904 I 955.

T. REICHSTEINu. H. ZSCHOKKE,Helv. chim. Acta 14 (1931) 1270; 15 (1932) 268,1105, 1112. E. W SCOTT,J. R. JOHNSON,J. Amer. chem. SOC.54 (1932) 2552. S. ARCHER u. M. G. PRATT,J. h e r . chem. SOC.66 (1944) 1656. L. D. KRASNOSLOBODSKAYA, YA. L. GOLDFARB, Russ. chem. Reviews 38 (1969) 390. E. BISAGNI,J.-P MARQUET,J.-D. BOURZAT,J.-J. PEPIN, J. ANDRE-LOUISFERT, Bull. SOC.chim. France 1971 4041. W EBERBACH in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994) 51.

348

Direkte Glucose-Oxidation

WARBURG-DICKENS

durch TPN zu 6-Phospho-gluconsaure. Der weitere Abbau fuhrt wahrscheinzu Ribulose-5-phosphat (Pentosephoslich uber 3-Keto-6-phospho-gluconsaure phat-Weg), das mit Ribose-5-phosphat im Gleichgewicht steht. Von den Phosphopentosen fuhrt der Weg uber 3-Phospho-glycerinaldehydund ,,aktiven Glykolaldehyd" zur Brenztraubensaure. Die Spaltung von Ribulosed-phosphat in C3 und C2 verlauft unter dem EinfluS der Transketolase, die mit Thiaminpyrophosphat als Coenzym arbeitet. Jedoch mulj als geeigneter Acceptor fur den ,,aktivierten Glykolaldehyd" Ribose-5-phosphat zugegen sein, das dabei in Sedoheptulose-7-phosphat umgewandelt wird.

+

3-Keto-6-phospho-gluconsaure

Ribulose-g-phosphat

4 I

,,aktiver Glykolaldehyd" 3 Phospho-glycerinaldehyd

Arabinose-5-phosphat

Ribose-5-phosphat

Brenztraubensaure Vgl. Anaerober Glucose-Abbau,S. 122.

0. WARBURG u. W CHRISTIAN, Biochem. Z 287 (1936)440;292 (1937)287. E LIPMA", Nature [London] 138 (1936)588. E DICKENS, Biochem. J. 32 (1938)1626. B. L. HORECKER u. Mitarb.,J. biol. Chemistry 193 (1951)371,383;196 (1952)135. H.TIEDEMANN, h g e w . Chem. 75 (1963)907. E.BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957)304. T. C. KAUFFMAN, J. G. BROWN,J. V PASSONNEAU, 0.H. LOWRY, J. biol. Chemistry 244 (1969) 3647.

349

DARZENS-ERLENMEYER-CLAISEN

Glycidester-Kondensation

durch Einwirkung eines alkalischen Kondensationsmittels auf das Gemisch eines Aldehyds bzw. Ketons und eines a-Halogencarbonsaureesters in indifferenten wasserfreien Losungsmitteln (Ether, Benzol oder Xylol). Als Kondensationsmittel verwendet man Natriumalkoholat oder Natriumamid, daneben auch Kalium-tert.-butylat in tert.-Butanol. Sowohl aliphatische, aromatische und a$-ungesattigte Aldehyde und Ketone als auch die a-Chlor- und a-Bromcarbonsauren - letztere mit Einschrankung (Nebenreaktionen) - sind dieser Reaktion zuganglich. Sie beruht wohl auf der Kombination einer Aldol-Addition mit der Ethylenoxid-Bildung. Die Halogenesterkomponente reagiert mit dem Alkoholat bzw. dem Natriumamid und bildet ein Carbeniat-Ion I, das mit der Carbonylgruppe des Aldehyds bzw. Ketons die neue C-C-Bindung knupft. Anschliel3end stabilisiert sich das Zwischenprodukt I1 durch einen Epoxid-Ringschlul3 zum Glycidester I11 (a,P-Epoxyester).

c1 H-C-COOR I

+c2%oNa@ - CzHtjOH

I

[

"fcWR]

Na*

H

I

I

'C-C-COORI

NaO

I1

I11

bdrsichtige Hydrolyse der Glycidester I11 bzw. IIIa liefert die freien G-ycidsauren, die in zweiter Stufe beim Erhitzen unter Decarboxylierung in charakteristischer Weise in COa und den nachst niederen Aldehyd zerfallen. Der synthetische Wert der Glycidester-Kondensationliegt also darin, dalj in summa aus einem eingesetzten Aldehyd durch Kondensation und nachfolgende Spaltung der um eine CHz-Gruppe reichere homologe Aldehyd entsteht. 7.

R-C-

/O\

C-COOR I

I

H

350

H

Hydrolyse

HOG

h

IIIa OH

0

1

I

I

R-C-C-COO' H H

/O\

R-C-

R-C=C I

I

C-COOH I

H

H

OH

-

I

I

H H

0 RCH~-C: H

Aus Dihalogensaureestern und Aldehyden konnen entsprechend a-Halogenglycidester dargestellt werden, aus denen sich dann 1.2-Diketone oder a-Ketoester gewinnen lassen. Eine Variante der Glycidester-Kondensation geht von Phenacylhalogeniden aus. Diese liefern mit Benzaldehyd durch saure Katalyse Epoxyketone. Vgl. Aldol-Addition, S. 54.

E. ERLENMEYER jr., Liebigs Ann. Chem. 271 (1892) 137; Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 3001. G.DARZENS, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 139 (1904) 1214; Chem. Zbl. 1905 1346; 141 (1905) 766; Chem. Zbl. 1906 122; 142 (1906) 214; Chem. Zbl. 1906 I 669. L. CLAISEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 693. C. E H. ALLENu. J. VAN ALLAN,Org. Syntheses 24 (1944) 82. u. B. J. MAGERLEIN, Org. Reactions 5 (1949) 413. M. S. NEWMAN M. BALLESTER, Chem. Reviews 55 (1955) 283. R. H. HUNT,L. J. CHI" u. W S. JOHNSON, Org. Syntheses 34 (1954) 54. C. E H. ALLENu. J. VAN ALLAN,Org. Syntheses, Coll. Vol I11 (1955) 727. u. a,, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 5006. E. E. VAN TAMELEN E. D. BERGMANN, S. YAROSLAVSKY u. H. WEILER-F'EILCHENFELD, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 2775. H. E. ZIMMERMANu. L. AHRAMJIAN, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 5459. L.FIELDu. C. G. CARLILE, J. org. Chemistry 26 (1961) 3170. A. H. BONEu. L. A. CORT,J. chem. SOC.1962 1986. C.C. TUNG,A. J. SPEZIALE u. H. W FRAzIER J. org. Chemistry 28 (1963) 1514. E.I? BLANCHARD jr. u. G. BUCHI,J. h e r . chem. SOC.85 (1963) 955. GY.S I P O ~GY. , SCHOBEL, J. chem. SOC.(C) 1970 1154. S. I! SINGH,J. KAGAN,J. org. Chemistry 35 (1970) 2203. J. SEYDEN-PENNE, S. WOLFE,Tetrahedron 28 (1972) 4965. M. C. ROUX-SCHMITT, l? COUTROT,C. LEGRIS,Synthesis 1975 118. A. JONCZYK, A. KWAST,M. MAKOSZA, Chem. Commun. 1977 902. E. J. COREY,S. CHOI,Tetrahedron Letters 32 (1991) 2857. H.HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 513. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 326. G.DITTUSin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3(1965) 406.

Glykol-+Desoxyketon-Urnwandlung

SERINI

unter Konfigurationsumkehr der Seitenkette bei der Essigsaure-Abspaltung aus einem Glykolacetat durch Destillation mit Zinkstaub. Glatter verlauft die Reaktion durch mehrstundiges Kochen der Losung der Substanz in Toluol mit Zinkstaub. Die Umlagerung ist von der Konfiguration am C-20 unabhangig.

351

I

I1

Mit der vor allem bei Steroiden angewandten Methode gelingt in dieser Stoffklasse die Umwandlung des sekundiiren 17-Hydroxy-20-essigsaureestersI eines sekundaren-tertiaren 1.2-Glykols in ein Desoxyketon I1 unter Konfigurations-Umkehr am C-Atom 17. SHOPPEE schlagt als Reaktionsmechanismus die intermediare Bildung eines 17.20-Oxids vor, das sich unter Hydrid-Wanderung und Konfigurationswechsel der Seitenkette offnet.

R

R

R

I

I

I

H- C. ~ n @ @ / 2 - & ~ + 1*:0

H-C-OAc I

-p

17C--.0H

/ \

/c\

/ \-

-

R I

C=O '

AH

Fur den Mechanismus der Reaktion nimmt man auch die intermediare Bildung des cyclischen ortho-Acetat-Anions I11 und dessen Spaltung unter 1.2Verschiebung des Wasserstoffs an. Dies konnte durch Markierung mit Deuterium gezeigt werden.

?

D-C-0-C-C&

P

D-C-0,

l0P I

?& 0 Q -

II

+ Ig-c-cIi, I11

Die Anwendung dieser Glykol + Desoxyketon-Umwandlung auf trisubstituierte offenkettige Glykolmonoacetate stellt eine allgemeine Synthese fur Ketone dar (GHERA):

352

K. H. SLOTTAu. K. NEISSER,Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938)2342. A. SERINI,W LOGEMA" u. W HILDEBRAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939)391. C. W SHOPPER u. 'I! REICHSTEIN, Helv. chim. Acta 23 (1940)729. C. W SHOPPER,Helv. chim. Acta 23 (1940)925;Experientia [Basel] 4 (1948)418. L. E FIESER u. M. FIESER,Experientia [Basel] 4 (1948)285. C. W. SHOPPEE,J. chem. SOC.1949 1671. L. E FIESERu. HUANG-MINLON, J. Amer. chem. SOC.71 (1949)1840. N. L. WENDLEIS Proc. chem. SOC. [London] 1960 422. T. GOTOu.L. E FIESER,J. Amer. chem. Soc. 83 (1961)251. T. GOTO,J.chem. Soc. Japan 83 (1962)1137. T.GOTOu. K. KISHI,J. chem. SOC. Japan 83 (1962)1236. E. GHERA,Chem. Commun. 1968 1639. E. GHERA,J. org. Chemistry 36 (1970)660. G. GOTO,K. YOSHIOKA,K. HIRAGA, Tetrahedron 30 (1974)2107.

Glykol-Spaltung

CRIEGEE

mit Bleitetraacetat,bei der eine Kohlenstoffkette zwischen zwei benachbarten C-Atomen aufgespalten wird, wenn beide eine freie Hydroxylgruppe tragen. Die Reaktion verlauft unter mildesten Bedingungen in verdunnter Eisessigoder Benzollosung bei gewohnlicher Temperatur und fuhrt quantitativ zu Aldehyden und Ketonen.

-

I

R-C-OH I

R-C-OH I

+

AC-J

/OAC - 2 H O h ,pb,oAC

I

R-C=O

+

R-C=O

R

OAC pb(

OAC

I

R

Ein radikalischer Mechanismus kann mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Vielmehr sprechen alle Befunde fur eine gleichzeitige Verschiebung von Elektronenpaaren in cyclisch oder acyclisch formulierten aergangszustanden. Nimmt man die Bildung eines Bleiglykolats als Zwischenprodukt an, so kann von diesem aus ohne Wanderung eines Hydrid-Ions durch einfache Elektronenverschiebung der Endzustand erreicht werden: ACO OAC

c-cy7

-

ACO\ /OAC

\c=o / \

,C=O

Pb

o,,

c-cH.3

HO'

353

Wahrscheinlicher ist jedoch ein acyclischer lhergangszustand, da auch trans-Glykole gespalten werden, auch die basische Katalyse deutet darauf hin:

Die treibende Kraft der Reaktion liegt in dem Bestreben des Pb(IV), ein Elektronenpaar vom Sauerstoff zu sich heriiberzuziehen. Die Geschwindigkeit der Oxidation hangt stark vom Abstand der beiden OHGruppen ab. Eine besondere Bedeutung der Methode liegt darin, daR auch solche Diole glatt oxidiert werden, die keinen cyclischen lhergangszustand bilden konnen und somit mit Perjodat nicht reagieren. Wahrend Bleitetraacetat hydrolyseempfindlich ist, sind Phosphatoblei(IV)sauren wegen ihrer thermischen Bestandigkeit und geringen Hydrolyseneigung sowohl in waljrigen als auch in nichtwurigen Losungen gut geeignet. R. CRIEGEE, Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 260; 65 (1932) 1770. R. CRIEGEE, L. KRAFTu. B. RANK, Liebigs Ann. Chem. 507 (1933) 159. J. M. GROSHEINTZ, J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 3379. R. CRIEGEE, Angew. Chem. 53 (1940) 321; 70 (1958) 173. R. CRIEGEE, E. HOGERG. HUBER, P KRUCK,E MARKTSCHEFFEL u. H. SCHELLENBERGER Liebigs Ann. Chem. 599 (1956) 81. R. P BELL,V G. RIVLINu. U! A. WATERS,J. chem. SOC.1958 1696. A. S. FERLIN,Adv. Carbohydrate Chem. 14 (1959) 9. E HUBERM. S. EL-MELIGY, Chem. Ber. 102 (1969) 872. H. HUISGEN, Chemie in unserer Zeit 12 (1978) 49. G. W ROTERMUND in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/lb (1975) 344.

Glykol-Spaltungmit Perjodat

MALAPRADE

bei Verbindungen, die zwei Hydroxylgruppen oder eine Hydroxyl- und eine Aminogruppe an benachbarten C-Atomen besitzen. Man benutzt zu dieser selektiven Oxidation, die zu Aldehyden bzw. Ketonen fuhrt, entweder freie Perjodsaure oder bequemer ihr Natrium- bzw. Kaliumsalz, in nichtwaljrigen, aprotischen Losungsmitteln am besten Ammoniumperjodate:

I

-C-OH I

-C-OH

I

354

I

+

HJO4

-c=o --+ -c=o

I

+

HJa

+ fi0

Als Losungsmittel dient meist Wasser, jedoch konnen auch Methanol, Dioxan oder Eisessig verwendet werden. Die Reaktion verlauft am schnellsten beipH 3 bis 5, bei cis-standigen Hydroxylgruppen rascher als bei transstandigen, die jedoch nicht alle gespalten werden. Sind mehr als zwei benachbarte Hydroxylgruppen im Molekul, so kommt es auch dort zur Spaltung. Dabei entsteht aus primken Hydroxylgruppen Formaldehyd, aus sekundiiren Ameisensaure. Man bestimmt meist das Molverhaltnis des verbrauchten Oxidationsmittels zu gebildeter Ameisensaure und Formaldehyd. So bildet z. B. Mannit 2 Mol Formaldehyd und 4 Mol Ameisensaure bei einem Verbrauch von 5 Mol Perjodat. CH20H I HTH HOCH I HFOH

H2CO 5 J04Q

HCOH I CH2OH

4HCOOH

+ 5JOf + H20

H2CO

Innerhalb einer Kohlenstoffkette bricht die Reaktion ab, wenn ein C-Atom erreicht ist, das kein unsubstituiertes Hydroxyl mehr besitzt. Damit ist eine Moglichkeit gegeben, die Ringweite bei Glykosiden zu bestimmen. Hexosepyranoside z. B. verbrauchen 2 Mol Perjodat und liefern 1Mol Ameisensaure.

n

HFOC& HCOH I

I

HCO I

CH20H

I 2 JOY

HFOC& HC=O HCOOH HC=O I

HCOI

CHzOH

Die aus den Glykosiden entstandenen Dialdehyde konnen durch Oxidation zu einer Dicarbonsaure oder durch Reduktion zum primaren Dialkohol stabilisiert werden. Die Glykol-Spaltung mit Perjodat durfte uber einen cyclischen Ester ablaufen [nach CRIEGEE]. Durch ihre relativ milden Reaktionsbedingungen und ihre einfache Durchfuhrbarkeit besitzt die Glykol-Spaltung in der Chemie der Kohlenhydrate ein ausgedehntes Anwendungsgebiet; vor allem zur Strukturaufklarung wird sie benutzt. 355

I

-C-OH

+ HJo4

I

-C-OH

I

-1

-co, -co’

JO4€&]

-

I

-c=o -c=o

+

HJ@

+ &O

I

L. MALAPRADE, Bull. SOC. chim. France [41 43 (1928) 683; C. R. hebd. SBancesAcad. Sci. 186 (1928) 382. I? FLEURY u. Mitarb., C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 195 (1932) 1395; 196 (1933) 1416. R. CRIEGEE, L. KRAFTu. B. RANK, Liebigs Ann. Chem. 507 (1933) 159. C. S. HUDSONu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC. 59 (1937) 994; 61 (1939) 959, 1660. C. C. PRICEu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 2726; 64 (1942) 552. R. CRIEGEE, Angew. Chem. 53 (1940) 326. E. L. JACKSON, Org. Reactions 2 (1944) 341. G. J. BUISTu. C. A. BUNTON, J. chem. SOC.1954 1406. E FLEURY, Bull. SOC.chim. France 1955 1126. C. A. BUNTON u. J. SHINERjr., J. chem. soc. 1960 1593. G. J. BUIST,C. A. BUNTONu. J. H. MILES,J. chem. SOC.1959 743. G. HESSEu. K. ME, Chem. Ber. 92 (1959) 2427. G. H. SCHENK, J. chem. Educat. 39 (1962) 32. E. T. KAISERu. S. W WEIDMAN,J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 4354. G. J. E CHITTENDEN u. R. D. GUTHRIE,J. chem. SOC.1965 2271. B. SKLARZ, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 21 (1967) 3. A. J. FATIADI, Synthesis 1974 229. A. WEICKMANN, K.-E ZELLERin HOUBEN-WEYL-MULLER IV/a (1981) 451.

Glykosidierung

FISCHER

von Zuckern durch Erhitzen ihrer Losungen in dem betreffenden Alkohol, dem etwas Salzsaure zugesetzt ist. Es entsteht ein Gleichgewichtsgemisch der entsprechenden furanosiden und pyranosiden a-und P-Glykoside. In der Warme erhalt man hauptsachlich die Pyranose, in der Kdte dagegen die Furanose. Es sind mit dieser Reaktion wegen der Loslichkeitsverhaltnisse aber nur niedere Alkohole in das Zuckermolekul einzufuhren. CH20H I

H

356

OH

H

OH

H

OH

E. FISCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893) 2400; 28 (1895) 1145,1151. T. S. PATTERSON u. J. ROBERTSON, J. chem. SOC. 1929 300. I!A. LEVENE,A. L. RAYMOND u. R. 'I! DILLON,J. biol. Chemistry 95 (1932) 699. B. HELFERICH u. W SCHAFER, Org. Syntheses, Coll. Vol. I(1932) 356. R. H. PATER, R. A. COELHO,D. E MOWERY jr., J. org. Chemistry 38 (1973) 3272. B. CAPON,Chem. Reviews 69 (1969) 440. R. J. FERRIER, Fortschr. chem. Forschung 14 (1970) 389.

G1ykosidierung

HELFERICH

eines acetylierten Zuckers in 1-Stellung beim Erhitzen mit einem Phenol in Gegenwart von Zinkchlorid oder p-Toluolsulfonsaure als Katalysator. Auch SnC14 ist als Kondensationsmittel gut geeignet. Die Acetoxygruppe am C-1 ist lockerer gebunden als die anderen und deshalb an dieser Stelle leicht durch eine Phenoxygruppe zu ersetzen.

p7-

YHzOAC

ACO

H

OAC

H

OAC

Es entstehen im allgemeinen die Phenyla-glykoside, jedoch erlaubt eine hderung der Reaktionsbedingungen eine Erhohung des P-glykosidischen Anteils. B. HELFERICH u. E. SCHMITZ-HILLEBRECHT, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933) 378. R. T.WILLIAMS, J. chem. SOC.1940 1402. T. H. BEMBRY u. G. POWELL, J. Amer. chem. SOC.64 (1942) 2419. M. A. JERMYN, Austral. J. Chem. 7 (1954) 202; Chem. Zbl. 1955 5078. B. HELFERICH u. D. V KASHELIKAR, Chem. Ber. 90 (1957) 2094. B. HELFERICH, W. PIEL u. E ECKSTEIN, Chem. Ber. 94 (1961) 491. B. HELFERICH u. M. FELDHOFF, Chem. Ber. 94 (1961) 499. B. HELFERICH u. W: OST, Chem. Ber. 95 (1962) 2612. B. HELFERICH u.J. ZIRNER, Chem. Ber. 96 (1963) 385. J. L. BOSE,T. R. INGLE,Chem. and Ind. 1967 1451.

357

P-Glykosidierung

KOENIGS-KNORR

von a-Halogenacetozucker I beim Schutteln mit Alkoholen oder Phenolen und uberschussigem Silbercarbonat oder -oxid. Es entstehen Alkyl- bzw. Arylglykoside. Die Acetylglykosyl-bromide reagieren schon bei tieferer Temperatur als die entsprechenden Chloride. Setzt man die P-Acetohalogenosen ein, so erhalt man Gemische der beiden Isomeren, in denen die a-Glykoside iiberwiegen. Anstelle von Silbercarbonat sind verschiedene Arten von Halogenwasserstoff-Acceptoren und Katalysatoren ausprobiert worden: z.B. Hg(CN)2 in Nitromethan/Benzol.

H'd g:

HCBr

2 Ac0C.H HCOAc

HCO I CHzOAc

$gzkw

+

2AgBr

+ HzO + C&

I CHzOAC

I

Diese Methode ist eine Erweiterung der Glykosidierung (MICHAEL) in der Verbindung I mit Kaliumphenolat zu Aryl-P-glykosiden umgesetzt wird.

A. MICHAEL, Amer. chem. J. 1 (1879) 307; 6 (1885) 336; C. R. hebd. S6ances Acad. Sci. 89 (1879) 355. E.FISCHERu. E. E ARMSTRONG, Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 2885; 35 (1902) 833. W. KOENIGSu. E. KNORY Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 957. C. MANNICH,Liebigs Ann. Chem. 394 (1912) 223. W J. HICKINBOTTOM, J. chem. SOC.1930 1338. D. D. REYNOLDS u. W L. EVANS,J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 2559. B. HELFERICH u. J. GOERDELEK Ber. dtsch. chem. Ges. 73 (1940) 532. C. M. MCCLOSKEY, R. E. PYLEu. G. H. COLEMAN, J. Amer. chem. SOC.66 (1944) 349. C. H . ICE u. S. H. WENDEYJ. Amer. chem. SOC.74 (1952) 4606. W L. EVANS,D. D. REYNOLDS u. E. A. TALLEY, Adv. Carbohydrate Chem. 6 (1951) 41. F! A. J. GORINu. A. S. PERLIN,Canad. J. Chem. 37 (1959) 1930. J. K. N. JONESu. P E. REID,Canad. J. Chem. 38 (1960) 944. E A. J. GORIN,Canad. J. Chem. 40 (1962) 275. C. S. GIAM,H. R. GOLDSCHMID u. A. S. PERLIN, Canad. J. Chem. 41 (1963) 3074. R. KUHN,F! LUTZ,D. L. MACDONALD, Chem. Ber. 99 (1966) 611. G. WULFF,G. ROHLE,W KRUGER,Chem. Ber. 105 (1972) 1097. G. WULFF,G. ROHLE,Angew. Chem. 86 (1974) 177. J. E. WALLACE,L. R. SCHRODER, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1977 795. H . PAULSEN,Angew. Chem. 94 (1982) 194. 0.LOCKHOFF in HOUBEN-WEYL-MULLER E14d3 (1992) 782.

358

a-Halogenierung

HELL-VOLHARD-ZELINSKY

aliphatischer Carbonsauren mit freiem Halogen in Gegenwart von Phosphortrihalogeniden. Die Reaktion verlauft uber die Stufe des Saurehalogenids, in dem die a-standige Methylengruppe stiirker aktiviert ist und der Eintritt des Halogens erleichtert wird. Durch ,,Urnhalogenierung" entstehen die freie aHalogencarbonsaure und neues Saurehalogenid.

R-CH2-C\

4,O

0

PC13,

R- C H ~ - C: c1

OH

L

I

R-CH-C:

0

c1

R-CH=C\

+ R-CH~-C, 4,o OH

/OH

c1

umhalcge-

nierung

0

I Clz * R-CH-C: -HC1

*

I R-CH-C:

c1 0

+

0

R-CH2-CC,

OH

4,

c1

Die aJodcarbonsauren sind mit dieser Methode nicht darzustellen. C. HELL,Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 891. J. VOLHARD, Liebigs Ann. Chem. 242 (1887) 141. N. ZELINSKY, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2026. H. B. WATSON,Chem. Reviews 7 (1930) 180. Org. Syntheses 21 (1941) 74. C. S. MARVEL, E. SCHWENK u. D. PAPA, J. Amer. chem. Soc. 70 (1948) 3626. E. H. CHARLESWORTH u. H. J. ANDERSEN, Canad. J. Res., Sect. B 28 (1950) 1. J. C. ECKu. C. S. MARVEL, Org. Syntheses, Coll. Vol. II (1955) 74. Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955) 523,848. C. S. MARVEL, H. KWARTu. E V SCALZI, J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 5496. J. C. LITTLE,A. R. SEXTON,YLJ-LANCHANCTONG,T E. ZURAWIC, J. Amer. chem. Soc. 91 (1969) 7098. A. ROEDIC in HOUBEN-WEYL-MULLER 514 (1960) 198.

Halogenierungsregel

KONDAKOFF

Laljt sich an ein Olefin leicht Mineralsaure addieren, so bilden sich bei der Reaktion mit elementarem Chlor oder Brom hauptsachlich ungesattige Monohalogenide. Es findet also Substitution statt. Geht die Addition der Saure aber nur schwer vor sich, so kommt es dagegen zur Bildung der Dihalogenverbindungen unter ,,Aufrichtung" der Doppelbindung.

359

Im allgemeinen gilt, darj alle geradkettigen Olefine bei niedriger Temperatur Chlor oder Brom addieren und erst bei hoherer Temperatur durch Halogene substituiert werden, wahrend bei den verzweigten Olefinen die Substitution schon bei Raumtemperatur erfolgt. J. KONDAKOFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 24 (1891)929. l? l? RUST,U! E. VAUGHAN, J. org. Chemistry 5 (1940)472. R.STROH in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3 (1962)585.

a-Halogenketon+Carbonsaure-Umlagerung

FAVORSKII

durch Behandeln mit Alkali. Die Reaktion verlauft unter Abspaltung des Halogens. 0 II

Hal-CH2-C-R

+ NaOH

-

0

R-CH2-C

+ NaHal

OH

Cyclische a-Halogenketone liefern unter Ringverengung ebenfalls Carbonsauren. Als Nebenprodukte entstehen allgemein Epoxide und Hydroxyketale.

Wird Cyclodecanon in Tetrachlorkohlenstoff mit N-Bromsuccinimid bromiert, so bildet sich a-Bromcyclodecanon (I). Dieses cyclische Keton lafit sich mit Alkali in die auf anderem Weg nur schwer darstellbare Cyclononancarbonsaure (11)umlagern. 360

Wenn das a-Halogenketon in a'-Stellung ein H-Atom besitzt, verlauft die Reaktion intermediar uber einen Cyclopropan-Ring. Markiert man das a-C-Atom im Halogenketon, so erhiilt man in aereinstimmung mit dem von LOFTFIELD vorgeschlagenen Mechanismus Cyclopentancarbonsaureester, bei dem eine Hiilfte der Aktivitat am a-C-Atom, die andere am /3-C-Atom auftritt.

'Hi

Wenn in der a'-Stellung kein H-Atom vorhanden ist, wird als Reaktionsmechanismus eine Addition des Hydroxyl-Anions an den polarisierten CarbonylKohlenstoff, dann eine Halogen-Abspaltung zum Rumpfmolekul I11 angenommen, das sich durch anionoide Wanderung des Restes R stabilisiert.

I11

OH

Durch Verwendung von Silber- oder Quecksilbersalzen in wailjrigem Ethanol gelingt die Umlagerung von l-Brom-bicyclo-[3.3.ll-nonanon(9)(IV) zur Bicyclo[3.3.Ol-octan-l-carbonsaure(V) oder deren Ester [COPE]:

361

67)....(-t-)

COOH

Br

v

Iv

Fur diese Umlagerung nimmt man einen ,,Sto(J-Zug" (push-pull)-Mechanismus an, ahnlich dem der Benzilsaure-Umlagerung. Alkohol oder Wasser addiert sich zuerst an die Carbonylgruppe, d a m erfolgen Elektronenverschiebung unter Ausbildung der Cd-C-1-Bindung und durch den Zug des A@-Ions erleichterter Austritt des Brom-Anions.

Die a-Halogenheton-Umlagerung kann auch auf a,a'-Dihalogenketone angewendet werden, wobei a,p-ungesattigte Sauren entstehen, z. B.: (CH&C-C-CHzBr I

II

Br 0 oder es erfolgt:

-

(Cy7)2C=CH-COOH

Ringverengung (WALLACH) Br

A. FAVORSKII u. Mitarb., J. prakt. Chem. 51 (1895) 533; 88 (1913) 658. A. FAVORSKII u. Y N. BOZHOVSKII, J. NSS. physik.-chem. Ges. 46 (1914) 1097; C. A.9 (1915) 1900. 0. WALLACH, Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, math.-physik. Kl., Fachgr. I11 1915 244; Chem. Zbl. 1916 I 365; Liebigs Ann. Chem. 414 (1918) 296. B. TCHOUBAR u. 0. S A C K UC.~R. hebd. SBances Acad. Sci. 208 (1939) 1020. R. JACQUIER, Bull. SOC.chim. France 1950 D 35. R. B. LOFTFIELD, J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 632; 73 (1951) 4707; 76 (1954) 35. R. B. WAGNER u. J. A. MOORE,J. h e r . chem. SOC.72 (1950) 974,2884,3655.

362

E S. FAWCETT,Chem. Reviews 47 (1950) 231. A. C. COPEu.E. S. GRAHAM, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 4702. u.E. FARM, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 618,5352. C. L. STEVENS u. V PRELOG,Helv. chim. Acta 36 (1953) 896. K. SCHENKER N. L. WENDLER, R. I? GRABERu. G. G. HAZEN,Chem. and Ind. 1956 847. D. E. EVANSu.Mitarb., Chem. and Ind. 1955 355; J. chem. SOC.1957 1451. M. KOPP-MAYER, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 244 (1957) 1522. J. ROMOu.A. ROMODE VNAq J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 1118. G. HESSEu. E URBANEK, Chem. Ber. 91 (1958) 2733. u.G. HITE,J. h e r . chem. SOC.81 (1959) 1201; 82 (1960) 3375. E. E. SMISSMAN u.I. J. BOROWITZ, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 4307. G. STORK A. S. KENDE,Org. Reactions 11 (1960) 261. J. h e r . chem. SOC. 83 (1961) 3972,3980. H. 0. HOUSEu.W E GILMORE, W. ZIEGENBEIN,Chem. Ber. 94 (1961) 2989. A. W FORT,J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 2620,2625,4979. R. BRESLOW, J. POSNER u.A. KREBS,J. Amer. chem. SOC.85 (1963) 234. J. M. CONIAu.J. SALACJ", Tetrahedron Letters 1963 1175. D. N. KEVILL u.N. H. CROMWELL, J. org. Chemistry 29 (1964) 499. J. WOLINSKY u.D. CHAN,J. org. Chemistry 30 (1965) 41. Acta chem. scand. 23 (1969) 2839. CH. RAPPE,K. ANDERSSON, CH. RAPPE,L. KNUTSSON,N. J. TURRO, R. B. GAGOSIAN, J. Amer. chem. SOC. 92 (1970) 2032 YU.A. TITOV,Russ. chem. Reviews 39 (1970) 732. A. A. AKHREM,T. K. USTYNYUK, E G. BORDWELL, J. ALMY,J. org. Chemistry 38 (1973) 571. I? J. CHENIER,J. chem. Educat. 55 (1978) 286. T. R. BARBEE,H. G w , M. J. HEEG,K. E ALBIZATI,J. org. Chemistry 56 (1991) 6773. 8 (1952) 458. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 280. R. SUSTMANN, H.-G. KORTH in HOUBEN-WEYL-MULLER

Halogenphenol-Nitrierung

ZINCKE

+

mit salpetriger Saure bzw. Nitrit Eisessig durch Austausch eines 0- oder p standigen Brom- oder Jod-Atoms gegen die Nitrogruppe. OH

F OH

F 363

Fluor oder Chlor wird nicht ausgetauscht. OH

OH

Cl

c1

Sind sowohl die 0-als auch die p-Stellung durch Brom besetzt, so entstehen isomere 0-und p-Mononitro-bromphenole. T ZINCKE,J. prakt. Chem. 61 (1900) 561. L. C. RAIFORDu. W HEYL,h e r . chem. J. 43 (1910) 393; 44 (1911) 209. H. H. HODGSONu. J. NEON, J. chem. SOC.1932 273. L. C. RAIFORDu. G. R. MILLEKJ. Amer. chem. SOC.55 (1933) 2125. L. C. RAIFORDu. A. L. LE ROSEN,J. h e r . chem. SOC.66 (1944) 1872. G. SCHILL, Chem. Ber. 99 (1966) 714. J. E. GORDON,J. Amer. chem. SOC.87 (1965) 1499. W SEIDENFADEN, D. PAWELLEK in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 821

a-Halogensulfon+Olefin-Umwandlung

RAMBERG-BACKLUND

durch basenkatalysierte 1.3-Eliminierung van Halogenwasserstoff. Die Reaktion verlauft iiber ein Episulfon I als Zwischenstufe, das sich spontan stereospezifisch zersetzt: H

H

I

I

R-C-S-C-H H1

0 2 ;

X = Halogen 364

H OHO,

H20

@*--I R-C C-H I I

's' H oZ(x

H H langsam

I

I

R-C-C, \ / S

02

+ H

Unter den Reaktionsbedingungen konnte folgendes Episulfon isoliert werden:

3.. tert.BuOK,

J

S

Die a-Halogensulfon rung von Olefinen:

ofim S

+ Olefin- Urnwandlung erlaubt auch die Homologisie-

Auch Dreifachbindungen konnen hergestellt werden:

\

\

a 02s:

oder

OZS:

cHx

Base,

I

/ C

C

-2Hx

FHX

CH2

I

So kann a,a-Dichlordibenzylsulfon (11) in Triethylendiamin (TED) und (CH&SO als Losungsmittel uber das isolierbare 2.3-Diphenyl-thiiren-1.1-dioxid (111) in das entsprechende Akin IV (Tolan) ubergefuhrt werden:

I1

02 I11

365

L. RAMBERG, B. BACKLUND, Ark. kem., Mineralog. Geol. 13 A, No 27 (1940). E G. BORDWELL, G. D. COOPER, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 5187. L.A. PAQUETTE, L. S. WITTENBROOK, V V KANE,J. h e r . chem. SOC.89 (1967) 4487. J. Anter. chem. SOC.88 (1966) 558. N. I? NEUREITER, L.A. PAQUETTE, Accounts chem. Res. 1 (1968) 209. L.A. PAQUETTE,R. W HOUSER,J.Amer. chem. SOC.91 (1969) 3870; 93 (1971) 4522. J. C. PHILIPS, J. V SWISHER, D. HAIDUKEWYCH, 0. MORALES,Chem. Commun. 1971 22. E G.BORDWELL u. a,,J. org. Chemistry 39 (1974) 2519-2534. L.A. PAQUETTE,Org. Reactions 25 (1977) 1 G.D. HARTMAN, R. D. HARTMAN, Synthesis 1982 504. D. SCHOLZ,I? BURTSCHEF, Liebigs Ann. Chem. 1985 517. E. BLOCKu. a., J. Amer. chem. SOC.108 (1986) 4568. R. J. TAYLOR, Tetrahedron Letters 30 (1989) 3267. A. G. SUTHERLAND, Z.X. Guo, M. J. SCHAEFFEP, R. J. TAYLOR, Chem. Commun. 1993 874. E MUHAMW, Tetrahedron Letters 35 (1994) 5903. N. J. LAWRENCE, D.SEEBACH in HOUBEN-WEYL-MULLER 414 (1971) 45. 511b (1972) 253. R. ASKANIin HOUBEN-WEYL-MULLER K.SCHANK in HOUBEN-WEYL-MULLER Ell (1985) 1285.

Halogenwanderung

ORTON

vom Aminstickstoff aromatischer Amine in den Kern. Bei der Einwirkung von HC1 lagert sich N-Chloracetanilid in ein Gemisch von 0-und p-Chloracetanilid um. Die Reaktion wird in Essigsaure, Wasser oder wailjriger Essigsaure ausgefuhrt. Sie kann auch photochemisch oder durch Benzoylperoxid ausgelost werden. H

H

Cl-N-COC&

H

H

Cl

G. BENDERhat diese Reaktion zuerst beschrieben. Sie ist eine der ersten beobachteten und bestuntersuchten intermolekular verlaufenden Umlagerungen. Unter vorgegebenen Reaktionsbedingungen liefert diese saurekatalysierte intermolekulare Umlagerung dasselbe Verhaltnis von 0- und p-Chloracetanilid 366

wie die direkte Reaktion von Acetanilid rnit Chlor. Dies ld3t vermuten, da13 die Reaktion des N-Chloracetanilids mit Salzsaure zuerst Acetanilid und Chlor liefert, das dann den aromatischen Kern chloriert. In der Tat gelang es, Acetanilid und Chlor aus dem Reaktionsgemisch zu isolieren. Wird N-Chloracetanilid mit HC1 behandelt, die radioaktiv markiertes C1 enth d t , so findet man im Reaktionsprodukt radioaktives kerngebundenes Halogen. Vgl. N-Alkylanilin -+ C-Alkylanilin-Umlagerung, S. 74; Nitrosamin-Umlagerung, S. 487; Phenylhydroxylamin -+ p-Aminophenol-Umlagerung, S. 552.

G. BENDEKBer. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 2272. E D. CHATTAWAY u. K. J. F! ORTON,J. chem. SOC.75 (1899) 1046. H. E. ARMSTRONG, J. chem. SOC.77 (1900) 1047. K. J. I? ORTONu. W J. JONES, J. chem. SOC.95 (1909) 1456. K. J. E ORTONu. H. KING,J. chem. SOC.99 (1911) 1185. J. chem. SOC.1927 986. K. J. F! ORTONu. A. BRADFIELD, A. R. OLSONu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.58 (1936) 2467; 59 (1937) 1613; J. org. Chemistry 3 (1938) 76. M. J. S. DEWARu. J. M. W. SCOTT, J. chem. SOC.1955 1845; 1957 1445,2676. J. chem. SOC.1958 2982. C. BEARDu. W J. HICKINBOTTOM, J. M. W SCOTT,J. G. MARTIN,Canad. J. Chem. 44 (1966) 2901. J. COULSON, G. H. WILLIAMS, K. M. JOHNSTON, J. chem. SOC.(B) 1967 174. G. R. UNDERWOOD, F! E. DIETZE,J. org. Chemistry 49 (1984) 5225.

Harnsaure-Kondensation (Purin-Synthese)

TRAUBE

von 4.5-Diarnino-uracil(V>mit Chlorarneisensuureesternoder Harnstoff (unter Abspaltung von 2 Molekiilen Ammoniak). Das Ausgangsmaterial ist Cyanessigester (I), der mit Harnstoff zum Cyanacetylharnstoff (11) kondensiert wird, der sich mit Alkali zum 4-Amino-uracil (111)unter RingschluR isomerisiert. Durch Einwirkung von salpetriger Saure erhalt man ein Nitrosoaminouracil das leicht zum 4.5-Diamino-uracil (V) reduziert werden kann. 36 7

0 HN-H

RO--cO

OH

I1

I11

I

I

IV

II

V

H

Durch diese relativ einfache Darstellung des Diaminouracils und die Moglichkeit, die Ausgangskomponenten zu variieren, hat diese Methode vielseitige Anwendung zur Synthese von Purin-Derivaten gefunden (Xanthin, Hypoxanthin, Adenin, Guanin, Theophyllin, Theobromin, Coffein). Die Verwendung von Formamidin-acetat, HC( =NH)NH2 . CH3COOH, anstelle von Chlorameisensaureestern erhoht bei bestimmten 4.5-DiaminopyrimidinDerivaten als Ausgangskomponenten die Ausbeute. W TRAUBE,Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 1371, 3035; Liebigs Ann. Chem. 331 (1904) 64.

A. R. KATRITZKY,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 10 (1956) 397. A. R. KATRITZKY,D. L. OSTERCAMP,T. I. YOUSAF,Tetrahedron 43 (1987) 5171. M. MELGUIZO, M. NOGUERAS, A. SANCHEZ, Synthesis 1992 491.

Harnstoff-Synthese

WOHLER

durch Erhitzen einer w a r i g e n Losung von Ammoniumcyanat.

Dies war die erste Synthese einer organischen Verbindung. Sie bewies, dalj organische Substanzen auch aul3erhalb lebender Organismen dargestellt werden konnen, also ohne jene postulierte vis vitalis. Auch heute werden Harnstoff und besonders Harnstoff-Derivate noch aus Kaliumcyanat und Ammoniumsulfat dargestellt. Ob die Reaktion als eine Addition von Ammoniak an Cyansaure 368

aufzufassen ist (a), oder iiber einen ionischen Mechanismus verlauft (b), ist noch nicht eindeutig geklSirt.

b) N€$+ CNOQ

(NH212CO

E WOHLER, Pogg. Ann. 12 (1828) 253. L. JANNELLI, Gazz. chim. ital. 88 (1958) 443. A. WILLIAMS, W F! JENCKS,J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1974 1753,1760. J. SHORTER, Chem. SOC.Rev. 7 (1978) 1.

Hemmung des anaeroben Abbaus

PASTEUR

von Kohlenhydraten durch Sauerstoff: Gewebe und Einzeller, welche Kohlenhydrate sowohl aerob als auch anaerob abbauen konnen, verbrauchen unter anaeroben Bedingungen weitaus groljere Mengen Substrat als bei Sauerstoffzufuhr. J e Mol veratmeter Glucose werden 36 Mol ATP gebildet, je Mol glykolytisch abgebauter Glucose nur zwei Mol, daher konnen Zellen ihren Energiebedarf aerob bei einem sehr vie1 geringeren Glucose-Umsatz decken. Unter aeroben Bedingungen wird betrachtlich weniger Milchsaure oder Ethanol gebildet als bei Sauerstoffausschlulj. Die Reaktion wird durch die mit der Atmung gekoppelte oxidative Phosphorylierung und nicht durch die Atmung an sich ausgelost. Sie kommt durch eine Konkurrenz zwischen der Glykolyse (oder Garung) und den phosphorylierenden Reaktionen der Atmung um Orthophosphat und Adenin-Nucleotide zustande. Der Effekt beruht offenbar auf einer Hemmung der Phosphohexokinase- und moglicherweise auch der HexokinaseReaktion. Vgl. Anaerober Glucose-Abbau(Glykolyse),S. 122. L. PASTEUR, Etudes sur la Bihre (Paris 1876).

E LYNEN,Liebigs Ann. Chem. 546 (1941) 120. M. J. JOHNSON, Science [New Yorkl94 (1941) 200. R. BALAZSu. D. RICHTER,Biochem. J. 68 (1958) 5 l? L. KIESOW, Z. Naturforsch. 14b (1959) 492. M. D. HATCHu. J. E TURNER,Biochem. J. 72 (1959) 524. S. GATTu. E. RACKEK J. biol. Chemistry 234 (1959) 1015,1024, 1028. A. C. AISENBERG, J. biol. Chemistry 234 (1959) 441. H. HOLZER u. H. GRUNICKE, Biochim. biophysica Acta 53 (1961) 591. T. WIKEN,A. J. M. VERHAAR u. W A. SCHEFFERS, Arch. Mikrobiol. 42 (1962) 226. H. TIEDEMANN, Angew. Chem. 75 (1963) 912. A. K. GHOSH,H. A. SLOVITER, J. biol. Chemistry 248 (1973) 3035. D. N. DIETZLEF~, M. E LECKIE, J. L. MAGNANI, M. J. SUGHRUE, F! E. BERGSTEIN, J. biol. Chemistry 250 (1975) 7194.

369

Hydantoin-Ringschldl

BUCHERER-BERGS

durch Reaktion von Carbonyl-Verbindungen mit Kaliumcyanid und Ammoniumcarbonat oder direkt von Cyanhydrinen und Ammoniumcarbonat. In den beiden Fallen durfte ein a-Aminonitril I dabei als Zwischenprodukt auftreten. Ketoncyanhydrine liefern sehr gute Ausbeuten, Aryl- und Alkylaldehyde gehen schlagt folgenden Reaktionsverlauf vor: Nebenreaktionen ein. BUCHERER

I

-

R \ /NH-CO

I

R /c\ CO-NH

-

R I R-C-COOH I NH2

Die Hydantoine kristallisieren im allgemeinen sehr gut und konnen mit hei13er Mineralsaure zu Aminosauren hydrolysiert werden. Vgl. Aminonitril-Synthese, S. 118; Aminosaure-Synthese, S. 117; Cyanhydrin-Aminierung, S. 117; Cyanhydrin-Synthese, S. 241, 243.

G. CIAMICIAN u. P S I L B E Ber. ~ dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 1671. H . BERGS,DRP 566094 (19291, C. A. 27 (1933) 1001. u. Mitarb., J. prakt. Chem. (2) 140 (1934) 69, 129, 151, 291; 141 (1934) 5. H. T. BUCHERER H. R. HENZEu. W C. CRAIG,J. org. Chemistry 10 (1945) 2. H . R. HENZEu. W B. LESLIE,J. org. Chemistry 15 (1950) 901. Chem. Reviews 42 (1948) 238. D. T. MOWRY, E. WARE,Chem. Reviews 46 (1950) 422. u. H. RASCHIG,Helv. chim. Acta 42 (1959) 570. M. VISCONTINI L. MUNDAY, Nature [London] 190 (1961) 1103. I? L. CHUBB,J. T. EDWARD, S. C. WONG,J. org. Chemistry 45 (1980) 2315. A. COMMEYRAS, Tetrahedron 36 (1980) 2649. A. ROUSSET,M. LASPERAS,J. TAILLADES, J. T. EDWARD, Canad. J. Chem. 60 (1982) 1982. G. SACRIPANTE, C. A. LOPEZ,G. G. TRIGO,Adv. Heterocyclic Chem. 38 (1983) 184. u. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I1 (1958) 305, 371. TH. WIELAND

3 70

Hydantoin-Ringschld

URECH

von a-Aminosauren mit Kaliumcyanat in waBriger Losung. Es entsteht das Salz der entsprechenden Hydantoinsaure I, das durch Erhitzen mit 25prozentiger Salzsaure in das cyclische Anhydrid, das Hydantoin (111, ubergefuhrt wird. Der Ringschlulj ist reversibel. Das a-standige Kohlenstoffatom der Aminosaure wird in die 5-Stellung des Hydantoins eingebaut.

1st es substituiert, so erhiilt man 5-substituierte Hydantoine, wahrend die 1-substituierten Derivate beim Ringschlulj mit N-substituierten Aminosauren entstehen. Es konnen auljer einer groljen Zahl von Aminosauren bisweilen auch ihre h i d e und Nitrile auf diese Weise cyclisiert werden.

Verwendet man an Stelle der Cyanate die Thiocyanate, so kommt man zu 2-Thio-hydantoinen. Der Einbau der endstandigen Carboxylgruppe eines Peptids in ein Hydantoin-System gestattet einen stufenweisen Abbau und damit eine Ermittlung der Aminosauresequenz.

37 1

Peptid-Abbau (SCHLACK-KUMPF)

F&

AczO, m S C N

R-OCONHCH2-CONH-CH-COOH CH3-CH-CO I

R-OCONHCH2-CO- N

\ /

I NH

alk.Hydro1.

C I1

S

C&-CH-CO R-OCONHCH:!COOH

I

+ H N

I

\ / C

NH

-

CH3-CH-COOH I

NH:!

II

S

I11

Die aus dem Thiohydantoin I11 abgespaltene Aminosaure kann dann chromatographisch bestimmt werden. Diese Methode wurde auch angewandt, um die bei Protein-Hydrolysen entstehenden Aminosauren zu trennen. Vor allem die ihrer Wasserloslichkeit wegen schwieriger zu isolierenden, einfacheren Monoamino-monocarbonsauren konnen so in die vie1 weniger wasserloslichen Hydantoine ubergefuhrt werden, die dann durch fraktionierte Kristallisation getrennt werden. Hydrolyse der Hydantoine liefert die Aminosauren zuriick, allerdings racemisiert. Vgl. Aminonitril-Synthese, S. 118; Cyanhydrin-Aminierung, S. 117; Cyanhydrin-Synthese, S. 241. 243.

E URECH,Liebigs Ann. Chem. 165 (1873) 99. A. MOUNEYRAT, Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 2393. C. HARRIES u. M. WEISS,Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 3418; Liebigs Ann. Chem. 327 (1903) 355. T. B. JOHNSON, J. Amer. chem. SOC.35 (1913) 780. W.T. READ,J. Amer. chem. SOC.44 (1922) 1746. I? SCHLACK u. W KUMPF,Hoppe-Seyler’s Z.physiol. Chem. 154 (1926) 125. W. J. BOYD,Biochem. J. 27 (1933) 1838. W.J. BOYDu. W ROBSON,Biochem. J. 29 (1935) 542,546,2256. E.WARE,Chem. Reviews 46 (1950) 407. S. G. WALEY u. J. WATSON, J. chem. SOC.1951 2394. J. TIBBS,Nature [London] 168 (1951) 910. H.G. KHORANA, Quart. Rev. (chem. SOC., London) 6 (1952) 349,353. G.W KENNER, H. G. KHORANA u. R. J. STEDMAN, J. chem. SOC.1953 673. V STELLA, T. HIGUCHI, J. org. Chemistry 38 (1973) 1527. E GULER, R. B. MOODIE, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1980 1752.

3 72

Hydrazobenzol-Addition

DIELS-REESE

an Acetylendicarbonsaureester unter Bildung eines Adduktes I, das beide Komponenten im Verhliltnis 1:l enthalt. Die Reaktion wird in warmem Methanol ausgefuhrt . Das entstandene Addukt I kann unter geeigneten Bedingungen in drei verschiedene heterocyclische Verbindungstypen ubergefuhrt werden und zwar in solche der Pyrazol-, Indol- und Chinolin-Reihe. Es entsteht in Eisessig 1.2Diphenyl-3-carbomethoxy-pyrazolon-(5) (III), in XyZoZ Indol-dicarbonsauremethyleste~(2.3)(111, wahrend sich in Pyridin oder Dimethylanilin 2-Hydroxy3-anilino-chinolin-carbonsauremethylester-(4) (IV)bildet. Decarboxylierung der freien Saure des Produktes IV und hydrolytische Abspaltung der Anilinogruppe mit siedender Salzsaure liefern 2.3-Dihydroxy-chinolin (V). Auch mit einer Reihe substituierter Hydrazoverbindungen kommt es zur Bildung der Additionsverbindung I und der Folgeprodukte.

H

I11

I1

t

OH

V

0.DIELSu. J. REESE, Liebigs Ann. Chem. 511 (1934)168;519 (1935)147. E.H. HUNTRESS,J. BORNSTEIN u. W M. HEARON, J. h e r . chem. SOC.78 (1956)2225.

373

Hydrazobenzol-Benzidin-Umlagerung Behandelt man Hydrazobenzol mit starken Sauren, so entstehen p,p'-Diaminodiphenyl, das Benzidin, und in geringerer Menge (30 %) o,p'-Diaminodiphenyl, das Diphenylin. 1st die p-Stellung im Hydrazobenzol durch geeignete Substituenten besetzt, so erhoht sich der Diphenylin-Anteil um so mehr, je schwieriger diese Gruppen beim Reaktionsverlauf abzuspalten sind. Eliminierbare Substituenten sind vor allem -COOH, -S03H, in geringerem M a e Halogen,-OAc, -OR, -NRAc, -NR2 und Alkyl. Kommt es nur zur Umlagerung eines der beiden Kerne, so wird 0- bzw. pAmino-diphenylamin gebildet, das 0-bzw. p-Semidin. Auch hier uben Substituenten einen dirigierenden Einflulj aus. In einzelnen Fdlen, z. B. bei 4.4I-Diphenyl-hydrazobenzol, kommt es nur zur Disproportionierung zum entsprechenden Azobenzol und Anilin. In der Naphthalinreihe kann es auch zu einer oBenzidin-Umlagerung kommen, die bei Diphenylkorpern nur in Ausnahmefallen beobachtet wird. Bei sterischer Hinderung durch eine Polymethylenkette zwischen den beiden Stickstoffatomen ist die o-Benzidin-Umlagerung auch in der Hydrazobenzolreihe verwirklicht worden; z. B. gibt N,M-Tetramethylenhydrazobenzol geringe Mengen N,N'-Tetramethylen-'2.2'-diamino-diphenyl. Dagegen kommt es in der Dinaphthylhydrazinreihe niemals zur Bildung von Semidinen und Diphenylinen. Die 0- und p-Semidine entstehen ausschlieljlich bei der sog. ,,thermischen" Hydrazobenzol + Benzidin- Umlagerung. Werden im Hydrazobenzol die beiden N-Atome durch eine Polymethylenkette verbunden, so erhalt man bei 3 Methylengruppen nur Ringaufspaltung,

o-Semidin

/ p-Semidin

\

Diphenylin

Remidin

von der Tetramethylenverbindung ab wieder Semidine und Diphenyline, die auch bei der normalen Umlagerung auftreten. Bei 10 Methylengruppen konnte 3 74

das entsprechende N,N-Polymethylenbenzidin in 4 proz. Ausbeute isoliert werden. Die Hydrazobenzol + Benzidin-Umlagerung verlauft intramolekular, was durch radioaktive Indizierung nachgewiesen wurde. Die ionischen a e r g a n g s zustande der Reaktion sind im einzelnen noch unbekannt. Man formulierte den Verlauf uber ein Hydrazonium-Ion 11, das in Anilin (111)und ein AzeniumKation IV zerfdlt. Diese beiden Komponenten vermitteln in ihren mesomer polarisierten Grenzstrukturen die gegenseitige Verknupfung der Kerne uber eine C-C-Bindung.

0 0 \

I

\

I1

Iv

DEWARformuliert die Umlagerung uber einen n-Komplex: Nach Anlagerung eines Protons entsteht das Hydrazonium-Ion 11, in dem die N-N-Bindung geschwacht ist. Die fur die Aufspaltung erforderliche Energie wird durch die Mesomerie-Energie des entstehenden Anilins (111)und des Kations IV sowie durch die gbnstige raumliche Lage der beiden Benzolkerne des sich ausbildenden n-Komplexes erbracht.

I11

rv

Der n-Komplex kann sich in verschiedener Weise stabilisieren. Wenn die p-CAtome eine Bindung knupfen konnen, entsteht Benzidin. 1st dies nicht moglich, so drehen sich die beiden Kerne des Komplexes urn eine senkrecht zur

375

Ringebene stehende Achse, und man gelangt auf diese Weise zu den verschiedenen Umlagerungsprodukten:

1 Benzidin

o-Semidin

I

I'

Diphenylin

p-Semidin

N. ZININ,J. prakt. Chem. 36 (1845) 93. A. u! HOFMANN, Proc. Roy. SOC.[London] 12 (1863) 576. F! JACOBSON u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 992; 26 (1893) 681; Liebigs Ann. Chem. 428 (1922) 76. H. WIELAND, Liebigs Ann. Chem. 392 (1912) 132; Ber. dtsch. chem. Ges. 48 (1915) 1098. C. K. INGOLD u. H. V KIDD,J. chem. SOC.1933 984. R. ROBINSON, J. chem. SOC.1941 220. A. PONGRATZ u. K. SCHOLTIS, Ber. dtsch. chem. Ges. 75 (1941)138. M. J. S. DEWAR, J. chem. SOC.1946 777. D. H. SMITH,J. R. SCHWARTZ u. G. W WHEWD, J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 2282. R. B. CARLINu. S. A. HEININGER, J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 2272. C. A. BUNTON, C. K. INGOLD u. M. M. M W , J. chern. SOC.1957 1906. G. WITTICu. E. GROLIG,Chem. Ber. 94 (1961) 2148. L. C. SNYDER, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 340. H. J. SHINEu. J. T. CHAMNESS, J. org. Chemistry 28 (1963) 1232. G. S. HAMMOND u. I. S. CLOVIS, J. org. Chemistry 28 (1963) 3283,3290. D. V BANTHORPE, E. D. HUGHESu. C. K. INGOLD, J. chem. SOC.1964 2864. F! WELZEL,Chem. Ber. 103 (1970) 1318. D. V BANTHORPE, Chem. Reviews 70 (1970) 315. G. A. OLAH,K. DUNNE,D. I? KELLY,Y. K. Mo, J. Amer. chern. SOC.94 (1972) 7438. J. R. Cox jr., M. E DUNN,J. org. Chemistry 37 (1972) 4415. C. J. DAVIES,B. T HEATON,C. JACOB,Chem. Commun. 1995 1177. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 58.

Hydrazon+Azo-Kupplung

NIETZKI-FISCHER-HUNIG

heterocyclischer Hydrazone mit Phenolen, aromatischen Aminen und reaktionsfahigen Methylenverbindungen zu para-substituierten Azoverbindungen in Gegenwart von Oxidationsmitteln (FeC13, H 2 0 2 , CuSO4, AgNO3, P b O 2 usw.). 376

L

Ebenso wie die Diazonium -+ Azo-Kupplung wird die Reaktion mit Aminen in saurer, mit Phenolen in alkalischer Lijsung durchgefuhrt. Diese oxidative Kupplung wird besonders dann angewandt, wenn die entsprechenden Diazoniumsalze nicht glatt durch Diazotieren der Amine zuganglich oder diese instabil sind. Die Reaktion hat grol3e Bedeutung bei der Synthese von Farbstoffen (Azacyaninen) erlangt, obwohl die Ausbeuten im allgemeinen nicht befriedigend sind. Die oxidative Kupplung verlauft bei Saureamidhydrazonen (Amidrazonen), die folgende Struktur aufweisen:

Neben den Aminen, Phenolen bzw. Naphtholen, Malodinitril konnen auch Enamine (Pyrrole, Indole) als Kupplungskomponenten eingesetzt werden. Azine liefern Formazene. Als kuppelndes Reagenz wird ein Diazenium-Ion angenommen (und nicht eine Diazonium-Ion-Stufe): 377

\

I

N I R

I s ,C=N-NH

,C=N-NH2 I R

-P

I

+C-N=NH

\

R

R I \

N I R

,C=N-N

I1

welches unter elektrophiler Substitution mit der Kupplungskomponente zur Leukoverbindung I reagiert. Dehydrierung fiihrt zur Azoverbindung 11. In manchen Fallen liefern die o-Arylsulfonyl-Derivate der Hydrazone bessere Ausbeuten als die freien Hydrazone. Auch durch anodische Kupplung von Hydrazonen mit stark basischen Aromaten lassen sich Azoverbindungen gewinnen. Die Hydrazon + Azo-Kupplung ist eine Erweiterung der allgemeineren oxidativen Kupplung von p-Phenylendiamin-Derivatenmit aromatischen Aminen. Vgl. Diazonium

+Azo-Kupplung, S. 278.

R. NIETZKI,Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 464. R. FISCHER, H. SIEGRIST,Photogr. Korresp. 5 1 (1914) 18. S. HUNIGu. a,, Angew. Chem. 70 (1958) 215. S. HUNIG,Chimia 15 (1961) 133. S. HUNIGu. a,, Angew. Chem. 74 (1962) 818. S. HUNIGu. a., Angew. Chem. 80 (1968) 343. S. HONE, H. QUAST, Liebigs Ann. Chem. 711 (1968) 139. S. HUNIG,J. chem. Educat. 46 (1969) 734. S. HUNIG,G. KIESSLICH, K.-H. OETTE,H. QUAST,Liebigs Ann. Chem. 754 (1971) 46. G. HENZE,E. KELLER,Z. Chem. 14 (1974) 238. R. PUTTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3 (1965) 82. K. H. SCHUNDEHUTTE in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/3 (1965) 360.

3 78

Transannulare Hydrid-Verschiebungen bei Reaktionen an Ringverbindungen mit mittlerer Gliederzahl (8-1l),wenn intermediar ein Carbenium-Ion auftritt. Eine solche intramolekulare Wanderung eines Hydrid-Ions wurde z. B. bei der Solvolyse von Cycloalkan-p-toluolsulfonaten und bei der Desaminierung geeigneter Cycloalkanamine durch Markierung mit 14Cund Deuterium nachgewiesen. Bei der Hydroxylierung cyclischer Olefine und Epoxide werden statt der vicinalen Diole die 1.4-, 1.5- und 1.6-Diole erhalten. So entsteht aus cis-Cycloocten das cis-1.4-Diol. Aus dem trans-Cyclooctenoxid (I) wird beim Behandeln mit Ameisensaure das trans-l-Hydroxy-4-formoxy-cyclooctan (111) gebildet.

O-CH I

II

In 0

11

Die Reaktion ist stereospezifisch, man nimmt daher als Zwischenstufe das verbriickte (,,nicht-klassische") Kation I1 an. l-Methyl-1.6-cyclodecandiol(N) bildet unter 1.6-Verschiebung 6-Methylcyclodecanon W):

+H@+

-HQ*

-&O

OH

OH

Iv

0

V

Transannulare Umlagerungen sind bei mittleren Ringen bei giinstigen Konformationen moglich, wobei nicht miteinander verbundene Atome sich sehr nahe kommen. AuBer bei mittleren Ringen konnen transannulare Umlagerungen z.B. auch bei verbriickten polycyclischen Systemen, Cyclophanen und Annulenen auftreten.

V PRELOG u. K. SCHENKEK Helv. chim. Acta 35 (1952) 2044. A. C. COPE,S. W FENTONu. C. E SPENCEF~,J. h e r . chem. SOC. 74 (1952) 5884. V PRELOG, Angew. Chem. 70 (1958) 145. A. C. COPE,G. A. BERCHTOLD, F! E. PETERSONu. S. H. SHARMAN,J. Amer. chem. SOC. 82 (1960) 6366.

V PRELOG, H. =GI u. E. H. WHITE,Helv. chim. Acta 45 (1962) 1658. V PRELOG, Pure Appl. Chem. 6 (1963) 545.

379

B. CAMERINO u. B. PATELLI, Experientia [Basell 20 (1964) 260. E A. L. ANET,A. J. R. BOURNu. Y. S. LIN, J. Amer. chem. Soc. 86 (1964) 3576. A. C. COPE,M. M. MARTIN,M. A. MCKERVEY,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 20 (1966) 119. I? T. LANSBURY, Accounts chem. Res. 2 (1969) 210,214.

Hydrierung

BIRCH-HUCKEL

aromatischer Verbindungen zu 1.4-Dihydroaromaten mit Natrium in Ammoniah. Auch konjugierte Doppelbindungen und Dreifachbindungen werden reduziert. Man lost die Substanz in Ether, gibt flussiges NH3 hinzu und tragt Na ein, das sich im NH3 mit blauer Farbe lost. Statt Ether wird auch der als Protonendonator wirkende Alkohol als Losungsmittel verwendet.

Leitfahigkeits-, magnetische und spektroskopische Messungen sprechen dafur, da13 in fliissigem NH3 Natrium-Ionen und ,,solvatisierte" Elektronen mit gelosten Na-Metal1 im Gleichgewicht vorliegen. Die solvatisierten Elektronen stellen ein nucleophiles Reagens dar und suchen in dem zu reduzierenden Molekul eine positivierte Stelle auf. Dadurch wird ein Anion gebildet, das sich leicht protonisieren lafit [BIRCH].

Isolierte Doppelbindungen werden nicht angegriffen. Einkernige aromatische Verbindungen lassen sich nur in Gegenwart von Alkohol a l s Protonendonator reduzieren. Hier diirfte die Reaktionsfolge sein: Addition eines Elektrons + radikalisches Anion, Protonisierung, Addition eines 2. Elektrons, Protonisierung zum dihydrierten Kohlenwasserstoff. 380

Verwendet man statt Natrium Lithium in fliissigem Ammoniak mit Ether oder 1.2-Dimethoxy-ethan und fugt den Alkohol erst am Ende hinzu, so kann man eine kraftigere Reduktion bewirken [WILDS]. Vgl. Aryl-Hydrierung, S. 137.

l? LEBEAUu. M. PICON,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 158 (1914)1514. C. B. WOOSTER u. E B. SMITH,J. Amer. chem. Soc. 53 (1931)179. W HUCKELu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 540 (1939)157;614 (1958)47;Chem. Ber. 88 (1955) 338;89 (1956)150,481,2098,2105. A. J. BIRCHu. Mitarb., J. chem. SOC. 1944 430; 1945 809; 1946 593;1947 102, 1642;1949 2531; 1951 1945. A. J. BIRCH,Quart. Rev. (chem. Soc., London) 4 (1950)69;J. chem. SOC.1957 1339. C. W WATT,Chem. Reviews 46 (1950)318. A. L. WILDSu. N. A. NELSON,J. Amer. chem. SOC.75 (1953)5360,5366. A. J. BIRCHu. H. SMITH,Quart. Rev. (chem. Soc., London) 12 (1958)17. M. E. KUEHNEu. B. E LAMBERT,J. Amer. chem. Soc. 81 (1959)4278. E H.HOWELLu. D. A. H. TAYLOR, J. chem. Soc. 1959 1607. E. L. ELIELu. T E. HOOVER,J. org. Chemistry 24 (1959)938. A. l? KRAPCHO u.A. A. BOTHNER-BY, J. Amer. chem. SOC.82 (1960)751. H. L. DRYDENjr., G. M. WEBBEK R. R. BURTNEK J. A. CELLA, J. org. Chemistry 26 (1961)3237. W. HUCKELu. C. M. JENNEWEM,Chem. Ber. 95 (1962)350;96 (1963)442. M. E. KUEHNEu. B. E LAMBERT,Org. Syntheses 43 (1963)22. H. H. INHOFFEN,D. KAMPEu. W MILKOWSKI,Liebigs Ann. Chem. 674 (1964)28. W HOCKEL,S. GUPTE,M. WARTINI,Chem. Ber. 99 (1966)1388. W HOCKEL,Fortschr. chem. Forsch. 6 (1966)197. D. R. BURNHAM, Tetrahedron 25 (1969)897. R. G.HARVEY, Synthesis 1970 161. E. J. EISENBRAUN u.a., J. org. Chemistry 35 (1970)1265. A. J. BIRCH,G. S. RAO,Adv. org. Chem. 8 (1971)1. E. M. KAISEb Synthesis 1972 391. A. J. BIRCH,A. L. HINDE,L. RADOM, J. Amer. chem. SOC. 103 (1981)284. M. MACIELAG, J. org. Chemistry 54 (1989)2602. A. G. SCHULTZ, Z. MARCINOW, C. E. HULL,l? W. RABIDEAU, J. org. Chemistry 54 (1989)3602. I? W. RABIDEAU, Tetrahedron 45 (1989)1579. H. E. ZIMMERMAN, F! A. WANG,J. Amer. chem. Soc. 112 (1990)1280. H. J. LOEWENTHAL, L. GOTTLIEB, J. org. Chemistry 57 (1992)2631. H. BALLIin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972)616.

38 1

Katalytische Hydrierung

SABATIER-SENDERENS

ungesattigter Verbindungen durch Leiten der Dampfe zusammen mit uberschussigem Wasserstoff uber erwarmtes, fein verteiltes Nickel. R-CGC-R

Hz Ni

+R-CH=CH-R

Hz

R- CHz- CH2-R

Dam wird Nickeloxid im Verbrennungsrohr im Wasserstoffstrom bei 300" zum Metal1 reduziert (am zweckmd3igsten unmittelbar vor der Verwendung des Nickels in demselben Gefafi, in dern auch hydriert wird). Die Wirksamkeit des Nickel-Katalysators hangt wesentlich von dessen Verteilungsgrad ab. Auf Tragern niedergeschlagen, wirkt er oft besser als in der Form des reinen Metalls. F! SABATIER u. J. B. SENDERENS, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 128 (1899) 1173; 132 (1907) 1254; Chem. Zbl. 1899 I 1270; Ann. Chimie [8] 4 (1905) 344,355,367,415. I? SABATIER u. A. MAILHE,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 146 (1908) 457. F! SABATIER, Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911) 1984. F! K. SSAKMIN, Chem. Ber. 68 (1935) 164. H.ROTHet al. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 288. G.SCHILLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 284. I? ASINGERH. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/la(1970) 31.

Hydrierungs-Regel

SKITA

,,Besteht die Moglichkeit, einen ungesattigten cyclischen Stoff durch Hydrierung in stereoisomere Polymethylene umzuwandeln, so entstehen - falls nicht besonders labile Konfigurationen gebildet werden - bei der Reduktion in saurer Losung vorwiegend die cis- und bei der Reduktion in alkalischem Medium vorwiegend die trans-Modifikation der Polymethylene." Die Regel gilt fur aromatische Kohlenwasserstoffe, Amine, Phenole, cyclische Ketone und Acetylene. Sie stellt aber keine absolute Voraussage dar, da sie von den energetischen Verhaltnissen bei der Reaktion beeinflufit werden kann. Sie gilt also streng nur dann, wenn der Energieinhalt der entstehenden SubstanZen den konstitutionellen Einflussen parallel lauft. Die Zusammensetzung der Reaktionsprodukte wird dabei nicht unerheblich von den Versuchsbedingungen beeinflufit: 382

,,Besteht die Moglichkeit, einen ungesattigten cyclischen Stoff durch Wasserstoffanlagerung in raumisomere Verbindungen umzuwandeln, so entsteht im allgemeinen von der energiereicheren Modifikation um so mehr, je groBer die Hydrierungsgeschwindigkeitist". Rasch verlaufende Hydrierungen liefern mehr cis-, langsame mehr transForm.

:qH[70[qr .sauer +HZ

\

alkalisch, +HZ

I

\

OH

R cis

R

R trans

A. SKITA,Ber. dtsch. chem. Ges. 53 (1920) 1792; 55 (1922) 144. A. SKITA,Liebigs Ann. Chern. 431 (1923) 15. E. OTT, Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927) 624; 61 (1928) 2126. A. SKITA u. W FAUST,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 2878. G. VAVON, Bull. SOC.chim. France 49 (1931) 998. W. HUCKELu. Mitarb., Liebigs Ann. Chern. 502 (1933) 99, 110; 518 (1935) 155. R. l? LINSTEAD u.Mitarb., J. Amer. chem. SOC. 64 (1942) 1985. H. A. WEIDLICH, Angew. Chem. 58 (1945) 30. J. H. BREWSTER, J. Amer. Chem. SOC. 76 (1954) 6361. R. J. WICKER,J. chem. SOC.1957 3299. W HUCKEL,M. MAIER, E. JORDAN u. W SEEGER, Liebigs Ann. Chern. 616 (1958) 46. S. MITSUI,H. SAITO,Y.YAMASHITA, M. KAMINAGA, Y.SENDA,Tetrahedron 29 (1973) 1531.

Hydrierungs-Regel

WEIDLICH

,,Die Reaktionsprodukte einer katalytischen Hydrierung a$-ungesattigter Carbonylverbindungen in saurem Medium lassen sich durch 1.2-Addition an die C=O- oder an die C=C-Doppelbindung deuten, in alkalischem Medium dagegen nur durch eine 1.4-Addition uber das konjugierte System". Durch diese Faustregel lassen sich in gewissen Grenzen die Reaktionsprodukte bei der Hydrierung in verschiedenen Losungsmitteln voraussagen. 383

HoQ R2C=CH-C=O + Hz I 1.4-Add.

R~cH-CH=C-OH I

$( RzC=CH-CHOH

1.2-Add.

I

l R RzCH-CH~-C=O

R2CH-CH2-CH2

I

I

R

R

A. KAUFMANNu. R. RADOSEVIC, Ber. dtsch. chem. Ges. 49 (1916) 680. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 53 (1920) 1426; 56 (1923) 2130. E STRAUS u. H. GRINDEL, Liebigs Ann. Chem. 439 (1924) 276. J. W KERN, R. L. SHRINER u. R. ADAMS,J. h e r . chem. SOC.47 (1925) 1147. H. A WEIDLICH u. M. MEYER-DELIUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941) 1195. R. A. AUGUSTINE,D. C. MIGLIORINI, R. E. FOSCANTE,C. S. SODANO, M. J. SISBARRO, J. org. Chemistry 34 (1969) 1075.

Hydroborierung

BROWN

von C=O-Gruppen, C=C- und C=N-Doppel- und Dreifachbindungen mit komplexen Borhydriden, Diboran, Monoalkyl- oder Dialkylboranetheraten:

\ /

C=C

-C-N

/ \

+H-B

+

/

\

H-B

/ \

I 1 I I

\

I

/

+ H-C-C-B

+ H-C=N-B

/

\

Hydroborierungen werden meist in etherischer Losung ausgefuhrt, Natrium- und Kaliumborhydrid konnen auch in Wasser zur Reaktion gebracht werden. Durch geeignete Auswahl des Borhydrids kann man selektiv reduzieren. So wird z. B. die Carbonylgruppe von Aldehyden und Ketonen durch Natriumborhydrid zum entsprechenden Alkohol reduziert, ohne da8 eine im Molekul

384

vorliegende olefinische Doppelbindung oder Estergruppe (aufierdem -NO2, -COOH, -CONHz, Lacton und Lactam) angegriffen wird. Das Reduktionsvermogen komplexer Borhydride ist bei den ionisch gebauten Alkaliborhydriden am schwachsten, am starksten beim kovalenten Aluminiumborhydrid. S h t l i c h e vier H-Atome des BH4-Komplexes stehen bei der Reduktion zur Verfugung. Natriumtrimethoxyborhydrid wird speziell zur Reduktion von cyclischen Ketonen verwendet, Ca(BH& zur Reduktion von Estergruppen in Gegenwart von Nitrogruppen. LiBH4 reduziert Ester zu Alkoholen, die Kombination NaBHdAlC13 oder Diboran ist ein gutes Reduktionsmittel fur Carbonsauren. Schiffsche Basen werden von NaBH4 zum sekundiiren Amin reduziert. Zur Hydroborierung ungesattigter Verbindungen (-C=C- und -C&-) wird Diboran verwendet. Durch cis-Hydratisierung olefinischer Doppelbindungen bei der Oxidation des Trialkylborans I mit alkalischer Hydroperoxid-Losung entstehen uber die

I I I I

isolierbaren Borsaureester [HC-C-O]$3

6

\ / C=C + && / \

__*

die entsprechenden Alkohole.

Hzo2

2

I I I t

6 H-C-C-OH

I Die cis-Hydratisierungen lassen sich mit ungesattigten Kohlenwasserstoffen, Fettsauren, Zuckern und Steroiden durchfuhren. So wurde 7.7.10-Trimethyl-octalin (11)mit 80prozentiger Ausbeute in 7.7.10Trimethyl-cis-decalol-(1)(111)ubergefuhrt.

I1

I11

Aus einem Dien erhalt man 1.4-Diole neben geringen Mengen des 1.3-Isomeren. Hydrierende C-C-Verknupfung gelingt beim Behandeln der Trialkylborane in Gegenwart von Natronlauge mit AgN03: 385

Die Hydroborierung olefinischer Doppelbindungen verlauft unter cis-Addition uber einen Vier-Zentren-aergangszustand. Die Additions-Richtung wird durch die Polaritat der B-H-Bindung bestimmt. Sie erfolgt entgegen der Additions-Regel nach MARKOWNIKOFF (vgl. s. 39): Das Bor addiert sich dabei an das H-reichere C-Atom. \

+,B-H

&C-CH=CHz

6+

6-

@C-CH-CH2 i/ H-B 6-

d+\

Die Anlagerung erfolgt vorzugsweise von der sterisch weniger behinderten Seite der Doppelbindung aus. Bei hoherer Temperatur erfolgt eine Wanderung des Bors von einer internen in eine terminale Stellung. Fur die Carbonyl-Reduktion ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt die primiire Bildung des Adduktes TV:

Dieses kann nun mit weiteren Carbonylgruppen unter Bildung des Komplexes V reagieren, der durch Hydrolyse den Alkohol VI liefert. hkB(OCHR'R)4

V

+ 2NaOH + &

O H Na2NleEO3

+ 4RR'CHOH VI

Die Wirkungsweise des komplexen Borhydrid-Anions kann jedoch nicht unabhangig vom kationischen Partner betrachtet werden; dies geht aus dem gro13eren Reduktionsvermogen des LiBH4 und der Erdalkaliborhydride gegeniiber dem NaBH4 und KBH4 hervor. Auch wird eine Beteiligung des Losungsmittels an der Reaktion angenommen. H. C. BROWNu. B. S. SUBBA RAO, J. h e r . chem. SOC.81 (1959) 6423. H. C. BROWNu. G. ZWEIFEL,J. h e r . chem. SOC.81 (1959) 247, 1512; 83 (1961) 486, 1241,3834. E SONDHEIMER u. S. WOLFE,Canad. J. Chem. 37 (1959) 1870.

386

H. C. BROWNu. C. H. SNYDER J.Amer. chem. Soc. 83 (1961)1002. H. C. BROWN,Tetrahedron 12 (1961)117. E.SCHENKEF?, Angew. Chem. 73 (1961)81. H. 0.HOUSE,H. BABAD, R. B. TOOTHILL u. A. W NOLTES,J. org. Chemistry 27 (1962)4141. G.ZWEIFELu. H. C. BROWN,Org. Reactions 13 (1963)1. G.ZWEIFELu. H. C. BROWN, J. Amer. chem. SOC.86 (1964)393. G.ZWEIFEL,N. R. AYYANGA~ T.MUNEKATA u. H. C. BROWN, J. Amer. chem. SOC.86 (1964)1076. H. C. BROWNu. 0.J. COPE, J. Amer. chem. SOC.86 (1964)1801. H. C. BROWN,W R. HEYDKAMP, E. BREUERu. W S. MURPHY, J. Amer. chem. SOC.86 (1964)3565. J. E.MCMURRY, Chem. Commun. 1968 433. G. ZWEIFEL, J. PLAMONDON, J. org. Chemistry 35 (1970)898. H.C.BROWN,Angew.Chem. 92 (1980)675. Synthesis 1986 973. D. S.MATTESON, H. C. BROWN,R. K. BAKSHI,B. SINGARAM,J.Amer. chem. SOC.110 (1988)1529. X.WANG,Y.-D. WU, M. N. PADDON-ROW, N. G. RONDAN, K. N. HOUK,J. org. Chemistry 55 (1990) 2601. R. V. E. HOMMES,I? V. R. SCHLEYER J. org. Chemistry 56 (1991)4074. H. KROPF,R. SCHRODER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la(1979)494. A. HAJ6S in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/ld(1981)50.

Hydroformylierung (OxoprozeB)

ROELEN

von Olefinen durch gleichzeitige Anlagerung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Synthesegas). Dabei werden gesattigte Aldehyde gebildet; aus Ethylen entsteht Propionaldehyd.

Aus molefinen mit endstandiger Doppelbindung entstehen die beiden Isomeren: CHO I

R-CHzCH2

+ CO + &/

R-CH-cH3 R-CH2-CH2-CHO

Dabei wird die Bildung von linearen Produkten bevorzugt. Im allgemeinen finden vor der Addition von CO + H 2 immer Isomerisierungen statt, so daB die Aldehyd-Gruppe auch an C-Atome tritt, die anfangs nicht an der Doppelbindung beteiligt waren. Sterisch stark abgeschirmte Verbindungen und Aromaten reagieren nicht. Als Katalysatoren werden Kobaltkontakte, Rhodium- und Platinverbindungen verwendet. Die Reaktionstemperatur liegt zwischen 100 und 200"bei Driicken 387

zwischen 20 und 300 atm. Ein herschufi von H 2 fuhrt direkt zu Alkoholen und in Gegenwart von N H 3 zu Aminen. Die Geschwindigkeit der Hydroformylierung nimmt mit zunehmender Zahl der Alkyl-Substituenten am Olefin ab. Tetrasubstituierte Olefine reagieren nicht. Bei cyclischen Olefinen hat die Reaktionsgeschwindigkeit beim Cyclohexen ein Minimum. Fur den Mechanismus der Reaktion nimmt man als ersten Reaktionsschritt die Bildung des Kobaltcarbonylwasserstoffes an, der dann mit dem Olefin zu einer metallorganischen Verbindung reagiert, in die CO eingeschoben wird.

Vgl. Carbonylierung, S. 206, 208; Kohlenoxid-Druckhydrierung,S. 453.

0. ROELEN(Ruhr-Chemie) DRP 849548 (1938); E I? 860289; US-Pat. 2327066. 0. ROELEN, Angew. Chem. 60 (1948) 62,213. 0.KLOPFER, Angew. Chem. 61 (1949) 266. C. SCHUSTER, Fortschr. chem. Forsch. 2 (1951) 311. J. C. LO CICEROu. R. T. JOHNSON, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 2094. L. KIRCHu. M. ORCHIN,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 4428; 81 (1959) 3597. J. FALBE u. E KORTE,Angew. Chem. 74 (1962) 900. S.BREWIS,J. chem. SOC.1964 5014. J. FALBE,N. HUPPESu. E KORTE,Chem. Ber. 97 (1964) 863. I? GUYER,E. BOSSHARD, Chimia 18 (1964) 131. B. HEIL,L. MARKO,Chem. Ber. 101 (1968) 2209. W CORNELY, B. FELL,Chemiker-Ztg. 105 (1981) 317. R. GRIGG,G. J. REIMER,A. R. WADE,J. chem. SOC. Perkin Trans.I 1983 1929. R. L.PRUETT,J. chem. Educat. 63 (1986) 196. I. AMER,H. ALPEKJ. Amer. chem. SOC.112 (1990) 3674. B. CORNILS,W A. HERRMA", M. RASCH, Angew. Chem. 106 (1994) 2219. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954) 55. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/1b (1972) 1033. B. CORNILSin HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983) 180. B. FELL,L. MARKOin HOUBEN-WEYL-MULLER E18/2(1986) 759.

388

Hydroxamsaure+Isocyanat-Abbau

LOSSEN

durch thermische Zersetzung von Acylderivaten I der Hydroxamsauren, die selbst nicht abgebaut werden, in indifferenten Losungsmitteln oder besser in Gegenwart von Thionylchlorid, Essigsaureanhydrid oder Phosphorpentoxid. In Gegenwart von Carbodiimiden liefert I unter aul3erst milden Bedingungen uber die Isocyanatstufe die entsprechenden Amine in sehr guter Ausbeute.

Die Reaktion verlauft unter anionotroper Umlagerung und Molekulverkleinerung wahrscheinlich uber einen lhergangszustand I11 (Acylnitren). Gleichzeitig wandert der Rest R mit seinem Elektronenpaar, worauf sich das Molekul zum Isocyanat I1 stabilisiert, das zum Amin hydrolysiert werden kann.

Genau wie beim Amid + Amin-Abbau (S. 186) beschleunigen im Falle R = Phenyl elektronenabgebende Substituenten am aromatischen Kern den Hydroxamsaure + Isocyanat-Abbau, wahrend elektronenanziehende Gruppen die Reaktionsfiihigkeit herabsetzen. Die umgekehrte Substituentenwirkung wird bei den aromatischen Acylderivaten der Hydroxamsauren beobachtet, was ebenfalls dafur spricht, dal3 diese Acylgruppen als O-Acyle-Anionen abgespalten werden. 1st der wandernde Rest R optisch aktiv (z. B. R = a-Phenylethyl), so bleibt die Konfiguration erhalten. Die HydroxamsSiuren werden aus Carbonsaureestern und Hydroxylamin dargestellt . Vgl. Carbonsaureamid+hin-Abbau, S. 186;Carbonsaureazid+Amin-Abbau, S.188;O x i r n j S. 638. Amid-Urnlagerung, S.514;Triarylrnethylhydroxylamin-Urnlagerung,

W LOSSEN,Liebigs Ann.Chem. 161 (1872)347. G. SCHROETEF, Ber. dtsch. chern. Ges. 42 (1909)2336. J. STIEGLITZ u. Mitarb., J. Amer. chern. SOC.36 (1914)272;38 (1916)2064 E. C. FRANKLIN,Chern. Reviews 14 (1934)243. R. D.BRIGHTu. C. R. HAUSER,J. h e r . chern. SOC.61 (1939)618. H. L. YIQLE, Chern. Reviews 33 (1943)209. C. D.HURD,C. M. BUESSu. L. B A U EJ.~org. Chemistry 17 (1952)865. TH.WIELAND u. H. FRITZ,Chern. Ber. 86 (1953)1186. C. L.ARCUSu. B. S. PRYDAL,J. chern. SOC.1964 4018. H. R. SNYDER u. C. T. ELSTON,J. Amer. chern. SOC.76 (1954)3039.

389

V FRANZEN, Chemiker-Ztg. 80 (1956) 8. L.BAUER,J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 1945. L.BAUERu. S. V MIARKA,J. org. Chemistry 24 (1959) 1293. C. WALLINGu. A. N. NAGLIERI, J. h e r . chem. SOC.82 (1960) 1820. L.A. COHENu. B. WITKOP,Angew. Chem. 73 (1961) 260. D. C. BERNDT,W J. ADAMS,J. org. Chemistry 3 1 (1966) 976. D. G. HOARE, A. OLSON,D. E. KOSHLANDJr., J. Amer. chem. SOC.90 (1968) 1638. E A. DANIHER, J. org. Chemistry 34 (1969) 2908. L. BAUER,0. EXNER,Angew. Chem. 86 (1974) 419. W HARTMANN, Synthesis 1988 807. J. PIHULEAC,L. BAUEF~,Synthesis 1989 61. H. METZGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968) 232.

PASSERINI

a-Hydroxy-N-arylamid-Synthese

durch Umsetzung von Aldehyden oder Ketonen mit aromatischen Isonitrilen in Gegenwart einer Carbonsaure (Trippeladdition). Es entstehen a-HydroxyacylDerivate von N-Arylamiden, deren Hydrolyse a-Hydroxycarbonsaure-anilide liefert.

R\

C=O

+ Ar-N=C

+

R'COOH

R/

-

R

I R-C-C-NH-Ar I

II

P o

R I

H20

R-C-C-NH-Ar I II HO 0

+

R'COOH

Die Reaktion kann auch mit cyclischen Ketonen ausgefuhrt werden und wurde bei Steroid-Ketonen angewendet.

390

Die Reaktion wird uber eine a-Addition des Wasserstoffbrucken-AdduktesI aus Carbonsaure und Carbonylkomponente an das Isonitril zum Addukt I1 formuliert, aus dem durch innermolekulare Umacylierung das Endprodukt I11 entsteht:

Mit Hilfe dieser Reaktion lassen sich aus a-substituierten Carbonsauren, deren Substituent X in eine Aminogruppe uberfuhrbar ist, und aus a-Isocyancarbonsaureestern als Isonitrilkomponenten Depsipeptide IV herstellen:

R I

R"

-X-C-COO-C-C-NH-C-C-Y I

R'

R I

I

I

II

R'" 0

1

II

R O

rv

Eine modifizierte Drei-Komponenten-Reaktion liefert bei der Umsetzung von Isonitrilen mit Carbonylverbindungen in Gegenwart von Tic14 die Verbindung V:

391

R1CO&

+ C N C h + Tic4

-

Rl-C-C/: CkTi-0 I

N-C& __3

c1

V

Vgl. adminoalkylierung, S. 112. Gazz. chim. ital. 51 (1921) 126; C. A. 16 (1922) 555, 556; 53 (1923) 410; 54 (1924) M. PASSERINI, 529; 61 (1931) 964. R. H. BAKERu. A. H. SCHLESINGER, J. Amer. chem. SOC.67 (1945) 1499. R. H. BAKERu. L. E. LINN,J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 3721. R. H. BAKERu. D. STANONIS, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 699. I. UGI u. R. MEYR,Chem. Ber. 94 (1961) 2229. Angew. Chem. 72 (1960) 267; Chem. Ber. 94 (1961) 734,2802. I. UGI u. C. STEINBRUCKNEP, I. UGI, Angew. Chem. 74 (1962) 9. G. OPITZ u. W MERZ,Liebigs Ann. Chem. 652 (1962) 168. I. UGI u. E. WISCHHOFER, Chem. Ber. 95 (1962) 136. U. FETZER u. I. UGI, Liebigs Ann. Chem. 659 (1962) 184. I. UGI, K. OFFERMA" u. H. HERLINGEP, Angew. Chem. 76 (1964) 613. I. UGI u. K. OFFERMA", Chem. Ber. 97 (1964) 2276,2996. I. HAGEDORN u. U. EHOLZEP, Chem. Ber. 98 (1965) 936. W C. LUMMA jr., J. org. Chemistry 46 1981) 3668. M. SCHIESS,D. SEEBACH, Helv. chim. Acta 66 (1983) 1618. E. J. MORAN,R. W ARMSTRONG, Tetrahedron Letters 32 (1991) 3807. R. BOSSIO,S. MARCACCINI, R. PEPINO, l ! TORROBA, Synthesis 1993 783. I? KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 355.

a -Hydroxycarbonsaure+Aldehyd-Abbau

BLAISE-GUERIN

durch thermische Abspaltung von H 2 0 und CO bei 190 bis 200".Man geht vom Saurechlorid aus, das zur a-Bromverbindung bromiert wird. Dieses a-Bromcarbonsaurechlorid wird mit wafirigem oder alkoholischem Natriumhydroxid hydrolysiert. Der Carbonsaure-Abbau fiihrt dann zu dem um ein C-Atom armeren Aldehyd. Wenn er unbefriedigend verlauft, kann man besser die a-Alkoxycarbonsauren, R C H ( O C H 3 ) C O O H , einsetzen. 392

2 R-CH2-COCl

-

2 R-CHBr-COCl

H20

2 R-CH-COOH I

OH

0 II

-2HzO I

-2cob

2R-CHO

Vgl. Zucker-Abbau,S. 665. E. E. BLAISE,C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 138 (1904) 697. E.E.BLAISE,Bull. SOC.chim. France 31 (1904) 483. E.E.BLAISEu. E. GUERIN,Ber. Schimmel u.Co., AG., Miltitz, Bez. Leipzig 11 (1929) 17. G. DARZENS,A. LEVY,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 196 (1933) 348. R.R.DAVIESu. H. H. HODGSON, J. Soc. chem. Ind.62 (1943) 128; Chem. Zbl. 1944 I1 410.

Hydroxycarbonsaure-Synthese

IVANOFF

durch Kondensation von Aldehyden oder unsymmetrisch substituierten Ketonen mit der magnesiumorganischen Verbindung der Phenylessigsaure 11. Verbindung I1 liegt auch als Enolat vor. Ihre Darstellung erfolgt durch Umsetzung des Natriumsalzes der Phenylessigsaure (I) mit einem kleinen Uberschulj einer etherischen Losung von Isopropyl-magnesiumhalogenid.

I

I1

Mit Benzaldehyd z. B. liefert dieses Phenylessigsaure-magnesiumenolatI1 (IVANOFF-Reagenz) die 2.3-Diphenyl-3-hydroxy-propionsaure (111). Dabei gelingt es, beide Hydroxysaure-Diastereomeren zu isolieren.

393

76 %

,H

H&S\ C 11

0

-+

(I

C BrMgO’ ‘OMgBr I1

24 %

I11

Aliphatische Carbonsauren konnen mit Brommagnesium-diisopropylamid metalliert werden. Die anschlieaende Reaktion mit Carbonylverbindungen liefert ebenfalls @-Hydroxycarbonsauren:

D. IVANOFF u. A. SPASSOFF, Bull. SOC.chim. France [4] 49 (1931) 19,371,375,377. D. IVANOFFu. N. I. NICOLOFF,Bull. SOC.chim. France [4] 51 (1932) 1325. D.IVANOFF,M. MIHOVAu. T. CHRISTOVA, Bull. SOC. chim. France [4] 51 (1932) 1321. A. W WESTONu. R. W. DE NET, J. Amer. chem. SOC. 73 (1951) 4221. E E BLICKEu . Mitarb., J.Amer. chem. SOC.74 (1952) 1730; 77 (1955) 4849, 5168, 5399, 5401, 6247. H. E. ZIMMERMAN u. M. D. TRAXLE~ J.Amer. chem. SOC.79 (1957) 1920. H.E. ZAUGGu. R. W. DE NET, J. org. Chemistry 23 (1958) 498. E E BLICKEu. l? E. WRIGHT,J. org. Chemistry 25 (1960) 693. E E BLICKE,P E. WRIGHTu. M! A. GOULD, J. org. Chemistry 26 (1961) 2114. E E BLICKEu. B. A. BROWN,J. org. Chemistry 26 (1961) 3685. E E BLICKEu.S. RAINES,J. org. Chemistry 29 (1964) 204. B. BLAGOEV, D. IVANOV, Synthesis 1970 615,621. M. BELLASSOUED, E DARDOIZE,M. GAUDEMAR,N. GOASDOUE,C. R. Acad. Sci. Paris 281 (1975) 893.

H. F. EBELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970) 719. K. NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a(1973) 144.

394

/?-Hydroxycarbonsaureester-Synthese

REFORMATSKY

durch Addition der Zinkverbindung von a-Halogencarbonsaureestern an die Carbonyl-Doppelbindung von Aldehyden und Ketonen.

ROOC-CHzBr

+

Zn

-

WOC-CH2.ZnBr)

+ o = c \3 R

f BrZnO,

C=CH2

RO’

I

Die Reaktion verlauft im Sinne einer normalen Addition metallorganischer Verbindungen an Carbonylgruppen in Ether, Benzol oder Toluol und anderen inerten Losungsmitteln. Das etwas reaktionstragere Zink reagiert im Gegensatz zum Magnesium nicht mit der Estergruppe (vgl. GRIGNARD, S. 505). Man gibt die beiden Reaktions-Komponenten, verdunnt mit dem Losungsmittel (THq Dioxan, Dimethoxymethan) zum aktivierten Zink (hergestellt aus Zinkchlorid und Kalium), das wahrend der Reaktion vollig in Losung geht. Bessere Ausbeuten werden erhalten, wenn die Reaktion in 2 Stufen durchgefuhrt wird. Dabei wird Verbindung I isoliert und mit der Carbonylverbindung umgesetzt. Auch ohne Losungsmittel werden sehr gute Ausbeuten erhalten. Die entstehenden P-Hydroxycarbonsaureester sind leicht zu a,P-ungesattigten Carbonsaureestern dehydratisierbar, die dann zu den entsprechenden gesattigten Estern hydriert werden konnen. Diese metallorganische Variante der Aldol-Addition besitzt einen umfassenden Anwendungsbereich. Als Carbonyl-Komponente kommen aliphatische und aromatische Aldehyde, aliphatische, cyclische und aromatische Ketone (Arylessigester-Darstellung) in Frage. Aldehyde sind im allgemeinen reaktionsfreudiger als Ketone. Auch a$-ungesattigte Aldehyde und Ketone konnen verwendet werden.

395

+

C&-CH=CH-CHO

-HZ0

Zn

Br-CH2-COOR

C&-CH=CH-CH=CH

-HzO

CH2COOR

I

COOR

CHzCOOR

I

I

Dehydrierung

\

Auch mit aliphatischen und p-substituierten cyclischen Nitrilen, Benzonitril und Benzylcyanid reagiert die Organozinkverbindung I in THE Die Hydrolyse mit 30 %iger Kalilauge liefert dann P-Ketocarbonsaureester:

R

I+RCN-I

C=N-ZnBr CH2-COOR

R

+NH3

C=O

+ Zn(0H)Br

I

I

2Hz0

- 1

CH2COOR

P-Ketoester-Synthese (BLAISE) Als ,,Methylenkomponente" dienen vor allem die Bromcarbonsaureester -Reihenfolge der Reaktivitat: JCH~COOR>BrCH2COOR>ClCH2COOR-, da Chlorverbindungen zu langsam oder uberhaupt nicht reagieren und die Jodester nicht leicht zuganglich sind. Neben Bromessigester konnen aliphatische Bromcarbonsaureester der allgemeinen Struktur RCHBrCOOR und RRCBrCOOR, z.B. aBrompropionsaureester, a-Brombuttersaureester, a-Bromisobuttersaureester, verwendet werden. Die Reaktionsfahigkeit der P- und y-Bromcarbonsaureester fallt etwas ab. Dagegen setzen sich die Carbonsaureester mit reaktionsfahigem allylstandigem Brom, z.B. y-Bromcrotonsaureester BrCH2CH=CH-COOR, leicht um (vinyloge a-Halogencarbonsaureester). AuBer zur Darstellung der P-Hydroxycarbonsaureester und der entsprechenden ungesattigten Sauren besitzt diese Reaktion allgemeine synthetische Bedeutung zur Verlangerung der Kohlenstoffkette. Durch geeignete Wahl der Reaktionspartner kann die Kette am a-,P- oder a- und P-Kohlenstoffatom verzweigt sein, wobei folgende Verbindungen erhalten werden: 396

R'

I

-CH-CH-COOR

; -C-CH~-COOR; I

I

HO

HO

I

-CH-C-COOR I

t

R"

-C-C-COOR; I

I

HO H

R' R'

R'

HO

R' R"

R'

I

;

I

I

I

I

-C-C-COOR

HO R'"

Bei Verwendung von tert. Butylestern der a-Bromcarbonsauren werden unter speziellen Reaktionsbedingungen direkt die B-Hydroxycarbonsauren erhalten. S. REFORMATSKY, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887)1210;J. prakt. Chem. 54 (1896)469;J. NSS. physik.-chem. Ges. 22 (1890)44. E. E. BLAISE,C.R. hebd. SBances Acad. Sci. 132 (1901)478. J. A. NIEUWLAND u. S. E DALY, J. Amer. chem. SOC.53 (1931)1842. G. HABERLAND u. E. HEINRICH, Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939)1222. R. L. SHRINER, Org. Reactions l(1942) 1. R. E.MILLERu. E E NoRD, J. org. Chemistry 16 (1951)728. J. E DIPPYu. J. C. PARKINS,J. chem. SOC.1951 1570. J. CASON,K. L. RINEHART u. S. D. THORNTON, J. org. Chemistry 18 (1953)1594. A. KIRRMANN u. S. GEIGER,BERSCHANDY, Bull. SOC.chim. France 1955 991. L. CANONICA u. E PELIZZONI, Gazz. chim. ital. 84 (1954)553;85 (1955)130. E BOHLMANN, Chem. Ber. 90 (1957)1519. H. E.ZIMMERMAN u. M. D. TRAXLER,J. h e r . chem. Soc. 79 (1957)1920. W J. GENSLER, Chem. Reviews 57 (1957)265. L. H. KLEMMu. G. M. BOWER, J. org. Chemistry 23 (1958)344. D. G. M. DIAPERu. A. KUKSIS,Chem. Reviews 59 (1959)89. H. AHMEDu. N. CAMPBELL, J. chem. Soc. 1960 4115. H. LAPIN,V ARSENIJEVIC u. A. HOREAU, Bull. SOC. chim. France 1960 1700. M. H. PALMER u. J. A. REID, J. chem. SOC.1960 931. J. R. PIPERu. E J. STEVENS, J. org. Chemistry 27 (1962)3134. J. B M C u. B. GASTAMBIDE, Bull. SOC.chim. France 1962 2055. Y.S. RAO,Chem. Reviews 64 (1964)360. D. S. DEORHAu. F! GUPTA,Chem. Ber. 98 (1965)1722. H.B. KAGAN,Y-HENGSUEN,Bull. SOC.chim. France 1966 1819. D. A. CORNFORTH, A. E. OPARA, G. READ,J. chem. SOC.(C) 1969 2799. J. W FRANKENFELD, J. J. WERNER, J. org. Chemistry 34 (1969)3689. J. CURB, M. GAUDEMAR, Bull. SOC.chim. France 1969 2471. W R. VAUGHAN, H. F! KNOESS, J. org. Chemistry 35 (1970)2394. M.W RATHKE,Org. Reactions 22 (1975)423. S. M.HAMMICK, Y. KISHI,J. org. Chemistry 48 (1983)3833. T. HUDLICKY, M. G. NATCHUS, L. D. KWART, B. L. COLWELL, J. org. Chemistry 50 (1985)4300. A. FURSTNER,Synthesis 1989 571. R. L.BEARD, A. I. MEYERS, J. org. Chemistry 56 (1991)500. K. TANAKA, S.KISHIGAMI, E TODA,J. org. Chemistry 56 (1991)4333. K. BOTT,Tetrahedron Letters 35 (1994)555. M. BRAUN,A. VONDERHAGEN, D. WALDMULLER, Liebigs Ann.Chem. 1995 1447. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)511. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/2 (1963)627. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)518. K.NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a (1973)809,829.

397

Hydroxychinolin-Ringschld3

CAMPS

von o-Acylamino-acetophenonen I in alkoholischer Natronlauge. Die Reaktion fiihrt zu den beiden Isomeren I1 und 111. Das Verhaltnis beider zueinander wird vor allem durch den Acylrest am Amin-Stickstoff bestimmt. Mit zunehmend negativem Charakter des Restes (z. B. bei R = Phenyl) wird die Methylengruppe reaktiver und die Ausbeute an 2-Hydroxy-chinolin I1 (Carbostyril) steigt bzw. die Bildung des isomeren 4-Hydroxy-chinolins I11 unterbleibt ganz, z. B. bei R = cO-c~H5. An Stelle der CH3-Gruppe im Acetophenon konnen auch andere Reste, z. B. C6H5, COOH, OH, H usw., an die CO-Gruppe gebunden sein. Auch von ihrer Beschaffenheit ist der Reaktionsverlauf abhangig.

WR OH

I1 OH

H I

I11 Die Trennung der beiden isomeren Reaktionsprodukte gelingt auf Grund der grofieren Saureloslichkeit der 4-Hydroxy-chinoline. Die 2-Verbindung ist nicht basisch. Vgl. Chinolin-RingschluB, S. 215.

A. BISCHLEQMitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893) 1384; 28 (1895) 279. I. GUARESCHI, Ann. chim. pharmac. 19 (1894) 339; Chem. Zbl. 65 I1 (1894) 211. R. CAMPS,Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 3228; Arch. Pharm. 237 (1899) 659; 239 (1901) 591; 240 (1902) 135. E. WOHNLICH, Arch. Pharm. 251 (1913) 526. R. H. E MANSKE,Chem. Reviews 30 (1942) 127. C. E KOELSCH,E J. LUCHT,J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 3556. B. WITKOP,J. B. PATRICK, M. ROSENBLUM, J. Amer. chem. SOC. 73 (1951) 2641. J. BORNSTEIN,W J. REID,D. J. TORRES,J. Amer. chem. SOC.76 (1954)2760. J. K. LANDQUIST, J. chem. SOC.1951 1038. 0. CERVINKA, 0. BELOVSKY, Collect. czechoslov. chem. Commun. 26 (1961) 3181. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 329.

398

Hydroxychinolin-Ringschld

GOULD-JACOBS

von Arylaminomethylen-malonsaurediethylester(IV)beim Erhitzen in Mineralol, Diphenylether, ZnCl2 oder P 2 O 5 in Nitrobenzol. Zum Ester IV gelangt man durch Kondensation des Ethoxymethylen-malonesters I11 [aus Malonester (I) + Orthoameisensaureester (II)] mit einem aromatischen Amin. Die Reaktion verlauft sehr gut und kann mit beinahe allen aromatischen Aminen ausgefuhrt werden. Nach Hydrolyse und Decarboxylierung kommt man so zu 4Hydroxy-chinolinen, die im Benzolkern substituiert sind (Chloro-, Fluoro-, Amino-, Nitro-, Acetyl-, Mercapto- usw.), z. B. 7-Chlor-4-hydroxy-chinolin.

OH

H

Iv OH

OH

Vgl. 4-Hydroxy-chinolin-Synthese, S. 400;Chinolin-Synthese,S. 219.

R. G. GOULDu. W A. JACOBS, J. h e r . chem. Soc. 61 (1939)2890. C. C. PRICEu. R. M. ROBERTS,J. Amer. chem. Soc. 68 (1946)1204,1255. B.RIEGEL u.a., J.h e r . chem. Soc. 68 (1946)1264. C. C. PRICEu. Mitarb., J.Amer. chem. SOC.69 (1947)374,855. R. H. REITSEMA, Chem. Reviews 43 (1948)53. C. C. PRICEu. R. M. ROBERTS, Org. Syntheses 28 (1948)38. D.W MARKEES,L. S. SCHWAB, Helv. chim. Acta 55 (1972)1319. I? M.CARABATEAS u. a.,J. Heterocyclic Chem. 21 (1984)1857. E. REIMA"in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991)345.

399

4-Hydroxy-chinolin-Synthese (Anil-Kondensationund Cyclisierung)

CONRAD-LIMPACH

aus P-Ketocurbonsiiureestern und Arylarninen. Der erste Reaktionsschritt (Anil-Kondensation)verlauft bei Temperaturen unter 100". Das gebildete Anil Ia bzw. der tautomere P-Anilino-crotonsaureester Ib wird dann in einem inerten Losungsmittel, z. B. Mineralol, auf 240 bis 250", auch Polyphosphorsaure ist geeignet, erhitzt, wobei unter Ringschlulj in fast 95prozentiger Ausbeute 2-Methyl-4-hydroxy-chinolin (11) entsteht. Fruher wurde mit konz. Schwefelsaure oder durch Kochen mit Salzsaure cyclisiert, was aber im allgemeinen zu niedrigeren Ausbeuten fuhrte. Es konnen beinahe alle Klassen von aromatischen Aminen verwendet werden, und auch die P-Ketoester-Komponente kann variiert werden. Prinzipiell bestehen bei dieser Umsetzung aromatischer Amine mit P-Ketocarbonsaureestern zwei Reaktionsmoglichkeiten. Der Weg uber das Anil, also den Crotonsaureester, fiihrt, wie in diesem Beispiel, zu den 4-Hydroxy-chinolinen 11, die Kondensation mit dem anderen Molekulende der Carbonylverbindung aber bei Temperaturen iiber 100" uber ein Anilid I11 zu 2-Hydroxychinolin-Derivaten IV Hyd roxychinol in-Synthese (KNORR) Beide Reaktionen verlaufen reversibel, so dalj der Kondensationsverlauf von der relativen Fluchtigkeit von Wasser bzw. dem Alkohol ROH bestimmt wird.

Ia

400

H Ib

I1

H I11

H

Iv

Vgl. Chinolin-Synthese, S. 219.

L. KNORR, Liebigs Ann. Chem. 236 (1886)69;245 (1888)357,378.

M.CONRADu. L. LIMPACH, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887)944,948;24 (1891)2990. S.COFFEY,J. K. THOMSONu. E J. WILSON, J. chem. SOC.1936 856. E W BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944)157. C. R. HAUSERu. G. A. REYNOLDS, J. h e r . chem. SOC.70 (1948)2402. R. H. REITSEMA, Chem. Reviews 43 (1948)43. A. M. SPIVEYu. E H. S. CURD, J. chem. SOC.1949 2656. A. R. SURREY u.H. E HAMMER, J. Amer. chem. Soc. 68 (1946)113. J. Amer. chem. Soc. 68 (1946)2686. G. E LISKu. G. W STACY, H. BREDERECK, E EFFENBERGER, H. BOTSCHu. H. REHN,Chem. Ber. 98 (1965)1081. A. L.SEARLES, R. J. KELLY,J. Amer. chem. SOC.77 (1955)6075. B. STASKUN, J. org. Chemistry 29 (1964)1153. E. REIMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991)347.

NEBER-BOSSEL

Hydroxycinnolin-Synthese

durch Diazotierung der wafirigen Losung des Natriumsalzes einer o-Aminomandelsaure (I), Reduktion des Diazoniumsalzes mit Zinn(I1)-chlorid und Cyclisierung der o-Hydrazinmandelsaure (11) durch Kochen in saurer Losung. Man e r h d t 3-Hydroxy-cinnolin (111). Ausgangsprodukte der Reaktion sind o-Nitrobenzaldehyde.

acHoH-cmH - acHoHNHz

I

NH-NH2

I1

I11

Vgl. Cinnolin-RingschluD, S. 235. G. BOSSEL,Diss. Univ. Tiibingen (Mai 1925). F! W NEBER,G. KNOLLER,K. HERBSTu. A. TRISSLER, Liebigs Ann. Chem. 471 (1929)113,127 E. J. ALFORDu. K. SCHOFIELD, J. chem. SOC.1952 2102. H. E. BAUMGARTEN, F! L. CREGER u. R. L. ZEY, J. Amer. chem. SOC.82 (1960)3977. H. E. BAUMGARTEN u. P L. CREGER, J. Amer. chem. SOC. 82 (1960)4634.

40 1

Hydroxyflavon-Umlagerung

WESSELY-MOSER

bei Flavonen, Xanthonen und verwandten Verbindungen mit einer HydroxylGruppe in 5-Stellung zu den stabileren Isomeren unter der Einwirkung von Jodwasserstoffsaure und Essigsaureanhydrid. Diese reversible Umlagerung der Hydroxylgruppe im Molekul wird bei der Entmethylierung der Methylether der aufgefuhrten Verbindungen mit H J beobachtet. Sie kann vermieden werden, wenn AIC13 zur Etherspaltung verwendet wird.

HO 0

CH3O

OH

CH30

0

OH

HO

0

OH

0

OH

Die Umlagerung kann auch am Aryl-Ring eintreten, wenn dieser eine 2'-OHGruppe enthalt. So erhalt man z. B. aus 2l.5'-Dimethoxyflavon (I) das 6.2I-Dihydroxyflavon (111):

0

I

402

I1

I11

Die Umlagerung verlauft unter Ringoffnung zur Verbindung I1 und anschlieBender Cyclisierung zu 111. Sie gelingt auch bei Chromonen, Flavonolen, Isoflavonen und Flavylium-SalZen. 5.7.8-substituierte Flavone liefern die 5.6.7-Derivate, 5.8-substituierte die 5.6-Hydroxy-Isomeren. Die Umlagerung kann unter basischen Bedingungen zur Darstellung von 5-Hydroxythiochromonen ausgenutzt werden:

Vgl. Isomerisierung, S. 430.

E WESSELY,G. H. MOSER,Mh. Chem. 56 (1930) 97. R. C. SHAH,C. R. MEHTA,T. S. WHEELER,J. chem. SOC.1938 1555. S. K. MUKERJEE, T R. SESHADRI,Chem. and. Ind. 1955 271. D. M. X. DONNELLY, E. M. PHILBIN, T. S. WHEELER,J. chem. SOC.1956 4409. E. M. PHILBIN,J. SWIRSKI, T. S. WHEELER,J. chem. SOC.1956 4455. D. M. X. DONNELLY, I? B. GREEN,E. M. PHILBIN,E T. B. SMYTH,T S. WHEELER,Chem. and Ind. 1958 892. T. R. SESHADRI,Tetrahedron 6 (1959) 169. B. FRANCKU. G. BAUMA”, Chem. Ber. 96 (1963) 3209. D. MOLHOu. M. C. GERPHAGNON, Bull. SOC.chim. France 1963 607. J. VARADY,Tetrahedron Letters 1965 4273. G. WURM,U.GERES,Arch. Pharm. 310 (1977) 195. J. L. SUSCHITZKY, Chem. Commun. 1984 275. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 326.

403

Hyperkonjugation

BAKER-NATHAN

von Methyl-Gruppen mit benachbarten C=C- oder C= 0-Doppelbindungen. Die Hydrierungswarmen von C=C- und noch stilrker von C=O-Doppelbindungen sinken mit steigender Methylierung stetig ab, der Atomabstand der Einfachbindung wird kleiner, und das Dipolmoment nimmt zu. Im Acetaldehyd und noch starker im Aceton bewirken die Methyl-Gruppen eine Desaktivierung der Carbonylgruppe. Neben der Methyl-Gruppe liefern in schwacherem AusmaS auch Methylenund Methin-Gruppen diesen Effekt. MULLIKENfuhrte die Erscheinung auf eine Art Mesomerie zwischen den n-Elektronen der betreffenden Doppelbindung und den a-Elektronen der C-H-Bindungen zuriick, die wegen der Kleinheit der Wasserstoffatom-Rumpfe ,,quasi-n-Elektronencharakter" besitzen. Man kann die Methylgruppe als ,,quasi-Dreifachbindung" betrachten. Die Wirkungen von Alkylsubstituenten auf ungesattigte Bindungssysteme sind jedoch sehr komplex und haben induktive, mesomere und sterische Anteile. Eine Deutung durch Hyperkonjugation allein ist oft nicht ausreichend.

J. W BAKERu. W S. NATHAN,J. chem. SOC.1935 1844,1847. R. S. MULLIKEN, J. chem. Phys. 7 (1939) 339. R. S. MULLIKEN, C. A. RIEKEu. W G. BROWN,J. Amer. chem. SOC. 63 (1941) 41. C. L. DEASY,Chem. Reviews 36 (1945) 145. I? BECKER,Angew Chem. 65 (1953) 97. E BECKER, Fortschr. chem. Forsch. 3 (1955) 187. I ! J. SHINER u. C. J. VERBANIC, J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 369,373. H. H . JAFFE u. J. L. ROBERTS,J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 391. H. C. BROWN,J. D. BRADY,M. GRAYSON u. W BONNER, J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 1897. R. W. TAFTjr. u. I. C. LEWIS,Tetrahedron 5 (1959) 210. R. S. MULLIKEN, Tetrahedron 6 (1959) 68. A. STREITWIESER jr. u. F! M. NAIR,Tetrahedron 5 (1959) 149. W. ZEIL,Angew. Chem. 73 (1961) 751. C. K. HANOCK, E. A. MEYERSu. B. J. UGEFI, J. h e r . chem. SOC. 83 (1961) 4211. W. M. SCHUBERT, R. B. MURPHYu. J. ROBINS,Tetrahedron 17 (1962) 199. M. C. R. SYMONS, Tetrahedron 18 (1962) 333. M. BALLESTER u. J. RIERA, Tetrahedron 20 (1964) 2217. A. BERNDT,Tetrahedron 25 (1969) 37. E. M. ARNETT,J. W. LARSEN,J. Amer. chem. SOC.91 (1969) 1438. H . SCHMIDT, A. SCHWEIG, Angew. Chem. 85 (1973) 299. E. GLYDE,R. TAYLOR, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1977 678. F! B. D E LA MARE,Pure appl. Chem. 56 (1984) 1755. D. D. W A Y N ED.~ R. ARNOLD,Canad. J. Chem. 63 (1985) 2378.

404

Imidazol-Synthese

WEIDENHAGEN

aus Acyloinen und Ammoniak in Gegenwart von Formaldehyd oder eines anderen aliphatischen bzw. aromatischen Aldehyds und aquimolekularer Mengen Kupfer(I1)-acetat. Die Hydroxycarbonyl-Verbindung wird dabei in Losung vom Kupfer(I1)-Ion zum 1.2-Diketon oxidiert, das sich nun in dem ammoniakalischen Milieu in ,,statu nascendi" mit dem Aldehyd zum Imidazolsystem kondensiert. Das reduzierte Kupfer(1)-Ion tritt an die Stelle des Imidwasserstoffs und bildet ein unlosliches Kupfersalz des Imidazol-Derivats. Mit Schwefelwasserstoff kann dann die freie Base daraus isoliert werden.

H I R-C-OH I

R-C=O

-[

-

hz@ R-C=O I R-C=O

+2NI&+RCHO H

R-C-II N ZC-R R-C-N

I"

Cu@

fis

b

R-C-N, II

I

+C-R

R-C-N

Es wurden u.a. aus Acetoin und Benzoin unter Verwendung von Formaldehyd, Benzaldehyd und Furfurol die entsprechenden Imidazole dargestellt. R. WEIDENHAGEN u.Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 68 (1935)153;70 (1937)570. C. E HUEBNEKJ. h e r . chem. SOC.73 (1951)4667. H. SCHUBERT, G. GIESEMANN, I? STEFFEN u. J. BLEICHERT, J. prakt. Chem. 18 (1962)192. M. R.GRIMMETT,Adv. Heterocyclic Chem. 12 (1970)110. J. G. LOMBARDINO, J. Heterocyclic Chem. 10 (1973)697. K.EBELin HOUBEN-WEYL-MULLER E8c (1994)9.

Imidchlorid-Reduktion

SONN-MULLER

zu aromatischen Aldehyden mit wasserfreiem Zinn(I1)-chlorid in Gegenwart von Chlorwasserstoffgas (+ Tetrachloro-zinn(I1)-saure).Dieses Verfahren liefert bei aromatischen Carbonsauren und in der Zimtsaurereihe sehr gute Aldehyd-Ausbeuten. Man geht von den Saurechloriden aus, setzt diese mit Anilin zu Aniliden um und kommt von diesen mit Phosphorpentachlorid oder Thionylchlorid zu den Imidchloriden. Die eigentliche Reduktion - Ersatz des Halogens durch Wasserstoff - geht schon in der K d t e vor sich und wird in etherischer Losung ausgefiihrt. 405

SnClz

-ArC=NC& I H

Hzo

A&=O + H2NG35 i

H

Die Gesamtausbeuten betragen durchschnittlich 50 bis 60 %. Hydroxylgruppen werden durch Carbomethoxylierung geschutzt. Die Reaktion gelingt nicht mit einfachen aliphatischen Aniliden, da die hieraus entstehenden Imidchloride sich spontan zersetzen. a, P-ungesattigte Aldehyde I1 konnen nach diesem Verfahren dargestellt werden, wenn man zur Reduktion der Imidchloride I Chrom(I1)-chlorid verwendet [von BRAUN-RUDOLPH]:

Vgl. Saurechlorid-Reduktion, S. 612.

A. SONN u. E. MULLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 52 (1919)1929. T.REICHSTEIN u. H. ZSCHOKKE, Helv. chim. Acta 15 (1932)1105. W. E. BACHMANN, J. Amer. chem. SOC.57 (1935)1381. J. VON BRAUNu. E KURTZ,Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937)1009. T.S.WORK,J. chem. SOC.1942 429. W. E. BACHMANN u. M. W CRONYN, J. org. Chemistry 8 (1943)456. L. N. FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946)244. G.H. COLEMAN u. R. E. PYLE,J. Amer. chem. SOC.68 (1946)2007. K.FREUDENBERG u. R. DILLENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 84 (1951)68. E. MOSETTIG, Org. Reactions 8 (1954)225,240. E EFFENBERGER u. R. GLEITER, Chem. Ber. 97 (1964)480. 0. BAYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 293. A. INGENDOH in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)473.

406

Imidoester+Amid-Umlagerung

CHAPMAN

durch Erhitzen auf 200". Die Geschwindigkeit der Umlagerung hangt von der Natur des wandernden Aryl-Restes ab. J e mehr er in der Lage ist, Elektronen anzuziehen, urn so schneller verlauft die Reaktion. Negative Gruppen in den Aryl-Kernen Arl und Ar2 hemmen die Reaktion. Sie verlauft als eine intramolekulare aromatische nucleophile Substitution.

Auch Amidine konnen sich umlagern:

Ar -C- N -R"

Ar -C=N-R' I

N-R I

Erh

4

II

I

N R I

Die Umlagerung verlauft nahezu quantitativ, wenn man den Imidoester in Tetraethylenglykoldimethyletherunter Ruckflulj einige Stunden erhitzt. Die Reaktion eignet sich sehr gut zur Darstellung von disubstituierten Aminen. Vgl. Oxim

+ Amid-Umlagerung, S. 514.

0. MUMM,H. HESSEu. H. VOLQUARTZ, Ber. dtsch. chem. Ges. 48 (1915) 379. A. W CHAPMAN, J. chem. SOC. 127 (1925) 1992; 1926 2296; 1927 1743; 1930 2462. M. M.JAMISON u. E. E. TURNER J. chem. Soc. 1937 1954. W. G. DAUBENu. R. L. HODGSON, J. h e r . chem. SOC.72 (1950) 3479. G. SINGH,S. SINGH,A. SINGH u. W SINGH,J. Indian chem. SOC.28 (1951) 459. K. B. WIBERGu. B. I. ROWLAND,J. h e r . chem. SOC. 77 (1955) 2205. E CRAMER,K. PAWELZIK u. J. KUPPER,Angew. Chem. 68 (1956) 649. J. W. SCHULENBERG u. S. ARCHER, J. Amex chem. Soc. 82 (1960) 2035. R. ROGERu. D. G. NEILSON,Chem. Reviews 61 (1961) 190. J. W SCHULENBERG u. S. ARCHER,Org. Reactions 14 (1965) 1. H.M. RELLES,J. org. ChemistIy 33 (1968) 2245. 0.H. WHEELER,E ROMAN,0. ROSADO,J. org. Chemistry 34 (1969) 966. R. A. SCHERRER, H.R. BEATTY, J. org. Chemistry 37 (1972) 1681. N. A. SUTTLE,A. WILLIAMS,J. chem. SOC.Perkin Trans.11 1983 1369. M. KIMURA,J. chem. Soc. Perkin Trans. I1 1987 205. M. KIMURA,I. OKABAYASHI, K. ISOGAI,J. Heterocyclic Chem. 25 (1988) 315. A. MARSH,E. G. NOLEN,K. M. GARDINIER, J.-M. LEHN,Tetrahedron Letters 35 (1994) 397

40 7

Imidoester-Darstellung

PINNER

aus den Nitrilen, die in wasserfreiem Alkohol mit einem lherschuJ3 an trockenem Chlor- oder Bromwasserstoff behandelt werden, wobei man die Imidoesterhydrochloride I erhalt.

+ HCl + HOE

R-C=N

-

NH-HCI

R-(2:

OR I

AuSer aliphatischen und aromatischen Mono- und Dinitrilen reagieren auch die Cyanhydrine von Aldehyden und Ketonen in entsprechender Weise. Die Imidoester sind wichtige Ausgangsstoffe fur eine Reihe von Synthesen: Alkoholyse

m I -mc1

lb-*

Hydrolyse

HCl

I-

Pyrolyse - R'Cl

1

Aminolyse,

+ "R' - ROH

,

OR' R-CTOR' OR' 40 R-C, OR' NH2 R-C,, 0 ,,NH* HC1 R-c, NTE R'

,

Orthocarbonsiiureester

Carbonsiiureester Carbonsiiureamid Amidinhydrcchlorid

Die Aminolyse kann mit Ammoniak, primaren und sekundaren Aminen durchgefuhrt werden; mit Aminosauren entstehen die Amidincarbonsauren:

Amidine bilden sich auch durch Umsetzung freier Imidsaureester mit Ammoniumsalzen [KNORR]. A. GAUTIER, Ann. Chimie 141 17 (1869) 103. A. PINNER u. E KLEIN,Ber. dtsch. chem. Ges. 10 (1877) 1889; 11(1878) 4, 1475. A. PINNER, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 1655; 17 (1884) 179. H. REITTER u. E. HESS,Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 3020. A. KNORR,Ber. dtsch. chem. Ges. 50 (1917) 229. A. W Dox, Org. Syntheses, Coll. Vol. l(1941) 5. J. N. ASHLEYu. Mitarb., J. chem. SOC. 1942 103. S. M. MCELVAIN u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.64 (1942) 1825; 69 (1947) 2663. R. L. SHRINER u. E W NEUMANN, Chem. Reviews 35 (1944) 354,363,372.

408

H. E. JOHNSON, D. G. CROSBY, J. org. Chemistry 28 (1963) 3255. R. ROGERu. D. G. NEILSON,Chem. Reviews 6 1 (1961) 181. E WEYGAND, W STEGLICH u. D. HOFFTER, Chem. Ber. 95 (1962) 2264. E. S. HANDu. W P JENCKS, J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 3505. M. J. HUNTERu. M. L. LUDWIG,J. Amer. chem. SOC. 84 (1962) 3491. W: RIEDu. W VON DER EMDEN,Liebigs Ann. Chem. 661 (1963) 76. H. E. JOHNSON,D. G. CROSBY, J. org. Chemistry 27 (1962) 798. R. H. DEWOLFE,Synthesis 1974 153. R. C. SCHNUR, J. org. Chemistry 44 (1979) 3726. A. N. MANDAL, S. R. RAYCHAUDHURI, A. CHATTERJEE, Synthesis 1983 727. H. HENECKA u. I? KURTZin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 697,702. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 300.

Indan-Azulen-Ringerweiterung

PFAU-PLATTNER

mit Diazoessigester. Ausgangsprodukt dieser Synthese ist 2-Isopropyl-4.7-dimethyl-indan (I), dessen aromatischer 6-Ring durch Erhitzen mit Diazoessigester zum 7-Ring erweitert wird. (vgl. S. 270). Nach Hydrolyse und decarboxylierender Dehydrierung (Pd/C) erhalt man Vetivazulen (IV),das mit dem naturlichen Azulen identisch ist. Die Reaktion verlauft uber einen tricyclischen Ester I1 und den bicyclischen Ester I11 als Zwischenprodukte.

N2CHCOOR

CH3

- NZ

ROOC-HC CH3

CH3

CH3

I

-

6 I1

ROW

/ CH3

I11

‘\H

cH3

Hydrolyse, Dehydr.

-coz

1

1

c\H

lCH3

CH3

cK3 Iv

Azulen selbst wird aus unsubstituiertem Indan erhalten. Nach der Ringerweiterung entstehen Gemische aus Estern, die nach der Hydrolyse und decarboxylierender Dehydrierung einheitliches Azulen ergeben: 409

I

1. OHQ 2. Pd/C

Eine grofie Zahl von Azulenen konnte durch diese Synthese dargestellt werden, wenn auch die Dehydrierung verlustreich ist, da Umlagerungen zu Naphthalin-Derivaten und Isomerisierungen der Alkylreste stattfinden konnen. Vgl. Azulen-Synthese, S. 152; Diazoessigester-Addition,S.270.

W. BRARENu. E. BUCHNER, Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 982. u. P SCHULZE,Liebigs Ann. Chem. 377 (1910) 259. E. BUCHNER Helv. chim. Acta 22 (1939) 202. A. S. PFAUu. P A . PLATTNEK F! A. PLATTNERu. J. WYSS, Helv. chim. Acta 23 (1940) 907; 24 (1941) 483. H.ARNOLD,E HUTERu. J. SCHMIDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941) 1522. T. WAGNER-JAUREGG, l? A. PLATTNER u. H. RONICEISHelv. chim. Acta 25 (1942) 590. J. R. NUNNu. W S. RAPSON, J. chem. SOC.1949 825. H. POMMER, Angew. Chem. 62 (1950) 283. M. GORDON,Chem. Reviews 50 (1952) 141. W TREIBS,W KIRCHHOF u. W ZIEGENBEIN, Fortschr. chem. Forsch. 3 (1955) 337. K.HAFNER,Angew. Chem. 70 (1958) 419. W. HERZ,J.Amer. chem. SOC.80 (1958) 1243. B.R. PAI, l? S. SANTHANAM, M. SRINIVASAN, Tetrahedron 22 (1966) 3417. in HOUBEN-WEYL-MULLER 1014 (1968) 832. B. EISTERT,M. REGITZ,G. HECK,H. SCHWALL 5/2c (1985) 136. K.-P ZELLERin HOUBEN-WEYL-MULLER

Indanon-Synthese

NASAROW

durch Cyclisierung von Divinyl- und Allyl-vinylketonen zu substituierten Indanonen durch mittelstarke Sauren. Beim Behandeln von Allyl-cyclohexenylketon mit Phosphorsaure und Ameisensaure entsteht z. B. das 4.5.6.7-Tetrahydro-3-methyl-indanon. 0 II

410

0 II

Die Cyclisierung ist eine elektrocyclische Reaktion:

Vgl. Benzol-Olefin-Addition,S. 84.

J. N. NASAROW u. Mitarb., Bull. Acad. Sci. URSS, %r. chim. 1946 633;1947 205;J. allg. Chem. [russ.] 20 (1950)1431,2009,2079,2091; C.A. 39 (1945)503, 1620;42 (1948)7731;43 (1949) 115,1332. E. A. BRAUDE u. W E FORBES,J. chem. Soc. 1953 2208. G.BADDELEY, H.T. TAYLOR u. W PICKLES, J. chem. Soc. 1953 124. L.D.BERGELSON, Tetrahedron 6 (1959)161. C. W SHOPPEE, B. J. COOKE,J. chem. Soc. Perkin Trans. I 1973 1026. CH.SANTELLI-ROUVIER, M. SANTELLI, Synthesis 1983 429. J. MOTOYOSHIYA, T. YAZAKI, S. HAYASHI, J. org. Chemistry 56 (1991)735. D.A. SMITH,C. W ULMER, Tetrahedron Letters 32 (1991)725. K.L.HABERMAS, S. E. DENMARK, 'I? K. JONES,Org. Reactions 45 (1994)1

Indencarbonsaureester-Synthese

BOUGAULT

durch Cyclisierung des Ketoesters I beim Behandeln mit konzentrierter Schwefelsaure. Dabei entstehen Inden-2.3-dicarbonsaure-diester11. Der Ketoester I wird durch Kondensation von B-Phenylpropionsaureestermit Oxalester dargestellt, mit dem man ein reaktionsfahiges Wasserstoffatom durch die Ketoestergruppe ersetzen kann. COOR *',C,CHz-COOR H2

COOR ,C-COOR

Hz

'"C-COOR ,CH-COOR

I1 411

Fuhrt man den Ringschlulj vom a-Hydroxymethylen-dihydrozimtsaureester I11 (aus /3-Phenylpropionsaureester und Ameisensaureester) aus durch, so entsteht entsprechend der Inden-2-carbonsaureester IV

,C-COOR

-HzO

Hz I11

Iv

Auch Ggliedrige Ringe lassen sich synthetisieren, z. B. zweifach hydrierte Naphthalinderivate. W. ROSE&Liebigs Ann. Chem. 247 (1888) 152. J. BOUGAULT, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 159 (1915) 745. K.V. AUWERS,Liebigs Ann. Chem. 415 (1918) 166. K. v. AUWERSu. K. M O L L E J. ~ prakt. Chem. 109 (1925) 124. L. I? FIESER u. E. B. HERSHBERG, J. Amer. chem. SOC. 67 (1935) 1508, 1851. E. C. HORNING, J. KOO u. G. N. W A L K EJ. ~ Amer. chem. SOC.73 (1951) 5826. E. C. HORNING, J. KOO,J. Amer. chem. SOC. 73 (1951) 5828,5830.

Indigo-Synthese

BAEYER-DREWSEN

durch eine Aldol-Addition von o-Nitrobenzaldehyd und Aceton. Das entstehende aldolartige Zwischenprodukt I geht bei stiirkerer Alkalieinwirkung in der Warme glatt in Indigo uber. Diese Methode wurde vorubergehend in der Industrie angewandt, war aber zu kostspielig. Dagegen ist sie noch immer als Nachweisreaktion fur o-Nitroaldehyde von Interesse. 412

I

-HzO

A. v. BAEYERu. V DREWSEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 15 (1882)2856. I. TANASESCU u. A. GEORGESCU, Bull. SOC.chim. France 61 (1932)234. L. E. HINKEL,E. E. AYLINGu. W H. MORGAN,J. chem. SOC.1932 985.

Indigo-Synthese

HEUWN-PFLEGER

a) Cyclisierung von Phenylglycin (aus Anilin, Formaldehyd und Blausaure; anschliel3end Hydrolyse) durch eine Alkalischmelze fuhrt zum Indoxyl, das durch den Luftsauerstoff in der alkalischen Losung zum Indigo oxidiert wird. Die erforderliche Anwendung hoher Temperaturen (300") fuhrt zu teilweiser Zersetzung des Produkts und bedingt eine Ausbeute-Verringerung. Erst der Ersatz des Alkalis durch Natriumamid [PFLEGER] erschlofi eine technische Anwendung dieses Verfahrens. Der Ringschlua erfolgt namlich bei Verwendung dieses Kondensationsmittels schon bei 180 bis 200". 413

H

H

b) Alkalischmelze einer Phenylglycin-o-carbonsaurezur Indoxylsaure, die durch Decarboxylierung in Indoxyl und schlieljlich mit Luftsauerstoff in Indigo ubergefuhrt wird. Das Ausgangsprodukt dieser Synthese ist Naphthdin, das man zu Phthalsuureanhydrid oxidiert (vgl. GIBBS, S. 471) und uber das Phthalimid in Anthranilsaure umwandelt. Kondensation mit Chloressigsaure liefert schlieljlich die Phenylglycin-o-carbonsaure, die sich nach dem Mechanismus einer Esterkondensation (vgl. CLAISEN-GEUTHER, S. 3 16) zu Indoxylsaure cyclisiert.

NH- CH2- COOH

COOH H

H Heutzutage wird Indigo ausschlieljlich nach dem Verfahren a) technisch hergestellt.

K. HEUMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890) 3043,3431; DRP 54626. J. P F L E G E DRP ~ 137955 (1901). D. VORLANDEKBer. dtsch. chem. Ges. 35 (1902) 1683. H. C. SU,K. C. TSAU,J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 1187. K. THIESSin ULLMANN 8 750.

414

Indol-RingschluO

NENITZESCU

beim Erhitzen von p-Benzochinon mit einem aliphatischen Enamin, das einen elektronenanziehenden Substituenten besitzt, z. B. mit B-Aminocrotonsaureestern, in Nitromethan, DMF oder Essigsaure. Die Ausbeute betragt im allgemeinen = 20%. Es entstehen die Ester von 5-Hydroxy-indol-3-carbonsauren. 0

OH

Q +"foe%@

Aromatisieruns

H,COOa3

0

H2N

CH3

H&' c,

C=NH

COOCH3

COOCHB

Cyclisierunb -HzO

HO NH2 CH3

H

CH3

Die Reaktion ld3t viele Varianten zu, z. B.: R

R

\

COOR'

COOR

C. D. NENITZESCU, Bul. SOC.Chim. RomAnia 11 (1929) 37; Chem. Zbl. 1929 I1 2331. R. J. S. BEER,K. CLARKE,H. E DAVENPORT u. A. ROBERTSON, J. chem. SOC. 1951 2029. R. J. S. BEEKH. E DAVENPORT u. A. ROBERTSON, J. chem. SOC. 1953 1262. E. A. STECK,R. I? BRUNDAGE u. L. T.FLETCHER, J. org. Chemistry 24 (1959) 1750. G. R. ALLENJr., C. PIDACKS, M. J. WEISS, J. Amer. chem. SOC. 88 (1966) 2536. R. LITTELL,G. 0. MORTON, G. R. ALLENjr., Chem. Commun. 1969 1144. J. E POLETTO, M. J. WEISS,J. org. Chemistry 35 (1970) 1190. R. LITTELL,G. 0. MORTON,G. R. ALLENjr., J. Amer. chem. Soc. 92 (1970) 3740. U. K U C K ~ N D ETetrahedron R, 29 (1973) 921. G. R. ALLEN j r , Org. Reactions 20 (1973) 337. J.-L. BERNIER,J.-I?HCNICHART, J.org. Chemistry 48 (1981) 4197. R. M. COATES,F! A. MACMANUS, J. org. Chemistry 47 (1982) 4822.

415

Indol-Synthese

BISCHLER-MOHLAU

durch Erhitzen von uberschiissigem Anilin mit @-Halogen-oder w-Hydroxyketonen in Gegenwart von HC1, ZnCl2 oder AICl3. In erster Reaktionsstufe bildet sich das a-Arylaminoketon I, das sich zum Indol-Gerust cyclisiert. So liefert w Bromacetophenon mit Anilin uber das a-Arylaminoketon 2-Phenyl-indol (11). An Stelle von Anilin konnen auch Methylanilin, Ethylanilin, Dimethylanilin, Toluidin und Naphthylamin verwendet werden. Der Mechanismus dieser Synthese ist noch nicht endgiiltig gekliirt; man kann folgenden Verlauf annehmen:

H H

Das 2-Phenyl-indol kann nicht durch ,,direkten" Ringschlulj aus der Verbindung I entstanden sein, denn dabei muljte 3-Phenyl-indol resultieren. Setzt man zu I ein Mol 14C-markiertes Anilin hinzu, so kann der vollstandige Ausgleich zwischen ,,ursprunglichem" und zugesetztem Amin bewiesen werden. Sekundare aromatische Amine dagegen reagieren mit w-Halogenketonen zu Indol-3-Derivaten und bei hoheren Temperaturen auch zu Indol-ZDerivaten. R. MOHLAU,Ber. dtsch. chern. Ges. 14 (1881) 171; 15 (1882) 2480. E. FISCHER u. T. SCHMITT, Ber. dtsch. chern. Ges. 2 1 (1888) 1071. A. BISCHLER u. Mitarb., Ber. dtsch. chern. Ges. 24 (1892) 2860; 26 (1893) 1336. I? L. JULIAN,E. W MEYER,A. MAGNANI u. W COLE,J. h e r . chern. SOC.67 (1945) 1703. E WEYGAND u. E. RICHTER, Chem. Ber. 88 (1955) 499.

416

K. LEROINELSONu. R. L. SEEFELD, J. h e r . chem. SOC. 80 (1958) 5957. H. J. TEUBERu. K. SCHNEE, Chem. Ber. 91 (1958) 2089. M. JULIA,J. BAGOT,Bull. Soc. chim. fiance [51 1964 1924. Y. BAZILE,l? DE COINTET, C. PIGEROL, J. Heterocyclic Chem. 15 (1978) 859. H. GALONS, J.-E GIRARDEAU, C. C. FARNOUX, M. MIOCQUE, J. Heterocyclic Chem. 18 (1981) 561. G. K. PRASAD,A. BURCHAT, G. WERATUNGA, I. WATTS,G. I. DMITRIENKO, Tetrahedron Letters 32 (1991) 5035. H. DOPP,D. DOPP,U. LANGEKB. GERDING in HOUBEN-WEYL-MULLER E6bl(1994) 773.

Indol-Synthese (Phenylhydrazon+Indol-Uml agerung)

FISCHER

durch Erhitzen von Phenylhydrazonen mit Zinkchlorid. Man nimmt an, daB sich die Enaminform des Phenylhydrazons nach Art einer o-Benzidin- bzw. Diphenylin-Umlagerung isomerisiert, wobei es unter Ammoniak-Abspaltung zum Indol-RingschluB kommt.

H

H

H

Phenylhydrazone von unsymmetrischen Ketonen liefern zwei Produkte:

H

H

H

Mit Hilfe einer 15N-Isotopenmarkierung konnte bewiesen werden, da13 das pstandige N-Atom des Phenylhydrazons abgespalten wird. Die Arylhydrazone einer groBen Zahl aliphatischer Aldehyde, Ketone, Aldehyd- und Ketosauren und die Ester dieser Sauren sind der Reaktion zuganglich. Es gelang auch auf diese Weise am dem Phenylhydrazon des Acetaldehyds das Indol selbst darzustellen. Die Phenylhydrazone der B-Ketocarbonsaure417

ester liefern im allgemeinen Pyrazolone. Als Katalysatoren werden Zinkchlorid, Kupfer(1)-chlorid und -bromid oder andere Schwermetallhalogenide, daneben auch Schwefelsaure, Polyphosphorsaure, alkoholische Salzsaure oder Eisessig verwendet. Vgl. Carbazol-Ringschld, S. 174; F'yrrol-Synthese, S. 596.

E. FISCHER u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 2241; 17 (1884) 559; 19 (1886) 1563. R. ROBINSONu. G. M. ROBINSON,J. chem. SOC.125 (1924) 827. N. CAMPBELL u. R. C. COOPEQJ. chem. SOC.1935 1208. R. B. VAN ORDERu. H. G. LINDWALL, Chem. Reviews 30 (1942) 78. C. E H. ALLENu. C. V WILSON,J. Amer. chem. SOC.65 (1943) 611. K. H. PAUSACKER u. C. I. SCHUBERT, J. chem. SOC.1949 1384; 1950 621,1814; Nature 163 (1949) 289, 602. K. CLUSIUSu. H. R. WEISSEQHelv. chim. Acta 35 (1952) 400. J. MCLEAN,S. MCLEANu. R. I. REED,J. chem. SOC.1955 2519. H. PLIENINGER u. I. NOGRADI,Chem. Ber. 88 (1955) 1964. D. A. KINSLEYu. S. G. I? PLANT,J. chem. SOC.1956 4814. R. B. CARLIN,W 0. HENLEYjr., D. I? CARLSON, J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 5712. R. C. ELDERFIELD u. Mitarb., J. org. Chemistry 23 (1958) 435. R. L. SHRINEQ W C. ASHLEYu. E. WELCH,Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955) 725. A. S. ENDLERu. E. I. BECKEQOrg. Syntheses 37 (1957) 60. E J. FORBES,M. STACEY, J. C. TATLOW,R. T. WRAGG,Tetrahedron 8 (1960) 67. G. KEMPTER, M. SCHWALBA, W STOSS u. K. WALTEQ J. prakt. Chem. 18 (1962) 39. B. ROBINSON, Chem. Reviews 63 (1963) 373. A. N. KOST, L. G. YUDINu. Y C. CHIU,J. allg. Chem. [russ.] 34 (1964) 3444. R. B. CARLINu. J. W HARRISON,J. org. Chemistry 30 (1965) 563. R. H. C. ELGERSMA, E. HAVINGA, Tetrahedron Letters 1969 1735. B. ROBINSON, Chem. Reviews 69 (1969) 227. H. ISHIIu. a., Tetrahedron 29 (1973) 1991. M. NAKAZAKI, K. YAMAMOTO, J. org. Chemistry 41 (1976) 1877. R. FUSCO,E SANNICOLO, Tetrahedron 36 (1980) 161. H. ISHII,Accounts chem. Res. 14 (1981) 275. D. ZHAO, D. L. HUGHES,D. R. BENDEQ A. M. DEMARCO,I? J. REIDER,J. org. Chemistry 56 (1991) 300 1. H. DOPP, D. DOPP,U. LANGEQB. GERDINCin HOUBEN-WEYL-MULLER E6bl(1994) 710.

418

Indol-Synthese

MADELUNG

durch intramolekulare Cyclisierung von N-acylierten o-Toluidinen. Man erhitzt auf 360 bis 380" in Gegenwart von Natriumalkoholat unter Luftausschlulj. Verwendet man Kaliumamid oder Kalium-t-butylat als Kondensationsmittel, so gelingt auch der RingschluS von N-Formyl-o-toluidin zum Indol selbst (R = HI.

I

H

H

Unter wesentlich milderen Bedingungen verlauft die Cyclisierung von den 2Alkyl-acetaniliden mit n-Butyllithium in THF bei Temperaturen von -20 bis +25". J. MAUTHNER u. W SUIDA,Mh. Chem. 7 (1886)237. W MADELUNC, Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912)1128. E T. TYSON,J. h e r . chem. SOC.63 (1941)2024;72 (1950)2801;Org. Syntheses 23 (1943)42. E. HOFFMANN, R. IKAN,A. B. GALUN,J. Heterocyclic Chem. 2 (1965)298. W J. HOULIHAN, V A. PARRINO, Y.MIKE,J. org. Chemistry 46 (1981)4511. M. LE CORRE,A. HERCONET, Y. LE STANC, H. LE BARON,Tetrahedron 41 (1985)5313. E.0.ORLEMAUS, A. H. S C H R E U D P G. E ~CONTI,W VERBOOM, D. N. REINHONDT, Tetrahedron 43 (1987)3817. H. DOPP, D. DOPP, U. LANCER,B. GERDWG in HOUBEN-WEYL-MULLER E6bl(19941684.

Indol-Synthese

REISSERT

aus o-Nitrotoluol (I) und Oxalsaurediethylester (11). Die Kondensation wird in Gegenwart von Natriumethylat ausgefuhrt und liefert den Ester der o-Nitrophenyl-brenztraubensaure 111. Nach der Hydrolyse wird die Nitrogruppe mit Zink und Essigsaure zur Aminstufe reduziert. Die entstandene o-Aminophenyl-brenztraubensaure (IV)cyclisiert unter Wasseraustritt zur Indol-carbonsaure-(2) (V). Beim Erhitzen uber den Schmelzpunkt tritt Decarboxylierung zum Indol ein.

419

0

UCb -ucH2-c II

+

ROOC-COOR

NO2

I

NOz I11

I1

Iv

H

H

V

Mit dieser Methode konnen auch substituierte Indole dargestellt werden. So kommt man durch C-Alkylierung der Verbindung VI zum P-Methyl-P-(o-nitropheny1)-brenztraubensaureester(VII) und nach Reduktion und Hydrolyse zu in 3-Stellung substituierten Indolen.

a

CH2-CO-COOR

0O - C O O R 0 C H - C-

Roo - ROH

*

N02

cH3 -

NO2

(333

o C H 2 - CI O - C O O R Reduktion 3H CJ - JQ Hydroly se*

Jo NO;!

VII

COOH

H

A. REISSERT,Ber. dtsch. chern. Ges. 30 (1897) 1030. W. 0. KERMACK, W H. PERKIN jr. u. R. ROBINSON, J. chern. SOC.119 (1921) 1602. W. WISLICENUS u. E. THOMA,Liebigs Ann. Chem. 436 (1924) 42. R. H. CORNFORTH u. R. ROBINSON, J. chern. SOC.1942 680. H. R.SNYDER u. H. R. BEILFUSS, J.h e r . chern. SOC.75 (1953) 4921.

420

T. WIELAND u. 0. UNGESChem. Ber. 96 (1963)253. W. E.NOLANDu. E J. BAUDE,Org. Syntheses 43 (1963)40. J. D.BENICNI,R. L. MINNIS,J. Heterocyclic Chem. 2 (1965)387. J. G.CANNON,J. LUHSZO,G. A. MAX, J. Heterocyclic Chem. 20 (1983)149. H. DOPP, D. DOPP, U. LANCE&B. GERDINC in HOUBEN-WEYL-MULLER E6bl(1994)617.

Indolenin-Umlagerung

PLANCHER

durch Wanderung einer Alkyl- oder Arylgruppe vom C-Atom 2 nach C-3 bei der Methylierung mit Methyljodid. Aus 2-Phenyl-indol entsteht 1.2.3-Trimethyl-3phenyl-indoleninium-jodid, das in alkalischem Medium Jodwasserstoff abspalliefert. (Indolin = 2.3tet und dabei 1.3-Dimethyl-2-methylen-3-phenyl-indolin Dihydroindol).

G. PLANCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 31 (1898)1496;Gazz. chim. ital. 28 (1898)374;Atti R. Accad. naz. Lincei, Rend. 9 (1900)115. H. S. BOYD-BARRETT, J. chem. SOC.1932 321. B. WITKOPu. J. B. PATRICK, J. h e r . chem. SOC.73 (1951)1562. M. NAKAZAKI u. Mitarb., Bull. chem. SOC.Japan 33 (1960)466,472. Y. KANAOKA, K.MIYASHITA, 0. YONEMITSU, Chem. Commun. 1969 1365. Y. KANAOKA,K.MIYASHITA, 0. YONEMITSU, Tetrahedron 25 (1969)2757.

Isatin-Synthese

SANDMEYER

durch Ringschlulj von Isonitroso-acetanilid mit Schwefelsaure. Die Verbindung wird aus Anilin, Chloralhydrat und Hydroxylamin in saurer Losung dargestellt. 42 1

H

Diese Isatin-Synthese ist allgemeiner anwendbar als die aus Diphenylthioharnstoff (vgl. unten), da man zahlreiche substituierte Arylamine in die Reaktion einsetzen kann. In Gegenwart von Na2S04 sind Ausbeuten bis 90 % zu erreichen. T. SANDMEYER, Helv. chim. Acta 2 (1919) 234. T.MARTINETu. P COISSET,C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 172 (1921) 1234. E MAYERu. R. SCHULZE, Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925) 1465. H. RUPEu. L. KERSTEN,Helv. chim. Acta 9 (1926) 578. J. V. BRAUN,Liebigs Ann. Chem. 451 (1926) 1; 507 (1933) 14. C. S. MARVELu. G. S. HIERS,Org. Syntheses, Coll. Vol. 1 (1941) 321. N. F! Buu-Hof u. D. GUETTIEKBull. SOC.chim. France 1946 586. E E. SHEIBLEY u. J. S. MCNULW,J. org. Chemistry 21 (1956) 171. E W. SADLER, J. org. Chemistry 21 (1956) 169. A. ERMILIu. R GIULIANO,Gazz. chim. ital. 89 (1959) 517. 0. BAYERW. ECKERTin HOUBEN-WEYL-MULLER 714 (1968) 14.

Isatin-Synthese

SANDMEYER

aus symmetrischem Diphenylthioharnstoff (I),der aus Schwefelkohlenstoff und Anilin dargestellt wird. Mit Bleicarbonat wird H2S abgespalten und anschlieSend an das entstandene Diarylcarbodiimid Ia HCN addiert. Das gebildete Cyanoformamidin (11) wird mit Ammoniumsulfid in ein Thiocarbonsaureamid I11 ubergefuhrt und mit konzentrierter Schwefelsaure zum Isatin-2-anil (IV)cyclisiert. Saure Hydrolyse liefert Isatin (V). 422

H I

Ia

H

H

I1

I11

H IV

H V

Der Isatin-RingschlulJ kann auch direkt vom Formamidin I1 aus mit Aluminiumchlorid in Benzol oder Schwefelkohlenstoff vorgenommen werden. J. R. GEIGYu. Co., DRP 113848,113978,113980,113981(1899);Chem. Zbl. 1900 I1 927,928,929. FRIEDLANDER 6 (1900-1902)573,576,578. T. SANDMEYER, Z. Farb. Textil. Chem. 2 (1903) 129. A. REISSERT,Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904) 3708. G. SCHULTZ, G. RHODEu. G. HERZOG, J. prakt. Chem. [2] 74 (1906 74, 76. V Q. YEN, N. I!BUU-Hotu. N. D. XUONG,J. org. Chemistry 23 (1958) 1858. 0.BAYER,W.ECKERTin HOUBEN-WEYL-MULLER 714 (1968) 11.

Isochinolin-RingschluB

BISCHLER-NAPIERALSKI

der Acylderivate von P-Phenylethylaminen I bei erhohter Temperatur mit P2O5, POC13 oder ZnCl2. Bei dieser intramolekularen Cyclisierung, entstehen 3.4-Dihydro-isochinoline die katalytisch zu Isochinolinderivaten V dehydriert werden konnen. Die Reaktion kann mit R = Alkyl und R = Aryl ausgefuhrt und auch zur Darstellung anderer Ringsysteme, z. B. des Phenanthridins, verwendet wer42 3

den. Man fuhrt sie in wasserfreien inerten Losungsmitteln aus, je nach der erforderlichen Reaktionstemperatur in Chloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Nitrobenzol oder Tetralin. H2

Hz

H2

o c \ c H Z

-HCI,

,NH

c=o

A@ C1Q Ill

+H@

I

C

I

R

c1

I

I1

I

R I11

Hz

R

R

IV

V

Diese intramolekulare Cyclisierung, die wertvollste Methode zur Darstellung des Isochinolin-Ringes, verlauft wahrscheinlich uber ein Imidchlorid-hydrochlorid 11, aus dem sich das angreifende Nitrilium-ion I11 bildet, das den Ringschlul3 zum 3.4-Dihydro-isochinolin IV herbeifuhrt.

A. BISCHLER u. B. NAPIERALSKI, Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893) 1903. A. PICTET u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 1973, 1979; 44 (1911) 2480. R. H. MANSKE,Chem. Reviews 30 (1942) 146. E W BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 218. 0.SCHNIDER, J. HELLERBACH, Helv. chim. Acta 34 (1951) 2218. Org. Reactions 6 (1951) 74. W. M. WHALEY u. 'T R. GOVINDACHARI, Chem. Reviews 54 (1954) 1033. B. S. THYAGARAJAN, D.H. HEYu. A. L. PALUEL,J. chem. Soc. 1956 4123. S. SUGASAWA u. R. TACHIKAWA, Tetrahedron 4 (1958) 205. R. TACHIKAWA, Tetrahedron 7 (91959) 118. Tetrahedron 7 (1959) 185. T. FUJISAWA u. S. SUGASAWA, u. N. "OKURA,Bull. chem. SOC.Japan 33 (1960) 50. R. TADA,H. SAKURAWA S.TEITEL,A. BROSSI,J. Heterocyclic Chem. 5 (1968) 825. G.FODOQS.NAGUBANDI, Tetrahedron 36 (1980) 1279. U. BERGEQG.DANNHARDT, W WIEGREBE, Arch. Pharm. 316 (1983) 182. Y.NIEDERSTEIN, M. G. PETER, Liebigs Ann. Chem. 1989 1189. E.DOMINGUEZ, E. LETE,Tetrahedron Letters 35 (1994) 2973. N. SOTOMAYOR, 'T ISHIKAWA u. a,, Tetrahedron Letters 36 (1995) 2795 M.G.BANWELL u. a,, Chem. Commun. 1995 2551.

424

Isochinolin-Ringschld

PICTET-GAMS

von N-acylierten /?-Phenyl-p-hydroxy-ethylaminen I (Carbonsaure-p-hydroxy/?-phenylethyl-amidenl) beim Kochen in Toluol mit P2O5. Als primiires ZwiI1 angenommen, das schenprodukt wird ein 5-Phenyl-4.5-dihydro-1.3-oxazol iiber ein Vinylamid I11 das Isochinolin N bildet.

R I

I1

R I11

R

rv

Das klassische Beispiel dieser Reaktion war die Synthese des Alkaloids Papaverin (V).

I

CH2 I

I

CH2 I

A. PICTET u. A. GAMS,Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (19--) 943;4 10)2384. V BRUCKNER u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 518 (1935)226;Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938)541; 76 (1943)466;J. prakt. Chem. 121 145 (1936)291;151 (1938)17;J. chem. SOC.1948 885. W.KRABBEu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 1569; 71 (1938)64; 72 (1939)381; 73 (1940)652.656.

425

E W. BERGSTROM, Chem. Reviews 35 (1944) 220. W. M. WHALEY, W. H. HARTUNG, J. org. Chemistry 14 (1949) 650. W M . WHALEY u. T R. GOVINDACHARI, Org. Reactions 6 (1951) 76. W HERZu. L. TSAI,J. h e r . chem. Soc. 77 (1955) 3529. J. R. FALCK,S. MANNA, C. MIOSKOWSKI, J. org. Chemistry 46 (1981) 3742. G. DYKER M. GABLERM. NOUROOZIAN,I? SCHULZ,Tetrahedron Letters 35 (1994) 9697 S. ANDREAE in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 648.

Isochinolin-RingschluB

PICTET-SPENGLER

durch innermolekulare Aminomethylierung bei der Kondensation von p-Arylethylaminen mit Carbonyl-Verbindungen, z. B. Formaldehyd, in saurer Losung. Es bilden sich dabei Tetrahydro-Derivate des Isochinolins. Die primar entstehende Imino-Verbindung kann in verschiedenen Fallen isoliert werden.

RO HC1 Erh.

RO

Auch Cyclohexenyl-ethylamin und seine N-Alkylderivate konnen zum Isochinolin cyclisiert werden. Es gelingt mit dieser Reaktion, auch einige andere Ringsysteme darzustellen, z. B. die Tetrahydro-Derivate der 2-Carboline und Dibenzochinolizine (I und 11). 426

H

H I

k

Wie bei der einfachen Aminomethylierung organischer Carbonylverbindungen ist hier die Einhaltung pflanzenphysiologischer Bedingungen moglich. Werden anstelle von P-Arylethylaminen P-Arylethanole mit Carbonylverbindungen umgesetzt, so bilden sich Derivate des 2-Benzopyrans, z. B.:

Vgl. Aminomethylierung, S. 113. A. PICTET u. T. SPENGLER, Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911)2030. H.DECKERu. P BECKER, Liebigs Ann. Chem. 395 (1913)342. C. SCHOPF u.W S U E R , Liebigs Ann. Chem. 544 (1940)1. W M.WHALEYu. T. R. GOVINDACHARI, Org. Reactions 6 (1951)151. R.GREWEu.Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 581 (1953)85. H. HENECKA, Liebigs Ann. Chem. 583 (1953)110. R. BALTZLY, J.Amer. chem. SOC. 75 (1953)6038. B. S. THYAGARAJAN,Chem. Reviews 54 (1954)1036. R. A. ABRAMOVITCH u. I. D. SPENSER, Adv. Heterocyclic Chemistry 3 (1964)87 A.H.JACKSON,A. E. SMITH,Tetrahedron 24 (1968)403. C. SZANTAY, G. KALAUS, Chem. Ber. 102 (1969)2270. L. DENG,K.CZERWNSKI, J. M. COOK, Tetrahedron Letters 32 (1991)175. D. L.COMINS,M. M. BADAWI, Tetrahedron Letters 32 (1991)2995. B. WUNSCH,M. ZOTT,Liebigs Ann. Chem. 1992 39. P D. BAILEYu. a., Tetrahedron Letters 35 (1994)3587. J. M C N U LI.~W STILL,J. chem. SOC. Perkin Trans. I 1994 1329. I? KOWALSKI, A. J. BOJARSKI,J. L. MOKROSZ,Tetrahedron 51 (1995)2737. H.HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)33. R. HEMMER, W LURKENin HOUBEN-WEYL-MULLER El6d (1992)1073.

42 7

Isochinolin-RingschluB

POMERANZ-FRITSCH

durch Dehydratisierung von Benzylideniminoacetalen I1 in Gegenwart von Sauren. Die Reaktion wird in zwei Stufen ausgefuhrt. Man kondensiert aromatische Aldehyde mit dem Aminoacetal I und behandelt das entstandene Iminoacetal I1 mit Schwefelsaure oder BF3 in Trifluoracetanhydrid.

mN I

+

I1

2CzH@H

I11 Die erste Stufe verlauft glatt und liefert im allgemeinen hohe Ausbeuten, wahrend diese beim anschliefienden Isochinolin-Ringschlua moglicher Nebenreaktionen wegen (Hydrolyse) stark variieren. Die harten Ringschlufibedingungen konnen vermieden werden, wenn die Schiffsche Base I1 zu einem sek. Amin hydriert wird, das sich bereits mit HC1 cyclisiert : OH I

Dehydr.

111

Man stellt Isochinoline, vor allem mit Substituentenorientierungen dar, die durch andere Isochinolin-Synthesen (vgl. S. 423, 426) nur schwer zu erhalten sind. Als Reaktionsmechanismus wird eine intramolekulare elektrophile aromatische Substitution angenommen. m-Alkoxy- und m-Hydroxy-Derivate, die fur den elektrophilen Angriff am Benzolkern den fur sie ortho-standigen Kohlenstoff aktivieren, reagieren deshalb unter relativ milden Bedingungen. Benzaldehyd selbst und halogensubstituierte Derivate benotigen zum Ringschlurj

hohere Temperaturen und starkere Sauren; die Verwendung von Polyphosphorsaure gestattet den Ringschlulj fast immer unter milden Bedingungen in guten Ausbeuten. Nitrobenzylideniminoacetal reagiert uberhaupt nicht mehr. Auch die in der sauren Losung vorliegende elektronenanziehende Aldimoniumgruppierung

H durfte die Reaktionsfahigkeit des aromatischen Kerns gegenuber dem elektrophilen Angriff beeintrachtigen. Die Iminoacetale konnen auch aus Amin und Glyoxal-semiacetal dargestellt werden. Es gelingt auf diesem Wege, auch l-substituierte Isochinoline IV darzustellen, die von den Ketonen und Aminoacetalen aus nur sehr schwer oder gar nicht zu erhalten sind: Isochinolin-Ringschlup(SCHLITTLER-MULLER)

R

Iv C. POMERANZ, Mh. Chem. 14 (1893) 116; 15 (1894) 299; 18 (1897) 1. E FRITSCH,Ber. dtsch. chem. Ges. 26 (1893)419; Liebigs Ann. Chem. 286 (1895) 1. C. K. BRADSHESChem. Reviews 38 (1946) 447. E. SCHLITTLER u. J. MULLESHelv. chim. Acta 31 (1948) 914,1119, W. HERZu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 5122; 77 (1955) 6355. W J. GENSLEKOrg. Reactions 6 (1951) 191. D. A. GUTHRIE, A. u! FRANK u. C. B. PURVES, Canad. J. Chem. 33 (1955) 729. N. VINOT,Ann. Chimie 3 (1958) 461. R. A. ABRAMOVITCH, I. D. SPENSER, Adv. Heterocyclic Chemistry 3 (1964) 137. W J. GENSLER,S. E LAWLESS, A. L. BLUHM, H. DERTONZOS, J. org. Chemistry 40 (1975) 733. E. V BROWN,J. org. Chemistry 42 (1977) 3208. D. L.BOGER,C. E. BROTHERTON, M. D. KELLEY, Tetrahedron 37 (1981) 3977. R. HIRSENKORN, Tetrahedron Letters 32 (1991) 1775. S. ANDREAE in HOUBEN-WEYL-MULLER E7a (1991) 624.

429

Isomerie-Regel

AUWERS-SKITA

Bei cis-trans-isomeren cyclischen Verbindungen besitzt die cis-Form hohere Dichte und hoheren Brechungsindex, aber niedrigere Molrefraktion als die trans-Form. Aurjerdem hat die cis-Verbindung den hoheren Siedepunkt. Diese Regel gilt nur fur cyclische 1.2-Derivate mit kurzer Seitenkette, z. B. 1.2-Dimethyl-cyclohexan (I), und fur kondensierte Ringsysteme [Dekalin (11), Hydrindan (111) usw.], nicht aber fur 1.3-Derivate. Auch fur alicyclische Alkohole, die Alkyl- und Hydroxylgruppen in 1.2-Stellung tragen, gilt diese Regel nicht.

I

I1

I11

K. V. AUWERS,Liebigs Ann. Chem. 420 (1920) 84. Ber. dtsch. chem. Ges. 53 (1920) 1792. A. SKITA, N. L. ALLINGER, J. Amer. chem. Soc. 79 (1957) 3443. W HUCKELu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 616 (1958) 47. H. VAN BEKKUM, A. VAN VEEN, F! E.VERKADE u. B. M. WEPSTER, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 80 (1961) 1310. H. H. LAU,Angew. Chem. 73 (1961) 423. u. K. D. THOMAS, Liebigs Ann. Chem. 685 (1965) 148. H. FELTKAMP G.M. KELLIE,E G. RIDDELL, Chem. Commun. 1972 42.

Isomerisierung (Heteroatom-Austausch)

DIMROTH

bei heterocyclischen Verbindungen unter Platzwechsel zwischen Ring- und Seitenketten-heteroatomen. Die Isomerisierungen werden durch Basen, Sauren und beim Erhitzen ausgelost. N-C-R II

II

OH@

N-C-R II

II

H

5-Aminothiadiazol

Mercaptdriaz ol

Ein Ringheteroatom wird (einschlierjlich des Substituenten) mit dem Heteroatom einer an das benachbarte Kohlenstoffatom gebundenen Amino-, Iminooder Mercaptogruppe vertauscht:

430

Wenn bei der Umlagerung Aromatisierung eintritt, verlauft sie irreversibel.

Als Primarschritt wird die Addition von Wasser bzw. Base unter Ringspaltung angenommen:

Die Umlagerungen werden durch sterische und induktive Faktoren beeinfluljt. Bevorzugtes Produkt ist im allgemeinen die Verbindung mit dem basischeren Heteroatom im Ring und dem groljeren Substituenten am exocyclischen Heteroatom.

0. DIMROTH, Liebigs Ann. Chem. 364 (1909)183. 0. DIMROTH,Liebigs Ann. Chem. 373 (1910)336. D. D. F'ERRIN, I. H. PITMAN,J. chem. SOC. 1965 7071. J. GOERDELER,G. GNAD,Chem. Ber. 99 (1966)1618. D. J. BROWN,B. T. ENGLAND, J. S. HARPEKJ. chem. SOC. (C) 1966 1165. M. REGITZ,H. SCHERER, Chem. Ber. 102 (1969)417. M. WAHREN,Z. Chem. 9 (1969)241. D. J. BROWN, B. T. ENGLAND, J.chem. Soc. (C) 1971 250. A. ALBERT, J.chem. SOC.Perkin Trans. I 1973 2659. A. SITTE,R. WESSEL,H. PAUL,Mh. Chem. 106 (1975)1291. G. L'ABBE,J. Heterocyclic Chem. 21 (1984)627. D. KORBONITS, I? KOLONITS, J.chem. Soc. Perkin Trans. I 1986 2163. G. L'ABBE,A. VANDENDRIESSCHE, J. Heterocyclic Chem. 26 (1989)701. H. WAMHOFF, W.WAMBACH, Chemiker-Ztg. 113 (1989)11. A. R. KATRITZKYu. a., J.org. Chemistry 57 (1992)190. K. J. REUBKE in HOUBEN-WEYL-MULLER E8d (1994)289.

431

Isonitril-Reaktion

HOFMANN

zum Nachweis primurer Amine bei der Einwirkung von Chloroform und Alkali. Man lost eine Probe des Amins in wenig Alkohol, gibt etwas Kali- oder Natronlauge und einige Tropfen Chloroform hinzu und erwarmt. Die Reaktion verlauft unter Abspaltung von 3 Molekiilen Salzsaure bzw. Natriumchlorid und fuhrt iiber ein intermediares Dichlorcarben ICC12, das aus Chloroform und Alkali entsteht.

Der intensive und charakteristische Geruch des Isonitrils verrat schon kleine Substanzmengen. Die Ausbeute der Reaktion kann erheblich verbessert werden, wenn die Reaktion in Gegenwart von Phasentransfer-katalysatoren durchgefuhrt wird. Auch einseitig durch aliphatische Reste substituierte Hydrazine geben die Isonitril-Reaktion, Hydrazin selbst liefert Diazomethan. A. W HOFMANN, Liebigs Ann. Chem. 146 (1868) 107; Ber. dtsch. chem. Ges. 3 (1870) 767. Liebigs Ann. Chem. 310 (1900) 1. H. C. BIDDLE, u. L. WIEGREBE, Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930) 1650. H. LINDEMANN l? A. S. SMITHu. N. W KALENDA, J. org. Chemistry 23 (1958) 1599. I. UGI, U. F E T Z E U.~EHOLZER, H. KNUPFERu. K. OFFERMA",Angew Chem. 77 (1965) 494. W. l? WEBER,G. W GOKEL,I. K. UGI,Angew. Chem. 84 (1972) 587. H. ROTH,E. V. HULLEu.a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 643. C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 1631.

Isorotations-Regel (Superposition)

HUDSON

Der Drehwert eines a- und P-Glykosids schwankt betrachtlich durch den Einflul3 von Kohlenstoffatom- 1 auf die Gesamtdrehung. Die molekulare Drehung von Glykosiden und anderen Zuckerderivaten kann deshdb aus zwei Teilen zusammengesetzt gedacht werden: A = Beitrag von C-1, B = Drehungsbeitrag der anderen optisch aktiven Zentren.

432

A und B konnen positiv oder negativ sein. Addition der beiden, z. B. bzw. - A B, liefert die molekulare Drehung MD.

+

+A +B

Bei der additiven Natur der Drehungsbeitrage der einzelnen Asymmetriezentren eines Zuckermolekuls mit mehreren asymmetrischen Atomen zur Gesamtdrehung (Supefpositionsprinzip) sind nach HUDSONzwei Regeln zu beachten: 1. Der optische Drehungsbeitrag des Gl wird durch eine Anderung in der Struktur des Restmolekuls, z. B. durch Substitution, kaum verandert. 2. Eine h d e r u n g der Struktur am C-1 verandert den Drehungsbeitrag des Restmolekuls kaum. Wahrend man bei den a- und p-Formen von Glucose, Galaktose oder Gulose Ubereinstimmung mit diesen Regeln findet, treten bei einem Konfigurationswechsel am C-2, also beim ijbergang zum Mannosetyp, Abweichungen auf. Uber diesen Einflulj der Vicinalwirkung auf das Prinzip der optischen Superposition vgl. Entfernungssatz, S. 306,Vicinal-Regel, S.648. Vgl. Optischer Verschiebungssatz, S. 503

J.-H. VAN'T HOFF,Bull. SOC. chim. France 23 (1875)298. F?-A. GUYEu. M. GAUTIER, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 119 (1894)740,953. C. S . HUDSON, J. Amer. chem. SOC.31 (1909)66. K.FREUDENBERG, S.-B. Heidelberger Akad. Wiss. 1930 14.Abh.; Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933) 189;Mh. Chem. 85 (1954)541. W. A. BONNER, M. J. KUBITSHEK u. R. W DRISKO,J.Amer. chem. SOC.74 (1952)5082. W. KORYTNYK, J. chem. SOC. 1959 651. R. J. FERRIER, W G. OVEREND u. G. H. S A N ~ YJ., chem. SOC. 1965 2830. S. GUBERMAN, D. HORTON, J. org. Chemistry 32 (1967)294. S. YAMANA, Tetrahedron 24 (1968)1559. I!NUHN,A. ZSCHUNKE, D. HELLER,G. WAGNER, Tetrahedron 25 (1969)2139.

433

Jodoform-Probe

LIEBEN

auf Ethylalkohol, Acetaldehyd, Methylketone u. a. durch Behandeln mit Hypojodit (Jod + Natronlauge). Es entsteht das gelbe, in sechseckigen Blattchen kristallisierende (Mikroskop!), in Wasser wenig losliche Jodoform, das sich an seinem charakteristischen Geruch zu erkennen gibt. Alkohole werden zuerst oxidiert : CH3CHflH

+ NaOJ

CH3 CHO + Na J + Hfl

Auch Amine, @-Diketone, Oxime und Ester, die durch Oxidation, Hydrolyse oder Halogenierung in Methylketone bzw. Acetaldehyd ubergefuhrt werden konnen, liefern die Jodoform-Reaktion. Sie verlauft in zwei Stufen. Zunachst wird die a-Stellung zur Carbonylgruppe perhalogeniert. Die C-C-Bindung zwischen dem halogenierten C-Atom und dem Carbonyl ist nun durch die beiderseitige negative Substitution geschwacht und erleidet in zweiter Stufe in dem alkalischen Medium Hydrolyse zu Jodoform und Saure.

R-CO-CX-k R-W-CJ3

+ 3NaOJ

+ NaOH

__+

R-CO-GJCJ~ R-CO-ONa

+ 3NaOH + CHJ3

M. SERULLAS, Ann. Chimie 20 (1822) 165; 22 (1823) 172,222; 25 (1824) 311. A. LIEBEN,Liebigs Ann. Chem. (Suppl.) 7 (1870) 218,377. R. KUNZ,Z. analyt. Chem. 59 (1920) 302. I. M. KORENMAN, Z. analyt. Chem. 93 (1933) 335. R. C. FUSONu. B. A. BULL,Chem. Reviews 15 (1934) 275. K. J. MORGAN, J. BARDWELL, C. E CULLIS,J. chem. SOC.1950 3190. R. N. SEELYE, T. A. TURNEY,J. chem. Educat. 36 (1959) 572. H. PERSIEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953) 939.

Jod-Silbersalz-Addition

PREVOST

an olefinische Doppelbindungen gestattet die Oxidation von Olefinen zu transGlykolen unter AusschluS von Wasser. Der aus den Silbersalzen der CarbonsauS. 620) rearen primar entstehende Komplex [(RCOO)2AgJeJ@(vgl. SIMONINI, giert mit dem Olefin in einer trans-Addition uber die manchmal isolierbaren Jodcarbonsaureester I zu den Carbonsaurediestern 11, die zu Glykolen I11 hydrolysiert werden konnen. Man nimmt die Umsetzung in benzolischer oder etherischer Losung vor. AuSer dem Silberbenzoat konnen auch die Silbersalze der Essigsaiure, Propionsaure oder Buttersaure verwendet werden, auch Thal-

434

liumsalze haben sich bewahrt; an Stelle von Jod auch Brom oder Chlor in CC14Losung.

I1

111

Wird jedoch die Reaktion in Eisessig durchgefuhrt und nach der Addition des Komplexes dem Reaktionsgemisch eine stochiometrische Menge Wasser zugesetzt, so entstehen cis-Carbonsaureester & die zu cis-Glykolen V hydrolysiert werden: cis-Hydroxylierung (WOODWARD)

-

OH OH R,I I,R'

c-C\

R/

R" V

Vgl. Silbersalz-Decarboxylierung,S.619;Silbersalz-Abbau,S. 620.

435

L. BRUNEL, Bull. SOC. chim.France [3] 33 (1905) 382. u. H. KOLB,Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1934) 1729. L. BIRCKENBACH, J. GOUBEAU C. PREVOST,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 196 (1933) 1129; 197 (1934) 1661; Chem. Zbl. 1933 I 3696. u. R. LUTZ,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 198 (1934) 2264. C. PREVOST u. J. WIEMANN, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 204 (1937) 700, 989. C. PREVOST S. WINSTEINu. R. E. BUCKLES, J. Amer. chem. SOC.64 (1942) 2780, 2787. J. KLEINBERG, Chem. Reviews 40 (1947) 381. u. C. R. DAWSON, J. org. Chemistry 14 (1949) 670. M. SLETZINGER B. I. HALPERIN, H. B. DONAHOE,J. KLEINBERG u. C. A. VANDERWERF, J. org. Chemistry 17 (1952) 623. J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 5746. D. GINSBURG, Annu. Rep. Progr. Chem. 51 (1954) 178. G. W KENNER, G. E. MCCASLAND u. E. C. HORSWILL, J. Amer. chem. SOC. 76 (1954) 1654. R. B. WOODWARD, US-Pat. 2687435 (1954). u. R. K. INGHAM, Chem. Reviews 56 (1956) 261. R. G. JOHNSON E D. GUNSTONE u. L. J. MORRIS,J. chem. soc. 1957 487. J. Amer. chem. SOC. 79 (1957) 6256. K. B. WIBERGu. K. A. SAEGEBARTH, C. V WILSON,Org. Reactions 9 (1957) 350. W. LWOWSKI, Angew. Chem. 70 (1958) 490. R. B. WOODWARD u. E V BRUTCHEF,J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 209. J. chem. SOC.1962 1850. L. H. BRIGGS,B. E CAIN,R. C. CAMBIE,B. R. DAVIS,F! S. RUTLEDGE, u. S. LEVINE, Canad. J. Chem. 40 (1962) 1926. R. U. LEMIEUX u. M. D. CARR,J. chem. SOC.1963 770. C. A. BUNTON I? D. GUNSTONE, Adv. org. Chem. 1 (1960) 117. F! S. ELLINGTON, D. G. HEY, G. D. MEAKINS,J. chem. SOC.(C) 1966 1327. L. MANGONI, V DOVINOLA, Tetrahedron Letters 1969 5235. J. org. Chemistry 35 (1970) 3532. E. E. SMISSMAN, R. A. ROBINSON, T. SUEHIRO, M. HIRAI,M. NIITSU,Bull. chem. SOC.Japan 4 3 (1970) 3301. E S. RUTLEDGE, F! D. WOODGATE, J. chem. SOC. Perkin Trans. I 1977 R. C. CAMBIE,G. J. POTTER, 530. M. M. CAMPBELL, M. SAINSBURY, R. YAVARZADEH, Tetrahedron 40 (1984) 5063. J. Y. SATOH,Chem. Letters 1988 1209. C. A. HORIUCHI, E RADNER,Acta chem. scand. 43A (1989) 902. E. CIGANEK, J.C. CALABRESE, J.org. Chemistry 60 (1995) 4439. 5/4 (1960) 543. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 / l b (1975) 948. H. KUPPERSin HOUBEN-WEYL-MULLER

Jodwanderung

REVERDIN

wahrend der Nitrierung von Jodphenolethern. Aus p-Jodanisol entsteht o J o d p-nitroanisol. Mit Brom und Chlor verlauft die Reaktion langsamer.

0 b' OR

OR

\

436

HN03D

\

G. M. ROBINSONschlagt fur diese Umlagerung den folgenden Mechanismus vor, bei dem die Nitrogruppe das Jod ersetzt, das sich dann in o-Stellung wieder anlagert :

3HOJ2 H J + HJO3 Jz + H20 HOJ + HJ+

Als Nebenreaktion kommt es gelegentlich zu Halogenchinon-Bildung. Auch in der Chinolin-Reihe wird die Halogen-Wanderung beobachtet. J

Vgl. Alkylwanderung, S. 88.

E REVERDIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896) 997,2595; Bull. Soc. chim. France [4] 1 (1907) 618. G. M. ROBINSON,J. chem. SOC.109 (1916) 1078. D. V NIGHTINGALE, Chem. Reviews 40 (1947) 128. H. GERSHON, M. W MCNEIL,J. Heterocyclic Chem. 6 (1971) 821.

Kernfluorierung

SCHIEMA"

aromatischer Verbindungen durch thermische Zersetzung von trockenem Diazonium-fluoborat I, das durch Diazotierung eines aromatischen Amins in Gegenwart von Fluoboraten dargestellt wird. Unter Stickstoffabspaltung tritt Fluor in den aromatischen Kern ein. Die Stabilitat der Verbindung I erklart sich aus dem grol3en Volumen des Komplexes. Der Diazonium-Austausch gegen Fluorid nach SANDMEYER kommt fur die Kernfluorierung nicht in Frage, da das CuF unbestandig ist (+Cu + CuF2).

437

fiN€Iz

+

HN@

+

HBF4 - 2 HzO

I

Die Reaktion verlauft uber ein Arylkation, das von dem BF4e angegriffen wird. Mit dieser Methode lassen sich sowohl ein- als auch mehrkernige aromatische Amine fluorieren (von Naphthalin, Phenanthren, Anthracen, Diphenyl, Fluoren usw.). Ebenso konnen Fluorpyridine und -chinoline auf diese Weise dargestellt werden. Es gelingt auch bei Diaminen, wie Phenylendiamin, Benzidin (11) u. a., nach Diazotierung ihrer beiden Aminogruppen diese gleichzeitig gegen Fluor auszutauschen.

I1 Am Kern befindliche Substituenten beeinflussen den Reaktionsverlauf vor allem durch Anderung der Loslichkeit des Diazoniumfluoborats. So erniedrigen z. B. Nitro-, Alkoxy- und Aminogruppen die Ausbeute an Arylfluorid. Die Ausbeuten hangen aul3erdem noch von der Zersetzungstemperatur ab. J e tiefer sie ist, um so besser verlauft die Reaktion. Die Ausbeuten konnen verbessert werden, wenn man statt der Tetrafluoborate die Hexafluophosphate, -antimonate oder -arsenate verwendet:

Vgl. Diazonium-Austausch, S. 275.

G. BALZu. G. SCHIEMA",Ber. dtsch. chem. Ges. 60 (1927) 1186. G. SCHIEMANN, Chemiker-Ztg. 5 2 (1928) 754. H.-W SCHWECHTEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 65 (1932) 1605. E BELL,J. chem. SOC.1934 835. H. H. HODGSON, S. BIRTWELL u. J. W m m q J. chem. SOC.1941 770. G. SCHIEMANN u. W WINKELMULLEF, Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1943) 299. A. ROE,Org. Reactions 5 (1949) 193. R. L. FERMu. C. A. VANDERWERF, J. h e r . chem. SOC. 72 (1950) 4809.

438

H. SUSCHITZKY, J. chem. Soc. 1953 3042. E.D. BERGMA"u. M. BENTOYJ. org. Chemistry 19 (1954)1594. E. C. FISHERu. M. M. JOULLIB, J. org. Chemistry 23(1958) 1944. K. G.RUTHERFORD, W REDMOND u. J. RIGAMONTI, J.org. Chemistry 26 (1961)5149. G.A. OLAHu. W S. TOLGYESI, J. org. Chemistry 26 (1961)2053. R. STEPHENS u. J. C. TATLOW, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 15 (1961)54. G. C. FINGER, L. D. STARR, A. ROEu. W J. LINK,J. org. Chemistry 27 (1962)3965. K.G.RUTHERFORD u. W REDMOND, Org. Syntheses 43 (1963)12. 0.DANEK,D. SNOBL,S. NOUZOVA, I. KNIZEK,Collect. czechoslov.chem. Commun. 32 (1967)1642. C.SELLERS, H.SUSCHITZKY, J. chem. Soc. (C) 1968 2317. C. G. SWAIN, R. J. ROGERS, J. Amer. chem. Soc. 97 (1975)799. E FABRA, J. VILARRASA,J. Heterocyclic Chem. 15 (1978)1447. M. P DOYLE,W. J. BRYKER, J. org. Chemistry 44 (1979)1572. H.G.BECKER, G. ISRAEL,J. prakt. Chem. 321 (1979)579. E.FORCHE in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/3 (1962)214.

Ketoalkylierung

ORTOLEVAXING

von Pyridin mit Jod zu /I-Ketoalkylpyridinium-jodid. Diese Reaktion eines Ketons kann auch auf andere Basen, besonders a&- und y-Picolin, Chinolin und Isochinolin ausgedehnt werden.

Auljer den Methyl- und Methylenketonen gehen auch andere Verbindungen mit reaktiven Methyl- und Methylengruppen diese Reaktion ein, wie z. B. aund y-Methyl-Derivate von Benzthiazolen, Benzoxazolen, Pyrimidinen und Pyrazinen, auljerdem Chinaldin, Lepidin, 9-Methyl-acridin, Acetylpyridine, 2.4Dinitro-toluol u. a. Aus Aceton entsteht so das Acetonylen-bispyridinium-jodid(I).

I

Man kann manchmal ohne Isolierung des primiiren Produkts weitere Reaktionen anschlieljen. So z. B. bei der Darstellung des N-Methyla-pyridons(I) aus N-Methyla-picolinium-jodid(I1) uber das Pyridiumsalz 111:

439

0 N

JZI Pyr.

CH3

I

CH3 I1

JQ

I11

+ NaOH -HJ I

CH3

I

JQ

CH3

cH.3

Iv

Oder bei der Bildung des Yohimbin-Skeletts VI aus 3-Acetyl-indol (V):

0

Ferner konnen die durch Alkylierung erhaltenen Pyridiniumsalze zur Aldehyd-Synthese nach KROHNKEin Nitrone ubergefuhrt werden. Die Reaktion gelingt grundsatzlich auch am Sauerstoff des Pyridin-N-oxids (VII); hierbei wird die reaktive Methylgruppe in -CHO, die Methylengruppe in die )C= 0-Gruppe ubergefuhrt; aus Dinitrotoluol entsteht auf diese Weise Dinitrobenzaldehyd (VIII): 440

0

u- n

VII

Vgl. Aldehyde aus Nitronen, S. 52.

G. ORTOLEVA, Gazz. chim. ital. 29 I (1899)503;30 I (1900)509. L.C. KING,J. Amer. chem. SOC.66 (1944)894,1612. L.C. KING,M. MCWHIRTERu. D. M. BARTON,J. h e r . chem. SOC.67 (1945)2089. L.C. KINGu.M. MCWHIRTE~ J. h e r . chem. SOC.68 (1946)717. E KROHNKE,Angew. Chem. 65 (1953)608. D.ISAPPERu. F! L. SOUTHWICK, J. org. Chemistry 21 (1956)105. E KROHNKEu. K. E GROSS,Chem. Ber. 92 (1959)22. G. HARTu. K. T. POTTS, J. org. Chemistry 27 (1962)2940. W SCHULZE u. H. WILLITZER, J. prakt. Chem. 21 (1963)168. E KROHNKE,Angew. Chem. 75 (1963)189,323. J. HAMERu. A. MACALUSO, Chem. Reviews 64 (1964)481. A. GINER-SOROLLA, Chem. Ber. 101 (1968)611. A. MARKOVAC, A. B. ASH, C. L. STEVENS, B. E. HACKLEY jr., G. M. STEINBERG, J. Heterocyclic Chem. 14 (1977)19.

Keton-Anellierung

ROBINSON-MANNICH

durch Kondensation eines B-Aminoketons (,,hlANNICH-Base") oder seines quart e e n Ammoniumsalzes I mit einer CH-aciden Verbindung, das unter den gewahlten Bedingungen wie ein Vinylketon reagiert, aber nicht wie dieses polymerisiert. Die Reaktion wird unter Einwirkung von Basen, z. B. Natriumamid oder -alkoholat, ausgefuhrt. Es entsteht zunachst in einer MICHAEL-Addition das b-Diketon 111, das durch innere Aldol-Kondensation das Cyclohexenon(IV) aus Derivat IV bilden kann. So entsteht das Keto-lO-methyl-A1~9-octalin dem 2-Methyl-cyclohexanon 11: 441

k I

CH3

Iv Die Reaktion hat grol3e Bedeutung zur Darstellung einfacher CyclohexenonDerivate, bicyclischer Terpene mit angularen Methylgruppen, polycyclischer Kohlenwasserstoffe und fur Steroidsynthesen erlangt. Verwendet man bei dieser Reaktion die Di-Ammonium-Base des Acetons y so erhalt man uber die Dienone die entsprechenden Phenole VI, die je nach der Ringweite des eingesetzten cyclischen Ketons 0-(n = 3,4) oder rn-(n = 6-12) verbruckt sind:

CH I

c=o I

v

CH3

Die Ausbeuten konnen bei der Reaktion verbessert werden, wenn man das Keton mit Methylformiat zum a-Hydroxymethylenketon umsetzt und dieses dann mit der Ammonium-Base alkyliert. 442

NaOCQ

CH2- CH2 -CO-CH3 CHO Vgl. Aldol-Kondensation, S. 60;Aminomethylierung, S.113.

E. C. DuFEU, E J. MCQUILLIN u.R. ROBINSON, J. chem. SOC.1937 53. C. MANNICH, W KOCHu.E BORKOWSKY, Ber. dtsch. chem. Ges. 70 (1937)355. G. F! CROWLEY u. R. ROBINSON, J. chem. Soc. 1938 2001. R. H. MARTLN u. R. ROBINSON, J. chem. Soc. 1943 491; 1949 1899. R. GHOSHu.R. ROBINSON, J. chem. SOC.1944 506. V PRELOG,F! BARMAN u. M. ZIMMERMANN, Helv. chim. Acta 32 (1949)1284,33(1950)356. A.L. WILDSu. R. G. WERTH,J. org. Chemistry 17 (1952)1149,1154. D. S.TARBELL, H. E WILSON u. E. OTT, J. Amer. chem. SOC.74 (1952)6263. J. H. B R E W S T EOrg. ~ Reactions 7 (1953)113. A.V LOGAN,E. N. MARVELL, R. LAPOREu. D. C. BUSH,J. Amer. chem. SOC.76 (1954)4127. R. LEVINEu. u!C. FERNELIUS, Chem. Reviews 54 (1954)506. R. HOWEu.E J. MCQUILLIN, J. chem. SOC.1955 2423. W S.JOHNSON,J. J. KORST,R. A. CLEMENT u.J. DUTTA,J. Amer. chem. SOC.82 (1960)614. K. BALASUBRAMANIAN, J. l? JOHN,s. SWAMINATHAN, Synthesis 1974 51. M. E.JUNG,Tetrahedron 32 (1976)3. R.E.GAWLEY, Synthesis 1976 777. J. W MUSKOPF,R. M. COATES,J. org. Chemistry 50 (1985)69. C. NUSSBAUME~ Helv. chim. Acta 73 (1990)1621. H. G.THOMASin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2b(1976)1666.

Keton-Darstellung

BOWMAN

durch Malonester-Synthese eines Carbonsaurechlorids mit Benzylnatrium-malonester (I) und anschliel3ende Hydrierung und Decarboxylierung des gebildeten Ketoesters I1 zum Keton 111. Benzylester liefern bei der Hydrierung leicht die entsprechenden Ketocarbonsauren. 443

8

R-C-C1 II

+

R'-E(COOBI&H5)2Na@

0

-NaCl

R-C-C(COOCH&jH5)2 II

H2/PQ

R-C-CH2R II

0

+

I

0 R'

I 2C02

I1

+ 2CH3GH5

111

Die Reaktion kann zur Darstellung langkettiger Ketone, Diketone, Ketoalkohole, Acyloine, Ketosauren, P-Ketoester und P-Ketonitrile angewandt werden. Statt des Benzylesters kann man auch den Ester VI aus 3.4-Dihydro-2H-pyran (V) und Alkylmalonsaure (IV)verwenden, der nach der Umsetzung mit einem Saurechlorid schon beim Erwiirmen mit etwas Essigsaure unter Hydrolyse und COZ-Abspaltung das Keton VII liefert:

_3 1. Na 2. RCOCI

I1

('

co-())2

R-c-c I

O R

& H-C-CH& II

+

2

+2CQ

O VII

Entsprechend entsteht aus Di-tertiarbutyl-acylalkylmalonester(VIII) beim Erwarmen mit p-Toluolsulfonsaure oder Eisessig das Keton M neben CO2 und und JOHNSON]: Isobutylen [FONKEN

Vgl. Malonester-Synthese,S. 465.

444

R. E. BOWMAN,Nature [London] 162 (1948) 111. R. E. BOWMAN, Annu. Rep. Prop. Chem. 46 (1949) 159. D. E. AMESu. R. E. BOWMAN, J. chem. Soc. 1951 1079,1087. R. E. BOWMAN u. R. G. MASON,J. chem. Soc. 1951 2748. R. E. BOWMAN u. W D. FORDHAM, J. chem. SOC. 1951 2753,2758; 1952 3945. G.S. FONKEN u. W S. JOHNSON, J.Amer. chem. SOC.74 (1952) 831. K. I. H. WILLMS, S. E. CREME& E W KENT,E. J. SEHMu. D. S. TARBELL, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 3982.

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Keton-Ethinylierung

NEF

von Ketonen durch Addition von Natrium-acetyleniden an die Carbonyl-Doppelbindung, wobei Acetylenalkohole entstehen. Entsprechend reagieren Acetophenon und Natrium-phenylacetylen in etherischer Losung oder besser im flussigen Ammoniak.

CH3,

C=O

+

NaCECH

-

CH3,

ONa I

C-CECH

Diese Reaktion wird bei der Darstellung von Carotinoiden zur Kettenverlangerung um 2 C-Atome angewandt. Zur Herstellung von symmetrischen Alkindiolen werden entsprechend die Ketone mit den Dinatriumacetyleniden in flussigem Ammoniak umgesetzt. Statt der Na- konnen auch die Li-salze verwendet werden. Vgl. Ethinylierung, S. 325, 325, 327.

J. U. NEF, Liebigs Ann. Chem. 308 (1899) 281. C. D. HURDu. W D. MCPHEE,J. Amer. chem. SOC.69 (1947) 239. W. OROSHNIK u. A. 0. MEBANE, J. Amer. chem. Soc. 71 (1949) 2062. 0. ISLE&F! SCHUDEL, Adv. org. Chem. 4 (1963) 123. W. N. SMITH,E. D. KUEHN,J. org. Chemistry 38 (1973) 3588. H. E EBEL,A. LUTTRINCHAUS in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970) 605. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l a (1980) 1074.

445

Keton+Ester-Oxidation

BAEYER-VILLIGER

mit Persauren. Zwischen Carbonylgruppe und benachbartes Kohlenstoffatom wird ein Sauerstoffatom eingeschoben. So entsteht z. B. aus Campher das Lacton I.

Als Nebenprodukte konnen di- oder polymere Peroxide entstehen. Man verwendet Peroxymonoschwefelsaure (Carosche Saure), Perbenzoesaure, m-Chlorperbenzoesaure, Peressigsaure, Phthalmonopersaure und Trifluorperessigsaure. Auljer bei Ringketonen gelingt die Spaltung auch bei acyclischen aliphatischen und aromatischen Ketonen. 1.2-Diketone liefern Saureanhydride, a#ungesattigte Ketone Enolester. Als erster Schritt der Reaktion durfte eine saurekatalysierte Addition der Persaure an die Carbonyl-Doppelbindung eintreten. Dann spaltet sich die Peroxidbindung I in das Anion einer Carbonsaure I1 und das Kation 111. Dieses lagert sich entweder zum Carbenium-Kation IV um, das sich durch Abspaltung eines Protons stabilisiert (V), oder es bildet Peroxide VI unter Abgabe des Protons an 11. Der Mechanismus wurde mit 180 bestatigt.

R

o+

I

/

R*

C

cI

I

O=C+

0-

R

OH

I

o+

R O I

I

HO-C-0 I

R I

/

R' -R"COOB 11 &

R

HO-&-O@ I

R

1

R I HO-C@

6

R Iv

-Ha

R 0-0 \ I C / ' R 0-0 VI

\

/

R

C I

\

R

II1 R -H@

b

I

o=c I

0 I

R V

Bei unsymmetrisch substituierten Diarylketonen wandert derjenige aromatische Rest bevorzugt an den Sauerstoff, der Substituenten erster Ordnung tragt, da diese die Bildung eines Carbeniat-Ions erleichtern. Substituenten zweiter Ordnung erschweren die Wanderung. Sekundare und tertiiire Alkylgruppen wandern leichter als primare. (Analogie zu BECKMANN Oxim +AmidUmlagerung und Pinakol -+ Pinakolon-Umlagerung). Bei der Spaltung cycli446

scher Ketone mit Benzoepersiiure hangt die Reaktionsgeschwindigkeit stark von der Ringweite ab. Vgl. Phenolaldehyd-Oxidation,S. 544. A. V. BAEYER u. V VILLIGER, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 3625; 33 (1900) 858. L. RUZICKA u. M. STOLL,Helv. chim. Acta 11 (1928) 1159. W DILTHEY,E QUINTu. H. DIERICHS,J. prakt. Chem. [2] 151 (1939) 25. R. CRIEGEE,Liebigs Ann. Chem. 560 (1948) 127. S.L. FRIESu. N. FARNHAM, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950) 5518. R. TURNER, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950) 878. W. V E. DOERINGu. E. D O R M , J. Amer. chem. SOC. 75 (1953) 5595. H. BROWN,J. BREWSTER u. H. SHECHTER, J. h e r . chem. SOC.76 (1954) 467. W. SAGERu. A. DUCKWORTH, J. h e r . chem. Soc. 77 (1955) 188. V FRANZENu. H. KRAUCH,Chemiker-Ztg. 79 (1955) 627. C. H. HASSALL, Org. Reactions 9 (1957) 73. M. E HAWTHORNE u. W D. EMMONS, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 6398. J. MEINWALD u. E. FRAUENGLASS, J.Amer. chem. Soc. 82 (1960) 5235. G. GEISELER, E ASINGERu. H. WIEN,Chem. Ber. 92 (1959) 958. J. H. BOYERu. L. R. MORGAN jr., J. Amer. chem. Soc. 82 (1960) 4748. H. KWARTu. N. J. WEGEMER, J. Amer. chem. Soc. 83 (1961) 2746. Y. OGATA,I. TABUSHIu. H. AKIMOTO, J. org. Chemistry 26 (1961) 4803. E.E. SMISSMAN u. J. V BERGEN, J. org. Chemistry 27 (1962) 2316. D. ROSENTHAL, A. 0. NIEDERMEYER u. J. FRIED,J. org. Chemistry 30 (1965) 510. R. R. SAUERS u. J. A. BEISLER, J. org. Chemistry 29 (1964) 210. K. KOSSWIG, W STUMPFu. W KIRCHHOF, Liebigs Ann. Chem. 681 (1965) 28. J. B. LEE,B. C. UFF, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 21 (1967) 449. E. E. SMMISSMAN, J. P LI, Z. H. ISRAILI,J. org. Chemistry 33 (1968) 4231. T. MITSUHASHI, H. MIYADERA, 0. SIMAMURA,Chem. Commun. 1970 1301. Y. OGATA,Y. SAWAKI, J. Amer. chem. Soc. 94 (1972) 4189. G. R. m o w , Tetrahedron 37 (1981) 2697. S.CHANDRASEKHAR, C. D. ROY, Tetrahedron Letters 28 (1987) 6371. E TODA,M. YAGI,K. KNOSHIGE, Chem. Commun. 1988 958. R. PANDA, A. K. PANIGRAHI, C. PATNAIK, S. K. S ~ US., K. MAHAPATRA, Bull. chem. SOC.Japan 61 (1988) 1363. P HAMLEY, A. B. HOLMES,D. R. MARSHALL, J. W MACKINNON, J. chem. Soc. Perkin Trans. I 1991 1793.

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Keton-RingschluR

HUNSDIECKER

durch eine intramolekulare Acetessigester-Kondensation zu hochgliedrigen Curbocyclen. Bei dieser cyclisierenden Alkylierung geht man von der Alkalimetallverbindung eines o-Halogenacylessigesters I aus, der intramolekular Alkalihalogenid abspaltet und sich dabei zu einem cyclischen p-Ketosaureester I1 schliefit. Hydrolyse und Decarboxylierung liefern dann das Keton 111.

447

COOR

o=cI

I

CHNa (CH2)n-CHSl I

-

COOR I

O=CCH I I (CHdn - CH2 I1

-

O=CCHz I (CH2)n- AH2 I11

Der HingschluU wird in sehr verdunnter Losung durchgefuhrt, um die Wahrscheinlichkeit einer intermolekularen Kondensation zu verringern (vgl. Verdunnungsprinzip, S. 648). Ausgangsprodukte dieser Reaktion sind w-Halogensauren, die in Form ihrer Saureehloride mit Acetessigester zu w-Halogenacylacetessigester kondensiert werden und durch vorsichtige Hydrolyse in die w-Halogenacylessigester ubergehen. Mit dieser Ringschluljmethode konnten u. a. Muscon und erstmals Zibeton synthetisiert werden. Eine verwandte Methode ist der intramolekulare Ringschlulj von w-Halogenalkylmalonestern mit Basen.

Vgl. Acyloin-RingschluR, S. 31; Intramolekulare Ester-Kondensation, S. 318; Nitril-Cyclisierung, S. 476.

H. H U N S D I E C K Ber. E ~dtsch. chem. Ges. 75 (1942) 1190, 1197; 76 (1943) 142; 77 (1944) 185. M. STOLL, Helv. chim. Acta 30 (1947) 1401. A. C. KNIPE, C. J. STIRLING, J. chem. SOC.(B) 1968 67. K. ZIEGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 754,770.

Keton-Synthese

BLAISE-MAIRE

mit Organozinkverbindungen bei ihrer Einwirkung auf Saurechloride. Enthalt die Zinkkomponente einen acyclischen Rest R , so mulj sie dem Saurechlorid gegenuber im Uberschulj vorliegen (25 bis 35 %). Die Ausbeute an Keton betragt dann zwischen 75 und 90 %. Bei den aromatischen Saurechloriden ist die Ausbeute etwas geringer und sehr stark von ihrer Reaktionsfahigkeit abhangig. Sie kann wesentlich erhoht werden, wenn die Reaktion durch PalladiumKomplexe katalysiert wird. R-Zn-C1

448

+

R-CO-Cl-

R-CO-R

+ ZnClz

Wahrend magnesiumorganische Verbindungen zu tertiaren Alkoholen fiihTen, wird mit zinkorganischen Verbindungen die Carbonylstufe erhalten. Aus P-Hydroxycarbonsaurechloriden entstehen P-Hydroxyketone, die beim Kochen mit 20prozentiger Schwefelsaure in guter Ausbeute in a&ungesuttigte Ketone iibergehen. Die Hydroxylgruppe der Saurechloride wird durch Veresterung oder auch Veretherung geschutzt und nach der Umsetzung hydrolytisch wieder freigelegt.

R I

+ R'ZnCl

Hfl-C-CO-Cl I

I

- ZnClz Hydrolyse

I

HK-C-CO-R' I

I

HO H

AcO H

- HOH

R

R I

H2C=C--CO--R

E. E. BLAISEu. M. MAIRE,C. R. hebd. %antes Acad. Sci. 145 (1907)73;Chem. Zbl. 1907 I1 891; 1909 I 637. E. E. BLAISEu. A. KOEHLEFI, Bull. SOC.chim. France (4)7 (1910)215. E.E.BLAISE,Bull. SOC.chim. France (4)8 (1911)I-XXIV E MAUTHNEFI, J. prakt. Chem. 103 (1921)391. L. RUZICKAu.M. STOLL,Helv. chim. Acta 10 (1927)692. A. K.SCHNEIDER u.M. A. SPIELMAN,J. biol. Chemistry 142 (1942)345. J. CASON,Chem. Reviews 40 (1947)17. D.A. SHIRLEY, Org. Reactions 8 (1954)29. H. KLEINu. H. NEFF,Angew.Chem. 68 (1956)681. T. MATSUMOTO u. A. SUZUKI, J. org. Chemistry 25 (1960)1666. E.NEGISHIu. a., Tetrahedron Letters 24 (1983)5181. R.A. GREY,J. org. Chemistry 49 (1984)2288. E WINGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)569. K.NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a (1973)780,788.

Keton-Synthese

CASON

aus Carbonsaurechloriden und Cadmium-organischen Verbindungen. Das Cadmiumdialkyl kann uber eine Magnesium- oder Lithium-organische Verbindung dargestellt werden. Auch Arylcadmium-Verbindungen reagieren mit Carbonsaurechloriden.

449

R-Br

+ Mg

+ R-MgBr

2RMgBr

+ CdCl2

+ RzCd + N B R +

+

2RCOCl

+ 2R-C-R

RzCd

II

+

W 1 2

CdC12

0

Die ganze Reaktionsfolge mulj in einem Schritt durchgefuhrt werden, da reine Organo-Cd-Verbindungen sehr reaktionstrage sind und nur bei Anwesenheit von Mg-Halogeniden befriedigend reagieren. Die Organo-Cadmium-Verbindung besitzt gegenuber der Organo-Zink-Verbindung [BLAISE] den Vorteil leichterer Zuganglichkeit und geringerer Reaktivitat gegenuber der Carbonylgruppe, so dalj die Reaktion auf der Ketonstufe stehen bleibt; auljerdem erhalt man mit der Cadmium-organischen Verbindung hohere Ausbeuten. Verbindungen mit aktivem Wasserstoff storen die Reaktion. Die Synthese kann mit aliphatischen und aromatischen Carbonsaurechloriden ausgefuhrt werden, jedoch sind aliphatische reaktionsfahiger. An Stelle der Saurechloride kann auch von den Carbonsaureanhydriden ausgegangen werden. 0

CH2-Cc// 2 1 CHz-C, >O

"IleCd>

2.bO

' 0

2 R-C-CH2-CHz-CCOOH II

0

Ketocarbonsaureester erhalt man aus Dicarbonsauremonochloriden. Aus a-Chlorcarbonsaurechloriden werden a-Chlorketone gebildet; z. B. aus Cadmiumdibutyl (I) und Chloressigsaurechlorid (11) das l-Chlor-hexanon-(2) (111). (C4Hg)2Cd I

+

2 ClCH2COCl + 2 W

I1

g -C-CH&l II

+

CdC12

0 I11

Die Reaktion durfte iiber ein Acylium-Kation verlaufen, an dem dann der Angriff des negativ polarisierten Alkylrestes der Cadmium-organischen Verbindung erfolgt. Vgl. Keton-Synthese, S. 448;/?-Hydroxycarbonsaureester-Darstellung,S.395.

H. GILMANu. J. E NELSON,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 55 (1936)518. J. CASON,J.Amer. chem. SOC.68 (1946)2078. J. CASON,Chem. Reviews 40 (1947)15. J. CASON,J. org. Chemistry 13 (1948)227. D.A. SHIRLEY, Org. Reactions 8 (1954)28. J. CASONu. K. W KRAUS,J. org. Chemistry 26 (1961)1772.

450

K. H. SCHWEER u. A. SCHWARZ, Chem. Ber. 96 (1962)620.

J. CASONu. E J. SCHMITZ, J. org. Chemistry 28 (1963)555. J. KOLLONITSCH, J.chem. Soc. (A) 1966 453,456. E HUET,E.HENRY-BASCH, l? FREON,Bull. Sac. chim. France 1970 1415. l? R.JONES,€?J. DESIO,Chem. Reviews 78 (1978)491. l? R.JONES,J. G. SHELNUT, J. org. Chemistry 44 (1979)696. E WINGLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973)560. K.NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2a(1973)936.

a, /3-ungesattigte Ketone

IMATTOX-KENDALL

durch HBr-Abspaltung aus a-Bromketonen. Die HBr-Abspaltung erfolgt aus in denen die Reaktionsfaden entsprechenden 2.4-Dinitro-phenylhydrazonen, higkeit des benachbarten Bromatoms stark erhoht ist. Diese Einfuhrung einer Doppelbindung in Ketone findet vor allem in der Steroid-Chemie Anwendung. Man behandelt das Bromketon I in essigsaurer Losung in Gegenwart von Natriumacetat unter Sauerstoffausschlua mit 2.4-Dinitro-phenylhydrazin,wobei man das Hydrazon I1 des a, B-ungesattigten Ketons in ausgezeichneter Ausbeute erhalt. Die Spaltung von I1 mit Brenztraubensaure und Bromwasserstoff liefert beinahe quantitativ das Keton 111.

0

-HBr

H

q

NH

H

H

I1

I11

N I

I

I

r H- 3

R

V R. MATTOXu. E. C. KENDALL,J. Amer. chem. Soc. 70 (1948)882;J. biol. Chemistry 188 (1951) 287. C. DJERASSI, J. Amer. chem. SOC.71 (1949)1003. B. A.KOECHLIN, T. H. KRITSCHEVSKY u. T E GALLAGHE& J. biol. Chemistry 184 (1950)393. J.J. BEEREBOOM, C. DJERASSI, D. GINSBURC u. L. E FIESER,J. Amer. chem. SOC.75 (1953)3500. E RAMIREZ,A. E KIRBY, J. h e r . chem. SOC.75 (1953)6026. E.ENDERSin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/2(1967)429.

451

a-Ketosaure-Aminierung

KNOOP-OESTERLIN

zu a-Aninosauren durch katalytische Hydrierung in widbigem Ammoniak. Diese Modell-Reaktion der biologischen Synthese von Glutaminsaure aus a-Oxoglutarsaure und Ammonium-Ion verlauft wohl uber das unbestandige Iminocarbonsaure-Anion [TH. WIELAND].

R-CO-COOQ

+

-HzO

NH3

R-C-COOQ II

Hz/ Pt

R-CH-COOH I

Neben Platin oder Palladium kann auch Raney-Nickel als Katalysator verwendet werden. Man erhiilt so Alanin aus Brenztraubensaure in 87prozentiger Ausbeute. Vgl. Aldimin-Bildung, S. 53

E KNOOPu. H. OESTERLIN, Hoppe Seyler’s Z. physiol. Chem. 148 (1925) 294. TH. WIELAND,Hoppe Seyler’s Z. physiol. Chem. 273 (1942) 24. TH.WIELANDu. W PAUL,Ber. dtsch. chem. Ges. 77 (1944) 34. H . R. V ARNSTEINu. R. BENTLEY,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 4 (1950) 186. S. NAKAMURA u. K. ASHIDA,J. agric. chem. SOC. Japan 24 (1950-1951) 185; C. A. 47 (1953) 3239b. C. W HUFFMANu. W G. SKELLY Chem. Reviews 63 (1963) 632. K. HARADA,J. org. Chemistry 32 (1967) 1790. A. J. COOPER J. Z. GINOS,A. MEISTEKChem. Reviews 83 (1983) 321,343. TH. WIELANDu. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11I1 (1958) 311,482.

Kohlenhydrat-Abbau

SPENGLER-PFANNENSTIEL

mit molekularem Sauerstoff in alkalischer Losung. Er fuhrt von Aldosen oder Ketosen unter Abspaltung von 1Mol Ameisensaure zu Aldonsauren, die ein CAtom weniger enthalten. Auch Disaccharide (Cellobiose, Maltose, Lactose) lassen sich so abbauen. Das Verfahren ist einfach und zur Herstellung schwierig zuganglicher Aldonsauren geeignet.

HOi-1

HCOOH

CHO

HO

+

HOG 02)

OH CHzOH 452

CHzOH

0. SPENGLER u. A. PFANNENSTIEL, DRl? 618164; 2. Wirtschaftsgruppe Zuckerindustrie 86 (1935) 546. N. K. RICHTMYEK R. M. HA" u. C. S. HUDSON, J. h e r . chem. Soc. 61 (1939) 340. K.KREISu. H. EL -EM, Helv. chim. Acta 34 (1951) 2343; 35 (1952) 618. E. HARDEGGER

Kohlenoxid-Druckhydrierung

FISCHER-TROPSCH

zu fliissigen Kohlenwasserstoffen bei erhohter Temperatur (200")in Gegenwart von Eisen-, Kobalt- oder Nickel-Katalysatoren. Kohle und Koks werden als Ausgangsmaterial zu diesem Zweck mit Wasserdampf in CO + H 2 ubergefuhrt. Aus dem Wassergus-Gemisch erhiilt man unter den Reaktionsbedingungen geradkettige paraffinische und etwas olefinische Kohlenwasserstoffe, Diesel01 und festes Paraffin. Aus einem Kubikmeter Gas erhiilt man 130 bis 140 g Kohlenwasserstoffe. Mit Anderung des Drucks und der Katalysatoren konnen neben den Kohlenwasserstoffen auch sauerstoffhaltige Verbindungen (z. B. Alkohole, Aldehyde, Sauren, Ketone und Ester) gewonnen werden. Die Synthese verlauft stark exotherm.

n CO

+ 2nH2

+

-(CHz)n-

+

n H20 AT3 = -39,4 kcaYmo1

Der Reaktionsmechanismus ist in vielen Teilschritten noch ungeklart. Folgender Ablauf wird vorgeschlagen: (M ist die Katalysator-Oberflache im metallischen Bindungszustand.) 1. Nach der Bildung des Metallhydrids MH wird CO in die M-H-Bindung eingeschoben: HM

''*

H-C-M II

0 2. Ein H2-Molekul wird an das Metallzentrum addiert:

H

H-C-M II

H2 + H-C-M

0

3. Dieses zerfallt in Formaldehyd und Metallhydrid, das sich an den Aldehyd addiert:

H H-C-M 6 H

-

H H-C-H II

0

+ MH-

1

H-C-M I

OH 45 3

4. Addition von einem H2-Molekiil fiihrt zu einem Zwischenprodukt, das entweder in Methanol und Metallhydrid zerfdlt oder H2O abspaltet:

H I

H-C-M I OH

U-

I 'I

-

C&OH + HM 7 H / H-c-M -HzO H H I [H-C-MI OHL1 1

C&-M

5. Erneuter Einschub von CO und anschlieljende Additionen von Ha-Molekiilen ergeben ein Zwischenprodukt, das wiederum auf 2 Wegen reagieren kann: H I

C&-M

(3%-C-M II

0

2 H z bC&-C-M

/ C&CHzOH + HM - HzO

I H CH&Hz-M b OH

6. CH3CH2Mkann entweder CO anlagern ( Kettenverlangerung) oder durch P-H-Ihertragung zu einem a-Olefin und M-H zerfallen:

Kohlenwasserstoffe konnen auch in sehr guten Ausbeuten aus Kohlenmonoxid und Wasser bei 210 bis 260 "C an Eisen-, Kobalt-, Nickel- oder RutheniumKontakten gewonnen werden [KOLBEL]. Nach diesem Verfahren lassen sich besonders Gase mit geringem Wasserstoffgehalt oder sog. Schwachgase (geringer CO-Gehalt) quantitativ umsetzen. Vgl. Hydroformylierung, S. 387.

E FISCHERu. H. TROPSCH,Brennstoff-Chem. 4 (1923) 193; 13 (1932) 62; 16 (1935) 1. J. S. CROMEANS, Ind. Engng. Chem. 44 (1952) 2025. H. KOLBELu. E ENGELHARDT, Angew. Chem. 64 (1952) 54. K. ATWOOD, Ind. Engng. Chem. 45 (1953) 1976. M. D. SCHLESINCER H. E. BENSON,E. M. MURPHY u. H. H. STORCH,Ind. Engng. Chem. 46 (1954) 1322. E. J. GIBSON,Chem. and Ind. 1957 649. I. I? SHULTZ u. Mitarb., J. h e r . chern. SOC.78 (1956) 282. R. B. ANDERSON, L. J. E. HOFERu. H. H. STORCH, Chem.-1ng.-Techn. 30 (1958) 560. H. KOLBELu. K. K. BHATTACHARYYA, Liebigs Ann. Chem. 618 (1958) 67. W. K. HALL,R. J. KOKESu. I? H. EMMETT, J. h e r . chem. SOC.82 (1960) 1027. YA. T. EIDUS,Russ. chem. Reviews 36 (1967) 338. H. P I C H L EH.~ SCHULZ, B. R. RAO,Liebigs Ann. Chem. 719 (1968) 61. G. HENRICI-OLIVE, S. OLIVE,Angew. Chem. 88 (1976) 144. C. MASTERS, Adv. organomet. Chem. 17 (1979) 61. E. L. MUETTERTIES, J. STEIN,Chem. Reviews 79 (1979) 479. C. K. ROFER-DEPOORTEK Chem. Reviews 8 1 (1981) 447. W. A. HERRMANN, Angew. Chem. 94 (1982) 118. H. KLETZIN, H. WERNER,0. SERHADLI, M. L. Z I E C L E Angew. ~ Chem. 95 (1983) 49.

454

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Kohlenoxid-Hydratisierung

GOLDSCHMIDT

bei erhohtem Druck (6 bis 8 at) und Temperaturen von 120 bis 200". Unter diesen Reaktionsbedingungen wird das Kohlenmonoxid fast genau so schnell von der Natronlauge absorbiert wie Kohlendioxid bei normaler Temperatur. Dieses Verfahren wird zur Darstellung von Ameisensaure technisch durchgefuhrt. CO HCOOH

+ H20

+ NaOH 2 HCOONa

-

HCOOH

IELso4W

HCOONa 2HCOOH

+

Na2SO4

R. N. SHREVE, Chemical Process Industries (New York 1945)924. E.R. RIEGEL,Industrial Chemistry (New York 1949)54. K.0. SCHMITT in ULLMANN3 (1953)438. J. M. BERTHELOT, Liebigs Ann. Chem. 97 (1956)125.

Kohlenstoff-Anionotropie

WHITMORE

an Carbenium-Ionen, indem eine Alkylgruppe oder ein Wasserstoffatom A aus einem Oktett B unter Mitnahme seines Elektronenpaares an das benachbarte Carbenium-Ion wandert.

Bei der Behandlung von Neopentyljodid (I) mit Silber-Ionen entsteht der tert.-Amylalkohol (IV).Die Reaktion verlauft uber das Carbenium-Ion 11, das sich rasch in das tert. Amyl-Ion I11 umlagert: 45 5

Iv

I11

Ein weiteres Beispiel fur diese haufig als WHITMORE-Mechanismusbezeichnete Erscheinung ist die Pinakol + Pinakolon-Umlagerung.

Auch der Carbonsaureamid S. 186): (vgl. HOFMANN,

+ Amin-Abbau verlauft

nach diesem Schema

Bei der Isomerisierung bzw. Anionotropie von Carbenium-Ionen von Kohlenwasserstoffen wird meist die Reihe prim. -C@-

8

sek.-C@ +tert. -C

durchlaufen, da die Stabilitat der Carbenium-Ionen in dieser Reihe zunimmt (WHITMORE-Regel). Vgl. Alkylcarbenium-Umlagerung, S. 76.

E C. WHITMORE, J. Amer. chem. SOC.54 (1932) 3274. E. S. WALLISu. W W M O Y EJ.~ h e r . chem. SOC.55 (1933) 2598. E C. WHITMORE u. H. S. ROTHROCK, J. Amer. chem. SOC.55 (1933) 1106. E C. WHITMORE, E. L. WITTLE,A. H. POPKIN,J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 1586. C. J. COLLINSu. W A. BONNES J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 92. G. J. KARABATSOS u. J. D. G W , J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 5250. F? S. SKELL, I. STARER u. A. F? KRAPCHO, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 5257. G. J. KARABATSOS, C. E. ORZECHu. S. MEYERSON,J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 1994. N. E PHELAN,H. H. JAFFE,M. ORCHIN,J. chem. Educat. 44 (1967) 626. W KIRMSE,Top. Curr. Chem. 80 (1979) 125.

456

BORGSTROM-GARDNER-KHARASCH

Kohlenwasserstoff-Synthese

durch Zersetzung von magnesiumorganischen Verbindungen mit aquivalenten Mengen von Metallhalogeniden (Kupfer-, Eisen-, Chrom-, Silbersalzen): 2RMgX

+ 2CuC12

-

-

R-R

+ ZMgXCl + 2CuCl

Dabei wird das Metal1 in dem Salz reduziert.

2C H 3 e I v l g B r

+ 2AgBr

+ 2Ag

CH34=& 3C (H3

+ 2IvlgBrz

11 % Ausbeute

Mit sehr guten Ausbeuten konnen auch verzweigte und unverzweigte Alkane hergestellt werden. Der Mechanismus dieser oxidativen Kupplung ist noch nicht geklart. Die Reaktion verlauft wahrscheinlich uber metallorganische Zwischenstufen und nicht uber freie Radikale. Lithiumorganische Verbindungen gehen ebenfalls diese Reaktion ein. Zur Herstellung von Diarylen aus magnesiumorganischen Verbindungen ist auch Thalliumbromid sehr gut geeignet. Eine wichtige Variante ist die Aryl-Verkniipfung von metallorganischen Verbindungen nach KHARASCH, die in Gegenwart von Alkyl- bzw. Arylhalogeniden mit nur katalytischen Mengen von Metallhalogeniden (CoC12) erfolgt.

60 %

45 7

Sehr wahrscheinlich tritt in diesem Oxidations-ReduktionsprozeRdas Metal1 als aktive Zwischenstufe auf: 2 RMgBr

+

2RMgBr

CoCb-

+

Co

Rzco + 2RBr

-

RzCo

+

RzCo

+ Mg +

R-R

= Aromaten+

+

2 MgBrCl

CoBrz

MgBn

+

2R"

Absattigung

Bei R = Niphaten-

Dispmportionierung

Auch die Gegenwart von ungesattigten 1.4-Dihalogen-Verbindungen, wie z.B. 1.4-Dichlor-2-butin, ClCH2C&!-CH2Cl, bewirkt die Zersetzung von magnesiumorganischen Verbindungen unter Bildung von Kohlenwasserstoffen. Vgl. Oxidative Kupplung, S. 460; Organomagnesium-Addition,S. 505.

G. McD. BENNETT,E. E. TURNER, J. chem. SOC. 105 (1914) 1057. J. KRIZEWSKY, E. E. TURNER, J. chem. SOC.115 (1919) 559. H. GILMAN,H. H. PARKER, J. Amer. chem. SOC.46 (1924) 2823. J. H. GARDNER, P BORGSTROM, J. Amer. chem. SOC.51 (1929) 3375. J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 957. H. GILMAN,M. LICHTENWALTER, E. A. BICKLEY, J. H. GARDNER, J. org. Chemistry 5 (1940) 126. E. K. FIELDS,J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 2316. M. S. KHARASCH, u.a., J. Amer. chem. SOC.65 (1943) 491-507. M. S. KHARASCH W. B. SMITH,J. org. Chemistry 24 (1959) 703; 26 (1961) 4206. H. H. ZEISS,Bull. SOC.chim. France 1963 1500. J. A. CADE,A. PILBEAM, J. chem. SOC.1964 114. R. G. R. BACON,H. A. 0. HILL,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 19 (1965) 95. H. A. STAAB,E BINNIC,Chem. Ber. 100 (1967) 293. D. I. DAVIES,J. N. DONE,D. H. HEY,J. chem. SOC.(C)1969 2506. J.-E. DUBOIS,M. BOUssu, Tetrahedron Letters 1970 2523. Tetrahedron 26 (1970) 4041. A. MCKILLOP,L. E ELSOM,E. C. TAYLOR, M. TAMURA, J. K. KOCHI,J. organomet. Chem. 42 (1972) 205. M. TAMURA,J. K. KOCHI,Bull. chem. SOC.Japan 45 (1972) 1120. TH. KAUFFMANN, Angew. Chem. 86 (1974) 324. S. T. TAYLOR, S. G. BENNETT,K. J. HEINZ,L. K. LASHLEY, J. org. Chemistry 46 (1981) 2194. E VOGTLE,K. KADEI,Chem. Ber. 124 (1991) 903. E ASINGER,H. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/la (1970) 370. 13/2a (1973) 474. K. NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b (1981) 205. M. ZANDER,C. GRUNDMANN

458

Konfigurations-Umkehr

WALDEN

bei Substituentenaustausch am Asymmetriezentrum, die im allgemeinen mit einer Umkehr der optischen Drehung verbunden ist. Substituiert man z. B. in der linksdrehenden Chlorbernsteinsaure (I) das Chlor mittels Kaliumhydroxids durch eine Hydroxylgruppe, so e r h d t man die rechtsdrehende Apfelsaure (III), wahrend bei der Reaktion mit Silberoxid die linksdrehende Apfelsaure (11) entsteht, also keine Konfigurations-Umkehr eintritt.

COOH HO-C-H I

COOH

COOH I

I

&$H

CI-c-H I

I

KO%

H-C-OH I

CH2 I COOH

CH2 I

COOH

CH2 I COOH

I1

I

I11

Ob bei einer Substitution am quartken Kohlenstoffatom eine Konfigurationsanderung eintritt oder nicht, hangt von den verschiedenen Reagenzien (vgl. oben), den Versuchsbedingungen, z. B. dem Losungsmittel, und spezifischen Eigenschaften der reagierenden Verbindungen ab. Als Reaktionsbeispiel gelte hier die bimolekulare, nucleophile Substitution (S$-Mechanismus), nach der u. a. der Austausch von Halogen gegen Hydroxyl und umgekehrt verlauft. Nahert sich das nucleophile Reagens IX der Verbindung IV von der dem anderen negativen Substituenten entgegengesetzten Seite, so fuhrt dies zu einem hergangszustand V; in welchem sich die drei Substituenten R, R , R in einer Ebene (Ql20" zueinander) anordnen. Dann wird der Substituent mit seinem Elektronenpaar auf der anderen Seite abgespalten, und es entsteht die Verbindung VI,bei der Konfigurationsumkehr eingetreten ist.

R'

F! WALDEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895)1287,2766;29 (1896)133;30 (1897)2795,3146;32 (1899)1833,1855. E. FISCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906)2894. G.W CLOUGH, J.chem. SOC.105 (1914)49;107 (1915)96,1509;113 (1918)526;1926 1674. E D.CHATTAWAYu. S. SMILES, Annu.Rep. Prop. Chem. 8 (1911)60. I? E FRANKLAND, J. chem. Soc. 103 (1913)717.

459

K. FREUDENBERG, I? BRAUNSu. H. SIEGEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 193. K. FREUDENBERG u. A. LUX,Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928) 1083. J. KENYON,H. PHILLIPS u. Mitarb., J. chem. SOC.123 (1923) 46; 127 (1925) 399; 1929 1700; 1933 173; 1935 1072,1663; 1936 303. R. KUHNu. T. WAGNERJAUREGG, Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928) 504. N.MEERu. M. POLANYI, Z. physik. Chem. Abt. B 19 (1932) 164. K. FREUDENBERG u. W KUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 703. J. L. GLEAVE,E. D. HUGHESu. C. K. INGOLD,J. chem. SOC.1935 236. E. D.HUGHES,Trans. Faraday SOC.34 (1938) 202; Sci. Progr. 34 (1946) 516; Bull. SOC.chim. France 1951 C 17. C. W SHOPPEE u. Mitarb., J. chem. SOC.1955 679, 686, 690, 694, 1375, 1891; 1956 1649, 1893, 2488,4817,4821; 1957 97. D. J. CRAM, A. LANGEMANN, J. ALLINGER u. K. R. KOPECW, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 5740. C. W SHOPPEE, W CONNICKu. R. H. DAVIES,J. chem. SOC.1960 4857. C. W SHOPPEE, S. K. ROYu. B. S. GOODRICH, J. chem. SOC.1961 1583. W HUCKELu. G. UDE,Chem. Ber. 94 (1961) 1026. W HUCKELu. K. D. THOMAS, Chem. Ber. 96 (1963) 2514. L. KRYGEKS. E. RASMUSSEN, Acta chem. scand. 26 (1972) 2349. N.T. ANH, C. MINOT,J. Amer. chem. SOC.102 (1980) 103.

Oxidative Kupplung

GLASER

von Acetylenen zu Diacetylenen durch Schutteln des Kupfer(1)-salzes mit Luft in Gegenwart von alkoholischem Ammoniak. Diese Reaktion ist auf alle Verbindungen ubertragbar, die freien Methin-Wasserstoff enthalten, also z. B. auch auf Diacetylene, die Tetraacetylene ergeben. Als Oxidationsmittel dient auljer Sauerstoff auch Kalium-Hexacyanoferrat(II1)-Losung.An Stelle von Kupfer(Ibsa1zen konnen auch magnesiumorganische Verbindungen verwendet werden.

0-

2 \

/

CEC-cu

&

Q - 0 c E c -c : c / \

Die Ausbeuten sind hoch, gewohnlich uber 90 %, und die Bedingungen so mild, dalj sich auch empfindliche Triacetylene zu Hexaacetylenverbindungen kuppeln lassen.

460

Sogar Diphenyloctaacetylen wurde dargestellt. Ebenso wurden mit zwei verschiedenen Acetylenverbindungen als Ausgangsmaterial unsymmetrische Verbindungen erhalten, wenn auch in geringerer Ausbeute ds das symmetrische Produkt. Als Reaktionsmechanismus nimmt man an, d d das Cu(1)-Ion mit der C&Dreifachbindung einen n-Komplex I bildet. Hieraus kann mit dem komplexen Cu(1)-salz I1 der Cu(1)-Acetylid-KomplexI11 entstehen, der mit einem weiteren Acetylenmolekul uber den Komplex IV das Acetylen V bildet. Als Oxidationsmittel wirken Cu(I1)-Ionen, die als Aminkomplexe vorliegen. 0

R-CEC-H

@ R-C=CI

4

4

CUB

CUB 20

B 0

R-CECI

X +

+

/

X

/ r"\

I

B

cuJ B *'\.

+ H8

- cux, T

'**.

CUB

B

B I11

I1

-

2@

-

B

CU8

+

cuJ B

t

+ Cu2@

R-CEC-H

Iv

W-C33-)&

+

2cuB

V

B = Losungsmittel oder zugesetzte Base Ein wirksamer Komplexbildner ist auch Tetramethylethylendiamin; man fuhrt dann z. B. die Kupplung mit CuJ in Aceton durch. Im alkalischen Medium durfte die Bildung des Acetylid-Anions auch ohne Mitwirkung des Cu(1)-n-Komplexes moglich sein. Varianten dieser oxidativen Kupplung sind: Verwendung Cu-Acetat in Pyridin, Ether (EGLINTON). Kupplung von Acetylen mit 1-Halogen-acetylenen (CADIOT-CHODKIEWICZ). Mit diesen Varianten lassen sich intramolekulare Cyclisierungen oder auch unsymmetrische Kupplungen durchfuhren, z. B.: 46 1

(CH2)n-C

I

G CH

r

(CH2)n

-'sc

Q -Q R-CEC-Br

+

H-CEC-R'

I

R-C=C-C=C-R' -

C. GLASER,Liebigs Ann. Chem. 154 (1870) 159; Ber. dtsch. chem. Ges. 2 (1869) 422. A. V. BAEYER u. L. LANDSBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 15 (1882) 57. E STRAUSu. L. KOLLEK,Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1926) 1664. H. H. SCHLUBACH u. V FRANZEN, Liebigs Ann. Chem. 572 (1951) 116. J. B. ARMITAGE, E. R. H. JONES u. M. C. WHITING,J. chem. SOC.1954 147. E BOHLMANN u. E. INHOFFEN, Chem. Ber. 89 (1956) 21. M. D. CAMERON u. G. E. BENNETT,J. org. Chemistry 22 (1957) 557. W. J. GENSLER, Chem. Reviews 57 (1957) 215. E SONDHEIMER, Y.AMIELu. R. WOLOVSK~, J. Amer. chem. SOC.8 1 (1959) 4600. 0. M. BEHKG. EGLINTON u. R. A. RAPHAEL, Chem. and Ind. 1959 699. A. S. HAY,J. org. Chemistry 25 (1960) 1275. A. J. HUBERTu. J. DALE,J. ehem. SOC.1963 86. W RIED,W SCHLEGELMILCH u. S. PIESCH,Chem. Ber. 96 (1963) 1221. C. S. L. BAKER,r! D. LANDOR u. S. R. L A N D 0 8 Proc. chem. SOC.[London] 1963 340. G. EGLINTON u. W MCCRAE,Adv. org. Chemistry 4 (1963) 228. E BOHLMANN, H. SCHONOWSKY, E. INHOFFEN u. G. GRAU,Chem. Ber. 97 (1964) 794. I. D. CAMPBELL u. G. EGLINTON, J. chem. SOC.1964 1158. Y.GAONI,C. C. LEZNOFF,E SONDHEIMER, J. Amer. chem. SOC.90 (1968) 4940. D. A. BEN-EFRAIM, E SONDHEIMEK Tetrahedron 25 (1969) 2823. J. L. PHILIPPE, W CHODKIEWICZ, I!CADIOT, Tetrahedron Letters 1970 1795. T.MATSUOKA, Y. SAKATA, S. MISUMI,Tetrahedron Letters 1970 2549. U. FRITZSCHE, S. HUNIG,Tetrahedron Letters 1972 4831. A. SEWN,W CHODKIEWICZ, I! CADIOT,Bull. SOC. chim. France 1974 913. E. VALENTI, M. A. PERICAS,E SERRATOSA, J. Amer. chem. SOC.112 (1990) 7405. G. BAHR,I? BURBAin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970) 751. U. NIEDBALLA in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2a (1977) 925.

Lacton-Regel

ALDER-STEIN

Eine Lactonbildung ist bei alicyclischen y-Hydroxycarbonsauren nur moglich, wenn sowohl die Hydroxyl- als auch die Carboxylgruppe endostandig sind. Bei einer anderen Stellung dieser beiden Gruppen fuhrt der LactonringschluS im Model1 zu stark gespannten Verbindungen, deren Existenz nach den Vorstellungen der Spannungstheorie unwahrscheinlich ist. 462

0 K. ALDERu. G. STEIN,Liebigs Ann. Chem. 496 (1932)204;504 (1933)216. R. HUISGENu. H. OTT,Tetrahedron 6 (1959)253. E.H. CHARLESWORTH, H. I. CAMPBELL u. D. L. STACHIW, Canad. J. Chem. 37 (1959)877.

Lacton-Regel

HUDSON

fur die optische Drehung bei Aldonsauren. Der Drehwert von Lactonen dieser Zuckercarbonsauren wird entscheidend durch die Konfiguration des Kohlenstoffatoms beeinflufit, dessen Hydroxylgruppe an der Ringbildung beteiligt ist. Erfolgt der Lacton-Ringschlulj, in der Projektion gesehen, nach rechts, so wird der Beitrag der Rechtsdrehung der freien Saure erhoht. Schlieljt sich der Ring nach der entgegengesetzten Seite, in der Projektion also nach links, so verschiebt sich die Drehung der Substanz nach links. Auch die Dicarbonsaurelactone zeigen diese Erscheinung. Das Prinzip, die absolute Drehungsrichtung mit dieser Regel zu beschreiben, wird heute durch Angabe der relativen Verschiebung des Drehwerts ersetzt.

COOH I

HCOH

I c=o COOH I I HCOH

-c=oI

HOCH

HOCH

HOCH

HOCH

HOCH

HCOH

HCO-

HOCH

-OCH

HCOH

HCOH

I

HOCH I I

I

CHBH MD - 13,5

I

I I

I

CHBH MD + 121,l

I

I I

HCOH I

I

I I

HCOH I

CHBH

CHBH

MD + 39,9

MD - 61,8

Vgl. Optischer Verschiebungssatz, S. 503. C. S. HUDSON,J. h e r . chem. Soc. 32 (1910)338;33 (1911)405. K. FREUDENBERG u.M! KUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931)703. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)189;Mh.Chem. 85 (1954)538. M! KLYNE,Chem. and Ind. 1954 1198. H. FRITZ,Liebigs Ann. Chem. 655 (1962)148. A. K. BOSE,B. G. CHATTERJEE,J. org. Chemistry 23 (1958)1425. W. KLYNE,I? M. SCOPES,A. WILLIAMS, J. chem. SOC. 1965 7237.

463

Li thium-Halogen-Austausch

WITTIG-WITT

bei der Umsetzung von Benzylbromid bzw. -chlorid mit Phenyllithium zu Brombenzol und Dibenzyl. Die Reaktion verlauft intermediiir uber Benzyllithium, das an der kurzauftretenden citronengelben Farbe zu erkennen ist. Es liefert dann mit noch vorhandenem Benzylhalogenid in theoretischer Ausbeute Dibenzyl.

c C H $ r

+L

i

a +e C H & i

+B

/r \a

Analog erhalt man aus Benzhydrylbromid mit Phenyllithium Tetraphenylethan. Die Methode gestattet auch, makrocyclische Verbindungen mit mehreren o-Phenylengruppen im Ring oder Metacyclophane I darzustellen.

qHar qp CHar

I

Vgl. Alkylhalogenid-Kondensation, S. 79.

G. WITTIGu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938)1903;73 (1940)1197. H.GILMANu.Mitarb., J. Amer. chem. SOC.6 1 (1939)106,1371;62 (1940)2327. G. WITTIGu. H. WITT, Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941)1475,1484. R. G. JONES u. H. GILMAN,Org. Reactions 6 (1951)340. E.D.BERGMANN u. Z. F'ELCHOWICZ, J. Amer. chem. SOC.75 (1953)4281.

464

G . WITTIG,Angew. Chem. 66 (1954)12. D.E HOEGu.D. I. LUSK, J. h e r . chem. SOC. 86 (1964)928. M.SCHLOSSEK Angew. Chem. 76 (1964)124. K.B U R R I , W JENNY,Helv. chim. Acta 50 (1967)1978. K.ZIEGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)783. U. SCHOLLKOPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 1311 (1970)214.

Malonester-Synthese zum Aufbuu uon Curbonsuuren. Die Methylengruppe der Malonsaure (I) ist wie bei den P-Ketocarbonsaureestern durch den acifizierenden EinfluS der beiden Estergruppen stark aktiviert. Mit Natriumethylat bildet sich die Natrium-Verbindung eines resonanzstabilisierten Esterenolat-Anions 11, das sich durch Einwirkung von Alkylierungs- und Acylierungsmitteln am Kohlenstoff substituieren l d t . Behandelt man dieses mesomere Anion 11 mit Alkylhalogeniden, so kommt es zu einer C-Alkylierung, die stufenweise zu a-Mono- bzw. &Dialkyl-malonestern I11 und IV fuhrt. Nach Hydrolyse spaltet die thermolabile freie Alkylmalonsaure V leicht Kohlendioxid ab, und man erhalt mono- bzw. disubstituierte Monocarbonsauren VI und VII.

ROOC -CHz-C( I R R-Hal

I

R

I

ROOC -CH -COOR I11

I

b

HOOC -CH -COOH

aHOOC -CH2-R

NaOR

R I

Hydrolyse

ROOC -C-COOR

VI

V R-Hal

R I ROOC -C -COOR

0

Iv

A

7co:

H drol se

R I

HOOC -CH I

R

VII

Da die Malonsaure bzw. der Ester aus dem Natriumsalz der Chloressigsaure mit Natriumcyanid durch eine Cyunid-Alkylierung (vgl. KOLBE,S. 244) uber die Cyanessigsaure darzustellen ist, kann man mit der Malonester-Synthese von der Essigsaure (VIII) zu hoheren Carbonsauren M gelangen. 465

HOOC-CH3

Carboxylierung

ROOC-CHz--OR

Veresterung

NaOR R-Hal

R I

ROOC-CH-COOR

I

WIT Hydrolyse

+ HOOC-CHz-R

-C a

M Eine wichtige Methode bedeutet auch die Umsetzung von Malonestern mit 1-Olefinen und Mangan(II1)-acetat in Gegenwart von Cu(I1)-acetat, die uber eine freie-Radikal-Addition die Herstellung y,d-ungesattigter Sauren ermoglicht:

-

+ RCH&H=C&

R'CH=CHCH$H(COOR)2

Vgl. Acetessigester-Synthese,S. 6; Keton-Darstellung, S. 443.

K. H. MEYER,Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 2865. K. MEYER u. H. S. BLOCH,Org. Syntheses, Coll. Vol. III (1955) 637. J. A. PRICE u. D. S. TARBELL, Org. Syntheses 37 (1957) 20. A. C. COPE, H. L. HOLMES u. H. 0. HOUSE,Org. Reactions 9 (1957) 132. W RIEDu. K. H. B~NNIGHAUSEN, Liebigs Ann. Chem. 639 (1961) 56. N.R. EASTONu. R. D. DILLARD, J. org. Chemistry 27 (1962) 3602. K. SHIMOu. S. WAKAMATSU,J. org. Chemistry 28 (1963) 504. F? L. CREGER,J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 1397. G. I. NIKISHIN, M. G. VINOGRADOV, T. M. FEDOROVA, Chem. Commun. 1973 693. T. SATO,J. OTERA, J. org. Chemistry 60 (1995) 2627. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 600.

Metallierung

NESMEJANOW

durch Einwirkung von Metallpulver (Cu, Fe) auf Diazonium-Doppelsalze von Metallchloriden in der Kdte.

Mit uberschussigem Cu erhalt man Diarylquecksilber-Verbindungen:

466

Auch metallorganische Verbindungen des Zinns, Bleis, Arsens, Antimons, Wismuts und Thalliums lassen sich so herstellen. Die Reaktion verlauft offenbar nicht homolytisch, sondern heterolytisch, indem das Metal1 Halogen entzieht und dann die metallorganische Bindung aufgebaut wird.

+

N2

Die Substituenten X beschleunigen die Reaktion, je starker ihre elektronenabstosende Wirkung ist.

Diese Erscheinung last sich durch den oben dargestellten heterolytischen Mechanismus erklaren, fur den auch die Tatsache spricht, das die besten Ausbeuten in der Klilte erhalten werden. Vgl. Diazonium-Austausch, S. 276,277.

A. N. NESMEJANOW, J. NSS. physik. chem. Ges. 61 (1929)1393, 1407;Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929)1018;J. allg. Chem. [russ.] 1 (1931)598;6 (1936)167;11 (1941)382. A. N. NESMEJANOW, Org. Syntheses, Coll. Vol. II (1943)432. 0.A. REUTOWu. M! W KONDRATJEWA, J. allg. Chem. [russ.] 24 (1954)1259. 0. A. REUTOW,Tetrahedron l(1957) 67. A. N. NESMEJANOW, L. G. MAKAROVA, T. I? TOLSTAYA, Tetrahedron l(1957) 145. 0. A. REUTOW,L. G. MAKAROVA, T. I? TOLSTAYA, J. org. Chem. USSR 5 (1969)1468. K.-I? ZELLEK H.STRAUB in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2b(1974)104. S.SAMAAN in HOUBEN-WYL-MULLER 1318 (1978)61,598.

46 7

Metallsalz-Destillation

RUZICKA

von Dicarbonsauren - durch Erhitzen der Sauren mit dem entsprechenden Metalloxid - liefert cyclische Ketone. Diese Methode eroffnete den Weg, die hohergliedrigen Ringketone darzustellen (bis C34).

IH2C-c \ IH& c=o Me (CHdn

(CHdn -H&-COO

/

-H&’ Me = Ca,Th,Ce

Man verwendet dazu meist die Calcium-, Thorium- und Cer-Salze. Dabei scheint Calcium fur die niedrig-, Thorium und Cer fur die hohergliedrigen Ringe die besten Ausbeuten zu liefern. Auch durch die Pyrolyse von Fe 11-Salzen werden sehr gute Ergebnisse erzielt. Daneben ist die Ringbildungstendenz abhangig von der Lange der Ketten (kleine Ringe bevorzugt) und dem entgegengesetzt verlaufenden Einflulj der Ringspannung. Die Ausbeute hat bei 5- und Ggliedrigen Ringketonen ihr Maximum (etwa 80 %), zwischen Cg und C13 ein Minimum (0,5 %) und bei CIS ein zweites Maximum (5 bis 6 %). AuSer zu einfachen Ringketonen kommt man auf diesem Wege auch zu cyclischen Diketonen, jedoch wird das Verfahren, von Einzelfallen abgesehen, heute nur noch wenig angewandt. Salze verschiedener Carbonsauren liefern neben den symmetrischen Ketonen auch gemischte Ketone:

Carbonsaure-Abbau (KRAFFT) Aus dem Salz der abzubauenden Saure und Calciumacetat bilden sich das entsprechende Methylketon und Calciumcarbonat (Kalksalzdestillation): (RCH2-COO)LCa

+

(CH3COOgCa

+ 2RcH&OCH3 +

CaCO3

Oxidative Ketonspaltung ergibt Essigsaure und die um eine Methylengruppe armere Carbonsaure. RCH2COCH3

+ (30)

C r q ~ RCOOH

+ CH3COOH

In gleicher Weise kann man den Abbau weiterfuhren. Vgl. Nitril-Cyclisierung, S. 476.

468

M. BOUSSINGAULT, Liebigs Ann.Chem. 19 (1836) 308. E KRAFFT,Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879) 1664. H.MAGER,Liebigs Ann.Chem. 275 (1893) 357. 0. STARK,Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 2369. L.RUZICKA,M. STOLLu. H. SCHINZ, Helv. chim. Ada 9 (1926) 249. L. RUZICKA u. Mitarb., Helv. chim. Acta 9 (1926) 339, 389, 399, 499, 715, 1008; 10 (1927) 695; 11 (1928) 496,670,686,1159,1174. W H. CAROTHERS, J. Amer. chem. Soc. 51 (1929) 2556. L. RUZICKA, Chem. and Ind. 54 (1935) 2. 0. NEUNHOEFFER u. I!PASCHKE,Ber. dtsch. chem. Ges. 72B (1939) 919. H. F! SCHULTZ, J. F! SICHELS,J. chem. Educat. 38 (1961) 300. R. DAVIS, H. I? SCHULTZ, J. org. Chemistry 27 (1962) 854. J. F! SCHAEFER, J. J. BLOOMFIELD, Org. Reactions 15 (1967) 32. K. ZIEGLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 754. K.-D.BODE,H. WILMS in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973) 637.

Methanol-Oxidationzu Formaldehyd

ADKINS-PETERSON

mit Luft an Metalloxid-Katalysatoren (Vanadinoxid, Eisen-Molybdanoxid). Ein Luft-Methanol-Gemisch mit nur 5 bis 8 % Methanoldampf wird zwischen 250 und 400 "C uber Metalloxide geleitet, wobei ein 90 bis 95prozentiger Umsatz erreicht wird. Die anfallende 40prozentige waI3rige Formaldehydlosung ist praktisch frei von Methanol. Die Reaktion scheint uber 2 Stufen zu verlaufen:

H. ADKINSu. W R. PETERSON,J. Amer. chem. Soc. 53 (1931) 1512. G. GRECO,U. SOLDANO, Chem. Ing. Tech. 31 (1959) 761. W BRACKMAN, C. J. GAASBEEK, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 85 (1966) 257.

Methoxyl-Bestimmung

ZEISEL

durch Abspaltung der Alkylgruppe mit kochender Jodwasserstoffsaure. Das dabei entstehende Alkyljodid wird in eine alkoholische Losung von Silbernitrat destilliert und als Silberjodid gravimetrisch bestimmt.

C&j-O-CE&

R-0-R

+ HJ + 2HJ

__+

=OH + CH$ H20 + 2RT 469

Wie Methoxylgruppen lassen sich auch Ethoxylgruppen bestimmen; noch hohere Alkoxylgruppen liefern dagegen unbefriedigende Ergebnisse. Schwefelhaltige Substanzen bereiten ebenfalls Schwierigkeiten, da es bei ihnen in der Vorlage zur Abscheidung von Silbersulfid kommen kann. An Stelle der gravimetrischen Bestimmung wurde eine mafianalytische Methode ausgearbeitet: Man oxidiert das Alkyljodid mit einer Brom-Kaliumacetat-Eisessig-Mischung zum Jodat und titriert das nach Zugabe von Kaliumjodid gebildete Jod. Bei dieser Methode storen schwefelhaltige Verbindungen nicht. CH3J JBr

+

Br2

+ 3H20 +

2Br2

+

5HJ

HJO3

d

CH3Br HJO3 352

+ JBr

+ 5HBr

+

3H20

S. ZEISEL, Mh. Chem. 6 (1885) 989; 7 (1886) 406. E KAUFLERMh. Chem. 22 (1901) 1105. S. ZEISEL u. R. FANTO,Z. analyt. Chem. 42 (1903) 549. Z. ~analyt. Chem. 42 (1903) 579. M. J. S T R I T A G. GOLDSCHMIDT, Mh. Chem. 27 (1906) 849. A. KIRPALu. ' I ! BUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914) 1084; Mh. Chem. 36 (1915) 853. E VIEBOCKu. C. BRECHEQBer. dtsch. chem. Ges. 63 (1930) 3207. u. E W QUACKENBUSH, Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939) 407. R. KUHN,L. BIRKOFER u. M. L. WOLFROM, Analytic. Chem. 19 (1947) 225. D. 0. HOFFMAN H. J. BACKERRecueil Trav. chim. Pays-Bas 71 (1952) 740. W. MA YE^ Z. analyt. Chem. 141 (1953) 345. j t , Chem. Reviews 54 (1954) 615. R. L. BURWELL K. KRATZLu.K. GRUBER Mh. Chem. 89 (1958) 618. u.J.L. DUNCAN, Chem. and Ind. 1959 1151. D. M. W ANDERSON J. SCHOLE, Z. analyt. Chem. 193 (1963) 321. 2 (1953) 404. H. ROTHin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 143. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER

C-Methyl-Bestimmung

KUHN-ROTH

durch oxidatiuen Abbau zu Essigsaure mit einem Chromsaure-SchwefelsaureGemisch. An Kohlenstoff gebundene Methylgruppen liefern Essigsaure, die nicht weiter angegriffen wird. Fluchtige Verbindungen werden nicht unter RiickfluB, sondern im Bombenrohr oxidiert. Die unverbrauchte Chromsaure wird reduziert, die gebildete Essigsaure abdestilliert und titriert. Tetraacetyl-schleimsaure-diethylesterliefert 6 Mol Essigsaure (aus 4 Acetyl- und 2-Ethoxyl-Gruppen).

470

Ac 0 I

Ac 0 I

Ac 0 I

Ac 0 I

cro3* SCH3-COOH

&QOOC-CH-CH-CH-CH-Cm

Die Methode kann zur Bestimmung von Ethoxyl- neben Methoxyl-Gruppen benutzt werden, auch zur Ermittlung der Summe Ethoxyl Acetyl. Hohere Fettsauren, an Aromaten gebundene Methylgruppen u. a. werden nicht glatt zu Essigsaure abgebaut.

+

R. KUHNu. H. ROTH,Ber. dtsch. ehem. Ges. 66 (1933) 1274. W. E BARTHEL u. E B. LA FORGE, Ind. Engng. Chem., Anal. Ed. 16 (1944)434. W. KIRSTENu. E. STENHAGEN, Acta chem. scand. 6 (1952)682. B. FRANCKU. J. mom, Chem. Ber. 95 (1962)579. V H. TASHINIAN, M. J. BAKER,C. W KOCH,Analytic. Chem. 28 (1956)1304.

H.ROTHu. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 2 (1953)274.

Naphthalin-Oxidation

GIBBS

zu Phthalsaureanhydrid in der Dampfphase in Gegenwart von Katalysatoren. Luft und Naphthalin-Dampf werden bei etwa 360"durch ein Rohrensystem geblasen, in dem sich Vanadinpentoxid-Katalysatorenbefinden. Etwas Benzoesaure und Naphthochinon entstehen als Nebenprodukte. Das Verfahren wird auch mit anderen Kontakten technisch durchgefuhrt.

0 II

Auf die gleiche Art kann auch Benzol zu Maleinsaureanhydrid oxidiert werden. J. WALTER, J. prakt. Chem. 51 (1895)107. M.DENNSTEDT u.E HASSLER, DRP 203848;Chem. Zbl. 1908 I1 1750. H. D. GIBBS u. C. CONOVER US-Pat. 1285117;C. A. 13 (1919)230.

A. PONGRATZ, E BASSI,E. FUCHS,S. SUSS, H. WUSTNER,K. S C H O BAngew. E ~ Chem. 54 (1941)22. A. PONGRATZ u. K. SCHOLTIS, Chem. Ber. 76 (1943)1179. E DEMARIA,J. E. LONGFIELD, G. BUTLER,Ind. Engng. Chem. 63 (1961)259.

47 1

Naphthol+Naphthylamin-Urnwandlung

BUCHERER-LEPETIT

in Gegenwart von wa13rigem Sulfit oder Hydrogensulfit unter reversiblem Austausch von Hydroxyl- und Aminogruppe. Naphthol (bzw. das Naphthylamin) addiert zunachst Hydrogensulfit. Das gebildete Produkt lagert sich bei a-Naphtholen in Tetralon-(l)-sulfonsauren-(3) und bei P-Naphtholen in Tetralon-(2)-sulfonsauren-(4)um, die mit Ammoniak oder Aminen zu Naphthylaminen weiterreagieren.

Die Reaktion ist auf die Naphthalin-Reihe und Resorcin beschrankt. Andere Verbindungen der Benzolreihe reagieren zu langsam oder gehen Nebenreaktionen ein. Bei der Aminhydrolyse (-NH2 + -OH) arbeitet man in der Hitze in w a r i g e r Natriumsulfitlosung, gibt etwas Alkali zu und kocht, um NH3 auszutreiben. Die Aminierung (-OH + -NH2) wird mit w a r i g e m Ammoniumsulfit oder -hydrogensulfit vorgenommen, das zusammen mit Naphthol im Autoklaven unter Ruhren oder Schiitteln erhitzt wird. Vgl. Carbazol-Synthese, S. 175. R. LEPETIT,Bull. SOC.ind. Mulhouse 73 (1903) 326. H. T. BUCHEREK J. prakt. Chem. (2) 69 (1904) 49. I? FRIEDLANDEK Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921) 620. W. FUCHSu. W STIX,Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 658. N. L. DRAKE,Org. Reactions 1 (1942) 105. W. A. COWDREY, J. chem. SOC.1946, 1044, 1046. C. E H. ALLENu. A. BELL,Org. Syntheses, Coll. Vol. I11 (1955) 78. A. RIECHEu. H. SEEBOTH, Angew. Chem. 70 (1958) 52,312. A. RIECHEu. H. SEEBOTH, Liebigs Ann. Chem. 638 (1960) 43,57 66,76,81,92, 101. H. SEEBOTH u. A. RIECHE,Liebigs Ann. Chem. 671 (1964) 77. H. SEEBOTH, Angew. Chem. 79 (1967) 329. W. H. PIRKLE,T. C. POCHAPSKY, J. org. Chemistry 51 (1986) 102. R. SCHROTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957) 143. K.-I? WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 241.

472

Niederdruck-Polymerisation

ZIEGLER

von Ethen wird durch aluminiumorganische Verbindungen und Spuren von Ubergangsmetall-Komplexen der 4 . 4 . Gruppe (Koordinations-Katalysatoren; ZIEGLER-NATTA) katalysiert. Durch geeignete Wahl der Katalysatoren last sich das Molekulargewicht des Polymerisats zwischen 10000 und 3 000000 variieren. Man arbeitet bei Drucken von 1 atm und weniger und leitet Ethen bei Zimmertemperatur in eine Losung bzw. Suspension des Katalysators. Dabei polymerisiert es sich ohne Verluste.

Das entstandene Polyethen ist ein unverzweigtes geradliniges Makromolekul, das einen hohen Kristallisationsgrad besitzt. Die groljen Vorteile dieses Verfahrens erwachsen aus den einfach herstellbaren Katalysatoren und der Moglichkeit, mit diesen den Polymerisationsgrad in weitem Umfange beeinflussen zu konnen. Allgemein gilt bei der Polymerisation von Vinyl-Monomeren, dalj spezifische Katalysatoren die Bildung definierter stereoisomerer Polymerer aus denselben Monomereinheiten ermoglichen. Die bei dieser stereospezifischen Polymerisation entstehenden Isomeren unterscheiden sich erheblich in ihren physikalischen Eigenschaften. Es sind dabei isotaktische (a), syndiotaktische (b) und ataktische (c) Polymere moglich [NATTA]. H

I

CH3H

I

I

C&H

a) -C-C-C-C-C-C-C-C-

I

I

H

H

C&H

I

I

I

I

H

I

I

H

H

H

CH3H

I

c)

I

H

I

H

I

I

I

I

I

I

I

H

I

I

I

I

I

H

H

H

H

H

C&H

I

I

I

I

C&H H

I

I

I

C&H

I

H

H

I

I

H

C&H

-c-c-c-c-c-c-c-cH

CH3H

1

I

H

I

I

H

CH3

I

I

H H

I

I

CH3

CH3H

I

I

H

H

I

I

K. ZIECLER, E. HOLZKAMP, H. BREILu. H. MARTIN,Angew. Chem. 67 (1955)426,541. E. GRAMSu.E. GAUBE,Angew. Chem. 67 (1955)548. G. NATTA,Angew. Chem. 68 (1956)393.

473

C. D. NENITZESCU, C. HUCHu. A. HUCH,Angew. Chem. 68 (1956) 438. K. ZIEGLER, Angew. Chem. 71 (1959) 623; 72 (1960) 829. G. BIER,Angew. Chem. 73 (1961) 186. G. BIEK A. GUMBOLDT u. G. SCHLEITZER Makromolekulare Chem. 58 (1962) 43. H. BESTIAN,K. CLAUSS, H. JENSEN u. E. PRINZ,Angew. Chem. 74 (1962) 955. K. ZIEGLER, Angew. Chem. 76 (1964) 545. G. NATTA,Angew. Chem. 76 (1964) 553. G. NATTA, G. DALL’ASTA u. G. MAZZANTI, Angew. Chem. 76 (1964) 765. M. FARINA, M. PERALDO u. G. NATTA,Angew. Chem. 77 (1965) 149. L. DULOG,Fortschr. chem.Forsch. 6 (1966) 427. A. ZAMBELLI, I. PASQUON, R. SIGNORINI, G. NATTA, Makromolekulare Chem. 112 (1968) 160. Y. TAKEGAMI, T. SUZUKI,T. OKAZAKI,Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969) 1060. E. P BIERWAGEN, J. E. BERCAW, W A. GODDARD, 111, J. Amer. chem. SOC.116 (1994) 1481. G. GUERRA, L. CAVALLO, G. MOSCARDI, M. VACATELLO, P CORRADINI, J. h e r . chem. SOC.116 (1994) 2988. P J. SHAPIRO,W D. COTTER,W P SCHAEFER J. A. LABINGE& J. E. BERCAW, J. h e r . chem. SOC.116 (1994) 4623. H. H. BRINTZINGER D. FISCHER R. MULHAUPT, B. RIEGERR. WAYMOUTH, Angew. Chem. 107 (1995) 1255. H. WEBERin HOUBEN-WEYL-MULLER 14/1(1961) 578. H. MULLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 536. J. WITTE in HOUBEN-WEYL-MULLER E20 (1987) 134. W. DITTMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER E20 (1987) 722.

Nitrierung

MENKE

aromatischer Verbindungen oder von Acetessigester mit anorganischen Nitraten (z. B. Kupfer(I1)- und Eisen(II1)-nitrat) und Essigsaureanhydrid (oder Acetylchlorid). Wie Anilin und Phenol konnen auch aromatische Aldehyde und Ketone auf diese Weise kernnitriert werden. Die Heftigkeit der Reaktion l a t sich durch Verdunnung mit Eisessig m a i g e n . OH

OH

Auch Cyclophane und Annulene mit aromatischem Charakter lassen sich mit dieser Methode nitrieren. J. B. MENKE,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 44 (1925) 141,269; Chem. Zbl. 1925 12066. G. BACHARACH, J. Amer. chem. SOC.49 (1927) 1522. W DAVEYu. J. R. GWILT,J. chem. SOC. 1950 204,3348. Y. GAONI,I? SONDHEIMER, J. h e r . chem. SOC. 86 (1964) 521. J. PIELICHOWSKI, A. PUSZYNSKI, Mh. Chem. 105 (1974) 772. M. TASHIROu.a,, J. org. Chemistry 5 4 (1989) 451. J. M. POIRIER,C. VOTTERO,Tetrahedron 4 5 (1989) 1415. W. SEIDENFADEN, D. PAWELLEK in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 768.

474

Nitril+Amid-Umwandlung

RITTER

durch Reaktion mit Olefinen oder tert. Alkoholen. Die Reaktion wird in stark saurem Medium (konz. Schwefelsaure oder am besten FluRsaure) und Eisessig oder Dibutylether als Losungsmittel ausgefuhrt. So erhalt man nach anschlieBender Hydrolyse aus Isobutylen und Acetonitril N-tertiur-Butylacetamid. m 2

II

+ C-C& I

C&-C:N

(+Ha)

CH3

H@

CH3 I

C&-C-NH-C-C& II

I

0

CH3

Die Reaktion kann mit zahlreichen aliphatischen und aromatischen Monound Dinitrilen, mit ungesattigten Nitrilen, Aldehydcyanhydrinen und Kalium+ -NH2) ausgefuhrt werden. AuBer den Olefinen cyanid (+-NH-CHO und tertiiiren Alkoholen (primiire Alkohole reagieren unbefriedigend) konnen als Substitutions-Komponenten des Amid-Stickstoff's auch ungesattigte Carbonsauren, deren Ester und Hydroxyester und auch Mesityloxid (+ 4-Methyl4-amido-2-pentanon) und Chalkon in die Reaktion eingesetzt werden. Die Umsetzung verlauft ahnlich der saure-katalysierten Addition von Formaldehyd an Olefine nach einem ionischen Mechanismus iiber ein Carbeniumion [E. MULLER]. CH3,

CH3,

C=CH2 C

+ H@ +

d CH3 I

0 + C&-C-N=C-C&

C-CH3 C H P

+

0 0 _N=C-C&

IN=C-C&

CH3

1

CH3

HO H, C&-A-N=C-C€&

I

+H@+ CH3-C-N=C-CH3

I

I

I

CH3

CH3

CH3 H

I

OH

1

H CH3 I

CH3 -C - NH -C - CH3 I

cH3

I1

0

Bei Verwendung von Blausaure entstehen Formamide, die sich leicht zum Amin hydrolysieren lassen. Vgl. Carbonylierung, S. 206;Olefm-Formaldehyd-Addition, S.495.

I? GRAF,DBP 870856 (1940);FP 902342 (1944). J. J. RITTER u. E! I? MINIERI,J.h e r . chem. SOC.70 (1948)4045. J. J. RlTTER u.Mitarb., J. h e r . chem. SOC.70 (1948)4048;71 (1949)4128,4130;72 (1950)5577; 73 (1951)4076;74 (1952)763. I? J. ScHEUER, H.C. BOTELHOu. C. PAULING, J. org. Chemistry 22 (1957)674.

475

C. L. PARRISu. R. M. CHRISTENSON, J. org. Chemistry 25 (1960) 331. W HAAF,Angew. Chem. 73 (1961) 144. u. P MISON,Bull. SOC.chim. France 1962 956. A. LAURENT K. HOHENLOHE-OEHRINGEN, Mh. Chem. 93 (1962) 639. H. CHRISTOL, A. LAURENT u. G. SOLLADIE, Bull. SOC.chim. France 1963 877. u. E. JENNY,Helv. chim. Acta 46 (1963) 543. C. H. E U G S T EL. ~ LEICHNER W. HAAF, Chem. Ber. 97 (1964) 3234. u. R. H. WILEY,J. org. Chemistry 30 (1965) 879. A. T. BALABAN, T. H. CRAWFORD E JOHNSON, R. MADRONERO, Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966) 96. L. I. KRIMEN, D. J. COTA,Org. Reactions 17 (1969) 213. J. R. NORELL,J. org. Chemistry 35 (1970) 1611. R. A. WOHL,J. org. Chemistry 38 (1973) 3099. S. TOP, G. JAOUEN, J. org. Chemistry 46 (1981) 78. A. G. MARTINEZ u. a., Tetrahedron Letters 30 (1989) 581. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 1011. D. DOPP, H. DOPP in HOUBEN-WEYL-MULLER E5 (1985) 1032.

Nitril-Cyclisierung

THORPE-ZIEGLER

in hoher Verdunnung zu vielgliedrigen Ringketonen mit etherloslichen Metallalkyl-aniliden als Kondensationsmittel. Man verwendet dazu fast ausschlienlich Natriummethylanilid. Als Losungsmittel dient Diethylether, daneben Diisopropyl- und Di-n-propylether. Nitrile addieren sich mit Natriumethylat als Katalysator bei Anwesenheit aktiver Methylengruppen zu Iminoverbindungen: ROOC-CHz I

CN

+ IllC-CH2COOR N

Na0w5

ROOC- CH- C- CH2- COOR I II CN NH

Besitzt das Molekul selbst beide Reaktionsgruppen (CN, C H 2 ) , so kann Ringschlulj eintreten. Zunachst bilden sich die Natriumverbindungen der Dicarbonsauredinitrile, von denen die Mononatriumverbindung den RingschluR vermittelt. Hydrolyse des erhaltenen Iminonitrils liefert dann das cyclische Keton. 4 76

-C9,

Die Reaktion wird in der Weise ausgefuhrt, dal3 das Dinitril einer Losung des uberschussigen Kondensationsmittels zugegeben wird. Der Reaktionsverlauf kann dann durch einfache h d e r u n g der Konzentrationsverhaltnisse beeinflufit werden. Dies ist auch sehr wichtig, da neben der innermolekularen Kondensation auch eine solche zwischen zwei Dinitrilmolekulen moglich ist. Bei hoher Verdunnung der Reaktionslosung wird nun die Konzentration der Nachbarmolekule, nicht aber die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens der Molekulenden eines und desselben Molekuls herabgesetzt. Die Anwendung dieses ,,Verdunnungsprinzips", d. h. hochverdunnter Losungen liefert die besten Ausbeuten. Daneben gilt fur die Abhangigkeit der Ausbeute von der Ringweite: 5-, 6- und 7gliedrige Ringe + 100 % Ausbeute, 8gliedrige sehr gute, 9- bis 12gliedrige geringe Ausbeuten, schliefilich bei 18 Gliedern ein zweites Ausbeutemaximum. Allgemein kann man mit dieser Methode aul3er den Polymethylenketonen und Di-polymethylen-diketonen auch Ringe mit Sauerstoff als Ringglied (aus Di- und Triglykol uber die o,w'-Dibromverbindungen)

und durch meta- bzw. para-Ringschlul3 cyclische Verbindungen aus den Di(o-Cyanalky1)-ethern des Resorcins bzw. Hydrochinons darstellen, z. B. den Resorcin(iminocyano-tridecamethylenl-ether(I). AuSerdem ist die Synthese des racemi477

schen Muscons, 3-Methyl-cyclopentadecanon (111, gelungen. Zusammenfassend konnte die ganze Reihe von 21- bis 34gliedrigen Ringen aufgebaut werden. 0- (CH2)s

\

0 I1

C=NH

C-CH2,

,

( CH2)10

CH -CH2 I CH.3

0- (CH2)5

I

I1

Vgl. Intramolekulare Esterkondensation, S. 318; Keton-RingschluO, S. 447; Verdiinnungsprinzip, S. 648. H. BARON, E G . P REMFREY u. J. E THORPE,J. chem. SOC. 85 (1904) 1726. J. E THORPE u. Mitarb., J. chem SOC.91 (1907) 1004, 1282, 1687. K. ZIEGLER,H. EBERLEu. H. OHLINGER, Liebigs Ann. Chem. 504 (1933) 94. K. ZIEGLERu. R. AURNHAMMER Liebigs Ann. Chem. 613 (1934) 43. K. ZIEGLERu. K. WEBER,Liebigs Ann. Chem. 512 (1934) 164. K. ZIEGLERu. H. HOLL,Liebigs Ann. Chem. 528 (1937) 143. H. J. NITZSCHKE u. H. BUDKA,Chem. Ber. 88 (1955) 264. W E. TRUCE,W W BANNISTER u. R. H. KNOSPE,J. org. Chemistry 27 (1962) 2821. J. P SCHAEFE~ J. J. BLOOMFIELD, Org. Reactions 15 (1967) 28. E. C. TAYLOR A. MCKILLOP, Adv. org. Chem. 7 (1970) 1. R. N. HURD,D. H. SHAH,J. org. Chemistry 38 (1973) 390. A. EDENHOFER, H. SPIEGELBERG, W E. OBERHANSLI, Helv. chim. Acta 58 (1975) 1230. K. GEWALD, F? BELLMANN, H.-J. J ~ S C HLiebigs , Ann. Chem. 1984 1702. K. ZIEGLER in HOUEEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 758.

Nitril-Reduktion

STEPHEN

zu Aldehyden mit wasserfreiem Zinn(I1)-chlorid in etherischer Losung, durch die Chlorwasserstoff geblasen wird (+ Tetrachlorozinn(I1)-saure).Die Reaktion verlauft uber das Addukt I und das Immoniumderivat der Hexachlorozinn(II)-sgure 11, das zum Aldehyd hydrolysiert wird. Diese Methode versagt bei aliphatischen Nitrilen, bei aromatischen machen sich konstitutionelle Einflusse stark bemerkbar. So liefern a-Naphthonitril, o-Tolunitril und o-Nitrobenzonitril nur geringe Aldehydausbeuten. R-CEN

+ SnCl2 + 2Hc1 +[R-CGNHI@WnC141°

HC1w [R-CH= NH-J~@ [ S n mO0

H2°,

I R-CHO

I1 Nitrile konnen auch mit 1/4 Mol Lithiumaluminiumhydrid [FRIEDMAN] oder mit Lithium-triethoxyaluminiumhydridLi[AlH(OC2H5)3] [BROWN] zu den ent478

sprechenden Aldehyden reduziert werden. So erhdt man z. B. aus Cyclopropylcyanid (111) den Cyclopropanaldehyd (IV):

VCN TCHO Iv wH4+

I11

Vgl. Imidchlorid-Reduktion, S. 405. H. STEPHEN, J. chem. SOC.127 (1925)1874. G. WITTIGu. H. HARTMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939)1387. J. W WILLIAMS, J. h e r . chem. Soc. 61 (1939)2248. L.N. FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946)243. T.S.GARDNER,F. A. SMITH,E. WENIS u. J. LEE, J. org. Chemistry 16 (1951)1121. L.I. SMITHu. E. R. ROGIER, J. h e r . chem. Soc. 73 (1951)4047. J. A. KNIGHTu. H. D. ZOOK, J. Amer. chem. Soc. 74 (1952)4561. E.MOSETTIG,Org. Reactions 8 (1954)246,252. R. KUHNu. H. KRAUCH, Chem. Ber. 88 (1955)309. J.W WILLIAMS, Org. Syntheses, Coll. Vol. 3 (1955)626. L. TURNER,J. chem. SOC.1956 1686. T. STEPHENu. H. STEPHEN, J. chem. Soc. 1956 4695. G. M. BADGER, D. J. CLARK,W DAVIES,K. T. H. FARRER u.N. P KEFFORD, J. chem. Soc. 1957 2624. T.L. TOLBERT u. B. HOUSTON, J. org. Chemistry 28 (1963)695. H. C.BROWNu. C. P GARG,J. h e r . chem. Soc. 86 (1964)1085. J. MALEK,M. CE&, Synthesis 1972 217. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 299. K.-D. GUNDERMA",L. SCHWANDT in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1985)485.

Nitritester-Photolyse

BARTON

zu Nitrosoverbindungen I bzw. Oximen 11:

I11

I (dimer)

Iv

I1

479

Durch die photochemische Spaltung wird ein Alkoxy-Radikal I11 erzeugt, das intramolekular ein raumlich giinstig gelegenes Wasserstoffatom unter Bildung eines C-Radikals rV abspaltet, das dann mit dem NO-Radikal reagiert. Es findet also eine Isomerisierung statt, in dem ein H-Atom seine Stellung mit der Nitroso-Gruppe tauscht. Fast immer erfolgt dabei eine 1.5-Wasserstoffverschiebung,weil die sterischen Voraussetzungen, z. B. ein 6-gliedriger cyclischer lhergangszustand, eine groljere Rolle spielen als die energetischen:

Wenn die Nitritester keine H-Atome in 5-Stellung besitzen, so entstehen aus den Alkoxy-Radikalen hauptsachlich die entsprechenden Alkohole und Carbonylverbindungen (Disproportionierung). 2cH3cH2cH20NO

A

2NO

+ CH~CH~CHZOH + WHfiHO

Die Photolyse von Nitritestern findet weite Anwendung auf dem Steroid-Gebiet, da sie die Einfuhrung einer funktionellen Gruppe a n nicht-aktivierte C-Atome gestattet.

480

Vom Oxim aus kann dann hydrolysiert (-+ Aldehyd), dehydratisiert (+ Nitril) oder reduziert (-+ Amin) werden. Zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen sind auch die Hypojodit-Reaktion (a) und die Blei(IV)-acetat-Oxidation(b) von tertiaren Alkoholen gut geeignet; die Folgereaktionen fuhren ebenfalls zu einer radikalischen intramolekularen Substitution a n nicht aktivierten C-Atomen, die nach folgendem Schema verlauft:

u'-" +/u--.u-/um

\C/H /

c

H

Y---x

C Y H

\c/x

a)Y=O,X=J b) Y = 0,X = Pb (OAC)~ c) Y = N, X = C1, Br Amin-Cyclisierung (HOFMANN-LOFFLER-FREYTAG) d) Y = 0, X = NO Nitritester-Photolyse (BARTON) Vgl. F'yrrolidin-RingschluB, (Amin-Cyclisierung) S. 597.

D. H. R. BARTON,J. M. BEATON,L. E. GELLER,M. M. PECHET,J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 2640,83 (1961) 4076. F! KABASAKALIAN, E. R. TOWNLEY, M. D. YUDIS,J.Amer. chem. SOC.84 (1962) 2716. A. L. NUSSBAUM, C. H. ROBINSON, Tetrahedron 17 (1961) 35. 0.L. CHAPMAN,Adv. in Photochem. 1 (1963) 399. M.AKHTAR,Adv. in Photochem. 2 (1964) 263. K. HEUSLER,J. KALVODA, Angew. Chem. 76 (1964) 518. M. AKHTAR,D. H. R. BARTON,F? G. SAMMES,J.Amer. chem. SOC. 87 (1965) 4601. H. OBARA,H. KIMURA,Bull. chem. Soc. Japan 42 (1969) 2705. F! G. SAMMES,Synthesis 1970 636. J. KALVODA, K. H E U S L ESynthesis ~ 1971 501. R. D. RIEKE,N. A. MOORE, J. org. Chemistry 37 (1972) 413. A. NICKON,R. FERGUSON,A. BOSCH,T. IWADARE, J.Amer. chem. SOC. 99 (1977) 4518. M. GREENu.a,,J.Amer. chem. SOC.108 (1986) 2381. E. MAJETICH,K. WHELESS,Tetrahedron 61 (1995) 7095. R. B. BOARin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/58 (1975) 717. in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb(1984) 590. H. KROPF,M. MAHER-DETWEILER

Nitro-Aldol-Addition

HENRY

der in a-Stellung zur Nitrogruppe befindlichen aktiven Methylengruppe prim&er oder sekundarer Nitroparafine an die Carbonylgruppe eines Aldehyds. Die Umsetzung verlauft in Gegenwart einer Spur Alkali als Katalysator und fuhrt zu Nitroalkoholen. Dabei konnen 1 , 2 oder 3 der a-standigen WasserstoffAtome diese Aldol-Addition zu hydroxyalkyl-substituierten Nitroparaffinen eingehen. Als Konkurrenz-Reaktionen treten normale Aldol-Addition zweier Aldehydmolekule und Isoxazolbildung der Nitroparaffine auf.

481

0

+

C&N&

II

HCH

-

0 II

HO-CH2-CHz-N&

HCH

Als vinyloges Nitromethan kann 2- oder 4-Nitrotoluol eingesetzt werden.

Statt der freien Aldehyde konnen auch deren Hydrogensulfit-Verbindungen mit den Natriumsalzen der aci-Nitroparaffine in Gegenwart einer Spur Alkali bzw. Saure umgesetzt werden. Aldol-Addition (KAMLET) Diese Aldol-Addition verlauft ungewohnlich rasch. Dabei scheint das Natriumhydrogensulfit die Acinitro-Verbindung aus ihrem Natriumsalz in Freiheit zu setzen, ohne dalj sich eine zu hohe Wasserstoffionen-Konzentrationausbilden kann, die zu einer Acinitroalkan-Hydrolyse (NEF, S. 15) fuhren wurde.

,+ ONa

CH2=NL

R-CHOH.SQNa

+ R-CHOH-CHzN02

+ NazSa

0

L. HENRY,C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 120 (1895) 1265. J. KAMLET,US-Pat. 2151517 (1939); C. A. 33 (1939) 5003; Chem. Zbl. 1939 I1 3451. H. B. HASSu. E. E RILEYChem. Reviews 32 (1943) 406. F, LICHTENTHALER,h g e w . Chem. 76 (1964) 84. J. BAKKE,Acta chem. scand. 28 B (1974) 134. D. SEEBACH, A. K. BECK,E LEHR,T. WELLER, E. W. COLVIN,Angew. Chem. 93 (1981) 422. K.MATSUMOTO, Angew. Chem. 96 (1984) 599. J.-M. MELOT,E TEXIER-BOULLET, A. FOUCAUO, Tetrahedron Letters 27 (1986) 493. A. G. BARRETT, C. ROBYR,C. D. SPILLING, J. org. Chemistry 54 (1989) 1233. R. BALLINI,G. BOSICA,J. org. Chemistry 59 (1994) 5466. X. WANG,F! H. GROSS,Liebigs Ann. Chem. 1995 1367. 10/1 (1971) 250, 256, H.G. PADEKEN, 0. VON SCHICKH, A. SECNITZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 296.

482

Nitroaryl-Reduktion

BECHAMP

zu den entsprechenden aromatischen Aminen mit Eisen oder Eisen(I1)-salzen und verdunnten Sauren. Die Reduktion kann mit uberschussiger Saure, mit geringen Sauremengen und schlierjlich selbst in neutralem Medium vorgenommen werden, wenn Neutralsalze [Eisen(II)-chlorid, Eisen[III)-chlorid, Eisen(I1)-sulfat, Calciumchlorid u. a.1 zugegen sind. Hydrolytische und oxidative Vorgange unterstutzen durch eine Regeneration des notwendigen Wasserstoffs die Reduktion. Sie verlauft am besten, wenn nur ein gering hydratisiertes, relativ dichtes und deshalb leicht abtrennbares Eisen(I1)-(111)-oxidentsteht. Mit dieser Methode, die ihrer Einfachheit und Wirtschaftlichkeit wegen bei industriellen Prozessen haufig verwendet wird, hat man die verschiedensten aromatischen Nitroverbindungen reduziert. Manchmal wird sie auch zur Reduktion aliphatischer Nitroverbindungen benutzt. Bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn man die Reduktion in Eisessig durchfuhrt, da darin die entstehenden Eisensalze loslich sind: ArN& + 3 F e + 6AcOH

C

OH

A r m 2

+ 3Fe(OAc)2 + 2 H f l

A. J. BECHAMP,Ann. chim. phys. [31 42 (1854)186;Liebigs Ann. Chem. 92 (1854)401. R. MELDOLA,Ber. dtsch. chem. Ges. 44 (1911)945. S. A.MAHOODu. E! c!L. SCHAFFNE~erg. Syntheses, Coll. Vol2 (1943)160. E. WERTHEIM,Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1943)471. S. E. HAZLET u. C. A. DORNFELD,J. Amer. chem. Soc. 66 (1944)1781. H. H. HODGSON u. Mitarb., J. chem. Soc. 1944 398,538;1945 543;1948 1004. J. WERNER,Ind. Engng. Chem. 43 (1951)1917;45 (1953)1912;47 (1955)1840. D. C.OWSLEY, J. J. BLOOMFIELD, Synthesis 1977 118. D. S. WULFMAN,C. I? COOPER, Synthesis 1978 924. R. SCHROTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957)394.

Nitrobenzol-Carboxylierung

VON RICHTER

zu Benzoesauren beim Behandeln von Brom-Nitroverbindungen mit ethanolischem Kaliumcyanid bei Temperaturen von 120 bis 270". Die Carboxylgruppe tritt nicht an die Stelle der eliminierten Nitrogruppe, sondern erscheint orthostandig dazu. p-Nitrobrombenzol liefert m-Brombenzoesaure in 22 % Ausbeute (cine-Substitution).

483

Br

Br

rn-Bromnitrobenzol gibt entsprechend ein Gemisch von 0- und p-Brombenzoesaure. Wenn die o-Stelle besetzt ist, tritt keine Carboxylierung ein. An Stelle von Brom konnen auch Chlor, Jod und OCH3 Substituenten im Nitrobenzol sein. Die Reaktion verlauft als aromatische Substitution unter Umlagerung. Sie fuhrt wahrscheinlich uber das o-Nitrosobenzamid (I) und das 3-Indazolon (11)als Zwischenstufen:

0

0

0-N-0

0

NO

X

X

I

I1 484

Auch in der Heterocyclen-Reihe werden cine-Substitutionen beobachtet:

V

V.

R I C H T EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 4 (1871)21,459,553;7 (1874)1145;8 (1875)1418.

M.HOLLEMAN, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 24 (1905)194. J. E BUNNETT u. M. M. RAUHUT, J. org. Chemistry 21 (1956)934,939,944. J. E BUNNETT, Quart. Rev. (chem. Soc., London) 12 (1958)15. D. SANIUEL, J. chem. SOC.1960 1318. R. HUISGEN, Angew.Chem. 72 (1960)314. M.ROSENBLUM, J.Amer. chem. Soc. 82 (1960)3796. J. E BUNNETT u. M.M.RAUHUT, Org. Syntheses 38 (1958)11. E. CULLEN u.I? L’~CUYE& Canad. J. Chem. 39 (1961)862. E. E ULLMAN,E. A. BARTKUS, Chem. and Ind. 1962 93. K. M.IBNE-RASA, E. KOUBEK, J.org. Chemistry 28 (1963)3240. G. T.ROGERS,T. L. V: ULBRICXT, Tetrahedron Letters 1968 1029. M. NOW,G.GUANTI,E SANCASSAN, C. DELL’ERBA, J. chem. Soc. Perkin Trans. I 1978 1140.

Nitroolefin-Darstellung (Darstellung von 8-Desoxy-aldosen)

SCHMIDT-RUTZ

aus peracetylierten Nitro-polyalkoholen I1 beim Behandeln mit einer schwachen Base, z. B. Natriumbicarbonat. Die acetylierten Nitroolefine I11 entstehen in ausgezeichneter Ausbeute, im allgemeinen in kristallisierter Form. Die Acetylierung der Nitroalkohole I wird mit Essigsaureanhydrid und einer Spur Schwefelsaure ausgefuhrt. CHzNOz

AcOCH

HOCH

AcOCH

I

I

I

HCOH I

II

I

HOCH HCOH

CHN02

CH2N02

I

CH I

I

+

I

~

AcOCH I

HCOAc

HCOAc

HCOh

HCOAc

I

I

I

I

CHflH

CHflAc

CHflAc

I

I1

I11

Nach dieser Methode lassen sich 2-Desoxy-aldosen darstellen. Das Nitroolefin kann namlich an der C=C-Doppelbindung selektiv reduziert, anschliel3end entacetyliert und iiber die mi-Nitroverbindung mit wal3riger Schwefelsaure zum 2-Desoxy-Zucker zerlegt werden. 485

CHzN@

CHO

CH2

CH2

I

I

I

Hz Pd

~

AcOCH I

HCOAc I

HCOAc I

CHzOAc

I

NaOH

H~SO~

HOCH I

HCOH I

HCOH I

CH@H

So erhalt man aus dem Pentaacetat des l-Nitro-l-desoxy-D-mannits (11) Durubo-Tetraacetoxy-l-nitro-hexen-(1) (111). Analog liefern 6-Nitro-6-desoxy-sorbit in 87prozentiger Ausbeute das Nitroolefin L-qdo-Tetraacetoxy-l-nitro-hexen-(1) und Nitroarabit entsprechend ein D-erythro-Triacetoxy-l-nitropenten-(1). Auf gleiche Weise kann man aus Dinitroestern Dinitro-diene gewinnen, z. B. das 1.4-Dinitro-1.3-butadien:

Vgl. Acinitroalkan-Spaltung, S. 15

E. SCHMIDT u. G. RUTZ,Ber. dtsch. chem. Ges. 61 (1928)2142. J. C. SOWDEN u. H. 0. L. FISCHER, J. h e r . chem. SOC.69 (1947)1048. J. C. SOWDEN, J. h e r . chem. SOC.71 (1949)1897;72 (1950)808. J. C.SOWDEN u. R. SCHAFFER, J. Amer. chem. SOC.73 (1951)4662. J. C.SOWDEN, Adv. Carbohydrate Chem. 6 (1951)313. H.SHECHTER, J. W. SHEPHERD, J. Amer. chem. SOC. 76 11954)3617. W.W ZORBACH,A. F! OLLAPALLY, J. org. Chemistry 29 (1964)1790. H. G. PADEKEN, 0. V. SCHICKH, A. SEGNITZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)362.

Nitroparaffin-Darstellung

MEYER

durch Umsetzung von Alkylhalogeniden mit Metallnitriten. Als Nebenprodukte entstehen Alkylnitrite. Aus Amyljodid und Silbernitrit erhielt VICTOR MEYERerstmals Nitropentan (und Amylnitrit). Gut verlauft die Reaktion mit Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Isopropyl-jodid, wahrend bei hoheren Halogeniden Nebenreaktionen auftreten. Es konnen auch Polynitroparaffine, Nitroalkohole, Nitroolefine, Nitroether, Nitroketone und andere aliphatische Nitroverbindungen dargestellt werden. 486

Die Reaktion ist zur Darstellung primarer Nitroalkane gut geeignet, versagt aber oft bei sekundiiren und tertiaren Halogeniden. In DMF oder DMSO als Losungsmittel konnen bessere Ausbeuten erzielt werden.

R

NOz

\T MEYERu. 0. STUBEF Ber dtsch. chem. Ges. 5 (1872)203. E. BRACKEBUSCH, Ber. dtsch. chem. Ges. 6 (1873)1289;7 (1874)225. V MEYERu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 7 (1874)1510;21 (1888)3529;25 (1892)1701. u. H. ADKINS,J. Amer. chem. Soc. 51 (1929)279. R. B. REYNOLDS H. B. HASSu. E. E RILEYChem. Reviews 32 (1943)374. N.LEVYu.J. D.ROSE,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 1(1947)358. u. N. L. DRAKE,J. Amer. chem. Soc. 76 (1954)2720. C. W PLUMMER N.KORNBLUM, B. TAUBu.H. E. UNGNADE, J. h e r . chem. SOC.76 (1954)3209. N. KORNBLUM, R. A. SMILEY,E K. BLACKWOOD u. D.C. IFFLAND, J. h e r . chem. SOC.77 (1955) 6269. N. KORNBLUM u.H. E. UNGNADE, Org. Syntheses 38 (1958)75. N.KORNBLUM, Org. Reactions 12 (1962)101. R. GOMPPER, Angew. Chem. 76 (1964)417. H. FEUER, G. LESTON,Org. Syntheses, Coll. Vol. IV (1963)368. 0. V. SCHICKH, A. SEGNITZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)46. H. G. PADEKEN, R. BEHNISCHin HOUBEN-WEYL-MULLER E16/d(1992)143.

Nitrosamin-Umlagerung

0. FISCHER-HEPP

der N-Nitroso-Derivate sekundarer Alkyl- und Arylaniline zu den entsprechenden in p-Stellung kernnitrosierten Aminen beim Behandeln mit alkoholischer Salzsaure oder Bromwasserstoffsaure. Es entstehen keine in o-Stellung nitrosierten h i n e , selbst wenn die p-Stellung substituiert ist. ON-N-CH,

H- N-CH,

0-0 NO

48 7

Die Umlagerung verlauft kationotrop. Kinetische Untersuchungen legen im Gegensatz zu fruheren Annahmen einen intramolekularen Reaktionsverlauf nahe: R-NH 8

R-N-NO

R-NH-

+ H@ 7

,NO

0

(Nebenreaktion)

Vgl. N-Alkylanilin --f C-Alkylanilin-Umlagerung, S. 74; Halogenwanderung, S. 366; Phenylhydroxylamin -+ p-Aminophenol-Umlagerung,S. 552.

0. FISCHERu.E. HEPP,Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 2991; 20 (1887) 1247,2471. 0. FISCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 1098. J. HOUBEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913) 3984. E W NEBERu. H. RAUSCHER,Liebigs Ann. Chem. 550 (1942) 182. J. WILLENZ, J. chem. SOC.1955 1677. N. L. DRAKE,H. J. S. WINKLER, C. M. KRAEBEL u. T D. SMITH,J. org. Chemistry 27 (1962) 1026. H. E PATELu.J. M. TEDDER, J. chem. SOC.1963 4894. G. STEEL,D. L. H. WILLIAMS, Chem. Commun. 1969 975. B. T. BALIGA, J. org. Chemistry 35 (1970) 2031. T. D. B. MORGAN, D. L. H. WILLIAMS, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1972 74. D. L. H. WILLIAMS, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1982 801. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 57. I? MOLLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 11I(1957) 834. W. SEIDENFADEN in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 1051.

Oxidative Nitrosierung

BAUDISCH

von aromatischen Verbindungen zu o-Nitrosophenolen, bei der eine gleichzeitige Einfuhrung der Nitroso- und der Hydroxylgruppe in den Kern erfolgt. Sie wird durch Umsetzung mit Hydroxylamin und H202 in Gegenwart von Cu-Salzen oder Nag [Fe(CN)5NH3], welche das Nitrosophenol stabilisieren, durchgefuhrt. Die Ausbeuten sind nicht gut, aber die Reaktion ist vielseitig anwendbar.

488

Bei Phenolen finden nur Nitrosierungen statt, Aldehyde bilden Oxime, primare Amine reagieren zu Diazoverbindungen. Der Mechanismus ist noch nicht eindeutig geklart. Wahrscheinlich erfolgt prim& eine radikalische Hydroxylierung der aromatischen Verbindung. Die Bildung des Radikals OH. aus H202wird durch die Cu-Ionen katalysiert:

Die Cu-Ionen lenken dann eine zweite Hydroxygruppe in o-Stellung zur ersten Hydroxygruppe. In dem so gebildeten Brenzkatechin-Kupfer-Komplex wird nach der Oxidation zum o-Chinon-Kupfer-Komplex jetzt ein Hydroxylamin ausgetauscht:

0. BAUDISCH, Naturwissenschaften 27 (1939)768. 0.BAUDISCH, Science [New York] 92 (1940)336. 0.BAUDISCH, J.h e r . chem. Soc. 63 (1941)622. G.CRONHEIM, J. org. Chemistry 12 (1947)1, 7,20. K.MARUYAMA,I. TANIMOTO, R. GOTO,Tetrahedron Letters 1966 5889. I. TANIMOTO, Bull. chem. Soc. Japan 43 (1970)1182. K.MARUYAMA,I. TANIMOTO, Bull. chem. Soc. Japan 44 (1971)3120. W.SEIDENFADEN in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)1025,1027.

489

Nucleosid-Synthese

HILBERT~OHNSON-RIST

in der Pyrimidinreihe mit Acetohalogenzuckern und 2.4-Dialkyl-pyrimidinen 11. Mit Acetobrom-D-ribose (1) und 2.4-Diethoxy-pyrimidin (R=C2H5) entsteht so uber das Triacetylribosid I11 mit alkoholischer Salzsaure (Entalkylierung und Entacetylierung) das l-D-Ribosido-uracil (IV).

1

I1

OAc OAc I

I

I11

Eine Modifizierung besteht in der Verwendung von Trimethylsilyl-Heterobasen (VI) mit peracetylierten Zuckern (V) in Gegenwart von FRIEDEL-CRAFTSKatalysatoren, z. B.:

490

0

V

Fr.-Cr.-Kat. Hydr.

G. E. HILBERTu. T. B. JOHNSON, J. Amer. chem. Soc. 62 (1930) 4489. G. E. HILBERT u. E. E JANSEN,J. Amer. chem. Soc. 68 (1936) 60. G. E. HILBERT,J. Amer. chem. SOC.69 (1937) 330. G. E. HILBERTu. C. E. RIST,J. biol. Chemistry 117 (1937) 371. G.A. HOWARD, B. LYTHGOE u.A. R. TODD,J. chem. Soc. 1947 1052. F! NEWMARK u. I. GOODMAN,J. Amer. chem. Soc. 79 (1957) 6446. T.L. ULBRICHT, Angew. Chem. 74 (1962) 767. J. PLIML,M. PRYSTAS, Adv. Heterocyclic Chem. 8 (1967) 115. T. UEDA,H. NISHINO,J. h e r . chem. SOC.90 (1968) 1678. H. VORBRUGGEN, U. NIEDBALLA, Tetrahedron Letters 1970 3571. B. N. STEPANENKO, E. M. KAZ’MINA, Z. S. DUBINKINA, Russ. chem. Reviews 42 (1973) 497. W. W ZORBACH, Synthesis 1970 329. E. LUKEVICS, A. E. ZABLOTSKAYA, I. I. SOLOMENNIKOVA, Russ. chem. Reviews 43 (1974) 140. H. VORBRUGGEN, G. HOFLE,Chem. Ber. 114 (1981) 1256. H. VORBRUEGGEN, Accounts chem. Res. 28 (1995) 509.

Olefin-Darstellung

MCMURRY

durch reduktive Verknupfung von Carbonylverbindungen mit niederwertigem Titan in Gegenwart von z.B. Tributylamin. Das aktive Titan wird durch Reduktion von T i c 1 3 oder Tic14 mit Metallen (K, Na, Li, Mg), mit Metallhydriden (LiAlH4) oder auch mit dem Zn-Cu-Pam gewonnen.

Ar, 2

Ar/

c=o

*

/ Ar

Ar/c=c,

Ar 49 1

Mit dieser Methode sind auch intramolekulare Kupplungen von Dicarbonylverbindungen oder von Ketoestern zur Darstellung von 4 bis 16-gliedrigen Ringen bzw. von Cycloalkanonen moglich: Ar

\

c=o I CH2 I

Ar C-CH2

87%

I1

Tic13 I Zn-Cu /

I

C-CH2

Im allgemeinen behindern grorjere Reste wie z.B. die tert. Butylgruppe die reduktive Verkniipfung. Sie ist auch nicht stereoselektiv. Die Reaktion verlauft wahrscheinlich an der Oberflache eines Titanpartikels iiber eine C-C-Verknupfung zu einem Dianion eines 1.2-Diols, das isoliert werden kann.

Vgl. Acyloin-Ringschld3, S. 31

J. E. MCMURRY,M. I! FLEMING, J. Amer chem. SOC.96 (1974) 4708. J. E. MCMURRY, Accounts chem. Res. 7 (1974) 281. J. E. MCMURRY,M. E FLEMING, K. L. KEES, L. R. KREPSKI, J. org. Chemistry43 (1978) 3255. J. WESTDORP,H. Y. GEISE,J. org. Chemistry 47 (1982) 248. R. DAMIS,M. MALINOWSKI, J. E. MCMURRY, Accounts chem. Res. 16 (1983) 405. D. LENOIR,Synthesis 1989 883. J. E. MCMURRY,Chem. Reviews 89 (1989) 1513. A. FURSTNER,D. N. JUMBAM, H. WEIDMANN, Tetrahedron Letters 32 (1991) 6695 Synthesis 1995 63. A. FUERSTNERG. SEIDEL,

492

Olefin-Epoxidation

PRILESCHAJEW

durch Einwirkung organischer Persauren auf die olefinische Doppelbindung. Man verwendet meist Benzoepersaure, Peressigsaure, Phthalmonopersaure oder vor allem m-Chlorperbenzoesaure.

Die Reaktion eignet sich ausgezeichnet fur praparative Zwecke. Sie verlauft unter milden Bedingungen und wird meist in Chloroform, Ether, Aceton oder Dioxan ausgefuhrt. Die Reaktionszeit hangt in weitem Umfang von der Zahl und Natur der an der Doppelbindung befindlichen Gruppen ab: Substituenten, die den nucleophilen Charakter der Doppelbindung verstlirken (Alkyl), erleichtern die Reaktion. So erhoht sich die Reaktivitat in der Reihe HzC=CHz < RCH=CHZ < RCH=CHR 2 RzC=CHz < R&=CHR < RzC=CRz; den umgekehrten Effekt bewirken Carboxyl- und Carbonylgruppen. Vor allem bei nichtfluchtigen, wasserunloslichen, ungesattigten Verbindungen, die sich anderen Epoxidationsmethoden entziehen, ist diese Methode wertvoll. Die Reaktion konnte im Rahmen einer nucleophilen Reaktion des CarbeniatKohlenstoffs der Doppelbindung mit dem positiven Hydroxyl-Sauerstoff der Persaure uber eine Carbenium- bzw. Oxoniumverbindung verlaufen , die ein Proton abspaltet und den Ethylenoxid-Ring schliel3t.

l)c=c< L

+

\

I

-

1

>E(

j

>“+! +

493

Auch ein nucleophiler Angriff des Olefins auf die Persaure uber einen cyclischen hergangszustand wird angenommen:

o=c\ R

riber die Epoxide (Oxirane) lassen sich leicht die entsprechenden trans-Diole darstellen. Vgl. Asymmetrische Epoxidation, S. 311.

N. PRILESCHAJEW, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 4811; J. NSS. physik. chern. Ges. 42 (1910) 1387; 43 (1911) 609; 44 (1912) 613. G. WITTIGu. Mitarb., Liebigs Ann. Chern. 536 (1938) 266; 542 (1939) 130; 546 (1941) 142. D. SWERN,J. Arner. chem. SOC.70 (1948) 1235; Chem. Reviews 45 (1949) 16. D. SWERN,Org. Reactions 7 (1953) 378. H. L. WASSONu. H. 0. HOUSE,Org. Syntheses 37 (1957) 58. R. J. REIF u. H . 0. HOUSE,Org. Syntheses 38 (1958) 83. E C. FROSTICK, B. PHILLIPS u. I? S. STARCHER, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 3350. D. E. ZIMMERMAN, L. SINGER u. B. S. THYAGARAJAN, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 108. E D. GUNSTONE,Adv. org. Chem. 1 (1960) 124. G. B. PAYNE,J. org. Chemistry 26 (1961) 250. D. I. METELITSA,Russ. chern. Reviews 41 (1972) 808. M. M. KHALIL,W. PRITZKOW, J. prakt. Chern. 315 (1973) 58. R. I? HANSLIK,G. 0. SHEARER, J. Arner. chem. SOC.97 (1975) 5231. V G. DRYUK,Tetrahedron 32 (1976) 2855. B. P L E S N I CM. A ~TASEVSKI,A. AZMAN,J. h e r . chern. SOC. 100 (1978) 743. G. DITTUSin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 385. H. KROPF,A. WEICKMANN, K.-I? ZELLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/la (1981) 184.

494

Olefin-Formaldehyd-Addition

KRIEWITZ-PRINS

unter Saurekatalyse zu cyclischen Formalen von 1.3-Butandiolen ( = rn-Dioxanen) und 1.3-Glykolen.

Daneben konnen ungesattigte Alkohole entstehen. Man benutzt am besten verdunnte Schwefelsaure, aber auch Phosphorsaure, Bortrifluorid oder vor allem Dimethylaluminiumchlorid als Katalysator. Tert. und unsymmetrisch substituierte Olefine - Propylen, Isobutylen - reagieren am leichtesten. Auch Styrol, a-Methylstyrol, Propenylbenzol, Anethol und Cyclohexen sind in substituierte rn-Dioxane uberfuhrbar. Arylolefine addieren Formaldehyd zu Phenyl-m-dioxanen. Die Olefin-Addition konnte auch auf aliphatische und aromatische Aldehyde ausgedehnt werden. Durch Hydrolyse in Gegenwart saurer Katalysatoren konnen die m-Dioxane in 1.3-Glykole und durch Dehydratisierung in konjugierte Diene umgewandelt werden. Mechanismus: Durch das Proton der Saure wird die Eigenpolaritat der Aldehyd-Carbonylgruppe so weit erhoht, da13 Olefine an dieses protonisierte Formaldehyd-Molekul I unter Bildung eines Carbenium-Ions I1 angelagert werden konnen. Dieses Kation kann nun auf drei verschiedenen Wegen weiterreagieren: Anlagerung eines Wassermolekuls unter Bildung eines Glykols (1.3-Butandiol) (111). Mit einem zweiten Formaldehyd-Molekul zum rn-Dioxan (Dimethyl-1.3dioxan) (IV). Schlieljlich kann auch ein Proton abgespalten werden, und man e r h d t einen ungesattigten Alkohol V 495

>I

C-CH~-CH~

H3C

I

0 6I

O-CHP

)C-CH~-CHZ H3C

I

0-CHz-0

IV

I

>c-cH~-

\

C H ~ - OH

~C-CH~-CH~-OH Hfi

H3C AHz 0

V

>

C-CHz-CH2-

OH

H3C AH 111

Glykol und m-Dioxan entstehen nebeneinander. Vgl. Carbonylierung, S. 206; Nitril-tAmid-Umwandlung, S. 475.

0. KRIEWITZ, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 57; J.chern. SOC.76 I (1899) 298. H. J. PRINS,Chem. Weekblad 14 (1917) 627, 933; 16 (1919) 1072; C. A. 13 (1919) 3155; J. chem. SOC.114 (1918) 261. J. W BAKE&J. chem. SOC.1948 89; Nature 161 [London] (1948) 171. E. ARUNDALE u. L. A. MIKESI(A, Chem. Reviews 51 (1952) 505. V FRANZEN u. H. KRAUCH, Chemiker-Ztg. 79 (1955) 335. E.HANSCHKE, Chem. Ber. 88 (1955) 1043, 1048, 1053. N. C. YANG,D. H. YANGu. C. B. Ross, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 133. A. HESLINGA, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 79 (1960) 222. K. C. MURDOCK u. R. B. ANGIE& J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 3758. N. A. LEBEL,R. N. LIESEMER u. E. MEHMEDBASICH, J. org. Chemistry 28 (1963) 615. L.J. DOLBY,C. N. LIESKE,D. R. ROSENCRANTZ u. M. J. SCHWARZ, J. Amer. chem. SOC.85 (1963) 47. L. J. DOLBYu. M. J. SCHWARZ, J. org. Chemistry 28 (1963) 1456. R. R. SAUERS u. F! E. SONNET, J. org. Chemistry 29 (1964) 754. E.E. SMISSMAN, R. A. SCHNETTLER u. F! S. PORTOGHESE, J. org. Chemistry 30 (1965) 797. V I. ISAGULYANTS, T. G. KHAIMOVA, V R. MELIKYAN, S. V POKROVSKAYA, Russ. chem. Reviews 37 (1968) 17. A. V BOGATSKII, N. L. GARKOVIK, Russ. chern. Reviews 37 (1968) 265. l? R. STAPP,J. org. Chemistry 34 (1969) 479. D. A. ADAMS,S. F! BHATNAGAR, Synthesis 1977 661.

496

R. EL GHARBI,M. DELMAS,Synthesis 1981 361. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 613 (1965)265. H.v. BRACHEL, U. BAHRin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lc (1970)310. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER S/lb (1972)1040. J. THIEMin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la (1980)793.

Olefin-Mercurierung

HOFMANN-SAND

in einer 3-Komponenten-Reaktion durch Addition von Quecksilber(I1)-Salzen an die olefinische Doppelbindung in einem protonenaktiven Losungsmittel, das an der Reaktion teilnimmt (Solvomercurierung). Man verwendet Halogenide, Acetat, Nitrat oder Sulfat. Aus Ethylen entsteht in waljrig-alkalischer Losung ein Hydroxyethyl-quecksilbersalz I, das zu Ethylether-quecksilbersalz I1 weiterreagieren kann. CHz=CHz

+ Hg& + NaOH

-

HO-CHz-CHz-HgX

+ NaX

I1 Die entsprechenden Verbindungen entstehen bei der Quecksilber(I1)-SalzAddition an Propylen, Isobutylen und an hohere Olefine. Dabei lagern die unsymmetrischen Glieder, z. B. Propylen und Isobutylen, das Quecksilberatom an den wasserstoffreichsten Kohlenstoff an (vgl. Additions-Regel, S. 39). Auljer in Wasser kann die Reaktion in Alkoholen, Sauren und Dialkylaminen durchgefuhrt werden. Fiihrt man die Reaktion in alkoholischen Losungen aus, so verlauft sie bedeutend rascher, und es entstehen Alkoxy-alkyl-Verbindungen111.

I11 Man nimmt an, dalj die Reaktion uber einen intermediar entstehenden Komplex IV verlauft. 49 7

Iv G. DENIGES,C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 126 (1898) 1043, 1145, 1868. K. A. HOFMANN u. J. SAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 1340, 1353. J. SAND, Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 1385,2906,2910;Liebigs Ann. Chem. 329 (1903) 135. L.E. MILLSu. R. ADAMS, J. h e r . chem. SOC.45 (1923) 1842. E.B. MIDDLETON, J.Amer. chem. SOC.45 (1923) 2763. H. J. LUCAS,E R. HEPNERu. S. WINSTEIN,J. Amer. chem. SOC.61 (1939) 3102. J. CHATT,Chem. Reviews 48 (1951) 7. J. K. STILLE u. S. C. STINSON,Tetrahedron 20 (1964) 1387. E ASINGER,B. FELL, G. HADIKu. G. STEFFAN,Chem. Ber. 97 (1964) 1568. N.S. ZEFIROV,Russ. chem. Reviews 34 (1965) 527. M. M. KREEVOY, M. A. TURNER, J. org. Chemistry 30 (1965) 373. E G. BORDWELL, M. L. DOUGLASS,J. h e r . chem. SOC.88 (1966) 993. H. C. BROWN,J. H. KAWAKAMI, S. IKEGAMI,J. Amer. chem. SOC.89 (1967) 1525. A. FACTOR, T. G. T R A Y L OJ.~org. Chemistry 33 (1968) 2607. H. K. HALLjr., J. E SCHAEFER, R. J. SPANGGORD, J. org. Chemistry 37 (1972) 3069. G.A. O U H , E R. CLIFFORD,J. Amer. chem. SOC.95 (1973) 6067. A. LEWIS,J. org. Chemistry 49 (1984) 4682. K. E ZELLER,H. STRAUB in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/2b(1974) 130.

Olefin-Methylierung

ELTEKOFF

mit Methylchlorid oder -jodid in Gegenwart von Bleioxid oder Calciumoxid. Die Reaktion wird bei hohen Temperaturen ausgefuhrt und liefert stark verzweigt e Kohlenwasserstoffe. So erhalt man 2.2.3-Trimethyl-buten (11) (Tripten) aus 2.3-Dimethyl-buten (I) und Methylchlorid beim Hindurchleiten des Gasgemisches durch ein Rohr, in dem sich Calciumoxid befindet.

Aus Tripten (11) e r h d t man durch Hydrierung Triptan (hochwirksames Antiklopfmittel). Die Reaktion verlauft uber die Bildung des Alkylhalogenids 111; daraus entsteht durch HC1-Abspaltung Olefin n! 498

&C=C&

- HCl

+ Rc1 +Ri3c--CI

Ri$-CR=CHR'

+ HCI

Iv

I11

A. ELTEKOFF, J. NSS. physik.-chem. Ges. 10 (1878) 86; Ber. dtsch. chem. Ges. 11 (1878) 412; J. russ. physik.-chem.Ges. 14 (1882) 355; Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 395. B. L. MOLDAVSKII, T. V NIZOVKINA u. V R. ZHARKOVA,J. allg. Chem. [russ.] 16 (1946) 427; C.A. 41 (1947) 684. V A.MILLER u. U! G. LOVELL, Ind. Engng. Chem. 40 (1948) 1138. H. FRICKE in HOUBEN-WEYL-MULLER Wlb (1972) 489.

Olefin-Substitution

HECK

durch Palladium-katalysierte Umsetzung mit Aryl-, Benzyl- oder Vinylhalogeniden in Gegenwart eines tert. Amins. Die Halogenide durfen keine aktiven pWasserstoffatome besitzen, da sonst aus ihnen Olefine gebildet werden.

Unter den Reaktionsbedingungen wird das Pd(II)-Salz zum Pd(0) reduziert, das sich mit dem Arylhalogenid zu einem Arylpalladiumhalogenid umsetzt. Nach Addition an das Olefin entsteht ein Palladium-Komplex I, der unter Bildung eines aryl-substituierten Olefins I1 zerfdlt ArX

+ Pd(0) -ArPdx

H\ R H, [ ,R +,C=C: + ,C+C\ H H H H

-

--*

Ar\ R HyC-ChH H Pdx

I

R /

H'

c=c\ + Pd(0) + HX H

I1

Durch intramolekulare Substitution kann die Reaktion zur Ringbildung fuhren:

499

R. E HECK,J. Amer. chem. SOC.90 (1968) 5518,5546. R. E HECK,J. Amer. chem. SOC.91 (1969) 6707; 93 (1971) 6896 R. E HECK,J. l? NOLLEYjr., J. org. Chemistry 37 (1971) 2320. R. E HECK,Accounts chem. Res. 12 (1979) 146. R. F HECK,Org. Reactions 27 (1982) 345. Chem. Reviews 89 (1989)1433. G. D. DAVESjr., A. HALLBERG, G. FOURNET,G. BALME,J. GORE,Tetrahedron 46 (1990) 7763. J.-M. GAUDIN,Tetrahedron Letters 32 (1991) 6113. E OZAWA,A. KUBO,T. HAYASHI,J. Amer. chem. SOC.113 (1991)1417. l? YI, H. HONWEN,K. TSI-YU,Synthesis 1991 539. Z. ZHUANGYU, S. K. MEEGALLA, N. J. T A Y L OR.~ RODRIGO, J. org. Chemistry 57 (1992) 2422 . W. CABRI,I. CANDIANI, A. BEDESCHI, R. SANTI,J. org. Chemistry 57 (1992) 3558. V V GRUSHIN,H. ALPER,Chem. Reviews 94 (1994) 1047. A. DE MEIJERE,E E. MEYER,Angew. Chem. 106 (1994) 2473. W CABRI,I. CANDIANI, Accounts chem. Res. 28 (1995) 2.

Olefin-Synthese

BOORD

aus Aldehyden uber unsymmetrische Dibromalkylether I, in die ein weiterer Alkylrest mittels Alkylmagnesiumhalogenid gebracht wird, wobei ein P-Bromalkylether I1 entsteht. Die letzte Stufe der Synthese besteht in der Abspaltung von Halogen und der Alkoxylgruppe unter Bildung der Doppelbindung durch Erhitzen mit Zink in Alkohol.

+ Brz

R-CH-CH-OGH5

- HCl

I

I

Br

Br

I Zn

- CzHsOZnBr

+ RMgX

- MgXBr

R-CH-CH-OGH5

I

I

Br

R' I1

R-CH=CH-R

Die Methode gestattet es, wohldefinierte Olefine darzustellen, da die Konstitution durch den Reaktionsverlauf gesichert ist. L.C. SWALLEN u. C. E. BOORD,J. Amer. chem. SOC.52 (1930) 651; 53 (1931) 1505; 55 (1933) 3293. H. B. DYKSTRA,J. E LEWISu. C. E. BOORD,J. Amer. chem. SOC.52 (1930) 3396. u. C. D. WAGNEF, J. org. Chemistry 7 (1942) 227. C. NIEMANN F! BAUDART, Bull. SOC.chim. France 11 (1944) 336. L. CROMBIE, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 6 (1952) 131. J. M. DERFEF,C. E. BOORD,J. org. Chemistry 17 (1952) 807. D. C. ROWLANDS, K. W GREENLEE, S. J. CRISTOL,L. E. RADEMACHEF, J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 1600. in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 213. M. SCHLOSSER

500

Olefin-Synthese

CARROLL

durch thermische Umlagerung von Acetessigsaure-allylesternbei 150 bis 250" in Gegenwart von alkalischen Katalysatoren (Natriumacetat, Natriumethylat, KOH). Ausgangsverbindungen sind B,y-ungesattigte Alkohole (tert. Allylalkohole) [aus Vinylmagnesiumhalogenid und Ketonen], die mit Acetessigester umgesetzt werden. So entsteht aus Linalool (I) der Allylester (II), der sich nach einem cyclischen Mechanismus zu dem y,d-ungesattigten Keton I11 (Geranylaceton) umlagert.

I

I1

+ Erh.

Die Pyrolyse von Allylacetacetaten hat Bedeutung fur die stereoselektive Synthese von trisubstituierten Olefinen erlangt. Vgl. 0-Ally1 + C-Allyl-Umlagerung,S. 91.

50 1

M. E CARROLL, J. chem. SOC.1940 704,1266; 1941 507. J. DREUXu. J. COLONGE,Bull. SOC.chim. France 1955 1312. R. N. LACEY,Adv. org. Chem. 2 (1960) 244. R. K. HILL,M. E. SYNERHOLM, J. org. Chemistry 33 (1968) 925. N. WAKABAYASHI, R. M. WATERS,J. E CHURCH,Tetrahedron Letters 1969 3253. K. MORI, B. STALLA-BOURDILLON, M. OHKI,M. MATSUI,W S. BOWERS,Tetrahedron 25 (1969) 1667.

M. KOREEDA,L. BROWN,J. org. Chemistry 48 (1983) 2122. S. R. WILSON,M. E PRICE,J. org. Chemistry 49 (1984) 722. J. C. GILBERT,T. A. KELLY,Tetrahedron 44 (1988) 7587. K. L. SORGI,L. SCOTT,C. A. MARYANOFF, Tetrahedron Letters 36 (1995) 3597. A. S. ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 934.

Olefin-Synthese

COREY-WINTER

aus 1.2-Diolen I iiber cyclische Thiocarbonate (1.3-Dioxolan-2-thione) 11, die durch Umsetzung mit Thiocarbonyldiimidazol oder Thiophosgen in Gegenwart von 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) gewonnen werden. Durch Desulfurierung mit Trimethylphosphit entstehen daraus sterisch einheitliche Olefine. Ob die Reaktion iiber ein Carben verlauft, ist noch nicht eindeutig gekliirt. S II

OH OH I

R-C-C-R' I

I I

H H I

c12c=s DMAP) -2 HCl

O+'O I I R-C-C-R' I I H H I1

P(cfb0h

R-CH=CH-R'

-~ C f b 0 ) P S

- Co2

R. A. WINTEKE. J. COREY,J. Amer. chem. SOC.85 (1963) 2677. E. J. COREY,E A. CAREY,R. A. WINTEKJ. h e r . chem. SOC.87 (1965) 934 D. HORTON,C. G. TINDALL jr., J. org. Chemistry 35 (1970) 3558 . E. J. COREY,l? B. HOPKINS,Tetrahedron Letters 23 (1982) 1979. E. BLOCK,Org. Reactions 30 (1984) 457. A. S. ARORA,I. K. UGI in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 747.

VARRENTRAPP

ijlsaure-Spaltung (Prototropie) in Palmitin- und Essigsaure durch Alkalischmelze bei 300 "C

-

a-(CHZ)~-CHCH=CH-((232) 7-

502

CH3-(CHz)14-COoNa

COoNa

+ C€&COoNa

Dieser oxidativen Spaltung unterliegen nur die a-/3-ungesattigten Carbonsauren. Befindet sich die Doppelbindung nicht an dieser Stelle, so isomerisieren sie zunachst durch die Wirkung des Alkali, bis die Doppelbindung an diese Stelle der Kette angelangt ist. Dann erst setzt die Spaltung ein. Wird Undecen-(10)-carbonsaure-(1)unter milderen Bedingungen mit w a r i gem Alkali behandelt, so laljt sich die stufenweise erfolgende Wanderung der Doppelbindung am Auftreten der isomeren Undecensauren verfolgen. Zunachst wird das Salz der Saure I durch die Base in Allylstellung zu I1 a anionisiert. Die Synionie IIa t)IIb ermoglicht Hydrolyse zu I, aber auch zu 111.

I

Die weitere Wanderung erfolgt analog nach beiden Seiten. Wenn die Doppelbindung die P-Stellung erreicht, zerfallt die Saure in Pelargon- und Essigsaure. E VARRENTRAPP, Liebigs Ann. Chem. 36 (1840)196.

A. LUTTRINGHAUS, Angew.Chem. 63 (1951)244. A. LUTTRINGHAUS u.W REIF,Angew. Chem. 69 (1957)137;Liebigs Ann. Chem. 618 (1958)221. J. J.A.BLEKKINGH, H. J. J. JANSSEN,J. G. KEPPLER, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 76 (1957)35. R. G.ACKMAN, I! LINSTEAD, B. J. WAKEFIELD u.B. C. L. WEEDON,Tetrahedron 8 (1960)221. R. G. ACKMAN,M. A. BANNERMAN, M. E. RETSON,I? A. VANDENHEUVEL, Canad. J. Chem. 39 (1991)1730. H. E EBEL,A. LUTTRINGHAUS in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970)668. A. STEIMMIC in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/lb(1975)25.

Optischer Verschiebungssatz

FREUDENBERG

,,Analoge Verbindungen, die unter entsprechenden Bedingungen beobachtet werden konnen, erleiden eine gleichsinnige Veranderung ihrer Drehung, wenn einander entsprechende Substituenten ohne tiefgreifende k d e r u n g derart abgewandelt werden, dalj eine grol3e Drehungsanderung verursacht wird." Gleichartige Molekulveranderungen fuhren also bei analog konfigurierten Verbindungen zu gleichsinnigen Drehungsanderungen. 503

Spezifische Drehung: Amid: Ethylester: Methylester:

+ 29 +3 0

+ 36 + 10,5 + 7,5

Vgl. Entfernungssatz der optischen Drehung, S. 306;Isorotations-Regel, S . 432;Vicinal-Regel, S. 648. K. FREUDENBERG, F BRAUNSu. H. SIEGEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923)193. K. FREUDENBERG u. L. MARKERT, Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925)1753. K. FREUDENBERG, VI! KUHNu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930)2367,2380. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)177;Mh. Chem. 85 (1954)537. W. KUHN,Angew. Chem. 68 (1956)99. J. H.BREWSTER,J. Amer. chem. SOC. 81 (1959)5475. D. D. DAVIS,E R. JENSEN, J. org. Chemistry 35 (1970)3410.

Orbitalsymmetrie-Prinzip

WOODWARD-HOFFMA"

Das Prinzip von der Erhaltung der Orbital-Symmetrie gestattet es, fur viele chemische Reaktionen, besonders fur intra- und intermolekulare Cycloadditionen, sigmatrope Umlagerungen (Valenzisomerisierungen,die 0-Ally1 + C-Allyl- Umlagerung und die Diallyl-Umlagerung) und gewisse Eliminierungen, vorauszusagen, ob diese vom Grundzustand (thermisch) oder vom angeregten Zustand (photochemisch) aus als synchrone Prozesse (konzertierte Reaktionen) ablaufen konnen. Auljerdem bestimmt dieses Prinzip den sterischen Verlauf dieser Reaktionen. Die Erfahrung hat gezeigt, dal3 Synchronreaktionen einer thermischen undl oder photochemischen Kontrolle durch die Orbitalsymmetrie unterworfen sind; sie verlaufen nur dann glatt, wenn wahrend des gesamten Reaktionsverlaufs die Orbitalsymmetrie der Reaktanden und Produkte erhalten bleibt. Da die Synchronprozesse mit hoher Stereospezifitat erfolgen, fuhren thermische Reaktionen zu anderen Produkten wie photochemische. Vgl. 0-Ally1

+ C-Allyl-Umlagerung, S. 91;1.5-Dien-Umlagerung, S.292

R. B. WOODWARD, R. HOFFMANN, J. h e r . chem. SOC.87 (1965)395,2046,2511,4388. H. C.LONGUET-HIGGINS, E. W. ABRAHAMSON, J. Amer. chem. SOC.87 (1965)2045. K. FUKUI,Tetrahedron Letters 1965 2009. G. B. GILL,Quart Rev. (chem. SOC.,London) 22 (1968)338. R. HOFFMANN, R. B. WOODWARD, Accounts chem. Res. 1 (1968)17. S. I. MILLER,Adv. Phys. org. Chem. 6 (1968)185.

504

D. SEEBACH, Fortschr. chem. Forsch. 11(1968)177.

J. J. VOLLMER, K. L. SERVIS,J. chem. Educat. 45 (1968)214. L. SALEM,Chem. in Britain 5 (1969)449. D. R. KEARNS,J. Amer. chem. SOC. 9 1 (1969)6554. C. TRINDLE, J.h e r . chem. SOC. 92 (1970)3251,3255. R. B. WOODWARD, R. HOFFMA", Angew. Chem. 81 (1969)797. J.J. VOLLMER, K. L. SERVIS, J.chem. Educat. 47 (1970)491. R. B. WOODWARD, R. HOFFMA", Science [Washington] 1970 825. K. FUKUI, Fortschr. chem. Forsch. 15 (1970)1. K.HSU,R.J. BUENKER, S. D. PEYERIMHOFF, J. h e r . chem. SOC.93 (1971)2117. M.J. S.DEWAR, Angew. Chem. 83 (1971)859. M.C.CASERIO,J. chem. Educat. 48 (1971)782. C. L. PERRIN,Chem. in Britain 8 (1972)163. R. HOFFMANN, R. B. WOODWARD, Chemie in unserer Zeit 6 (1972)167. W. A. GODDARD 111, J.Amer. chem. Soc. 94 (1972)793. J. LANGLET, J.-F?MALRIEU, J. Amer. chem. SOC.94 (1972)7254. W. J. VAN DER HART,J. J. C. MULDER, L.J. OOSTERHOFF, J. Amer. chem. SOC.94 (1972)5724. 0.S. TEE, K. YATES, J. h e r . chem. Soc. 94 (1972)3074. W. SCHMIDT, Tetrahedron Letters 1972 581. J. MATHIEU,Bull. Soc. chim. France 1973 807. N. D. EPIOTIS,Angew. Chem. 86 (1974)825. B. A. HESSjr., L. J. SCHAAD, J. PANCIq J. Amer. chem. Soc. 107 (1985)149. M.K.LAWLESS,S. D. WICKHAM, R. A. MATHIES, Accounts chem. Res. 28 (1995)493. D. WENDISCHin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/3 (1971)616.

Organomagnesium-Addition

GRIGNARD

an die Carbonyl-Doppelbindung oder eine andere polare Mehrfachbindung:

H I

CH3--C=O

+

I T

CH3- MgBr

-

H I

CH3-C-OMgBr I

H I

Hydrolyse w

CH3-C-OH I

+ HOh4gBr

CH3

Die Reaktion gestattet eine aufbauende Hydrierung und ist ein wertvolles Hilfsmittel bei einer groRen Zahl von Synthesen. Als Beispiele seien angedeutet: 505

+ sekundare Alkohole + primare Alkohole + tertiare Alkohole

Aldehyde Formaldehyd Ketone Carbonsaureester, -chloride, -anhydride Orthoameisensaureester Nitrile Kohlendioxid Nitrosoverbindungen Formamide

'

+ Aldehyde + Ketone + Carbonsauren + Hydroxylamine + Aldehyde

OR

OR

R-C

+ tertiare Alkohole

+CH3-MgBr

I I

R-C-OMgBr

CH3

CH3

OR

I I

+ CH3-MgBr

R-C-OMgBr

I

d

R-C-OMgBr

I

+

RQ-MgBr

CH3

CH3

Vereinfacht betrachtet, verlauft die Reaktion als eine nucleophile Addition des Carbanions R an das positive Atom der polaren Mehrfachbindung, wahrend sich das Kation MgXe an das negative Atom anlagert.

le

Diese Anlagerung sol1 sich innerhalb eines intermediiir entstehenden cyclischen Komplexes vollziehen, in dem die Polaritat der magnesiumorganischen Verbindung und der Mehrfachbindung erhoht ist. Kann sich dieser Komplex aus sterischen Grunden nicht ausbilden, so kann die Reaktion nicht ablaufen. Es kommt dann durch Hydrid-Wanderung vom Alkylrest der magnesiumorganischen Verbindung zur Reduktion der C=O-Doppelbindung. 506

Die Bildung der Grignard-Reagenzien aus Magnesium und Alkylhalogeniden in Ether verlauft uber Alkylradikale:

Zur Darstellung der magnesiumorganischen Verbindungen (GRIGNARD-Verbindungen) laljt man im allgemeinen das Halogenid, in Ether gelost, zu ebenfalls mit Ether uberschichtetem Magnesium (Pulver oder Spane) zutropfen. Dabei ist zu beachten, daR das Halogenid nicht schneller zuflieflt, als es verbraucht wird, da sonst die Reaktion

eintreten kann. Nach neueren Untersuchungen mit markiertem Magnesium scheint die magnesiumorganische Verbindung in der etherischen Losung a l s eine Additionsverbindung der Form (CzH&Mg . MgBr2 vorzuliegen. Ein zweites wichtiges Anwendungsgebiet magnesiumorganischer Verbindungen ist ihre Reaktion mit aktiven Wasserstoffverbindungen (Wasser, Alkohole, Thioalkohole, Phenole, Carbonsauren, h i d e und Imide, Ammoniak, Amine und Imine, Oxime, Acetylen usw.). Siehe: Bestimmung aciden Wasserstoffs, S. 169. Auch mit organischen Halogenverbindungen tritt eine entsprechende Spaltung auf.

Vgl. Alkylhalogenid-Kondensation,S. 79; Kohlenwasserstoff-Synthese,S.457; OrganonatriumAddition, S. 508; Enthalogenierung, S.307.

I!BARBIER,C. R. hebd. Seances Acad. Sci. 128 (1899) 110; Chem. Zbl. 1899 1418.

V GRIGNARD, C. R. hebd. S6ances Acad. Sci. 130 (1900) 1322; Chem. Zbl. 1900 I1 33. R. LOCQUIN, Bull. SOC. chim. France, MBm. 17 (1950) 897. R. KARRER, Bull. SOC.chim. France, MBm. 17 (1950) 907. J. COLONGE, Bull. Soc. chim. France, Mem. 17 (1950) 910, F! JOLIBOIS u. R. KULLMANN, Bull. SOC.chim. France, MQm.17 (1950) 919.

507

N. 0 V SONNTAG, Chem. Reviews 52 (1953) 372. E G. MANNu. E H. C. STEWART, Chem. and Ind. 1953 1153; 1954 373. D. A. SHIRLEY, Org. Reactions 8 (1954) 28. W. THEILACKER u. M.-L. WESSEL,Liebigs Ann. Chem. 594 (1955) 229. I. T. MILLARu. H. HEANEY, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 11 (1957) 109. M. MEYERu. C. SHIMODAIRA, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 244 (1957) 1378. J. H. WOTIZu. C. A. HOLLINGSWORTH,J. Amer. chem. SOC. 79 (1957) R. E. DESSY,G. S. HANDLE& 3476. J. CASONu. a,, J. org. Chemistry 24 (1959) 392. H. NORMANT, Adv. org. Chem. 2 (1960) 1. u. Z. SELIM, J. org. Chemistry 26 (1961) 1779. A. MUSTAFA,W ASKER,A. SHALABY u. a,, J. Amer. chem. SOC. 83 (1961) 3232. M. S. KHARASCH H. 0. HOUSEu. H. W THOMPSON, J. org. Chemistry 28 (1963) 348,355,360. u. M. ADAM,Chem. Ber. 97 (1964) 186. T. SEVERIN H. M. WALBORSKY u. A. E. YOUNG,J. Amer. chem. SOC. 86 (1964) 3288. E. C. ASHBYu. M. B. SMITH,J. Amer. chem. SOC.86 (1964) 4363. Bull. SOC. chim. France 1966 471. J. MUNCH-PETERSEN, E. C. ASHBY,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 21 (1967) 259. E. C. ASHBY,G. PARRIS,E W A L K EChem. ~ Commun. 1969 1464. E. C. ASHBY,Pure appl. Chem. 52 (1980) 545. Y.-H. LAI, Synthesis 1981 585. H. M. WALBORSKY, Accounts chem. Res. 23 (1990) 286. H. M. WALBORSKY, C. ZIMMERMANN, J. Amer. chem. SOC.114 (1992) 4996. E. PERALEZ, J.-C. NEGREL,M. CHANON, Tetrahedron Letters 35 (1994) 5857. E. PERALEZ, J.-C. NEGREL,M. CHANON, Tetrahedron 51 (1995) 12601. 5/lb (1972) 465. H. FRICKEin HOUBEN-WEYL-MULLER 13/28 (1973) 54. K. NUTZELin HOUBEN-WEYL-MULLER

Organonatrium-Addition

SCHORIGIN-WANKLYN

an die Carbonyl-Doppelbindung von Aldehyden, Ketonen, Carbonsaureestern und Kohlendioxid.

Die sich aus diesem Ersatz des sonst verwendeten Magnesiums durch Natrium ergebenden Synthesemoglichkeiten wurden jedoch wegen der Beliebtheit der leicht zu handhabenden magnesiumorganischen Verbindungen wenig erforscht . Auch die Metallierung von Kohlenwasserstoffen mit n-Amylnatrium in Gegenwart eines tert. Amins als Katalysators bietet eine Moglichkeit, Organonatrium-Verbindungen darzustellen. 508

cH3 I

CH2Na

I

CH2COONa I

Die Reindarstellung der Natriumalkyle bereitet Schwierigkeiten. Man kann sie durch Einwirkung von Natrium auf Dialkylquecksilber-Verbindungengewinnen.

Vgl. Organomagnesium-Addition,S. 505.

J. A. WANKLYN, Liebigs Ann. Chem. 107 (1858)125;108 (1858)67. S.E ACREE,Amer. Chem. J. 29 (1903)588;Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904)2753. I? SCHORIGIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907)3111;41 (1908)2717,2723;43 (1910)1931,1938. E E BLICKE,J. h e r . chem. SOC. 46 (1924)2560. E. H. RODD u. E W LINCH,J. chem. SOC. 1927 2179. R. A. BENKESER, D. J. FOSTER, D. M. SAWE,J. E NOBIS,Chem. Reviews 57 (1957)867. G. B. TRIMITSIS, A. TUNCAY, R. D. BEYER, K.J. KETTERMAN,J. org. Chemistry 38 (1973)1491. H. E EBEL, A. LUTTRINGHAUS in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970)617.

Ornithin-Cyclus

KREBS-HENSELEIT

bei der Entstehung von Harnstoff aus N@ und Bicarbonat in der Leber. Geringe Mengen von Ornithin lassen dabei groBe Mengen Harnstoff entstehen, indem aus dem Ornithin durch Anlagerung von Ammoniak und Kohlendioxid Citrullin und daraus mit einer Aminogruppe Arginin entsteht. Diese Aminogruppe stammt aus der Asparaginsaure, die sich mit dem Citrullin zur Arginylbernsteinsaure umsetzt. Durch Abspaltung von Fumarsaure bildet sich dann das Arginin, das dann durch Arginase wieder in Ornithin und Harnstoff zerlegt wird. Die Verwendung von radioaktiv markiertem Bicarbonat zeigte, daR das Kohlenstoff-Atom des Harnstoffs tatsachlich aus der Kohlensaure stammt. Als Vorstufe zum Citrullinaufbau wird bei dieser Reaktionskette das Phosphat der Carbaminsaure gebildet.

509

/$..

COOH Ornithin

HZN-CO-0

Carbamylphosphat

COOH

(CH,), HO

FH-N-4 COOH CitruUin

[VGL.

BALDWIN]

H. A. KREBSu. K. HENSELEIT, Hoppe-Seyler’s 2. physiol Chem. 210 (1932) 33. H. A. KREBS,Annu. Rev. Biochem. 5 (1936) 262. l? l? COHENu. S. GRISOLIA, J.biol. Chemistry 182 (1950) 747. S. GRISOLIA u. F! P COHEN,J.biol. Chemistry 198 (1952) 561. L. SPECTOR u. E LIPMANN, J.Amer. chem. SOC.77 (1955) 819. M. E. JONES, E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957) 212. F! €? COHEN,J. biol. Chemistry 233 (1958) 102 M. MARSHALL, R. L. METZENBERG, J. G. GAMBLE, A. L. LEHNINGEK J. biol. Chemistry 248 (1973) 610.

Oxazol-Kondensation

DAVIDSON

des Benzoinacetats (I) mit Ammoniumacetat in Eisessig. Es entstehen 4.5Diaryl- bzw. 4.5-Dialkyl-substituierteOxazole.

cfj&--C=O

0 II

I

cfjy5- CH-O--C-C&

I 510

+m-

CsH5-C-N II

cfjY5-q

II

,c-w 0

+ ZH20

Trialkyloxazole I1 konnen analog aus 0-Acylderivaten aliphatischer Acyloine bzw. aus Diestern aliphatischer Endiole dargestellt werden.

I1

Entsprechend kommt man zu Tripropyl- und Triisobutyl-oxazol. Eine Erweiterung erfahrt die Reaktion durch die Verwendung von a-Acetdie mit Ammoniumaceoxy-acetessigester (111) oder a-Chloracetessigester (N), tat 2.4-Dimethyl-oxazol-5-carbonsaureester (V)liefern.

C&-c=o I m-cH\

0 II

,c-C&

0

cH3cooNH4 C&-C-N I1

'I1

C&-c=o I

ROOC-CH

\

/ cficooNH4

II

Rooc-c'o'c-c~ V

c1

Iv Vgl. Oxazol-Kondensation, S. 511,513,513. D. DAVIDSON, M. WEIss u. M. JELLING, J. org. Chemistry 2 (1937)328. J. W CORNFORTH u. R. H. CORNFORTH, J. chem. Soc.1953 93. G. THEILIG,Chem. Ber. 86 (1953)96. H.BREDERECK u. R. GOMPPEKChem. Ber. 87 (1954)700. R. H. WILEY,Chem. Reviews 37 (1945)408,415. H. BREDERECK, R.BANGERT, Chem. Ber. 97 (1964)1414. R. LAKHAN, B.TERNAI,Adv. Heterocyclic Chem. 17 (1974)122. H. H. WASSERMAN, T.-J. LU, Tetrahedron Letters 23 (1982)3831.

Oxazol-Kondensation

FISCHER

eines aromatischen Aldehyds mit einem AZdehyd-cyanhydrin I. Man lost aquimolekulare Mengen der beiden Komponenten in trockenem Ether und leitet trockenen Chlorwasserstoff ein. Dabei scheidet sich Oxazolhydrochlorid ab, das mit Wasser oder heiRem Alkohol in die freie Base ubergefuhrt werden kann. 511

'R

HO

'R

I

I1

Die Reaktion, die unter diesen Bedingungen nur in der aromatischen Reihe verlauft, liefert stets 2.5-Diaryl-oxazole 11. Kondensiert man dagegen den Aldehyd mit einem a-Hydroxycarbonsaureamid 111, so konnen einige aliphatisch substituierte Oxazole IV dargestellt werden. In Gegenwart von Thionylchlorid konnen aliphatische Aldehyde eingesetzt werden.

o=c-

O=C -NH2 I CH

+

/ \

R'

I

R ' o

I11

POCl3

HC -N I1

R

II

R

Vgl. Oxazol-Kondensation, S. 510

E. FISCHER,Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896)205.

S.S.MINOVICI, Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896)2097;32 (1899)2206. B. H. INGHAM, J. chem. SOC.1927692. R. H . WILEY,Chem. Reviews 37 (1945)410. J. W CORNFORTH u. R. H. CORNFORTH, J. chem. SOC.1949 1028. T. ONAKA,Tetrahedron Letters 1971 4393. R. LAKHAN,B. TERNAI, Adv. Heterocyclic Chem. 17 (1974)120.

512

I

+ HC CH / \ / \ R

R-CHO

OH

-

NH

Oxazol-RingschluB

JAPP

durch Addition von Benzoinen an Nitrile. Die Benzoin- und Nitrilkomponenten werden gemischt und unter Kuhlung in konzentrierte Schwefelsaure eingetragen. Dabei entstehen 4.5-Diphenyl-oxazole I. Die besten Ausbeuten liefert die Reaktion mit der Blausaure selbst als Nitrilkomponente (30 %). H I C&j-C-OH I

cy&--C=o

+

NEC-R

-

W-C-N I I II CGE-C, ,C-R 0

I Vgl. Oxazol-Kondensation, S. 510.

E R. JAPP u. T S. MURRAXJ. chem. Soc. 63 (1893)469. R. H. WILEY,Chem. Reviews 37 (1945)420. H.BREDERECK u.R. GOMPPEKChem. Ber. 87 (1954)726.

M.LORA-TAMAYO, R. MADRONERO, H. LEIPPRAND, Chem. Ber. 97 (1964)2230. E JOHNSON, R.~ D R O N E RAdv. O , Heterocyclic Chem. 6 (1966)118. R. LAKHAN,€3. TERNAI,Adv. Heterocyclic Chem. 17 (1974)126.

Oxazol-RingschluB

ROBINSON-GABRIEL

von a-Acylaminoketonen mit konz. Schwefelsaure. Man cyclisiert bei Zimmertemperatur oder durch Erhitzen in Gegenwart aquimolekularer Mengen von Phosphorpentachlorid. Dabei entstehen 2.5-disubstituierte 1.3-Oxazole, doch sind auch trisubstituierte Oxazole auf diese Weise darzustellen (H=R).

R-C,O,C-R'

+

H20

513

Dagegen konnte bis jetzt aul3er 5-Phenyl-oxazol (aus o-Formamido-acetophenon) kein monosubstituiertes Oxazol erhalten werden. Die Darstellung aliphatisch substituierter Oxazole wird mit Polyphosphorsaure anstelle von H 2 S O 4 durchgefuhrt. So entstehen z. B. aus a-Acylaminoketonen die entsprechenden 2.5-Dialkyl-1.3-Oxazole in guten Ausbeuten. Eine Verbesserung der Cyclodehydration bedeutet die Umsetzung der Aminoketone mit Orthoameisensaureester:

Vgl. Oxazol-Kondensation, S. 510. LAURENT, J. prakt. Chem. [ l ] 35 (1845) 461 R. ROBINSON, J. chem. SOC.95 (1909) 2167. S. GABRIEL, Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910) 134, 1283. J. LISTERu. R. ROBINSON, J. chem. SOC.101 (1912) 1297. M. BACHSTEZ, Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914) 3163. D. DAVIDSON, M. WEISSu. M. JELLING, J. org. Chemistry 2 (1938) 319. R. H. WILEY,Chem. Reviews 37 (1945) 403. E. E. WIEGAND, D. M! RATHBURN, Synthesis 1970 648. H. H. WASSERMAN, E J. VINICK, J. org. Chemistry 38 (1973) 2407. R. LAKHAN,B. TERNAI,Adv. Heterocyclic Chem. 17 (1974) 102. I. J. TURCHI,M. J. DEWAKChem. Reviews 75 (1975) 389. J. L. LAMATTINA, J. org. Chemistry 45 (1980) 2261. S. LANG-FUGMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER EBa (1993) 935.

Oxim+Amid-Umlagerung

BECKMANN

durch Katalysatoren, wie PCl5, Saurechloride, konz. Sauren (LEWIS-Sauren), wobei unter formalem Platztausch zwischen der Hydroxylgruppe und der raumlich entgegengesetzten anti-standigen Alkyl- bzw. Arylgruppe Ketoxime in substituierte Suureamide ubergehen. Man verwendet oft ein Gemisch aus HCl in Eisessig und Acetanhydrid (,,BECKMANNSCHE Mischung"). Da der Alkylrest dabei als Carbeniat-Ion wandert, bezeichnet man die Umlagerung als eine trans-Anionotropie. Oxime, die sich unter dem Einflulj von Sauren leicht isomerisieren, liefern ein Gemisch isomerer h i d e . Offensichtlich erfolgt im Reaktionsmedium die Gleichgewichtseinstellung zwischen isomeren Oximen rascher als die Umlagerung. Man nimmt an, dal3 das Oxim zunachst in einen Ester I ubergefuhrt wird, der sich dann uber einen pseudo-3-gliedrigen Ring I1 (als Ubergangszustand) in das Iminocarbenium-Ion I11 und zum Imid-Derivat IVa umlagert, aus dem dann rasch das Amid IV entsteht [nach DE IVIAYOI. 5 14

-

R-C-R'

I1

N\

,'C-R'

".,

OA

Q

* R-N=C--R

K:, II

'OA I1

I

+ OAQ

I11

R-N=C-R'

R-N-C-R'

I

I

II

A

OA

Iva

0

Iv

Als treibende Kraft fur die Umlagerung wird hier die Bildung der konjugierten Base (AOe) einer starken Saure durch Ablosung vom Stickstoff angesehen. Man darf also annehmen, da13 die AOe-Abspaltung und die Umlagerung in gleitender Umsetzung verlaufen. 1st der wandernde Rest optisch aktiv (z. B. R = a-Phenylethyl), so bleibt die Aktivitat erhalten. Es kann aber auch das Anion der katalysierenden Saure an das Imino-Carbenium-Ion I11 angelagert werden. So bilden sich z. B. in Anwesenheit von Cle Imidchloride. Stark ionensolvatisierende Losungsmittel begiinstigen die Reaktion, da sie die Abspaltung des AOe-Ions begiinstigen. Von groljer technischer Bedeutung ist diese Umlagerung bei cyclischen Ketoximen, die dabei unter Ringerweiterung in cyclische Carbonsaureamide iibergehen. Cyclohexanonoxim (V) liefert mit konz. Schwefelsaure &-Capro-lactam (VI),das Ausgangsprodukt der Perlon-L-Herstellung.

V

VI

Auch durch W-Licht lagern sich Aldoxime bzw. Ketoxime in verschiedenen Losungsmitteln zu Amiden um (+ Nebenprodukte). Als Zwischenstufe wird ein Oxaziridin VII vorgeschlagen:

\ /

C=NOH

\

C,l

/ o

VII

Manche Oxime werden bei der Reaktion gespalten. Zum Beispiel liefert antzBenzoinoxim Benzonitril und Benzaldehyd, das syn-Isomere ergibt Phenylisocyanid neben Benzaldehyd:

515

C&&j-C-CHOH-C& II

/

N

HO

CG&-C-CHOH-CkHii II

N\

OH

-

C&j-CN

+

C&&-NC

+ OHC-C&j

OHC-C&

Diese Fragmentierungsreaktion (BECKMANN-Reaktion 2. Art) tritt hauptsachlich bei a-Hydroxy- und a-Keto-oximen ein, auljerdem bei a-Oximino- und a-Amino-oximen. Sie kann ebenfalls vom aergangszustand IIa aus formuliert werden:

Bei Aldoximen erfolgt diese Reaktion meist so rasch, daB nur selten die Formamide als Produkte der normalen Umlagerung erhalten werden. Bei der Umlagerung mancher a-trisubstituierter Ketoxime konnte gezeigt werden, da8 intermolekulare Wanderung eintritt. Dies wird so erklart, dalj hier zunachst eine Spaltung in ein Carbenium-Ion und ein Nitril (s.o.) eintritt und da8 sich diese beiden Spaltstiicke anschlieljend wieder unter Bildung eines Amids vereinigen (vgl. Nitril+Amid- Umwandlung, S. 475).

+

-+

Vgl. Carbonsaureamid Amin-Abbau, S. 186; Carbonsaureazid Amin-Abbau, S. 188; Isocyanat-Abbau S. 389; Imidoester + Amid-UmlageCarbonyl-Abbau, S. 190; Hydroxamsawe rung, S. 407.

+

E. BECKMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 988: 20 (1887) 1507,2580.

J.MEISENHEIME~ Ber. dtsch. chem. Ges. 54 (1921) 3206; 58 (1925) 1491. R. KUHNu. E EBEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 58 (1925) 923,2088. A. H. BLATT,Chem. Reviews 12 (1933) 215. E. C. FRANKLIN, Chem. Reviews 14 (1934) 219. B. JONES,Chem. Reviews 35 (1944) 335. D. E. PEARSON,K. N. CARTERu. C. M. GREER,J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 5905. u. W! ZIEGENBEIN,Chem. Ber. 88 (1955) 767. A. SCHAFFER J. SCHMIDT-THOME, Chem. Ber. 88 (1955) 895. u. H. STEPHEN, J. chem. SOC.1956 4173,4694. T. STEPHEN u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 604 (1957) 191; Chem. Ber. 90 (1957) 1844, 1850. R. HUISGEN E D. POPPu. W! E. MCEWEN,Chem. Reviews 58 (1958) 370. A. E FERRIS,J. org. Chemistry 25 (1960) 12. I? J. MCNULTYu. D. E. PEARSON, J. h e r . chem. SOC. 8 1 (1959) 612. u. W! Z. HELDT,Org. Reactions 11 (1960) 1. L. G . DONARUMA R. T. CONLEY u. L. J. F R A I N IJ. E org. ~ Chemistry 27 (1962) 3844. H. I? FISCHEP, C. A. GROBu. E. RENK,Helv. chim. Acta 45 (1962) 2539. u. R. J. LANGE,J. org. Chemistry 28 (1963) 210,278. R. T. CONLEY I. UGI, U. FETZEP, U. EHOLZER, H. KNUPFERu. K. OFFERMA",Angew. Chem. 77 (1965) 502.

5 16

M. I. VINNIK,N. G. ZARAKHANI, Russ. chem. Reviews 36 (1967)51. H. IZAWA,E DE MAYO,'I!TABATA, Canad. J. Chem. 47 (1969)51. H. SUGINOME, H. TAKAHASHI, Tetrahedron Letters 1970 5119. Y.OGATA,K.TAKAGI,K. M E m o , J. org. Chemistry 47 (1982)3684. R. E.GAWLE~ Org. Reactions 35 (1988)1. G. Vi! ADMS, J. H. BOW& R. N. HAYES, J. ehem. SOC.Perkin Trans. II 1989 2159. T HARADA, 'I!OHNO,S. KOBAYASHI, ".MUKAIYAMA, Synthesis 1991 1216. T. MUKAIYAM.4, 'I! -A, Chem. Letters 1991 1653. H . HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952)669,675,704. H. METZGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968)228. E5 (1985)1107. D. DOPP, H.DOPP in HOUBEN-WEYL-MULLER

Oxim+ a-Aminoketon-Umlagerung

NEBER

der Sulfonsaureester von aliphatischen oder aromatischen Ketoximen, die astandige H-Atome besitzen, mit Kaliumethylat und anschlieljender Hydrolyse. Aus dem Sulfonsaureester des Ketoxims I entsteht das 1-Aminoketon 11.

1st R' eine Arylgruppe mit elektronenabstoljenden Substituenten, so ist als Konkurrenz-Reaktion die Oxim-Amid-Umlagerung nach BECKMANN zu beobachten. Es gelingt auch, diese Umlagerung an derselben Verbindung ein zweites Mal durchzufuhren, wobei man 1.3-Diaminoketone erhalt. So entsteht aus der Benzoylverbindung des Aminoaceton-oxims uber den p-ToluolsulfonsaureesterI11 mit Kaliumethylat das Benzoyl-1.3-diamino-aceton (IV), dessen Hydrolyse 1.3Diamino-aceton (V) liefert.

517

Man kann mit dieser Reaktion auch cx-Alkyl-/?-ketocarbonsaure-Derivate darstellen. Fur den Mechanismus der Umlagerung, der noch nicht vollstandig geklart ist, nimmt man als Zwischenstufe die Bildung des Azirins VII an, das im Falle des Oxims VI isoliert werden konnte:

/ \

(Tos = - S O z o C % )

Das Aminoketon VIII entsteht aus dem Azirin VII durch Hydrolyse. l? W NEBERu. A. V. FRIEDOLSHEIM, Liebigs Ann. Chem. 449 (1926) 109. l? W. NEBERu. A. BURGARD, Liebigs Ann. Chem. 493 (1932) 281. l? W NEBERu. GINGANG HUH, Liebigs Ann. Chem. 515 (1935) 283. I? W NEBER,A. BURGARD u. W THIER,Liebigs Ann. Chem. 526 (1936) 277. N. J. LEONARD u. J. W CURRY, J. org. Chemistry 17 (1952) 1071. D. J. CRAMu. M. J. HATCH,J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 33,38. R. E PARCELL, Chem. and Ind. 1963 1396. H. 0. HOUSEu. W E BERKOWITZ, J. org. Chemistry 28 (1963) 307,2271. C. O’BRIEN,Chem. Reviews 64 (1964) 81. K. R. HENERY-LOGAN, T. L. FRIDINGEK J. Amer. chem. SOC.89 (1967) 5724. J. L. LAMATTINA u. R. T. SULESKE,Synthesis 1980 329. J. A. HYATT,J. org. Chemistry 46 (1981) 3953. H. METZGERin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968) 235.

Oxim-Nitrierung

PONZIO

zu Phenyldinitromethanen durch Einwirkung von Stickstoffdioxid ( N 2 O 4 oder N 2 O 5 ) in Ether. Daneben entstehen je nach den Reaktionsbedingungen in verschiedenem Verhaltnis noch andere Produkte (z. B. Phenyltrinitromethane, Aldehyde). AulJer von Benzaldoximen wurde diese Reaktion auch von p-Tolylaldoxim, Anisaldoxim, Benzophenon- und Acetophenonoxim beschrieben.

5 18

CH=NOH

I

CH(N02)z

I

R. SCHOLL,Ber. dtsch. chem. Ges. 21 (1888)506;23 (1890)3490. G.PONZIO,Gazz. chim. ital. 27 I(1897) 171;Chem. Zbl. 1897 1857;36 I1 (1906)287;J. prakt. Chem. (2)73 (1906)494. Chem. Reviews 36 (1945)183. J. L. RIEBSOMER L. E FIESER u. W V. E. DOERING,J. h e r . chem. Soc. 68 (1946)2252. G. I. KOLESETSKAYA, I. V TSELINSKII,L. I. BAGAL,J. org. Chem. USSR 6 (1970)323. R. FRUTTERO,B.FERRAROTTI u.A. GMCO, J. org. Chemistry 52 (1987)3442. K. SUZUKI,H. TAKAOKA, H. YAMAMOTOu. T. OGAWA,Bull. chem. Soc. Japan 61 (1988)2927. H. G. PADEKEN, 0. V. SCHICKH, A. SEGNITZ in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971)113.

Oxim-Umwandlung (Aromatisierung)

SEMMLER-WOLFF-SCHROETER

Die Oxime alicyclischer Ketone gehen beim Behandeln mit einer Eisessig-Essigsaureanhydrid-Losung, die mit HC1 gesattigt ist (BECKMANNsche Mischung), unter Wasserabspaltung und Aromatisierung in Arylamine uber. Aus dem Oxim des 1-Keto-tetrahydrophenanthrensentsteht so das l-Aminophenanthren.

Entsprechend verlauft die Reaktion bei vielen a-Tetralonen, nicht aber z. B. bei dem 5.8-Dimethyltetralon-l-oxim, das durch die BECKMANNsche Mischung in das Lactam umgelagert wird: (Oxim +Amid-Umlagerung)

519

Aus 3.5.-Dimethyl-cyclohexenon-oxim entsteht 3.5-Dimethyl-anilin:

Fur den Mechanismus der Reaktion wird die primiire Bildung des O-Acetyloxims I angenommen, aus dem durch Protonen-Anlagerung die Zwischenstufe I1 entsteht. AnschlieSende Abspaltung von Essigsaure fuhrt zum Enamin I11 a und b, das unter Protonen-Abspaltung iiber IV und Tautomerisierung das Amin V bildet.

0-c-cH3 II

@$

__* +Ha

\

I

I1 H\

I11 a

H\

t--)

/

\

IIIb Vgl. Oxim

N

v

+ Amid-Umlagerung, S. 514.

E W. SEMMLER, Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 3352. L. WOLFF,Liebigs Ann. Chem. 322 (1902) 351. L. WOLFF,M. GABLER u. E HEYL,Liebigs Ann. Chem. 322 (1902) 362. 0.WALLACH, Liebigs Ann. Chem. 346 (1906) 266. G.SCHROETER u. a., Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930) 1308. W. LANGENBECK u. K. WEISSENBORN, Ber. dtsch. chem. Ges. 72 (1939) 725. E. C. HORNING, V L. STROMBERG u. H. A. LLOYD, J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 5153. A. HARDY,E. R. WARDu. L. A. DAYJ. chem. SOC.1956 1979. M. V BHATT,Experientia [Basell 13 (1957) 70. L. G. DONARUMA u.u!Z. HELDT,Org. Reactions 11 (1960) 30. L. BAUERu. R. E. HEWITSON, J. org. Chemistry 27 (1962) 3982. R. T. CONLEY, Experientia [Basell 18 (19621497. H. DANNENBERG, E. MEYEF~,Chem. Ber. 102 (1969) 2384. Y.TAMURA, Y. YOSHIMOTO,K. SAKAIu. Y. KITA,Synthesis 1980 483. M. I. EL-SHEIKH u. J. M. COOK,J. org. Chemistry 45 (1980) 2585. c!L. JANIN, E. BISAGNI,Synthesis 1993 57. H. METZGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4(1968) 265.

520

a-Oximinoester-Spaltung

BOUVEAULT-LOCQUIN

mit Nitrosylschwefelsaure zu a-Oxocarbonsaureestern 11.

I

I1

Die Oximinocarbonsaureester I konnen aus Alkylacetessigester oder Alkylmalonester mit Alkylnitrat in alkoholischer Na-ethylat-Losung in guter Ausbeute dargestellt werden. Die Spaltungsreaktion verlauft meist nicht befriedigend. Eine Verbesserung bedeutet die Spaltung in HC1-Losung mit einem iiberschussigen Aldehyd, auf den die Oximinogruppe ubertragen wird. Ausbeuten 30 bis 84 %. L. BOUVEAULT u. R. LOCQUIN, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 135 (1902) 179. J. chem. SOC.101 (1912) 232. ROBERTS u. R. ROBINSON, N. HALL,J. E. HYNESu. A. LAPWORTH, J.chem. SOC.107 (1915) 132. E ADICKES u.G. ANDRESEN, Liebigs Ann. Chem. 555 (1943) 41. J. C. SHIVERS u. C. R. HAUSER, J. Amer. chem. SOC.69 (1947) 1264. u. TH.WIELAND, Chem. Ber. 93 (1960) 1387. R. FISCHER A. J. COOPER, J. 2. GINOSu. A. MEISTER,Chem. Reviews 83 (1983) 321,322. H.METZGERin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/4 (1968) 272.

W H. PERKIN jr., M.

Oxindol-Ringschld

BRUNNER

von Acyl-phenyl-hydrazinen I durch Erhitzen mit Calciumoxid, Natriumamid oder Calciumhydrid, wobei ein Hydrazin-Stickstoff als Ammoniak abgespalten wird. Die Reaktion verlauft analog der Indol-Synthese nach FISCHER

CaO

R H

I Die dazu benotigte hohe Temperatur von 200 "C kann bedeutend herabgesetzt werden, wenn man die Alkalimetall-Verbindung der Acylphenylhydrazine in Chinolin oder Naphthalin als Losungsmittel cyclisiert. Mit dieser Methode wurde eine grol3e Zahl substituierter Oxindole dargestellt, so z. B. von WAHL 52 1

die im Benzolkern 5- bzw. 7-substituierten Methoxy-3.3-dimethyl-oxindole I1 (R = H, R und R ' = C H 3 ) . Vgl. Indol-Synthese, S. 417. K. BRUNNER,Mh. Chem. 17 (1896) 267, 479; 18 (1897) 95; 27 (1906) 1183; 61 (1932) 15; DRP 218477; 218727; C. A. 4 (1910) 2028. G . WAHL,Mh. Chem. 38 (1918) 525. A. S. ENDLER,E. I. BECKER,Org. Syntheses, Coll. Vol. IV (1963) 657. M. J. KORNET,T. H. ONG,E A. THIO,J. Heterocyclic Chem. 8 (1971) 999. J. WOLFF,M. TADDEI,Tetrahedron 42 (1986) 4267. E. ENDERSin HOUBEN-WEYL-MULLER 10/2 (1967) 539.

Oxindol-RingschluB

STOLLE

von a-Halogenacetaniliden I (aus Anilin + a-Halogencarbonsaurechlorid) beim Erhitzen mit wasserfreiem Aluminiumchlorid oder besser in einer Aluminiumchlorid-Natriumchlorid-Schmelzebei 230" unter Abspaltung von Halogenwasserstoff. Diese Synthese besitzt einen weiten Anwendungsbereich, da die Anilin- und die a-Halogenacyl-Komponente variiert werden konnen. R'

+ NH I

I

Cl-c-R" I

Cl-C=O

-

R I

- HCl

I

R

R

I

R

-AIChD HCl

m r I

R

Verwendet man Oxalylchlorid (111, so erhalt man mit N-Alkyl- oder N-Arylanilinen, ebenfalls in Gegenwart von Aluminiumchlorid, durch analogen Ringschlulj, z. B. in Schwefelkohlenstoff, Isatin-Derivate.

I

R 522

I1

I

I

R

R

R. STOLLE, Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913)3915;47 (1914)2120. W. C. SUMPTEK Chem. Reviews 34 (1944)396;37 (1945)446. R.STOLLE u. Mitarb., J. prakt. Chem. 105 (1923)137;128 (1930)1. R.A. ABRAMOVITCH, D. H. HEY,J. chem. Soc. 1954 1697. H.E. BAUMGARTEN u. I. L. FURNAS,J. org. Chemistry 26 (1961)1536. A. H.BECKETT, R. W DAISLEY, J. WALKER, Tetrahedron 24 (1968)6093.

Oxindol-Synthese

BAEYER

durch Lactamisierung von o-Aminophenylessigsaure (111). Ausgangsprodukt dieser Reaktion ist Phenylessigsaure (I),die zu I1 nitriert und anschlieljend mit Zinn und Salzsaure zur entsprechenden Aminoverbindung I11 reduziert wird, die nur in der Lactamform existiert.

h n l i c h verlauft die Isatin-Synthese (CLAISEN-SHADWELL)durch Lactamisierung von o-Aminophenylglyoxylsaure (IV),die aus o-Nitrobenzoylchlorid uber das Nitril dargestellt wird. Nitril-Hydrolyse und Reduktion der Nitro- zur Aminogruppe mit Eisen(I1)-sulfat liefern Verbindung IV

~/c o c o o H I II + A I II

lv

T O

I

H

Beide Synthesen besitzen keine Bedeutung mehr. Vgl. Indol-Synthese, S. 416.

523

A. V. BAEYER, Ber. dtsch. chern. Ges. 11 (1878) 582. L. CLAISENu. J. SHADWELL, Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879) 350. P WISPEK,Ber. dtsch. chern. Ges. 16 (1883) 1577. P TRINIUS, Liebigs Ann. Chern. 227 (1885) 262. W FINDEKLEE, Ber. dtsch. chern. Ges. 38 (1905) 3542. J. V. BRAUNu. G. HAHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 2343. G. HAHN, H. J. SCHULZ, Chern. Ber. 72 (1939) 1308.

Oxindol-Synthese

HINSBERG

aus aromatischen Aminen I und der Hydrogensulfit-Additionsverbindungdes Glyoxals 11. Bei dieser Synthese sind zwei Reaktionswege moglich: a) uber Natrium-2-indolyl-sulfit I11 zum Oxindolsystem Iy b) zum Anilinacetanilid V (allgemein zu Glycin- oder Glycinamid-Derivaten), HO -CHOSOfla I

NH

QTA I

I11

R

OSWa

HO-CHOSOfla

o\

N -CH2 -CO-

N

R

R

I

V

I

I

IV

R

Im allgemeinen reagieren sekundiire Amine nach a, primiire Amine nach b. Diese Synthese wird zur Darstellung einzelner Oxindole verwendet, die auf anderem Wege nur schwer zuganglich sind. 0. HINSBERG, Ber. dtsch. chern. Ges. 21 (1888) 110; 25 (1892) 2545; 41 (1908) 1367 0. HINSEIERG u. J. ROSENZWEIG, Ber. dtsch. chern. Ges. 27 (1894) 3253. H. BURTON, J. chern. SOC.1932 546.

524

Ozonisierung

HARRIES

organischer C= C-Doppelbindungen als Methode zur Olefinspaltung. Bei der Umsetzung mit Ozon bilden sich isolierbare cyclische Ether-peroxide, die sog. Ozonide IV (1.2.4-Trioxolane), die durch milde Hydrolyse (z.B. Dimethylsulfid) oder katalytische Hydrierung aufgespalten werden konnen. Dabei entstehen Aldehyde bzw. Ketone, deren Struktur auf die urspriingliche Lage der Doppelbindung schlieljen 1HBt. Aus diesem Grund eignet sich diese Methode zur Konstitutionsermittlung ungesattigter Verbindungen. Eine storende Wanderung der Doppelbindung wahrend der Reaktion wird fast nie beobachtet. Als Mechanismus, der noch nicht vollig geklart ist, wird ein Drei-Stufen-Prozelj angenommen: OQ

0 R,,c=c,/R' R R'

+

03

\

'0

'0

'

-b R,c-c,R R,

I ,R

I

2 . ,

R;C=o R I1

0

I

+ c@ R" 'I. I11

Iv Als 1.3-Dip01wird das Ozon an die Doppelbindung unter Bildung des primaren Ozonids (1.2.3-Trioxolans) I addiert, das manchmal isolierbar ist. Da dieses thermisch instabil ist, zerfallt es in eine Carbonylverbindung I1 und ein Carbodas sofort in die entnyloxid 111. Addition von I1 an I11 fuhrt zu dem Ozonid sprechenden Spaltprodukte zersetzt wird. Das energiereiche Carbonyloxid I11 kann sich z. B. auch durch Umlagerung (+ROCOR) oder durch Polymerisierung stabilisieren: -0-0

Daneben wird noch ein anderer Mechanismus diskutiert (MURRAY-STORY-

YOUSSEFYEH) [MSYI. Hiernach sol1 das primke Ozonid I mit der Carbonylverbindung direkt reagieren, was die Beobachtung erklken wiirde, da13 oft cisund trans-Olefine ungleiche Verhaltnisse an Ozonolyse-Produkten liefern. C. E SCHONBEIN, J. prakt. Chem. (1)66 (1855)282. C. HARRIES, Liebigs Ann. Chem. 343 (1905)311. I. LONG, Chem. Reviews 27 (1940)437.

525

I! FRANZEN u. H. KRAUCH, Chemiker-Ztg. 79 (1955) 468. u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 583 (1953) 1; Chem. Ber. 88 (1955) 1878. R. CRIEGEE A. RIECHE,Angew. Chem. 70 (1958) 251. F! S. BAILEY,Chem. Reviews 58 (1958) 925. Chem. Ber. 93 (1960) 2891. R. CRIEGEE,S. S. BATH u. B. VON BORNHAUPT, J. I. G. CADOGAN, D. H. HEYu. W A. SANDERSON, J. chem. SOC.1960 4897. A. GREINER, J. prakt. Chem. 13 (1961) 157. F! S. BAILEY u. R. E. ERICKSON,Org. Syntheses 41 (1961) 41,46. E. CASPI,W SCHMID u. B. T.KHAN, Tetrahedron 18 (1962) 767. U.SCHMID u. P GWEN, Liebigs Ann. Chem. 666 (1962) 97. R. CRIEGEEu. P GUENTHER,Chem. Ber. 96 (1963) 1564. u. E. K. FIELDS,J. org. Chemistry 28 (1963) 2537. M. J. FREMERY R.HUISGEN,Angew. Chem. 75 (1963) 631. u. P S. BAILEY, J. org. Chemistry 29 (1964) 703. C. D. JOHNSON u. A. L. TUMOLO, J. Amer. chem. SOC. 86 (1964) 4691. C. C. PRICE R.W MURRAY,R. D. YOUSSEFYEH, I? R. STORY,J. h e r . chem. SOC.89 (1967) 2429. K.GRIESBAUM, Chem. Ber. 101 (1968) 463. S.FLISZA~ M. GRANGER J. Amer. chem. SOC.92 (1970) 3361. R. CRIEGEE,Chemie in unserer Zeit 1973 75. G. D.FONG, R. L. KUCZKOWSKI, J. Amer. chem. SOC.102 (1980) 4763. D.CREMER, Angew. Chem. 93 (1981) 934. W.SANDER, Angew. Chem. 102 (1990) 362. V BALL,Tetrahedron Letters 35 (1994) 1163. K. GRIESBAUM, K. TESHIMA u. a., J. org. Chemistry 60 (1995) 4755.

Peresteroxidationen durch Einwirkung von tert. Butylperester I in Gegenwart katalytischer Mengen von Kupfer-Ionen. Mit dieser Methode konnen ungesattigte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ester, Ether und Sulfide in einem Schritt zu Acyloxy-Verbindungen I1 oxidiert werden.

R-C-H

I

+ R ' - CI t O O C ( C ~ ) ~--+

+

R-C-0-C-R'

It

(CW~COH

0

I

I1

R' = - CH3, - c6&j

R kann ein cyclischer, aromatischer, heterocyclischer oder acyclischer Rest sein. 526

In den meisten Fdlen wird nur ein Kohlenstoffatom bei der Reaktion oxidiert; sie ist sehr spezifisch. Aus Verbindungen mit endstandigen olefinischen Doppelbindungen I11 oder cyclischen Olefinen IV entstehen bei der Einwirkung von Perester in Gegenwart katalytischer Mengen von Kupfersalzen die Acyloxy-Derivate V und VI:

O V

VI

Iv

0

Aliphatische Olefine mit nicht entstandiger Doppelbindung und ohne a-staindige sekundare Wasserstoffatome isomerisieren sich und liefern bei der Reaktion ebenfalls 3-Acyloxy-Derivate mit endstandiger Doppelbindung. Dialkylether reagieren mit tert. Butylperester zu a-Acyloxyethern VII, die mit einem TherschuS Alkohol das Acetal VIII bilden. Auf diese Weise sind Aldehyde aus Ethern zuganglich.

0

VII

0

VIII

Die Peresteroxidationen werden je nach Reaktionspartner und -bedingungen verschieden formuliert. Folgendes Reaktionsschema kann jedoch viele der beobachteten Erscheinungen bei der Reaktion erklaren: 52 7

M

+

[R -CH'CH=CH2]'

0

R -C -0-Cu(I1) II

0

CH=CH2

+ R'-CH,

8 '\

+ R'-CH-CH=CH2 I

28

Cu(I1)-0-C

II

-R

0-C -R II

0

X

+ Cu@

0 XI

Der erste Reaktionsschritt besteht demnach in der Reduktion des Peresters durch ein Cu(1)-Ion, dann folgt Abspaltung eines Wasserstoffatoms aus dem Olefin IX durch das Alkoxy-Radikal; mit dem Alkyl-Radikal bildet sich der Komplex X, der unter Ruckbildung des Cu(1)-Ions in das Endprodukt XI iibergeht. Fur die starke Selektivitat der Peresteroxidationen sind extrem schnell verlaufende Liganden- und Elektronen-aertragngen verantwortlich, die die bei Reaktionen mit freien Radikalen ublichen Kettenubertragungen unmoglich machen.

M. S. KHARASCH u. G. SOSNOVSKY, J. h e r . chem. SOC.80 (1958) 756. M.S. KHARASCH,G. SOSNOVSKY u. N. C. YANG,J. Amer. chem. SOC.81 (1959) 5819. D.B. DENNEY,D. Z. DENNEYu. G. FEE, Tetrahedron Letters 15 (1959) 19. G.SOSNOVSKY u. N. C. YANG, J. org. Chemistry 25 (1960) 899. G. SOSNOVSKY, J. org. Chemistry 25 (1960) 874; 26 (1961) 281; Tetrahedron 13 (1961) 241; 18 (1962) 15.

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528

peri-Kondensation

SCHOLL

von polycyclischen Diarylketonen unter Einwirkung von Aluminiumchlorid bei hohen Temperaturen. In mehrkernigen Ketonen ist der Wasserstoff in periStellung zur Carbonylgruppe fur diese intramolekulare Dehydrierung aromatischer Kerne unter Bildung neuer Ringsysteme beweglich genug.

0 II

0 II

Dies gilt besonders, wenn Wasserstoffacceptoren, wie Luft, Braunstein oder chinoide Systeme, vorhanden sind bzw. letztere wahrend der Reaktion gebildet werden. Organische Basen, z.B. Pyridin, und katalytische Mengen Jod konnen die Reaktion erleichtern. Ob die Reaktion ionisch oder radikalisch verlauft, ist noch nicht gekliirt. Auch auf die Hydroxy-, Alkoxy- und Carboxy-Derivate der aromatischen Ketone und auf stickstoffhaltige Verbindungen wird die Kondensation ubertragen. Sie hat in der Chemie der Benzanthron-Farbstoffe breite Anwendung gefunden, wenn sie auch von manchen Isomerisierungen begleitet wird.

Auch intermolekular kann die Verknupfung von Arylkernen unter der katalytischen Abspaltung von Wasserstoff stattfinden:

529

Perylen

1.g-Bianthracen Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84; Anthracen-Ringschld, S. 125. u. C. SEER, Liebigs Ann. Chem. 394 (1912) 111; Mh. Chem. 33 (1912) 1; Ber. dtsch. R. SCHOLL chem. Ges. 55 (1922) 109. H. E. FIERZ-DAVID u. G. JACCARD, Helv. chim. Acta 11 (1928) 1046. G.BADDELEY, J. chem. SOC.1950 994. u. A. BALABAN,Chem. Ber. 91 (1958) 2109. C. D. NENITZESCU C. E H. ALLEN,Chem. Reviews 59 (1959) 987. H.VOLLMANN, Liebigs Ann. Chem. 669 (1963) 22. G.A. CLOWES,J. chern. SOC.1968 2519. 0. C.MUSGRAVE, Chem. Reviews 69 (1969) 500. M.L. POUTSMA,u. a,, Tetrahedron Letters 1978 873. G. HESSEin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 101. H. BLOME,E. CLAR,C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981) 374.

Persulfatoxidation von Phenolen

ELBS

in alkalischer Losung vorwiegend zu Hydrochinonen oder allgemein von einwertigen Phenolen oder Naphtholen zu zweiwertigen. Die Ausbeute ist nicht sehr hoch, doch liefert die Umsetzung ein reines Produkt. Elektronenanziehende Substituenten am Benzolkern erhohen die Ausbeute (Aktivierung der p-Stellung zur Hydroxylgruppe). Aldehydgruppen und Doppelbindungen bleiben unverandert. /%Naphthol kann mit dieser Methode nur schlecht oxidiert werden. 530

Als Nebenreaktion kommt es manchmal zu einer oxidierenden Kupplung, die Hydroxydiphenyl-Verbindungenliefert. 1st die p-Stellung besetzt, so kommt es zur Bildung von Brenzcatechin-Derivaten,allerdings in geringer Ausbeute, da hierbei auch teerige Produkte entstehen. Als Zwischenprodukt entsteht bei dieser Phenol-Oxidation ein Hydroxyphenyl-kaliumsulfat (I), das bei der Hydrolyse in Hydrochinon (11) ubergeht. Der Reaktionsmechanismus wird ionisch formuliert: OQ

OQ

I

OSO?

Die Auffindung dieser Reaktion wird manchmal irrtumlich BARGELLINI bzw.

NEUBAUER und FLATOW zugeschrieben. Aromatische Amine sind ebenfalls der Persulfatoridation zuganglich. So entsteht aus Anilin nach der Hydrolyse des Primiirproduktes 2-Aminophenolsulfat das 2-Aminophenol [BOYLAND-SIMS]. Vgl. Phenolaldehyd-Oxidation,S. 544.

K. ELBS,J.prakt. Chem. 48 (1893) 179. 0. NEUBAUER u. L. FLATOW, HOPPE-SEYLER’S Z. physiol. Chem. 62 (1907) 375. G. BARGELLINI u. Mitarb., Atti Reale Accad. naz. Lincei Rend. 20 (1911) 118; Gazz. chim. ital. 45 (1915) 90; 46 (1916) 249.

W BAKERu. N. C. BROW,J. chem. Soc. 1948 2303. I. H. UPDEGRAFF u. H. G. CASSIDYJ. Amer. chem. Soc. 71 (1949) 407. J. FORREST u. V PETROW, J. chem. Soc. 1950 2340. S. M. SETHNA, Chem. Reviews 49 (1951) 91. R. U. SCHOCK jr. u. D. L. TABERN, J. org. Chemistry 16 (1951) 1772. E. BOYLAND, F! SIMS, J. chem. SOC.1954 980. 0. C. DERMER u. M. T. EDMISON, Chem. Reviews 67 (1957) 103. E. J. BEHRMAN u. PI?WALKER,J. Amer. chem. SOC.84 (1962) 3454. J. B. LEE,B. C. UFF,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 21 (1967) 453. Y.OGATA,T.AKADA,Tetrahedron 26 (1970) 5945. E. J. BEHRMAN, Org. Reactions 35 (1988) 421. K.-EWEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 43,

531

Phenanthren-RingschluB

BOGERT-COOK

von 1-P-Phenylethyl-1-cyclohexanol(111) beim Behandeln mit konzentrierter Schwefelsaure, wobei Octahydro-phenanthren-DerivateIV entstehen, die mit Selen zu Phenanthrenen X dehydriert werden konnen. Ausgangsprodukt dieser Synthese ist P-Phenylethylmagnesiumbromid(I), das mit Cyclohexanon (11) zu dem tertiaren cyclischen Alkohol I11 kondensiert wird. Diese einfache Phenanthren-Synthese ist allgemein anwendbar.

6+yJ- p ! p CH2lMgBr

I

I1

N

I11

Ein ahnlicher Syntheseweg beginnt rnit der Kondensation von P-Phenylethylbromid (V) mit dem Kaliumderivat des Cyclohexanon-2-carbonsaureesters (VI).Bei der alkalischen Hydrolyse entsteht aus dem Zwischenprodukt VII unter Decarboxylierung das cyclische Keton VIII, dessen Reduktion mit Natrium 2-~-Phenylethyl-cyclohexanol (IX)liefert:

Phenanthren-Ringschlup (BARDHAN-SENGUPTA)

IX

Der Ringschlulj von

X

(IX) erfolgt durch Erhitzen im Vakuum mit P2O5.

J. C. BARDHAN u. S. C. SENGUPTA, J. chem. SOC.1932 2520,2798. M. T.BOGERT,Science [New Yorkl 77 (1933) 289. J. W COOKu. C. L. HEWETT,J. chern. SOC.1933 1098; Chem. and Ind. 52 (1933)451,603.

532

M. T. BOGERTu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.56 (1934) 185,959; 57 (1935) 151. R. P LINSTEAD, Annu. Rep. Progr. Chem. 33 (1936) 319. D. PERLMAN, D. DAVIDSON u. M. T. BOGERT, J. org. Chemistry 1 (1936) 288,300. E. BERGMAN, Chem. Reviews 29 (1941) 535. R. D. HAWORTH u. B. P MOORE,J. chem. Soc. 1946 633. E BERGELu. A. L. MORRISON, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 2 (1948) 376,378. W. B. RENFROW, A. RENFROW, E. SHOUN u. C. A. SEARS, J. h e r . chem. Soc. 73 (1951) 317. E E. KING,T. J. KING,J. chem. SOC.1954 1373. R. G. HARVEY, M. HALONEN, Canad. J. Chem. 45 (1967) 2630. H. CHRISTOL, A. GAVEN,Y. PIETRASANTA, J. L. VERNET,Bull. SOC.chim. France 1971 4510. C. SCHMIDT, J. THAZHUTHAVEETIL, Canad. J. Chem. 5 1 (1973) 3620.

Phenanthren-RingschluB

PSCHORR

von diazotierten Aminostilben-Derivaten durch Einwirkung von Kupferpulver. Man kondensiert zunachst o-Nitrobenzaldehyd (I) und Phenylessigsaure (11) zur o-Nitrostilbencarbonsaure(1111, in der schon 2 Kerne bruckenartig miteinander verbunden sind. Nun reduziert man zum Amin und verwandelt es mit salpetriger Saure in das Diazoniumsalz IV Durch Einwirkung von Kupferpulver oder NaJ in Aceton wird Stickstoff abgespalten, und es erfolgt Ringschlulj uber das Radikal V zur Phenanthrencarbonsaure-(9) (VI).

I

I1

I11

acHZcO acH='O , COOH

,COOH

HON%

NH2

NPCl'

Iv

V

VI

Vgl. Diaryl-Synthese, S. 263.

533

R. PSCHORIS Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896) 496; 33 (1900) 176; Liebigs Ann. Chem. 391 (1912) 40.

R. PSCHORR u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 162, 1826, 1829; 34 (1901) 3998; 35 (1902) 4400,4412; 39 (1906) 3106. A. WINDAUS u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 57 (1924) 1871, 1875. I! RUGGLIu.A. STAUB,Helv. chim. Acta 19 (1936) 1288; 20 (1937) 37. H. H. HODGSON, J. chem. SOC.1948 348. D. H. HEYu. J. M. OSBOND, J. chem. SOC.1949 3164,3172. D. H. HEYu. Mitarb., J. chem. SOC.1952 1508; 1954 4263. I!H. LEAKE,Chem. Reviews 56 (1956) 27. D. E DETAKOrg. Reactions 9 (1957) 409. D. E DETARu. T. E. WHITELEY, J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 2498. T. COHEN,R. M. MORANjr. u. G. SOWINSKI, J. org. Chemistry 26 (1961) 1. W. HERZu. D. R. K. MURTY,J. org. Chemistry 26 (1961) 418. K.SUZUKI, E. K. WEISBURGER u. J. H. WEISBURGEISJ. org. Chemistry 26 (1961) 2239. R.HUISGENu. W D. Z A H L EChem. ~ Ber. 96 (1963) 747. R. A. ABRAMOVITCH u. I. D. SPENSER, Adv. Heterocyclic Chem. 3 (1964) 129. R. A. ABRAMOVITCH, A. ROBSON,J. chem. SOC.(C) 1967 1101. B. CHAUNCY, E. GELLERT, Austral. J. Chem. 22 (1969) 993. l? E GADALLAH, A. A. CANTU,R. M. ELOFSON, J. org. Chemistry 38 (1973) 2386. A. J. FLOYD,S. E DYKE,S. E. WARD,Chem. Reviews 76 (1976) 509. M. SAINSBURY, Tetrahedron 36 (1980) 3327. R. I. DUCLOS jr., J. S. TUNG,H. RAPOPORT, J. org. Chemistry 49 (1984) 5243. S.KARADYu. a,, J.Amer. chem. SOC.117 (1995) 5425. H. BLOME,E. CLAq C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981) 420.

Phenanthren-Synthese

HAWORTH

durch Cyclisierung von y-Arylbuttersaure und Aromatisierung des neuen Ringes durch eine Selen-Dehydrierung. Aromatische Verbindungen werden zunachst mit den Anhydriden zweibasiger aliphatischer Sauren, vor allem Bernsteinsaure, in Gegenwart von Aluminiumchlorid-Katalysatoren zu den P-Aroylpropionsauren acyliert. Die Carbonylgruppe kann dann mit Zink und Salzsaure (vgl. S. 196) zur Methylengruppe reduziert werden. Die auf diese Weise entstandene y-Arylbuttersaure erleidet mit 85prozentiger Schwefelsaure RingschluS zum cyclischen Keton, das anschlieljend in polycyclische Hydroaromaten und weiter in aromatische Verbindungen ubergefuhrt werden kann.

534

Substituierte Bernsteinsaureanhydride liefern die entsprechenden substituierten mehrkernigen Systeme. Die Cyclisierung geht auch mit flussiger wasserfreier Fluorwasserstoffsaure, mit Essigsaureanhydrid in Gegenwart eines Katalysators oder, bei empfindlichen aromatischen Ringen, mit einem milderen Kondensationsmittel, z. B. Zinn(1V)-chlorid,vor sich. Vgl. Acylierung von Aromaten, S. 24.

E KROLLPFEIFFER u. W SCHAFER, Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923)620. R. D. HAWORTH, J. chem. SOC.1932 1125,2717. R. D. HAWORTH u.Mitarb., J. chem. Soc. 1932 1784,2248,2720;1934 454. HUANG-MINLON, J.h e r . chem. Soc. 68 (1946)2487. E.BERLINER, Org. Reactions 5 (1949)229. D. D. PHILLIPS u.M. E BRUNO, J. org. Chemistry 28 (1963)1627. A. U.RAHMAN,N. M. RODRIGUEZ, Chem. Ber. 104 (1971)2651. A. J. FLOYD, S.E DYKE,S. E. WARD,Chem. Reviews 76 (1976)509. L.R. KLEMM,Adv. Heterocyclic Chem. 32 (1982)197. H. BLOME,E. CLAR,C. GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981)434.

535

Phenanthridin-Ringschld3

PICTET-HUBERT (MORGAN -WALLS)

durch Cyclodehydrutisierung von o-Acylamino-biphenylen beim Erhitzen mit Zinkchlorid auf 250 bis 300" oder in Gegenwart von Polyphosphorsaure auf 150". R H I

I

OC- N

R

l=N

MORGANund WALLS benutzten an Stelle von Zinkchlorid Phosphoroxychlorid als wasserabspaltendes Reagenz und Nitrobenzol als Losungsmittel. Die Reaktion, eine spezielle Variante des Isochinolin-Ringschlusses nach BISCHLER-NAPIERALSKI, verlauft dann unter milderen Bedingungen, was vor allem die Darstellung von Derivaten mit funktionellen Gruppen ermoglicht. Auljerdem sind die Reaktionsprodukte leichter zu isolieren. Die Cyclisierungstendenz zeigt eine gewisse Abhangigkeit von den Kernsubstituenten und der Natur der Acylgruppe. A. PICTET u. A. HUBERT,Ber. dtsch. chem. Ges. 29 (1896) 1182. G.T. MORGANu. L. P WALLS,J. chem. SOC.1931 2447; 1932 2225. L.P WALLS,J. chem. SOC. 1945 294. J. CYMERMAN u. W l? SHORT,J. chem. SOC. 1949 703. J. M. BUTLER, J. h e r . chem. SOC.71 (1949) 2578. u. K. SCHOFIELD, Chem. Reviews 46 (1950) 175. R. S. THEOBALD jr., N. W KALENDA, J. h e r . chem. SOC.76 (1954) 1699. E. C. TAYLOR P C. CHANDRACHOOD, N. R. SHETE,Tetrahedron 37 (1981) 825. N. S. NARASIMHAN,

Phenol+Dienon-Umwandlung

ZINCKE-SUHL

durch Alkylierung von p-Kresol mit Tetrachlorkohlenstoff in Gegenwart von Aluminiumtrichlorid. Es bildet sich 4-Methyl-4-trichlormethyl-2.5-cyclohexadienon:

536

Bei Anwendung eines Uberschusses an AlC13 in Schwefelkohlenstoff als Losungsmittel werden Ausbeuten von 60%erhalten. Auch mit Supersauren kann die Umwandlung bewirkt werden. So entsteht aus 5-Hydroxyindan (I)mit HF/SbFS 3-0x0-bicyclo [4.3.0] nona-1.4-dien (11):

I Vgl. Dien-ol

I1

-+Benzol-Umlagerung,S. 295; Dienon + Phenol-Umlagerung, S. 297.

T. ZINCKE u. R. SUHL, Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906) 4148. M. S. NEWMAN u. A. G. PINKUS, J. org. Chemistry 19 (1954) 978,985. J.-M. COUSTARD, J.-C. JACQUESY, Bull. SOC.chim. France 1973 2098. J. P GESSON,J.-C. JACQUESY, Tetrahedron 29 (1973) 3631. H. G. THOMAS in HOUBEN-WEYLMULLER7/2b(1976) 1414.

Phenol-Formaldehyd-Polykondensation

BAEKELANDLEDERER-MANASSE

zu Phenoplasten. Die Carbonylgruppe des Formaldehyds verknupft durch aldolartige Addition mit den 0-bzw. p-standigen Wasserstoffatomen des Phenols die aromatischen Kerne, so da13 es zu Verkettung und Vernetzung kommen kann. Durch die Wahl des Kondensationsmittels und durch Variieren des Verhdtnisses PhenoUFormaldehyd kann man Zwischenprodukte mit verschiedenen Eigenschaften herstellen, dabei kann im alkalischen Medium nur Formaldehyd eingesetzt werden, da sonst Selbstkondensation eintritt. In Gegenwart von verdunntem Alkali bilden sich die Reaktionsprodukte mit freien Hydroxymethylengruppen, also Phenolalkohole, bei saurer Kondensation unter Brukkenbindung Dihydroxydiaryl-methane.

Phenol-Aldehyd-Kondensation(BAEYER) R I

P

Die Bis-(4-hydroxyphenyl)-alkane I sind schwierig zu isolieren, weil Isomere und hohere Kondensationsprodukte entstehen. 537

Allgemein wird diese Polykondensation durch die strukturellen Verhaltnisse und die Konzentration der Reaktionspartner, durch die Temperatur und das Kondensationsmittel gesteuert. So entsteht in saurem Medium unter hoherem Phenolverbrauch ein nicht hartendes Harz, der sog. Novolak, wahrend in alkalischer Losung mehr Formaldehyd verbraucht wird und ein hartendes Harz gebildet wird. Novolake konnen aber in hiirtbare Harze ubergefuhrt werden (2.B. mit Hexamethylentetramin). Die niedrigen Kondensationsprodukte werden als Lacke verwendet, die sich durch Erwarmen nachharten lassen (Resole),die mittleren Glieder sind formbar und zeigen elastische Eigenschaften (Resitole),die hoheren sind hart und einigermden hitzebestandig (Resite). Durch Mitkondensation substituierter Phenole, z. B. Xylenole, lassen sich manche Eigenschaften des Harzes variieren. OH

OH

OH

H

H

HO -CH2

538

CH2 -OH

Phenolalkoholeund -polyakohole

Dihydroxydiarylmethane

+ Formaldehyd Novolake

*

Resole (selbsthlirtend)

Resite A. V. BAEYER, Ber. dtsch. chem. Ges. 5 (1872)25,280,1094. L. LEDERER, J. prakt. Chem. [2150 (1894)223. 0.MANASSE,Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894)2409. K.V. AUWERSu. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907)2524. L.H.BAEKELAND, Chemiker-Ztg. 33 (1909)317; Ind.Engng. Chem. 1 (1909)149;17 (1925)225. J. TRAUBENBERG, Angew. Chem. 36 (1923)515. N.J. L.MEGSONu. A. A. DRUMMOND, J. SOC.chem. Ind. Trans. 49 (1930)251. G. T.MORGAN, J.Soc. chem. Ind. Trans. 49 (1930)245. M. KOEBNER, Chemiker-Ztg. 54 (1930)619;Angew. Chem. 46 (1933)251. K.H.MEYER,Trans. Faraday SOC.32 (1936)345. A.ZINKEu.E. ZIEGLER, Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941)541. H.v. EULER,Angew. Chem. 54 (1941)458. V H. TURKINGTON u. I. ALLEN, Ind. Engng. Chem. 33 (1941)966. E. E PRATT u.L. Q.GREEN,J. h e r . chem. SOC.75 (1953)275.

539

R. RIEMSCHNEIDER u. VL COHNEN, Chem. Ber. 90 (1957) 2720; 91 (1958) 2600. H. K A M M E R EAngew. ~ Chem. 70 (1958) 390. J. S. RODIA u. J. H. FREEMAN, J. org. Chemistry 24 (1959) 21. H. M. FOSTERu. D. W HEIN,J. org. Chemistry 26 (1961) 2539. H. SCHNELL u. H. KRIMM, Angew. Chem. 75 (1963) 662. N. J.MEGSON,Chemiker-Ztg. 96 (1972) 15. E. BARON1 in G. M. SCHWAB, Handbuch der Katalyse 7 I1 (Wien 1943) 520. R. WEGLER u. H. HERLINGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 14/2 (1962) 193. K.-D. BODEin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 1039. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la (1980) 1365.

Phenol-Formylierung (Aldehyd-Synthese)

DUFF

in o-Stellung mit Hexamethylentetramin beim kraftigen Erhitzen zusammen mit Borsaure oder Ethoxyet hanol-BorsaureIGlycerin.

Auch Dialkylaniline konnen auf diese Weise in die entsprechenden Dialkylaminobenzaldehyde ubergefuhrt werden, wobei allerdings die para-Verbindung entsteht.

Die Ausbeuten dieser Reaktion liegen nicht hoch (15 bis 20%);dafur ist diese Arylaldehyd-Synthese sehr rasch und einfach durchzufuhren und liefert ein reines Produkt. Eine betrachtliche Verbesserung der Reaktion erzielt die Verwendung von Trifluoressigsaure als Losungsmittel, die die Formylierung aromatischer Kohlenwasserstoffe erlaubt. Als Reaktionsverlauf wird angenommen: ( ( m 2 > 6 N 4 [m2--d0)

540

CH=NH

CHO

Vgl. Aldehyd-Synthese, S. 50.

J. C. DUFFU.E. J. BILLS,J. chem. SOC.1932 1987;1934 1305. J. C. DUFF,J. chem. SOC.1941 547;1945 276; L.N. FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946)230. A. ZINKE u. Mitarb., Mh. Chem. 78 (1948)311;80 (1949)148. C. E J. ALLENu. G. W L E U B N EOrg. ~ Syntheses 31 (1951)92. J. C. DUFFu. V I. FURNESS,J. chem. SOC.1951 1512;1952 1159. C. CARDANI, G. CASNATI,E PIOZZI u. B. CAVALLERI, Gazz. chim. ital. 88 (1958)487. Y.OGATA,A. KAWASAKI, E SUGIURA,Tetrahedron 24 (1968)5001. W E. SMITH,J. org. Chemistry 37 (1972)3972. A. CHATTERJEE,K.M. BISWAS,J. org. Chemistry 38 (1973)4002. N. BLAZEVIC,D. KOLBAH, B. BELIN,V SUNJIC,E KAJFEZ,Synthesis 1979 166. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954)43,198. G. SIMCHEN in HOUBEN-WEYL-MULLER E3 (1983)104.

REIMER-TIEMANN

Phenol-C-Formylierung (Aldehyd-Synthese)

mit Chloroform und wd3rigem Alkali zu 0- und p-substituierten Aldehyden. Das Verhaltnis der beiden Isomeren hangt von den Substituenten und vom Losungsmittel ab. Fiihrt man die Reaktion in Gegenwart von tert. Aminen aus, so entsteht nur der o-Aldehyd. Im allgemeinen liegt die Ausbeute zwischen 20 und 30% und selten iiber 50%, nur bei Phenol selbst (4Salicylaldehyd) bei 60%.

Hoe,

aoH CHO

Sie wird verringert (25%), wenn der Benzolring elektronenanziehende Substituenten enthdt, z. B. Sulfo-, Nitril-, Carboxyl- oder Nitro-Gruppen, die den Kern desaktivieren. Nur Verbindungen mit freier phenolischer Hydroxylgrup54 1

pe, die uber eine Phenolatbildung ihre 0-und p-Stellung mesomer aktivieren konnen (Elektronenverschiebung an diese Stellen), lassen sich in Aldehyde uberfuhren. Phenolether liefern die Reaktion nicht. Auch aus elektronenreichen Heteroaromaten, wie z. B. aus Pyrrol und Indol, erhiilt man die entsprechenden Aldehyde, meistens Gemische verschiedener Formylierungsprodukte.

Bromoform, Jodoform und Trichloressigsaure setzen sich ebenso gut um wie Chloroform. Verantwortlich fur einen elektrophilen Angriff des Chloroforms auf das Phenolat-Anion I ist ein durch alkalische Hydrolyse intermediar gebildetes Dichlorcarben ICC12 (+ 11). Durch Protonenwanderung entsteht die Verbindung 111, die zum Aldehyd IV hydrolysiert wird.

I

I1

I11

Iv

Nebenreaktionen sind die Bildung von Cyclohexadienon-Produkten V (anomale Reaktion) und Ringerweiterungen bei der Formylierung von Heterocyclen . So ist es beim p-Kresol und l-Methyl-naphthol-(2) gelungen, die Methyldichlormethyl-keton-Verbindungzu isolieren:

5% CHC12

H3C

V Vgl. Pyrro1-j Pyridin-Ringerweiterung,S. 591.

542

K. REIMEP, Ber. dtsch. chem. Ges. 9 (1876) 423. K. REIMERu. F: TIEMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 9 (1876) 824, 1285. K. V. AUWERS u.G. KEIL,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902) 4207; 36 (1903) 1861, 3902. D. E. ARMSTRONG u. D. H. RICHARDSON, J. chem. SOC.1933 496. A. RUSSELL u. L. B. LOCKHART, Org. Syntheses 22 (1942) 63. H. GILMAN,C. E. ARNTZEN u. E J. WEBB,J. org. Chemistry 10 (1945) 374. L. N. FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946) 229. E BELLu.W H. HUNTER,J. chem. SOC.1950 2903. J. HINE,J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 2438. R. M. DODSONu. W PWEBB, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 2767. H. WYNBERG, J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 4998. W. E. TRUCE,Org. Reactions 9 (1957) 37. H. WYNBERG, Chem. Reviews 60 (1960) 169. J. chem. SOC.1961 1663. E. A. ROBINSON, R. H. WILEYu. Y.YAMAMOTO, J. org. Chemistry 25 (1960) 1906. M. S. GIBSON,J. chem. SOC.1961 2251. J. HINEu. J. M. VAN DER m E N , J. org. Chemistry 26 (1961) 1406. S. COHEN,E. THOMu. A. BENDICH, J. org. Chemistry 28 (1963) 1379. D. S. KEMP, J. org. Chemistry 36 (1971) 202. E. W MEIJER, Org. Reactions 28 (1982) 1. H. WYNBERG, Y. SASSON,Synthesis 1986 569. R. NEUMANN, B. R. LANGLOIS, Tetrahedron Letters 32 (1991) 3691. M. C. JIMENEZ, M. A. MIRANDA, R. TORMOS, Tetrahedron 51 (1995) 5825. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 36. E3 (1983) 16. G. SIMCHEN in HOUBEN-WEYL-MULLER

Phenol-Synthese (Chlorbenzol-Hydrolyse)

RASCHIG

aus Chlorbenzol durch katalytische Wasserdampf-Hydrolyse. In erster Stufe wird Benzol mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators in Chlorbenzol iibergefiihrt. In einem Konverter wird das Chlorbenzol katalytisch (z. B. Erdalkaliphosphate) bei 400 - 500" zu Phenol hydrolysiert, wobei der Chlorwasserstoff zuriickgewonnen wird.

Dieses Verfahren besitzt heutzutage keine Bedeutung mehr. E RASCHIG, E P 698341 (1930); Chem. Zbl. 1931 I1 1491. W MATHES,Angew. Chem. 52 (1939) 591. T. R. OLIVE,Chem. metallurg. Engng. Nov. 1940 789. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lc (1976) 153.

543

Phenolaldehyd-Oxidation

DAKIN

mit Wasserstoffperoxid in alkalischer Losung zu Polyphenolen. Dabei mu13 die OH-Gruppe frei und in 0- oder p- Stellung zur Carbonylgruppe vorliegen. m-Phenolaldehyde sind daher der Reaktion nicht zuganglich. Aus der Aldehydgruppe entsteht bei der Oxidation Ameisensaure, die von uberschussigem H202 z.T. zu C02 weiteroxidiert wird. Wesentlich verbessert wird die Reaktion durch einen Uberschu13 von 2 Mol Alkali auf 1 Mol Carbonylverbindung. OH

OH

w

50"

CHO

OH

CH3

Bei dem Ersatz von C=O durch OH entstehen aus 0-und p-Hydroxyacetophenon Brenzcatechin bzw. Hydrochinon. Auch bei Derivaten des Benzaldehyds und Acetophenons (Halogen-, Nitro-, Amino- oder Methoxy-) tritt eine Oxidation zu Polyphenolen nur dann ein, wenn sie in 0- bzw. p-Stellung eine freie Hydroxylgruppe enthalten. Mit dieser Reaktion kann man aus 3-Formyl-indol uber Indoxyl Indigo erhalten. Als Reaktionsmechanismus wird (ahnlich dem der Keton 4 Ester-Oxidation S. 446)eine primare Addition des Peroxids an die polanach BAEYER-VILLIGER, re Carbonylgruppe diskutiert, der dann eine Umlagerung folgt. H I

+ HOOO a

C

=OH O

-a

0 , 50 ',H

+

HOO

OH

Vgl. Persulfatoxidation von Phenolen, S.530.

544

+

-0

aoH+ HCOOO

OH

H. D. DAKIN,h e r . chem. J. 42 (1909) 477.

A. R. SURREY, Org. Syntheses 26 (1946) 90. R. CRIEGEE, Liebigs Ann. Chem. 560 (1948) 127. S. L. FRIESS,J. Amer. chem. Soc. 71 (1949) 2571. D.H. ROSENBLATT u. R. W ROSENTHAL, J. Amer. chem. Soc. 75 (1953) 4607. N.CAMPBELL, T. G. HALSALL, J. W CORNFORTH, Annu. Rep. Progr. Chem. 50 (1953) 195. W BAKER, H. E BONDY,J. GUMBu. D. MILES,J. chem. Soc. 1953 1615. A.R. SURREY,Org. Syntheses, Coll. Vol. III (1955) 759. G. CHIURDOGLU u. R. FUM, Tetrahedron Letters 1963 1715. J. B. LEE, B. C. UFF, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 21 (1967) 454. A.CHATTERJEE,G. K. BISWAS,A. B. KUNDUN, J. Indian Chem. SOC.46 (1969) 429. M. B. HOCKING,K. BHANDARI, B. SHELL,T. A. SMYTH, J.org. Chemistry 47 (1982) 4208. J. MUZART, Synthesis 1995 1325,1335. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954) 489. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6llc (1976) 292.

Phenolat-Carboxylierung (Salicylsaure-Synthese)

KOLBE-SCHMITT

zu Salicylsaure mit Kohlendioxid bei erhohter Temperatur. Das Kohlendioxid wird unter volligem Wasser-AusschluS bei 180 bis 200" uber trockenes moglichst fein verteiltes Natriumphenolat geleitet, wobei das Natriumsalz der Salicylsaure in etwa 25prozentiger Ausbeute entsteht. Die Halfte des Phenols wird nicht ausgenutzt. ONa

ONa COONa

Arbeitet man unter erhohtem Druck von 4 bis 7 a t (SCHMITT), so erhalt man schon bei niedrigerer Temperatur (etwa 125") beinahe die theoretische Ausbeut e a n Salicylsaure. Zur Erzielung einer grogen reaktionsfahigen Oberflache kann man das Phenolat mit ausgegluhtem Natrium- oder Kaliumcarbonat oder mit Glasperlen mischen. Die Natur des Alkalimetalls beeinflufit das Reaktionsprodukt. Nutrium- und Lithium-phenolat liefern ortho-Hydroxycarbonsaure,Kaliumphenolat hauptsachlich die para-Verbindung, Natriumphenolat liefert mit CO+Na2C03 unter Druck beim Erhitzen in guter Ausbeute selektiv die p-Hydroxycarbonsaure. Carboxylierung von /I-Naphtholnatrium liefert bei 260" 2-Naphthol-carbonsaure-(3), /I-Naphtholkalium 2-Naphthol-carbonsaure-(6).Zur praparativen Carboxylierung noch hoher kondensierter Ringsysteme benotigt man Kohlendioxid-Drucke bis zu 120 at. Dieselben Bedingungen sind auch bei substituier545

ten Phenolen und Naphtholen notwendig. SchlieSlich konnen auch heterocyclische Phenole mit Kohlendioxid in Hydroxycarbonsauren ubergefuhrt werden. Substituenten 2. Ordnung, z. B. Sulfogruppe und Nitrogruppe, erschweren die Carboxylierug, OH- bzw. NH2-Gruppen erleichtern sie. In diesem Falle ist sie schon in waiDriger Losung in Gegenwart von Kaliumcarbonat mogIich:

OH

OH

Analog verhalten sich Brenzcatechin und Resorcin. Die eigentliche Carboxylierung wird als elektrophile Substitutionsreaktion formuliert. (E. MULLER). 3

0

0

H. KOLBE,Liebigs Ann. Chem. 113 (1860) 125; J. prakt. Chem. (2) 10 (1874) 89; 11 (1875) 24. H . KOLBEu. E. LAUTEMA”,Liebigs Ann. Chem. 113 (1860) 125; 115 (1860) 157, 178,201. R. SCHMITT, J. prakt. Chem. (2) 31 (1885) 397; Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2703. S. TIJMSTRA,Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 1375; 45 (1912) 2837. u. E J. WEBB,J. org. Chemistry 10 (1945) 374. H. GILMAN, C. E. ARNTZEN A. LUTTRINGHAUS u. G. WAGNER-V. SjiiiF, Liebigs Ann. Chem. 557 (1945) 36. H. JESKEY u. 0. BAINE,J. org. Chemistry 15 (1950) 233. D. CAMERON, A. S. LINDSEYu. H. JESKEY,Chem. Reviews 57 (1957) 583. S. E . HUNT,J. I. JONES,A. S. LINDSEY,D. C. KILLOHu. H. S. TURNER,J. chem. SOC.1958 3152. J. I. JONES,Chem. and Ind. 1958 228. L. DOUB,J. A. SCHAFEK 0. L. STEVENSON, C. T. WALKERu. J. M.VANDENBELT, J. org. Chemistry 23 (1958) 1422. B. RAECKE, Angew. Chem. 70 (1958) 1. Y.OGATA,M. HOJOu. M. MORIKAWA, J. org. Chemistry 25 (1960) 2082. 0. RIEDELu. H. KIENITZ,Angew. Chem. 72 (1960) 738. F? DARE u. E. SANDRI,Chem. Ber. 9 3 (1960) 1085. Y. YASUHARA, T. NOGI, Chem. and Ind. 1969 77. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 372. K.-D. BODEin HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l c (1976) 1086.

546

Phenolketon-Synthese

HOESCH-HOUBEN

aus mehrwertigen Phenolen oder Phenolethern mit Nitrilen in Gegenwart von Salzsaure, Zinkchlorid- oder Aluminiumchlorid-Katalysatoren. Sie entspricht der Aryl-Formylierung nach GATTERMANN. Die Reaktion wird in trockenem Ether oder Chlorbenzol vorgenommen und fuhrt wahrscheinlich primar iiber die isolierbaren Ketimin-hydrochloride I, die dann zum Keton hydrolysiert werden.

HO R-CZN HCl

*

C-R

C-R

NH HC1

0

II

II

I

Die Reaktion dient zur Darstellung zahlreicher phenolischer Ketone. Unter diesen synthetischen Hydroxyketonen befindet sich eine ganze Reihe wichtiger Naturstoffe. Auch Pyrrole lassen sich in Pyrrolketone I1 uberfiihren. Die Nitril-Komponente kann in weiten Grenzen variiert werden, die Zahl der Phenole, die in die Reaktion eingesetzt werden kann, ist dagegen beschrankt.

1111 N H

RCN,

1 1 5 N H

C-R II

+C A C - R

NH-HCl

N H

II

O I1

Mit Phenol selbst versagt die Reaktion [+CGH~OC(CH~)=NH]. Auch gewisse substituierte Nitrile, z. B. a$-ungesattigte und solche, die in P-Stellung z.B. Halogen, Hydroxy-, Carbethoxy-, Aldehyd- oder Ketogruppen tragen, zeigen einen anomalen Reaktionsverlauf und liefern andere Produkte. Mit Trichloracetonitril entstehen aus aromatischen Kohlenwasserstoffen oder Phenolen zunachst Ketimin-hydrochloride 111, die in normaler Weise mit verdunnten Sauren zu Trichlomethyl-arylketonen IV hydrolysiert werden konnen, mit Kaliumhydroxid aber Haloform-Spaltung eingehen; es entstehen in ausgezeichneter Ausbeute Nitrile I?

54 7

Nitril-Synthese (HOUBEN-FISCHER) CN

N H o HCl II

c -CCk I

0 II

I11

Iv Vgl. Aryl-Formylierung, S. 133. S. MINOVICI, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899) 2206. J. HOUBENu. E. SCHMIDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 46 (1913) 2447; 3616. K. HOESCH,Ber. dtsch. chem. Ges. 48 (1915) 1122; 60 (1927) 389,2537. H. STEPHEN, J. chem. SOC.117 (1920) 1529. J. HOUBEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 59 (1926) 2880; 60 (1927) 1554; 61 (1928) 1597. J. HOUBENu. W FISCHER, J. prakt. Chem. [21 123 (1929) 313; Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930) 2464; 64 (1931) 2645; 66 (1933) 341. D. T.MOWRY,Chem. Reviews 42 (1948) 221. P E. SPOERRI u. A. S. DU BOIS, Org. Reactions 5 (1949) 387,390. W. B. WHALLEY, J. chem. SOC.1951 665. L. L.WOODS,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 3161. K.C. GULATI,S. R. SETHu. K. VENKATARAMAN, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 522. R. ROGERu. D. G. NEILSON, Chem. Reviews 61 (1961) 184. T. IWADARE, Y. YASUNARI,S. TONO-OKA, M. GOHDAu. T IRE, J. org. Chemistry 28 (1963) 3206. E. A. JEFFERY,D. P N. SATCHELL, J. chem. SOC. (B) 1966 579. M. I. AMER, B. L. BOOTH,G. E NOORI,M. E PROENCA, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1983 1075. M. YATO, T OHWADA, K. SHUDO,J. Amer. chem. SOC.113 (1991) 691. Y.SATO,M. YATo, T OHWADA, S. SAITO,K. SHUDO,J. Amer. chem. SOC. 117 (1995) 3037. C.-W SCHELLHAMMER in HOUBEN-WEYL-MULLER 7l2a (1973) 389,398.

Phenoxathiin-RingschluO

FERRARIO-ACKERMANN

von Diphenylethern durch Einbau einer Schwefelbriicke beim Erhitzen mit Schwefelpulver. Die Reaktion verlauft in Gegenwart von Aluminiumchlorid und liefert die besten Ausbeuten, wenn man einen geringen IherschuB des Phenylethers, etwa 1,3Mol auf 1Mol Schwefel und 0,5 Mol Aluminiumchlorid, auf dem Wasserbad so lange erhitzt (etwa 4 Stunden), bis die Entwicklung des bei der Reaktion entstehenden Schwefelwasserstoffs beendet ist. So erhalt man z. B. aus p-Tolyl-phenyl-ether + 3-Methyl-phenoxathiin und entsprechend das 3-Chlor-phenoxathiin. 548

+

H2S

E. FERRARIO, Bull. SOC.chim. France [419(1911)536. E ACKERMA", DRF? 234743; FRIEDLANDER10 (1910-1912)153; Chem. Zbl. 1911 I 1768; C. A. 5 (1911)2912. C. M. SUTEIS J. l?McKENZIE u. C. E. MAXWELL, J. h e r . chem. Soc. 58 (1936)717. C. M. SUTER u. E 0. GREEN,J. h e r . chem. Soc. 59 (1937)2578. G. M. BENNETT,S. M. LESSLIE u. E. E. TURNER,J. chem. Soc. 1937 444. C.M.SUTER u. C. E. MAXWELL,Org. Syntheses 18 (1938)64;Coll. Vol. 2 (1943)485. C. L. DEASY,Chem. Reviews 32 (1943)174.

Phenylester+Acylphenol-Umlagerung

FRIES

beim Erhitzen der Phenylester aliphatischer und aromatischer Carbonsauren in Gegenwart aquimolekularer Mengen Aluminiumchlorid. Aliphatische Phenylester lagern sich leichter um als aromatische. J e nach den Reaktionsbedingungen fuhrt diese Umlagerung zu o- oder pdcylphenolen.

6

O-CO-R

0 OH

bzw.

OH

&co-R

CO I

R So entsteht bei maljiger Temperatur (unter 100")hauptsachlich die p-Verbindung, bei hoherer gewohnlich das o-Acylphenol. Auch die Wahl des Umlagerungskatalysators - neben Aluminiumchlorid wird manchmal Bortrifluorid, Zinkchlorid, Eisen(II1)-chlorid oder Titan(IV)-chlorid verwendet - kann das Verhaltnis der entstehenden o- und p-Isomeren beeinflussen. Die Reaktion 1 a t sich ohne Losungsmittel durchfuhren, jedoch erleichtert die Verwendung von Nitrobenzol die Umlagerung, die dann bereits bei tieferer Temperatur verlauft. Auch Chlorbenzol, Schwefelkohlenstoff und Tetrachlorethan sind als Losungsmittel verwendet worden. Schlieljlich ist die Struktur der Ausgangsverbindung von Einflulj auf das Isomeren-Verhdtnis. So nimmt bei den aliphatischen Phenylestern die Tendenz zur Bildung der o-Verbindung mit steigender Molekulgrolje des Acylrestes zu. 549

Man nimmt an, dal3 die Reaktion mindestens teilweise intermolekular verlauft, denn es wurde eine Ubertragung von Acyl-Gruppen von einem Molekul auf das andere beobachtet. Dies ld3t sich uber die Bildung der Verbindung I (Ausbildung einer koordinativen Bindung mit dem AlCl3) formulieren. Dadurch wird die Bildung des Acyl-Kations I1 erleichtert, das nun den Benzolring des Anions I11 angreifen kann. Durch ortho-Wanderung entsteht der ChelatKomplex n! Wahrend das para-Produkt reversibel gebildet wird, verlauft die Bildung der ortho-Verbindung hauptsachlich irreversibel. Hierdurch erklart sich die haufig auftretende Bevorzugung der ortho- vor der para-Wanderung. Daneben wird auch ein intramolekularer Mechanisus diskutiert, der uber die Zwischenstufe eines n-Komplexes ausschlieljlich zum ortho-Produkt fuhren sol].

I

I11

I1

Die Moglichkeit zur Ausbildung einer Chelatstruktur bei den o-Acylphenolen bedingt groljere Eigenschaftsunterschiede, weshalb die praparative Trennung der beiden Isomeren keine groljen Schwierigkeiten bereitet und dieser Methode zur Darstellung von Acylphenolen (Alkyl-arylketonen) synthetische Bedeutung verleiht. Die Umlagerung kann auch durch Bestrahlung ausgelost werden. Hier ist man sicher, da13 sie intramolekular verlauft, weil keine gekreuzten Umlagerungsprodukte ermittelt werden konnten. Vgl. Acylierung von Aromaten, S. 24; Alkylarylether

+Alkylphenol-Umlagerung, S. 75.

K. FRIESu. G. FINCK, Ber. dtsch. chem. Ges. 41 (1908) 4271. A. H. BLATT,Chem. Reviews 27 (1940) 413. A. H. BLATT,Org. Reactions 1 (1942) 342. A. B. SENu. Mitarb., J. Indian chem. SOC.29 (1952) 357; 30 (1953) 720. W. TREIBSu. E FALK,Chem. Ber. 87 (1954) 345. D. N. SHAH u. N. M. SHAH, J. org. Chemistry 19 (1954) 1681. l? D. GARDNER, J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 4674. K. LEROINELSON,Ind. Engng. Chem. 48 (1956) 1691. N. M. CULLINANE u. Mitarb., J. chem. SOC.1958 434,2926. E D. THOMAS,M. SHAMMA u. W C. FERNELIUS, J. Amer. chem. SOC.80 (1958) 5864. N. M. CULLINANE u. B. E R. EDWARDS, J. appl. Chem. 9 (1959) 133; Recueil Trav. chim. Pays-Bas 79 (1960) 1174. u. T. SZELL,J.chem. SOC.1960 2312. A. FURKA H. ZIMMER,M. E. ALERu. J. ROTHE,Chem. Ber. 94 (1961) 2569. l? DAREu. L. CIMATORIBUS, J. org. Chemistry 26 (1961) 3650. J. C. ANDERSON u. C. B. REESE,J. chem. SOC.1963 1781. J. VENE,M. KERFANTO u. D. RAPHALEN, Bull. SOC.chim. France 1963 1813.

550

Y. OGATAu.H. TABUCHI, Tetrahedron 20 (1964) 1661. M. J. S. DEWAR,L. S. HART,Tetrahedron 26 (1970) 973, 1001. E EFFENBERGER, R. GUTMANN, Chem. Ber. 115 (1982) 1089. H. GARCIA,J. PRIMO,Synthesis 1985 901. R. MARTIN,P DEMERSEMAN, Synthesis 1989 25. S. KOBAYASHI, M. MORIWAKI,I. HACHIYA, Chem. Commun. 1995 1527. D. ANDREW, B. T. DES ISLET, A. MARGARITIS, A. C. WEEDON, J.h e r . chem. SOC.117 (1995) 6132. G. HESSEin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 127. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a(1973) 379. J. HAGEMAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5b(1975) 985.

Phenylhydrazin-Synthese

FISCHER

durch Reduktion von Diazoniumsalzen zu Hydrazinen. Zunachst kuppelt man die Diazoverbindung mit Natriumsulfit (UberschuB),die in zweiter Reaktionsstufe ein weiteres Molekul Sulfit an die N=N-Doppelbindung anlagert. Beim Erhitzen in Gegenwart von Salzsaure werden beide Sulfitreste als Schwefelsaure hydrolytisch abgespalten, und es entsteht Phenylhydrazin. Reduktionsmittel ist also in diesem Fall die schweflige Saure, die durch diese Anlagerung und Wieder-Abspaltung unter Vertauschung der Oxidationsstufe mit dem Stickstoff die Reduktion der Diazogruppe bewirkt.

Nm03~ G Y - N H - S O f i a

Sofia

Hydrolysew

O N H - N H z

+ 2NaHS04

E. FIsCHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 8 (1875) 589; Liebigs Ann. Chem. 190 (1878) 79.

A.REYCHLER Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2463. H. v. PECHMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 28 (1895) 863. G. H. COLEMAN, Org. Syntheses, Coll. Vol. 1 (1932) 432. R. HUISGENu.R. Lux, Chem. Ber. 93 (1960) 540. E.ENDERSin HOUBEN-WEYL-MULLER 1012 (1967) 180. N. MULLER in HOUBEN-WEYL-MULLER E 16a (1990) 668.

55 1

Phenylhydroxylamin- p-Aminophenol-Umlagerung BAMBERGER mit Mineralsauren. Fur die Umlagerung wird ein nucleophiler intermolekularer Reaktionsmechanismus vorgeschlagen. Ein resonanzstabilisiertes Carbenium-Ion I kann mit nucleophilen Reagenzien reagieren. In Gegenwart verschiedener nucleophiler Substanzen konnen mehrere Produkte entstehen. Wahrend in wl3riger Losungp-Aminophenol gebildet wird, fuhrt die Reaktion in methanolischer bzw. ethanolischer Losung zu den Methyl- bzw. Ethylethern des 0-und p-Aminophenols. In Gegenwart von Phenol entsteht 4-Amino-4'-hydroxy-biphenyl, und speziell mit Salzsaure als Katalysator kommt man zu ound p-Chloranilin. Das Entstehen dieser Produkte starkt die Annahme eines nucleophilen Reaktionsmechanismus, denn alle diese anlagerungsfahigen Gruppen besitzen freie Elektronenpaare. Nitrogruppen in p- oder o-Stellung zur Hydroxylamingruppe verhindern fast immer die Umlagerung. OH

+ H

HzO

I

1st die para-Stellung besetzt, wie z. B. im p-Tolylhydroxylamin 11, so bildet sich uber die Stufe eines saureinstabilen Iminochinols I11 unter hydrolytischer Ammoniak-Abspaltung das Chino1 oder es bilden sich o-Aminophenole V 552

w -

w -

HO

HO

o I1

rv

I11

8-

o

NHOH

\

+OH \

c1

c1 V

Vgl. Halogenwanderung, S. 366; Nitrosamin-Umlagerung, S. 487.

E. BAMBERGE~ Ber. dtsch. chem. Ges. 27 (1894) 1347, 1548; Liebigs Ann. Chem. 424 (1921) 233, 297; 441 (1925) 297. Y. YUUWA, J. chem. SOC.Japan 71 (1950) 603. H. E. H E L L EE. ~ D. HUGHESu. C. K. INGOLD, Nature [London] 168 (1951) 909. E. D. HUGHESu. C. K. INGOLD, Quart. Rev. (chem. SOC., London) 6 (1952) 45. T. SONE,K. HAMAMOTO, Y. SEIJI, S. SHINKAI,0. MANABE, J. chem. SOC.Perkin Trans. I1 1981 1596. J. C. FISHBEIN,R. A. MCCLELLAND, J. h e r . chem. SOC.109 (1987) 2824. A. ZORAN, 0.KHODZHAEV, Y.SASSON, Chem. Commun. 1994 2239. E M ~ L L EinR HOUBEN-WEYL-MULLER 11/1(1957) 829. B. ZEEH,H. METZGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 10/1(1971) 1249. K.-E WEDEMEYER in HOUBEN-WEYL-MULLER 6 / l c (1976) 85.

Phenylserin-Synthese

ERLENMEYER-FRUSTUCK

durch Aldol-Addition von Benzaldehyd und Benzylidenglycin (I)in schwach alkalischer Losung ( N a H C 0 3 ) . Die Reaktion geht vom Glycin aus, das zuerst in die Benzyliden-Verbindungubergefuhrt wird, in der die a-Methylengruppe aktiviert ist. Durch saure Hydrolyse der Benzyliden-Verbindung I1 entsteht /3Phenylserin (111). C&,-CH=O

+ HzC-COO'

+ CdQj-CH-CH-COO'

I

I

N=CH-C!&&j I

@

w

b

I

OH N=CH-C& I1

C!&&j-CH-CH-COOH I

I

OH NH2

+

W-CHO

I11 553

Statt Glycin konnen auch andere a-Aminosauren eingesetzt werden; durch Decarboxylierung lassen sich auf diese Weise a-Aminoalkohole gewinnen. Diese erhalt man auch durch Aldol-Addition einer Aminosaure an einen aromatischen Aldehyd: Aminoalkohol-Synthese (AKABORI) Besitzt die Aminosaure eine sekundare Aminogruppe, so verlauft die Reaktion nach:

C€&-CH--COOH I

NH-cH.3

-

C-C-H OHNH-CH.3

Ia

IIa

Das N-Methylalanin (Ia) bildet so Ephedrin (IIa). Bei Aminosauren mit einer primaren Aminogruppe findet folgende Reaktion statt:

H H C&-CH-COOH I

3 Q C JH0+2

NH2

Iv

IIIa

+

ocH2-NH +

2C&-CHO

+

2C@

V

Mit dieser Reaktion kann man Amine aus a-Aminosauren darstellen. So entsteht aus Alanin (IIIa) das 1.2-Diphenyl-ethanolamin(IV)neben C02, Acetaldehyd und Benzylamin (V). Erhitzt man a-Methylalanin mit Benzaldehyd, so erhalt man COz, Propionaldehyd C2H5-CHO und ebenfalls 1.2-Diphenyl-ethanolamin (IV). Aus Glycin entstehen bei dieser Reaktion C02 und Diphenylethanolamin, aber kein Formaldehyd. Mit tertiuren Aminogruppen findet keine Reaktion statt. Die Acylderivate von a-Aminosauren reagieren nicht, ebenso Verbindungen wie Anthranilsaure, die die Aminogruppe direkt am aromatischen Ring tragen. Die Bildung der Aminoalkohole IIa und IV erfolgt durch Aldol-Addition und Decarboxylierung. Vgl. Azlacton-Kondensation, S. 146; Oxidative Desaminierung, S. 259.

554

T. CURTIUSu. G. LEDERE& Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 2462. E. ERLENMEYER jr. u.E. FRUSTUCK,Liebigs Ann. Chem. 284 (1895) 36. E. ERLENMEYER jr., Liebigs Ann. Chem. 307 (1899) 70. E. ERLENMEYER jr. u.F! BADE,Liebigs Ann. Chem. 337 (1904) 222. S. AKABORI u. K. MOMOTANI, J. chem. SOC.Japan 64 (1943) 608; C. A. 4 1 (1947) 3774. C. E. DALGLIESH, J. chem. SOC.1949 90. E. TAKAGI,J. pharmac. Soc. Japan 71 (1951) 648,655,658; 72 (1952) 812; C. A. 46 (1952) 8046. G. EHRHARTu. I. HENNIG,Chem. Ber. 87 (1954) 892. M? A. BOLHOFER, J. Amer. chem. Soc. 76 (1954) 1322. E.DOSE,Chem. Ber. 90 (1957) 1251. K. HARADA, Bull. chem. SOC.Japan 42 (1969) 2059. Y. OGATA,A. KAWASAKI, H. SUZUKI, H. KOJOH,J. org. Chemistry 38 (1973) 3031. TH. WIELAND u. a. in HOUBEN-WEYL-MULLER 11I1 (1958) 427.

Phenylwanderung

GROWNSTEIN-ZIMMERMAN

bei den Alkalimetall-Derivaten des 1.1.1-Triphenyl-ethans und des 2.2-Diphe(I) mit Nanyl-propans. Bei der Behandlung des 1.1.1-Triphenyl-2-chlorethans trium entsteht das 1.1.2-Triphenylethyl-Natrium(IV).

Die treibende Kraft dieser [1,2]-sigmatropen Verschiebung von Aryl-Gruppen ist die Bildung des resonanzstabilisierten Anions IV aus dem Carbanion 11. Die Umlagerung verlauft intramolekular. Man nimmt daher einen Reaktionsverlauf uber den Ubergangszustand I11 an. Fur die Umlagerung wird aber auch noch ein Eliminierungs-Additionsmechanismus diskutiert. (Vgl. WITTIG, Ether + Curbinol-Urnlugerung S . 32 1).Die Phenyl-Gruppe wandert bevorzugt vor der Methyl-Gruppe, wahrscheinlich weil sie im Ubergangszustand I11 leichter die negative Ladung ubernehmen kann. So entsteht aus 2.2-Diphenylpropyl-Lithium (V) das 1.2-Diphenylpropyl-Lithium(VI).

555

Bei der GRIGNARD-Darstehng der Verbindung I ist ebenfalls eine Phenylwanderung, wahrscheinlich uber Radikale, zu beobachten:

I

Die Umlagerungsfreudigkeit der organometallischen Triphenylethan-Derivate nimmt in der Reihe Mg < Li c K mit wachsendem ionischen Charakter der Kohlenstoff-Metallbindung zu. In Gegenwart von Protonendonatoren (z. B. NH3 oder t-Amylalkohol) tritt keine Umlagerung ein, denn das intermediare Carbanion I1 wird sofort protoniert. Vgl. Diarylhalogenethylen-Umlagerung, S.267.

E.GROVENSTEIN jr., J. Amer. chem. SOC.79 (1957)4985. H. E. ZIMMERMAN u. E J. SMENTOWSKI, J. h e r . chem. SOC.79 (1957)5455. E.GRO~ENSTEIN jr. u. L. P WILLIAMSjr., J. h e r . chem. SOC.83 (1961)412,2537. H. E. ZIMMERMAN u. A. ZWEIG, J. Amer. chem. soc. 83 (1961)1196. E.GROVENSTEIN jr. u. G. WENTWORTH, J. h e r . chem. SOC.85 (1963)3305. E.GROVENSTEIN jr. u. L. C. ROGERS,J. Amer. chem. SOC.86 (1964)854. E.GROVENSTEIN jr., J. A. BERES,Y.-M. CHENG,J. A. PEGOLOTTI, J. org. Chemistry 37 (1972)1281. E.GROVENSTEIN jr., h g e w . Chem. 90 (1978)317. E.GROVENSTEIN jr., K.-W; CHIU, B. B. PATIL,J. Amer. chem. SOC.102 (1980)5848. E.GROVENSTEIN jr., P-C. Lu, J. org. Chemistry 47 (1982)2928. U. SCHOLLKOPF in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/1(1970)234.

Phosphinimin-Darstellung

STAUDINGER

aus aliphatischen Aziden und Triphenylphosphin oder Triethylphosphiten unter Stickstoffabspaltung.

Die Phosphinimine I (Iminophosphorane) sind vielseitig verwendbare Produkte, die sich uber die Ylid-Struktur (vgl. aufbauende Carbonyl-Olefinierung,

556

S. 201) mit einer Vielzahl von elektrophilen Verbindungen umsetzen konnen, z. B. mit Aldehyden zu Schiffschen Basen:

oder mit Carbonsauren zu Amiden:

Mit der Hydrolyse der Phosphinimine ist eine milde Methode gegeben, h i d e zu primiiren Aminen zu reduzieren:

I Vgl. Aufbauende Carbonyl-Olefinierung, S. 201. H. STAUDINGER, J. MEYER,Helv. chim. Acta 2 (1919) 635. H. STAUDINGER, E. HAUSER,Helv. chim. Acta 4 (1921) 861. L. HORNER, A. GROSS,Liebigs Ann. Chem. 591 (1955) 117. Y.G. GOLOLOBOV, I. N. ZHMUROVA, L. E KASUKHIN, Tetrahedron 37 (1981) 437. M. VAULTIER, N. KNOUZI, R. CARRIE,Tetrahedron Letters 24 (1983) 763. E. J. COREY,B. SAMUELSSON, F! A. LUZZIO,J. h e r . chem. SOC.106 (1984) 368. N.KNOUZI, M. VAULTIER, R. CARRIB,Bull. SOC. chim. France 1985 815. J. MULZER, R. BECKER, E. BRUNNER, J. Amer. chem. Soc. 111 (1989) 7500. A. R. KATRITZKY, J. JIANG,L. UROGDI,Synthesis 1990 565. A. DEEB,H. STERK,T. KAPPE, Liebigs Ann. Chem. 1991 1225. Y.G. GOLOLOBOV, L. E KASUKHm, Tetrahedron 48 (1992) 1353. H. HEYDT,M. REGLITZin HOUBEN-WEYL-MULLER E2 (1982) 96. K. BANERTin HOUBEN-WEYL-MULLER El5 (1993) 872.

Photo-Cycloaddition

PATERNO-BUCHI

von aliphatischen und aromatischen Carbonylverbindungen an ,,elektronenreiche" Olefine zu Oxetanen I. R

R

1

55 7

Durch die Photoaktivierung wird die Carbonylgruppe in einen angeregten Zustand I1 ubergefuhrt. Die nachfolgende Addition an ein unsymmetrisches Olefin liefert die vier moglichen diradikalischen Zwischenstufen, die nach dem RingschluS die vier stereoisomeren Oxetane ergeben.

1.

2. &C=O

&6-b I1

0-CHR

I I w* *C& 0. *CHR

I

2 Isomere

I

W-CR!?

RzC =C H- R

-

A

3.

0-C&

I

R&*

I

*CHR

-

2Isomere

4.

0. *C&

I

I

w-CHR

Diejenigen Diradikale sind am stabilsten, welche die ungepaarten Elektronen an den hoher substituierten C-Atomen haben: z. B. gibt die Photo-Cycloaddition von I11 an IV die beiden Oxetane im Produktverhaltnis von 9: 1.

Der Reaktionsverlauf kann aber auch durch andere Faktoren beeinfluljt werden. Da die Ausbeuten in vielen Fallen sehr hoch und die Ausgangssubstanzen leicht zuganglich sind, kann diese Reaktion zur Darstellung von Oxetunen verwendet werden: 558

1. Intennolekulare Cycloaddition

‘c=o + /

0

hv,

py

F)+ 0

94 o/c

2. Intramolekulare Cycloaddition

3. p-Chinon an Olefine:

0

hv,

OH

0

Spirooxetan Dienon

Phenol-Umlagerung

Die Photocycloaddition von p-Chinon an konjugierte Diene ergibt eine 1.4Addition (keine Oxetanbildung). Vgl. Phototrope o-Chinon-Cycloaddition, S. 564. E. PATERNO, G. CHIEFFI,Gazz. chim. ital. 39 I(1909) 341. G. BUCHI,C. G. INMAN,E. S. LIPINSKY,J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 4327. N. C. YmG, Pure appl. Chem. 9 (1964) 591. D. R. ARNOLD, Adv. in Photochem. 6 (1968) 301. T. KUBOTA,K. SHIMA, S. TOKI, H. SAKURAI, Chem. Commun. 1969 1462. S. H. SCHROETER, Chem. Commun. 1969 12. R. R. SAUERS,J. A. WHITTLE,J. org. Chemistry 34 (1969) 3579. S. H. S C H R O E T CH. E ~M. ORLANDO jr., J. org. Chemistry 34 (1969) 1181. J. K. CRANDALL, C. E MAYER, J. org. Chemistry 34 (1969) 2814. J. C. DALTON,N. J. TURRO,I!A. WRIEDE,J. Amer. chem. SOC. 92 (1970) 1318. l? DOWD,A. GOLD,K. SACHDEV, J.Amer. chem. SOC.92 (1970) 5725. l? S. ENGEL,B. M. MONROE, Adv. in Photochem. 8 (1971) 256. W. C. HERNDON, Tetrahedron Letters 1971 125. N. C. YANG,M. KIMURA, R! EISENHARDT, J.Amer. chem. SOC.95 (1973) 5058. M. DEMUTH,G. MIKHAIL,Synthesis 1989 145. C. AGAR, H.-D. SCHARF,Chem. Ber. 124 (1991) 967. M. A. CIUFOLINI,M. A. RIVERA-FORTIN, V ZUZUKIN, K. H. WHITMIRE,J. h e r . chem. SOC.116 (1994) 1272.

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H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/lb (1972) 1085. H. MEIERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/Sb (1975) 838.

559

Photo-Disproportionierung

CIAMICIAN

von o-Nitrobenzaldehyd (I) in o-Nitrosobenzoesuure (11) im Sonnenlicht. Die Umlagerung erfolgt sowohl in Losung (Benzol) als auch in festem Zustand und durfte uber den Ubergangszustand IIa verlaufen.

I1 a

I

I1

Bestrahlt man eine alkoholische Losung von o-Nitrobenzaldehyd, so erhalt man mit Methanol und Ethanol die entsprechenden Ester. Auch diese Veresterung ist ein photochemischer ProzeB. m-Nitrobenzaldehyde geben keine Nitroso-Verbindung, jedoch sind andere o-Nitro-Verbindungen zu dieser Umlagerung fahig. So bildet sich beim Belichten aus o-Nitrobenzylidenanilin das o-Nitrosobenzanilid (110, aus o-Nitrotriphenylmethan das o-Nitrosotriphenylcarbinol (IV)und aus o-Nitrophenylarsenoxid (V) die o-Nitrosophenylarsinsaure (VI).

Q-JNc;&

C

CO-NH-C&, b C G / 'OH I11

V

Iv

VI

G. CIAMICIAN u. l? SILBER, Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901)2040. E SACHSu. R. KEMPF,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)2704. F? KARREQ Ber. dtsch. chem. Ges. 47 (1914)1784. I. TANASESCU, Bull. SOC.chim. France 39 (1926)1443. E KROHNKEu. I. VOGT,Chem. Ber. 85 (1952)379. l? DE MAYO,Adv. org. Chem. 2 (New York 1960)412. I? DE MAYOu. S. T. REID,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 15 (1961)415. H. MAUSER, H. HEITZER, 2. f. Naturforsch. 21b (1966)109. Y. MAKI,T. FURUTA, M. SUZUKI, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1979 553. 0. BUCHARDT in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5b(1975)1331.

560

Photoreduktion

HILL

von Fe(II1)-oxalat oder anderen geeigneten Elektronenacceptoren in Gegenwart von isolierten Chloroplasten (Chlorophyll enthaltenden Zellbestandteilen). Auch Chinone und eine Reihe von Farbstoffen werden in dieser Weise reduziert, wobei molekularer Sauerstoff entwickelt wird:

HZO + 2 H@

~ Chloroplasten ~ h ~ " 2Fe2"+ 2 H @ + 4202

+ pknzochinon

Chloroplasten

Hydrochinon

+

V2 02

Hieraus wurde gefolgert, da8 bei der Photosynthese zunachst Wasser gespalten und der Sauerstoff nicht direkt aus dem C O 2 entwickelt wird. Die Liponsuure scheint der erste Acceptor der Lichtenergie zu sein, w a r e n d die Spaltung des Wassers erst in einer zweiten Stufe unter Hydrierung der Liponsaure und Freisetzung von Sauerstoff erfolgt. In einem nachsten Reaktionsschritt wird der Wasserstoff von der hydrierten Liponsaure auf PyridinCoenzyme ubertragen (DPN, TPN) und dient so zur aufbauenden Hydrierung des Kohlendioxids zu Kohlenhydraten; der Kohlenhydratabbau verlauft analog in umgekehrter Richtung.

nach E. BALDWIN Vgl. Dunkelreaktion, S. 304.

R. HILL,Proc. Roy. SOC.[London] Ser. B 127 (1939) 192; Adv. in Enzymol. 12 (1951) 1. 0. WARBURG u. W LUTTGENS,Naturwissenschaften 32 (1944) 161, 301; Biochemie [russ.] 11 (1946) 303.

A. H. BROWNu. A. W FRENKEL, Annu. Rev. Biochem. 22 (1953) 423. M. CALVIN, Angew. Chem. 68 (1956) 253. 0. WARBURG u. Mitarb., Angew. Chem. 69 (1957) 627. E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957) 314. D. I. ARNON,E R. WHATLEY u. M. B. ALLEN,Science rnashingtonl 127 (1958) 1026. R. GOVINDJEE, J. B. THOMAS u. E. RABINOWITCH, Science [Washington] 132 (1960) 421. N. E. GOOD,Biochim. biophysica Ada [Amsterdam] 40 (1960) 502. J. S. RIESKE,R. LUMRY u. J. D. SPIKES, Arch. Biochem. Biophysics 97 (1962) 100. B. K. STERNu. B. VENNESL~ND, J. biol. Chemistry 237 (1962) 596. H. T.WITT,Angew. Chem. 77 (1965) 821. G. KRAKOW, R. N. AMMERAAL, B. WNNESLAND, J. biol. Chemistry 240 (1965) 1820,1824. S. KATOH,A. S. PIETRO,J. biol. Chemistry 241 (1966) 3575. A. TREBST,G. HAUSKA,Naturwissenschaften 6 1 (1974) 308.

56 1

Photo-Sulfochlorierung

REED

von Paraffinen und Cycloparaffinen bei der Einwirkung von Schwefeldioxid und Chlor und gleichzeitiger W-Bestrahlung.

Durch die Einfiihrung der reaktionsfahigen Sulfochlorid-Gruppe gelingt ein Aufschlua des reaktionstragen Paraffin-Molekuls, und es eroffnet sich ein Zugang zu einer grol3en Anzahl technisch wertvoller Substanzen. So konnen die Sulfochloride z. B. durch Hydrolyse (+ Sulfonsauren bzw. Sulfone), Alkalischmelze (+ Olefine), Alkoholyse (+ Sulfonsaureester), Ammonolyse (+ Sulfamide bzw. Sulfimide) und Reduktion (+ Sulfinsauren bzw. Mercaptane) weiter umgesetzt werden. Die Sulfochlorierung wird im allgemeinen bei 20 bis 30" vorgenommen. Als Konkurrenzreaktion kann eine zusatzliche Chlorierung eintreten, da Chlor mit den Paraffinen unter den Reaktionsbedingungen nach der Gleichung

R-H

+ Cl-C1 + R-Cl + HCl

reagieren kann. Deshalb konnen Chlorsulfochloride und Alkylchloride, auaerdem noch Di- und Polysulfochloride als Nebenprodukte auftreten, die aber durch Verwendung eines Schwefeldioxiduberschusses (1/1,2 Moll weitgehend zuriickgedrangt werden. Die Photo-Sulfochlorierung ist eine radikal-induzierte Reaktion. Clz + hv m+C1* R. +S& RSOZ'

+ Clz

c1. + C I S R* + C1. RSOZ' + c1-

-

C1.

+ C1.

start

+ R*+HCl

4

RSOz'

Reaktionskette

RSOZcl + c1.

c1.2 RCl

Abbruch

RSog1

Sie kann deshalb auch durch katalytisch wirksame Radikalbildner (Peroxide) ausgelost werden. 562

C. E REED,US.-Pat. 2046090 (1936); C. A. 30 (1936) 5593; Chem. Zbl. 1937 I 720. u. J. STAUFF,Angew. Chem. 55 (1942) 341. H. J. SCHUMACHER C. WALLING u. W E PEASE, J. org. Chemistry 23 (1958) 478. E ASINGERu. G. FREITAG, J.prakt. Chem. I41 7 (1959) 320. E ASINGER,B. FELLu. H. SCHERB,Chem. Ber. 96 (1963) 2831. H. F’EICHTINCER,Chem. Ber. 96 (1963) 3068. l? ASINGER,B. FELL,A. COMMICHAU, Tetrahedron Letters 1966 3095. Chemiker-Ztg. 93 (1969) 655. H. I. JOSCHEK, M.BERTHOLD u. a,, J. prakt. Chem. 321 (1979) 279. in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955) 407. H. ECKOLDT H. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5a (1975) 165.

Photosynthese-Cyclus

CALVIN-BENSON

zur Assimilation von Kohlendioxid und Wasser, die an Ribulose-5-phosphat fixiert werden. Die dabei entstehende (hypothetische) p-Ketosaure wird anschlieljend durch TPN . H 2 oder DPN . H 2 zu 6-Phospho-gluconsaure reduziert. Diese wird durch ATP in Triosephosphat und 3-Phospho-glycerinsaure gespalten. Letztere wird durch TPN . H 2 ebenfalls in Triosephosphat iibergefiihrt. In dieser Form verlassen drei Molekule C02 an dieser Stelle den Cyclus und dienen in Umkehr der Glykolyse zum Aufbau von Hexosen bzw. Polysacchariden. In den weiteren Reaktionen des Cyclus wird Ribulosed-phosphat aus Triosephosphat zuriickgebildet und steht erneut als CO2-Acceptor bereit 3TPN.Hz 3 coz

3[c61 -3c6

3TPN (6-Phosphogluconsaure)

3 c5

(Ribulose-5-phosphat)

6 C3 (Triosephosphat) + (3-Phosphoglycerinsaurs)

(Fructose1.6-diphosphat) (Ribulose- (Fructose5-phosphat) 6-PhosPhat)

563

Der Cyclus besitzt zentrale Bedeutung fur den Energiehaushalt der Natur. Die einzelnen Reaktionsschritte konnten vorwiegend durch Anwendung von radioaktiv markiertem C 0 2 aufgeklart werden. Vgl. Dunkelreaktion, S. 304; Photoreduktion, S. 561

I. A. BASSHAM u.A. A. BENSON,Federation Proc. 9 (1950) 524; C. A. 44 (1950) 9004. M. CALVIN, E C. STEWARD u. J. E THOMPSON, Nature [London] 166 (1950) 593. A. A. BENSON,S. KAWAUCHI, F? M. HAYESu. M. CALVIN,J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 4481. M. CALVIN, Angew. Chem. 68 (1956) 253. R. LIVINGSTON, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 14 (1960) 174. H. T. WITT,A. MULLERu.B. RUMBERG, Nature [London] 191 (1961) 194; 192 (1961) 967. M. CALVIN, Angew. Chem. 74 (1962) 165. A. MULLEKB. RUMBERG u. H. T. W I n , Angew. Chem 74 (1962) 330. E. BALDWIN, Biochemie (Weinheim 1957) 316. H. T.WITT,Angew. Chem. 77 (1965) 821. W. RUHLE,A. WILD,Naturwissenschaften 72 (1985) 10.

Phototrope o-Chinon-Cycloaddition

SCHONBERG

an olefinische Doppelbindungen zu Dioxenen in Benzol:

Diese [4+2]-Photo-Additionverlauft uber die phototrop isomeren Diradikale des Chinons:

Daneben konnen durch eine [2+2l-Addition Oxetane entstehen (s. S. 557). Besonders gut reagieren aromatisch substituierte Ethylene (Styrol, Stilben, Triphenylethylen) mit Phenanthrenchinon in benzolischer Losung. Bei Anwendung von Lichtfiltern konnen auch aliphatische Olefine addiert werden. Eine Anregung der Olefinkomponente fuhrt zu Nebenreaktionen. Auch nicht enolisierbare a-Diketone, z. B. Benzil, gestatten diese Addition. Vgl. Photo-Cycloaddition, S. 557

564

A. SCHONBERG u. A. MUSTAFA,Nature (London) 153 (1944) 195; J. chem. SOC.1944 387. G. 0.SCHENCK, Naturwissenschaften 40 (1953) 229. G. 0. SCHENCK u. G. A. SCHMIDT-THOMBE, Liebigs Ann. Chem. 584 (1953) 201. A. SCHONBERG, W I. AWAD,G. A. MOUSA,J. Amer. chem. Soc. 77 (1955) 3850. l? DE MAYO,Adv. org. Chem. 2 (1960) 383. C. H. KRAUCH,S. FARID,G. 0. SCHENCK, Chem. Ber. 98 (1965) 3102. W. FRIEDRICHSEN, Tetrahedron Letters 1969 1219. S. FARID,D. HESS, Chem. Ber. 102 (1969) 3747. H. MARUYAMA, T. IWAI,Y. NARUTA,T. OTSUKI,Y.MIYAGI,Bull. chem. SOC. Japan 51 (1978) 2052. G. DITTUSin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/4(1966) 283. H. J. HAGEMAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 4/5b(1975) 947.

Row

Phthalazinon-Umlagerung

durch Sstundiges Erhitzen auf 180" in Gegenwart verdiinnter w a r i g e r Sauren. Aus den Pseudo-phthalazinonen bilden sich die Phthalazinone. So entsteht aus 3-(4-Nitrophenyl)-4-methyl-phthalazinon-( 1) beim Erhitzen das entsprechende 2-(4-Nitrophenyl)-4-methyl-phthalazinon(wahrscheinlich nicht durch Wanderung der Nitrophenylgruppe).

0

0

I? M. ROWE,E. LEVIN,A. C. BURNS,J. S. H. DAVIESu. W TEPPER J. chem. SOC.1926 690. I? M. ROWE,D. A. W ADAMS,A. T. PETERS u. A. E. GILLAM,J. chem. SOC.1937 90. W R. VAUGHAN, Chem. Reviews 43 (1948) 487. W R. VAUGHAN,D. I. MCCANEu. G. J. SLOAN, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 2298.

565

Phthalimid-Spaltung

GABRIEL

zur Syntheseprimurer Amine. Zu diesem Zweck wird Phthalimidkalium (I) mit reaktionsfahigen organischen Halogenverbindungen zu N-substituierten Phthalimiden (11) umgesetzt. Der Phthalsaurerest substituiert jetzt zwei Aminwasserstoffe und verhindert durch diesen Schutz die Einfuhrung von mehr als einer Alkylgruppe, gestattet also den Abbruch der Alkylierung schon auf der Stufe des primhen Amins. Mit Salzsaure unter Ruckflulj kann der Phthalsaurerest wieder abgespalten werden (a). Eine elegante Modifizierung der Spaltung kann mit Hydrazinhydrat durchgefuhrt werden, wobei neben dem Amin cyclisches Phthalsaurehydrazid (111) erhalten wird (b).

+

Ha-CHz-R

COOH

\\

\\

0

(b) I + H2NNH2

I

0

0

1

I1

eHz 0

NH

0 I11

RCH~NH@

0

Neben den leicht reagierenden Chloriden, Bromiden und Jodiden der aliphatischen und aromatisch-aliphatischen Reihe kann Phthalimidkalium auch mit halogenierten Ethern und Halogenketonen reagieren. In der aromatischen Reihe gelingt die Reaktion durch Katalysatoren wie CuJ, CuBr. (Darstellungsweise von aromatischen Aminen). Allerdings werden wegen der relativ drastischen Spaltungsbedingungen der N-substituierten Phthalimide I1 auch andere Schutzgruppen verwendet, z. B. das Natriumdiformylamid: 2NHzCHO + NaOCb + NaN(CH0)z + NH3 + CH3OH 566

H-C

4

0

/

N-Na

/

H-C

\\

+ XR

-

H-C

4

70-95%

/

-NaX

/

0

0

N-R

H-C

\\

Hcl >90%

RNHy HC1

0

Wird Phthalimidkalium (I) mit Halogencarbonsaureester umgesetzt, so entsteht ein Phthalimidoessigsaureester I1 (R= COOR), der bei der Einwirkung von Natriumalkoholat statt der Spaltungs- eine Umlagerungsreaktion eingeht: OH

I1

NaOR,

V

Iv

Es bildet sich unter Ringoffnung intermediir Phthaloylglycinsaureester y der sich durch eine intramolekulare Dicarbonsaureester-Kondensation(vgl. S. 3 18)zum 1.4-Dihydroxy-isochinolincarbonsaureester-3(IV)ringkondensiert.

Phthalimidoessigester+Isochinolin- Umlagerung (GABRIEL-COLEMAN) Der Energiegewinn durch Aromatisierung durfte den Reaktionsverlauf dieser Umlagerung bestimmen. C. GRAEBEu. A. PICTET,Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 1173; Liebigs Ann. Chem. 247 (1888) 302. S. GABRIEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2224. S.GABRIELu.J. C O L W , Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900) 980, 996, 2630; 35 (1902) 2421. W FINDEKLEE, Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905) 3542. J. chem. SOC.1926 2348. H. R. INGu. R. H. E WSKE, R. E.LUTZ,R. J. ROWLETTu. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.68 (1946) 1285. C.E H.ALLEN,Chem. Reviews 47 (1950) 284. J. C. SHEEHAN u. W A. BOLHOFE~ J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 2786. 0.KLAMERTH, Chem. Ber. 84 (1951) 254. C. C. DE WITT, Org. Syntheses, Coll. Vol.I1 (1955) 25. H. K.MULLERu. G. RIECK,J. prakt. Chem. 9 (1959) 30. Angew. Chem. 80 (1968) 986. M. S.GIBSON,R. W BRADSHAW, J. H. M. HILL,J. org. Chemistry 30 (1965) 620. R. G. R. BACON,A. KARIM,Chem. Commun. 1969 578. J. B. HENDRICKSON, R. BERGERON, D. D. STERNBACH, Tetrahedron 31 (1975) 2517. €! A. HARLAND, €! HODGE,Synthesis 1984 941. H. YINGLIN,Hu HONGWEN,Synthesis 1990 122. S. E. SEN, S. L. ROACH,Synthesis 1995 756. 8 (1952) 578. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER G.SPIELBERGER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957) 79.

567

Picolinsaure-Decarboxylierung

HAMMICK

zu Carbinolen durch Kochen im UberschuB eines Aldehyds oder Ketons. Aus Picolinsaure und verwandten Verbindungen entstehen die entsprechenden a-Pyridylcarbinole.

I AuBer Benzaldehyd und Acetophenon konnen auch nichtaromatische Carbonyl-Verbindungen, z. B. Cyclohexanon, verwendet werden, statt der Pyridina-carbonsaure auch die Chinolin-a-carbonsaure sowie die 2-Pyridylessigsaure. Die Reaktion durfte uber das dipolare Ion I verlaufen, das sich an den positiv polarisierten Kohlenstoff der Carbonylverbindung addiert. Die Reaktion 1dt sich schneller und unter milderen Bedingungen durchfuhren, wenn man von Pyridiniumsalzen ausgeht:

Unter physiologischen Bedingungen entsteht durch Thiamin-Katalyse aus Brenztraubensaure und Acetaldehyd das Acetoin. Vgl. Pyridin-Alkylierung, S. 582

I? DYSONu. D. L. HAMMICK, J. chem. SOC.1937 1724. M. R. E ASHWORTH, R. I? DAFFERNu. D. L. HAMMICK, J. chem. SOC.1939 809. B. R. BROWNu. D. L. HAMMICK, J. chem. SOC.1949 173,659. K. MISLOW,J. Amer. chem. SOC.69 (1947)2559. N.H. CANTWELL u. E. V BROWN,J. Amer. chem. SOC.75 (1953)1489. M. J. BETTS,B. R. BROWN,J. chem. SOC.(C) 1967 1730. K. W RATTS,R. H. HOWE,W G. PHILLIPS,J. h e r . chem. SOC.91 (1969)6115. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la2 (1980)1392.

568

Pinakol+Pinakolon-Umlagerung von 1.2-Diolen I zu Ketonen I1 unter der Einwirkung saurer Katalysatoren.

I

I1

Die Reaktion, ein Platzwechsel benachbarter Gruppen, verbunden mit einer Wasserabspaltung, verlauft am leichtesten, wenn beide Hydroxylgruppen terti& gebunden sind. Jedoch sind ihr auch sekundiire a-Glykole I11 zuganglich, die dann entsprechend Aldehyde IV liefern.

Iv

I11

Bei cyclischer Substitution ist die Umlagerung mit Ringerweiterung bzw. Ringverengung verkniipft.

0113 H O OH

l-

0'

Auch die Desaminierung von a-Aminoalkoholen verlauft unter gleichartiger Semipinakol- Umlagerung, (vgl. Ringgropen-Anderung, S . 606).

Als Reaktionsmechanismus wird eine anionotrope Wanderung angenommen. Wegen seiner elektrophilen Natur bewirkt der Katalysator, z. B. das Proton ei569

ner Saure, die Bildung des Oxonium-Kations y das durch Dehydratisierung in das Carbenium-Ion VI ubergeht. Gleichzeitig wandert gleitend einer der am benachbarten Kohlenstoffatom gebundenen Reste mit seinem Elektronenpaar in die Oktettlucke dieses Carbenium-Kohlenstoffes VII, und nach Austritt eines Protons entsteht das Keton VIII.

101 101

H

101 10-H

H

H

101

H

H

VI

V

VII

H

VIII

Unter Vernachlassigung sterischer Faktoren kann man sagen, dalj als wandernde Gruppe der starkste Elektronen-Donator fungiert. In der folgenden Reihe von Substituenten nimmt die Wanderungstendenz laufend ab: p-Anisyl > p-Tolyl > p-Diphenyl > m-Tolyl > p-Fluorphenyl > Phenyl > pdodphenyl > p-Bromphenyl, p-Chlorphenyl > m-Methoxyphenyl > 0-Tolyl, 0-und m-Bromphenyl, 0-und m-Chlorphenyl. Die auffallend niedrige Tendenz o-substituierter Gruppen zur Wanderung ist wahrscheinlich auf eine sterische Hinderung zuriickzufuhren. Sind sterische Faktoren zu berucksichtigen, so wandert stets die Gruppe, die sich zu dem sich ablosenden Wassermolekul in trans-Stellung befindet. Die Selektivitat der Wanderung der Reste wird auch von der Konformation bestimmt. Vgl. Acyloin-Umlagerung, S. 33;Alkylcarbenium-Umlagerung, S. 76; Kohlenstoff-Anionotropie, S. 455;Retropinakolin-Umlagerung, S.603. R. FITTIG,Liebigs Ann. Chem. 110 (1859)17;114 (1860)54.

T.ZINCKE, Ber. dtsch. chem. Ges. 9 (1876)1761. W.MEISERBer. dtsch. chern. Ges. 32 (1899)2049. H. MEERWEIN u. W UNKEL,Liebigs Ann. Chem. 376 (1910)152. A. MCKENZIEu. M! S. DENNLER, J. chem. SOC.125 (1924)2105. C. K. INGOLD, Annu. Rep. Progr. Chem. 25 (1928)134. W.HUCKELu. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 474 (1929)127. W E.BACHMANN u. J. M! FERGUSON, J. h e r . chem. SOC.56 (1934)2081. M. TIFFENEAU, Helv. chim. Acta 21 (1938)404. H. I. BERNSTEIN u. E C. WHITMORE, J. Amer. chem. SOC.61 (1939)1324. H.B. WATSON,Annu. Rep. Progr. Chem. 36 (1939)195. E D.BARTLETT u. R. E BROWN, J. h e r . chem. SOC.62 (1940)2927. D.Y.CURTINu. P I. POLLAK,J.Amer. chem. SOC.72 (1950)961;73 (1951)992,3453. N.C. DENSu. C. PERIZZOLO, J. org. Chemistry 22 (1957)836. V E RAAENu. C. J. COLLINS, J. Amer. chem. SOC.80 (1958)1409. M. STILESu. R. P MAYER,J. Amer. chem. SOC.81 (1959)1497.

570

C. J. COLLINSu. N. S. BOWMAN,J.h e r . chem. SOC.81 (1959)3614. C. J. COLLINS,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 14 (1960)357. W B. SMITH,T. J. KMETu. I? S. RAO, J. h e r . chem. SOC. 83 (1961)2190. J. W HUFFMAN u. L. E. BROWDEIS J. org. Chemistry 27 (1962)3208. C. J. COLLINS,Z. K. CHEEMA,R. G. WERTH u. B. M. BENJAMIN, J. h e r . chem. SOC.86 (1964)4913. Y. P O C K E B.~I!RONALD,J.h e r . chem. SOC. 92 (1970)3385. I? CECCHI,R. CIPOLLINI,A. PIZZABIOCCA, G. RENZI,M. SPERANZA, Tetrahedron 44 (1988)4847. E TODA,T. SHIGEMASA, J. chem. SOC.Perkin Trans. I 1989 209. T HARADA, T MUKAIYAMA, Chem. Letters 1992 81. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)15. D. DIETERICH in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)1016.

Piperidon-RingschluB

PETRENKO-KRITSCHENKO

von zwei AZdehyd-Molekulen mit Ammoniak oder primaren Aminen und Acetondicarbonsau reester. 0 II

n

Als Aldehyd konnen Benzaldehyd, Acetaldehyd oder Formaldehyd verwendet werden, an Stelle des Acetondicarbonsaureesters Acetessigester oder in Essigsaure als Losungsmittel auch einfache Ketone. Im letzteren Fall lassen sich Aldehyd- und Amin-Komponente in noch weiteren Grenzen variieren. In Abwandlung dieses Piperidon-Ringschlusses synthetisierte ROBINSONdas Tropinon aus Aceton, Methylamin und Succindialdehyd, WILLSTATTER aus Succindialdehyd, Methylamin und Acetondicarbonsaureester Ecgoninderivate und MANNICH Tropinondicarbonsauredimethylester. Vgl. hinomethylierung, S. 113;Pyridin-Synthese, S. 589;Tropinon-Synthese, S.643.

I? PETRENKO-KRITSCHENKO u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 39 (1906)1358;40 (1907)2882;41 (1908)1692;42 (1909)2020,3683. R. ROBINSON, J. chem. SOC.111 (1917)762,876. C. MANNICH u. I? MOHS,Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930)608. C. MANNICH, Arch. Pharm. 272/ Ber. dtsch. pharmaz. Ges. 44 (1934)323. C. MANNICH u. I? SCHUMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936)2299. C. MANNICH u. 0. HIERONIMUS, Ber. dtsch. chem. Ges. 75 (1942)49. R. CAUJOLLE,I!CASTERA, A. LATTES,Bull. SOC.chim. France 1983 I1 52.

571

Cyclisierende Polymerisation

REPPE

von Acetylen und Acetylenderivaten zu Cyclopolyolefinen, Benzol bzw. Benzolderivaten und Hydroaromaten unter dem Einflulj selektiv wirkender Katalysatoren (von Ubergangsmetallen). Komplexe Triphenylphosphin-nickelcarbonyl-Verbindungen, wie z.B. [(C6H&Pl2Ni(C0)2, fuhren bei 60" und 15 atu Acetylen in fast quantitativer Ausbeute katalytisch in Benzol uber (Nebenprodukt 12% Styrol). Substituierte Acetylene liefern die entsprechenden Benzolderivate (Propargylalkohol 3 1.3.4-bzw. 1.3.5-Trimethylol-benzolf. Werden 1 oder 2 Teile Acetylen durch Vinylverbindungen ersetzt (Vinylether oder Acrylsaureester), so findet ebenfalls Additions-RingschluB statt. Dabei entstehen Di- und Tetrahydrobenzole.

HC '+CH

HC *'CH

Ill HC J

I

I

H

Ill +CH C H

HOHfi-C

H

Hs+CHCH

Ill /C-CHflH C+ H

HC* 'C

CH H

H

c

H C~\ CH~

*

cp

HC*c H H

Bei Verwendung von Nickelcyanid-Katalysatoren in Tetrahydrofuran entsteht bei Temperaturen von 80 bis 120 "C (optimal 85 bis 95") und 15 bis 25 a t das Cyclooctatetraen,aus dem sich seiner groljen Reaktionsfahigkeit wegen eine grolje Zahl schon bekannter und neuer Verbindungen darstellen lassen. Als Katalysatoren hierfur sind nur Nickel-Komplexe mit oktaedrischer Ligandenanordnung aktiv. Die Bildung des Cyclooctatetraens und Benzols wird iiber einen Acetylen-Ni-n-Komplex formuliert. Wahrscheinlich wird ein labiler nKomplex mit vier bzw. drei Acetylen-Molekulen uber mehrere Gleichgewichtsreaktionen gebildet, an denen auch das polare Losungsmittel beteiligt ist. Der Komplex zerfiillt dann in die Reaktionsprodukte Cyclooctatetraen bzw. Benzol und bildet den Katalysator zuruck [SCHRAUZER]. Unter der Einwirkung von Katalysatoren, die nur 3 Koordinationsstellen fur Acetylenmolekule zur Verfugung stellen konnen, entsteht Benzol. Die Bildung des Cyclooctatetraen-Rings ist nicht nur auf das unsubstituierte Acetylen be5 72

schrankt. So konnte z. B. aus Ethoxyacetylen das 1.3.5.7-Tetraethoxy-cyclooctatetraen erhalten werden:

W. REPPEU. W TOEPEL,DRP 68579 (1940). W REPPEu.Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 560 (1948)1, 93,104. W REPPE,Experientia [Basel] 5 (1949)104. W REPPE,Chem.-1ng.-Techn.22 (1950)369. E. E LUTZ,J. h e r . chem. SOC.83 (1961)2551. G.N. SCHRAUZER u. S. EICHLER,Chem. Ber. 95 (1962)550. L. S. MERIWETHER, M. E LETO,E. C. COLTHUPu. G. W KENNERLY, J. org. Chemistry 27 (1962) 3930. G. N. SCHRAUZE~ F! GLOCKNER u. S. E I C H L EAngew. ~ Chem. 76 (1964)28. V 0.REIKHSFELD, K. L. MAKOVETSKII, Russ. chem. Reviews 35 (1966)510. J. I? BRAAMS, H. J. BOS,J. E ARENS,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 87 (1968)193. H.ROTTELEin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/ld (1972)425. V J A G EH.~ G. VIEHEin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2a(1977)870.

PolymethylenringSynthese

PERKIN

durch Umsetzung von Dihalogenverbindungen mit Verbindungen, die eine aktive Methylengruppe enthalten, in Gegenwart von Natriumethylat. Aus Ethylenbromid und Malonester entsteht Cyclopropancarbonsaure. Die Reaktion verlauft uber die 1.1-Cyclopropandicarbonsaure,die beim Erhitzen Kohlendioxid abspaltet. COOR

’

H&-Br I + H2C\ NaOCiHa H2C-Br COOR

Hydrolyse, - Coz

I

H2C\ ,COOR l,C\ H& COOR

\

,CH-COOH

AuBer den dreigliedrigen konnen mit dieser RingschluBmethode auch die entsprechenden vier-, funf-, sechs- und siebengliedrigen Ringe dargestellt wer-

573

den. Die Ausbeute hangt von der Ringweite ab. Als Methylen-Komponente kann auch Acetessigester verwendet werden, wobei man nach Hydrolyse und Decarboxylierung Cycloalkyl-methyl-ketone erhiilt.

Hydrolyse, -C%

H&-cH2\

I

H2C-CH2

CH-CO-CH3

Ebenso konnen a-/3-ungesattigte cyclische Ketone mit Polymethylenhalogeniden alkyliert werden:

Vgl. Malonester-Synthese, S. 465.

W H. PERKIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 1793; J. chem. SOC.47 (1885) 801; 1929 1347 C. A. KERQJ. Amer. chem. SOC.5 1 (1929) 614. L. J. GOLDSWORTHY, J. chem. SOC. 1934 377. E. VAN HEYNINGEN, J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 2241. G. B. HEISIGu. I? H. STODOLA, Org. Syntheses, Coll. Vol. III (1955) 213. H. HARTu. 0. E. CURTISjr., J.Amer. chem. SOC.78 (1956) 112. W J. CLOSE,J. Amer. chem. SOC.79 (1957) 1455. C. E KOELSCH u. J. R. SJOLANDEQ J. org. Chemistry 25 (1960) 1479. L. M. RICEu. C. H. GROGAN, J. org. Chemistry 26 (1961) 54. R. E MARIELLA, R. RAUBE,Org. Syntheses, Coll. Vol. IV (1963) 288. M. S. NEWMAN, V DEVRIES,R. DARLAK, J. org. Chemistry 3 1 (1966) 2171. D. SEEBACH in HOUBEN-WEYL-MULLER 414 (1971) 121.

Polypeptid-Abbau

EDMAN

durch selektive Abspaltung der N-terminalen Aminosaure mittels Phenylisothiocyanat (I) (Phenylsenfol). 5 74

GjH.5 - NH-C =S I

Protein-OC, CH' NH

GjH.5-NHCl -pro&

c=s I

I

O=C\CH"-H

OH%

NHz I HOOC-C-H

R

R

I

k

I1

I11

lv

I

(I) reagiert mit der Peptidkette zu dem entsprechenden PhenylthioharnstoffDerivat 11, das durch Salzsaure zum Phenylthiohydantoin (111) cyclisiert wird. Durch alkalische Hydrolyse erhalt man daraus die freie Aminosaure n! Da dieser Abbau aus periodisch gleichen Arbeitsvorgangen besteht, kann man das abzubauende Peptid in Umkehr der Festkorper-Peptidsynthese nach MERRIFIELD kovalent C-terminal a n ein Harz binden und die N-standige Aminosaure mit Phenylisothiocyanat abspalten (+111). Diese Endgruppenbestimmung dient zur Ermittlung einer AminosaureSequenz. Vgl. Peptid-Abbau,S.372. €? EDMAN,Acta chem. scand. 4 (1950) 283; 10 (1956) 761. I? EDMAN,Nature [London] 177 (1956) 667. E. 0. €? THOMPSON, Adv. org. Chem. 1 (1960) 149.

D.BETHELL, G. E. METCALFE, R. C. SHEPPARD, Chem. Commun. 1965 189. R.A. LAURSEN, J.h e r . ehem. SOC.88 (1966) 5344. A. SCHELLENBERGE~ H. JESCHKEIT, R. HENKEL,H. LEHMANN, Z. Chem. 7 (1967) 191. H. MORIMOTO, M. HORI,I. YOSHIDA, Liebigs Ann. Chem. 1973 805. G. C. BARRETT, A. A. PENGLIS,A. J. PENROSE, D. E. WRIGHT, Tetrahedron Letters 26 (1985) 4375.

Propan-RingschluB

FREUND

durch Einwirkung von metallischem Nutriurn auf 1.3-Dihalogenparuffine. Auf diese Weise wurde das Cyclopropan zum ersten Male dargestellt. Man kann mit dieser Methode 3-, 4-, 5- und Ggliedrige Ringe schlieflen, doch verlauft sie in der Cyclopropan-Reihe am besten.

575

Eine Ausbeuteverbesserung auf 70% konnte durch Verwendung von Zinkstaub in siedendem Alkohol erreicht werden: Cyclisierung (GUSTAVSON-HASS)

Als Konkurrenzreaktion kann es vor allem bei sekundiiren Dibromiden zur Olefinbildung kommen; tertiare 1.3-Dihalogenide liefern ausschlieljlich Olefine. Eine Erniedrigung der Reaktionstemperatur auf 0 "C drangt aber die Olefinbildung weitgehend zuruck. In einem technischen Verfahren wird Cyclopropan mit Zinkstaub in wafirigalkoholischer Losung in Gegenwart von Natriumjodid und -carbonat dargestellt (etwa 80%;HASS). Sehr gute Ausbeuten liefert auch der Ringschlulj mit Li/Hg in Dioxan. Vgl. Alkylhalogenid-Kondensation,S. 79. A. FREUND, Mh. Chem. 3 (1882) 625. G. GUSTAVSON, J.prakt. Chem. [2136 (1887) 300. H. B. HASSu. Mitarb., Ind. Engng. Chem. 28 (1936) 1178. J. D. BARTLESON, R. E. BURKu. H. I? LANJSELMA, J.h e r . chem. SOC.68 (1946) 2513. C. E. BOORDu. Mitarb., J. h e r . chem. SOC.70 (1948) 946; 74 (1952) 287; 77 (1955) 1751. R. N. SHORTRIDGE u. Mitarb., J. Amer. chem. SOC.70 (1948) 946. B. CHAMBOUX, P Y. ETIENNEu. R. PALLAUD, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 251 (1960) 255. E. VOGEL,Angew. Chem. 72 (1960) 4. T. E CORBIN,H. SHECHTER u.R. C. HAHN,Org. Syntheses 44 (1964) 30. D. S. CONNOR,E. R. WILSON,Tetrahedron Letters 1967 4925. M. S. NEWMAN, G. S. COHEN,R. E CUNICO,L. W! DAUERNHEIM, J. org. Chemistry 38 (1973) 2760. D. SEEBACH in HOUBEN-WEYL-MULLER 414 (1971) 116.

Prototropie-Regel

CLAISEN

,,Bei der Keto-Enol-Tautomerie findet die Umlagerung der Gruppierung R-CO-CH2-CO in die hydroxylhaltige Form R-C(OH)= CH-COum so leichter statt, je negativeren Charakter das mit der Methylengruppe verbundene Saureradikal besitzt. Denkt man sich daher im Essigether ( =Essigester) ein Wasserstoffatom des Methylrestes successive durch das schwach negative Carboxathyl, durch das starker negative Acetyl und durch das sehr stark negative Formyl ersetzt, so ist die naturliche Folge der angegebenen Gesetzmaljigkeit, dalj die erste der so entstehenden Verbindungen, der Malonester, sich ausschliefilich wie CzH50-CO-CHz-COOCzH5 verhdt; dalj die zweite, der Acetessigether (=Acetessigester), bei den meisten Umsetzungen noch wie CH3-CO-CH2-COOC2H5, bei einigen aber schon wie CH3-C(OH) =CHCOOC2H5 reagiert; wahrend der dritte, der sog. Formylessigether (=Ester), entsprechend dem sehr stark negativen Charakter des Formyls, uberhaupt nur in der hydroxylhaltigen Form (HO)CH=CH-COOC2H5 bekannt ist." Im Bild der klassischen Strukturlehre besitzen alle diese acifizierenden Gruppen eine C=O-Doppelbindung, die ein mehr oder weniger groljes Konju5 76

gationsbestreben besitzt. Dieser unter Energieabgabe verlaufende Vorgang liefert zusammen mit der Tendenz zu einer Chelatisierung des Enols den fur einen prototropen Arbeitsaufwand notwendigen Energiebetrag. Enolisierung tritt nur dann ein, wenn diese freiwerdende Energie groaer ist als die zur Protonabspaltung benotigte. C&-C-CH2-C=0

a

C&-C=CH-C=O

I

OR

I

OR CH3-C=CH-(!!=& CH3-C=CH-(!!=& I IQH IbH

+ H’

I

OR

OH

IQIo

HC’C, @ @

II CH3-C,-

OR

9 i

H

0’ -

Die Mesomerielehre unterscheidet beim EinfluB der Substituenten auf die P-Dicarbonylverbindung zwei Effekte. Der Prototropie-Effekt der Substituenten ist induktiuer Natur und lockert die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung,verringert also den prototropen Arbeitsaufwand. Der energieliefernde elektromere Effekt ist an die Verschiebbarkeit der n-Elektronen der Substituenten gebunden, also an die ,,Aufrichtungstendenz“ ihrer Doppelbindung. Induktiver Effekt: (Prototropie)

Elektromerer Effekt:

Vgl. Enolbestimmung, S. 305.

L. CLAISEN,Ber. dtsch. chem. Ges. 25 (1892) 1763; Liebigs Ann. Chem. 277 (1893) 162.

J. THIELE, Liebigs Ann. Chem. 306 (1899) 119. E ARNDTu. C. MARTIUS,Liebigs Ann. Chem. 499 (1932) 247,252. E ARNDT,H. SCHOLZ u. E. FROBEL, Liebigs Ann. Chem. 521 (1935) 111. E ARNDTu. L. LOEWE,Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938) 1629. A. IHDE,J. chem. Educat. 36 (1959) 330. J. SAUER,Chemie in unserer Zeit 3 (1969) 25.

577

Pyrazin-RingschluB

GASTALDI

zweier Aminocyanoketon-Molekule 111, die durch Behandlung der Hydrogensulfit-Verbindung I1 eines Oximinoketons I (Isonitrosoketon) mit Kaliumcyanid dargestellt werden. Die Cyclisierung der Aminocyanoketone tritt beim ErhitZen mit Salzsaure ein, wobei als Primiirprodukt ein 2.5-dialkyliertes 3.6-Dicyano-dihydropyrazin IV entsteht, das infolge der Aromatisierungstendenz schon durch Luftsauerstoff zum Pyrazinderivat V dehydriert wird.

0 CN II

I

KCNw R-C-CH-NHSO&

I11

-NcINxR +2Kc1 U 11

N

"CHO I

RO'*O

NHSOfi

0,

+

C

,R

+2HCl I KOSHN SKCN

R

N H

I11

CN

+2H~so4

rv

NcxNKR R

N

CN

G. GASTALDI, Gazz. chim. ital. 51 (1921) 233; C. A. 16 (1922) 101 I. J. KREMSu. I? E. SPOERRI, Chem. Reviews 40 (1947) 301. W. SHARP, E S. SPRING, J. chem. SOC.1948 1862. E. GOLOMBOKU. E S. SPRING, J. chem. SOC.1949 1364.

Pyrazin-Ringschld

GUTKNECHT

von 2 Molekulen a-Aminoketon nach einer a-Oximinoketon-Reduktion.Die Reaktionsfolge beginnt mit der Nitrosierung der aktiven Methylengruppe eines Ketons mit salpetriger Saure zum Isonitrosoketon I, der Reduktion zum a-Aminoketon I1 und Cyclisierung zum Dihydropyrazin I11 folgen. Die grolje Aromatisierungstendenz dieses Systems bedingt den leichten Ubergang in das

5 78

eigentliche Pyrazinderivat n!Diese Dehydrierung wird gewohnlich mit Quecksilberoxid oder Kupfersulfat vorgenommen, jedoch geniigt bisweilen schon die Einwirkung von Luftsauerstoff 0 NOH II

0 NH2 Hz

11

2R-C-C-R'

I

II

b

2R-C-CHR'

I

I1

Iv

I11

H. GUTKNECHT,Ber. dtsch. chem. Ges. 12 (1879) 2290; 13 (1880) 1116.

E I!TREADWELL, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1461,2158. I. J. KREMSu.F! E. SPOERRI, Chem. Reviews 40 (1947) 291. H. E. SMITH, A. A. HICKS,J. org. Chemistry 36 (1971) 3659.

Pyrazin-RingschluB

STAEDEL-RUGHEIMER

durch Umsetzung von a-Halogenketonen I mit Ammoniak. Die Reaktion wird bei erhohten Temperaturen im Autoklaven ausgefuhrt. In erster Stufe wird das Halogen durch die Aminogruppe ersetzt. Das gebildete Aminoketon I1 cyclisiert zum Dihydropyrazin 111, das sich schon in Gegenwart von Luftsauerstoff zum Pyrazin IV stabilisiert.

I

I1

- 2 H20,

I11

Iv

Der schnell eintretende RingschluB der beiden Aminoketone verhindert im allgemeinen eine mogliche Bildung von sekundiiren oder tertiaren Aminoderi-

579

vaten der Formeln HN(CH2COR)z und N(CHzCOR)3, jedoch weist die gelegentliche Bildung von 2.6-Pyrazin-Derivaten VI auf ein Entstehen der sekundiiren Aminoverbindung V hin, die mit Ammoniak weiterreagiert hat. H

V

VI

Die Versuche, Pyrazin selbst mit dieser Methode aus Ammoniak und Halogenacetaldehyd darzustellen, fuhrten nur zu schlechten Ausbeuten. W. STAEDEL u. L. RUGHEIMEF,Ber. dtsch. chem. Ges. 9 (1876) 563. E. KOLSHORN, Ber. dtsch. chem. Ges. 37 (1904) 2478. E TUTIN,J. chem. SOC.97 (1910) 2495. A. E. TSCHITSCHIBABIN u. M. N. SCHTSCHUKINA, Ber. dtsch. chem. Ges. 62 (1929) 1075 I. J.KREMSu. P E. SPOERRI, Chem. Reviews 40 (1947) 295. H . SCHUBERT, R. H A C K EK. ~ KINDERMANN, J. prakt. Chem. 309 (1968) 12.

Pyrazol-RingschluR

KNORR

von Hydrazinen mit 1.3-Dicarbonylverbindungen. LaBt man z. B. Acetylaceton auf Hydrazinhydrat einwirken, so entsteht 3.5Dimethyl-pyrazol (I). Neben alkyl- und aryl-substituierten Hydrazinen liefern auch Hydrazide, Semicarbazide und Aminoguanidine Pyrazol-Derivate.

I Geht man von unsymmetrisch substituierten /3-Diketonen aus, so e r h d t man keine strukturisomeren Pyrazole. So lange der Imid-Wasserstoff unsubstituiert ist, sind 3- und 5-Stellung im Pyrazol gleichwertig; der Imid-Wasserstoff kann also nicht einem bestimmten Stickstoffatom zugeordnet werden. Diese Gleichwertigkeit verschwindet, wenn der Wasserstoff ersetzt wird. Man erhalt dann zwei strukturisomere Pyrazole I1 und 111. 580

CSHS

I1

I11

a-Dialkylierte P-Diketone liefern 4H-Pyrazole (Pyrazolenine) N

L. KNORR, DRF! 26429;Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883)2597. E.FISCHER u. C. BOLOVJ,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)2135. L.KNORRu. A. BLANK,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)311. L. KNoRq Liebigs Ann. Chem. 238 (1887)137;279 (1894)232. L. CLAISEN,Liebigs Ann. Chem. 278 (1894)261. Liebigs Ann. Chem. 279 (1894)247. L. KNORRu.B. OETTINGEK E.BUCHNER u.C. VON DER HEIDE,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)31. u. S. MUNNES,Liebigs Ann. Chem. 618 (1958)110. M. LIPP, E DALLACKER G. BIANCHETTI u. D. POCAR,Gazz. chim. ital. 92 (1962)799. A. N. KOST,I. I. GRANDBERG, Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966)358. CH. HEDBOM,E.HELGSTIUND, Acta chem. scand. 24 (1970)1744. M. GENAS,R. LANDEREETHE,A. MASSIOU,'l? RULL,BuIl. soc. chim. France 1979 11 17. M.F! SAMMES,A. R. KATRITZKY, Adv. Heterocyclic Chem. 34 (1983)54. E TEXIER-BOULLET, B. KLEIN, J. HAMELIN, Synthesis 1986 409. E8b (1994)420. K. KIRSCHKE in HOUBEN-WEYL-MOLLER

Pyrazolin-Spaltung

KISHNER

in der Hitze zu Cyclopropan-Derivaten.LaBt man a$-ungesattigte Ketone mit Hydrazin reagieren, so entsteht durch Einbau der beiden Stickstoffatome das Pyrazolingerust (anomale WOLFF-KISHNER-Reduktion). Beim Erhitzen mit festem KOH in Gegenwart platinierter Tonstuckchen spaltet das 2-Pyrazolin Stickstoff ab, wahrscheinlich unter vorhergehender Wanderung der Doppelbindung zum 1-Pyrazolin, das direkt auch durch Diazoessigester-Additionan Olefine entsteht, und der Ring verengt sich zu einem Cyclopropan-Deriuat.Als Nebenprodukte entstehen Olefine. 58 1

Vgl. Diazoessigester-Addition, S. 270. N. KISHNERu. Mitarb., J. russ. physik.-chem. Ges. 43 (1911) 1132; 44 (1912) 165, 849; 45 (1913) 949,957,987; Chem. Zbl. 1912 12025; 1912 I1 1925; C.A. 6 (1912) 854,1431,2915. L. I. SMITH u. E. R. ROGIER, J. h e r . chem. SOC.73 (1951) 3840. G. S. HAMMOND u. R. W TODD,J. h e r . chem. SOC.76 (1954) 4081. T. I! VAN AUKENu. K. L. RINEHART jr., J. h e r . chem. soc. 84 (1962) 3736. W. M. JONES,WUN-TENTAI, J. org. Chemistry 27 (1962) 1324. D. E. MCGREER,N. W CHIU,M. G. VINJE,Canad. J. Chem. 43 (1965) 1398. R. J. PETERSEN, F! S. SKELL, Org. Syntheses, Coll. Vol. V (1973) 929. D. WENDISCHin HOUBEN-WEYL-MULLER 413 (1971) 71.

Pyridin-Alkylierung

EMMERT

rnit Carbonyl-Verbindungen fiihrt zu tertiaren Pyridyl-carbznolen.Das Pyridin wird dabei in Gegenwart von Aluminium oder Magnesium als Reduktionsmittel und Quecksilber(I1)-chlorid mit dem Keton umgesetzt. Auch Lithium scheint geeignet zu sein. Wahrend mit Mg nur eine Alkylierung in a-Stellung erreicht wird, liefert die Gegenwart von Al sowohl a- als auch y-alkylierte Reaktionsprodukte.

Neben den offenkettigen aliphatischen und aromatischen Ketonen sind auch Ringketone, wie Cyclopentanon, -hexanon und Campher, zu verwenden. Dike582

tone und Ketocarbonsaureester dagegen liefern diese Reaktion nicht. 2-Methylpyridin reagiert schlecht, 2.6-Dimethyl-pyridin uberhaupt nicht. Mit Schwefelsaure kann man bei 60" Wasser abspalten und erhalt schlieljlich nach katalytischer Hydrierung der entstandenen Doppelbindung Alkyl- bzw. Cycloalkyl-pyridine. Vgl. Picolinsaure-Decarboxylierung,S. 568. B. EMMERT u. E. ASENDORF, Ber. dtsch. chem. Ges. 72 A (1939)1188. B. EMMERT u. E. PIROT,Ber. dtsch. chem. Ges. 74 (1941)714. C. H. TILFORD,R. S. SHELTON u. M. G. VAN CAMPEN, J. Amer. chem. Soc. 70 (1948)4001. H.L.LOCHTE,P I? KRUSEu. E. N. WHEELERJ.Amer. chem. SOC.75 (1953)4477. G. B. BACHMAN, M. HAMER,E. DUNNING u. R. M. SCHISM,J. org. Chemistry 22 (1957)1296. R. A. ABRAMOVITCH, J. G. SAHA,Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966)300. R. A. ABRAMOVITCH, A. R. VINUTHA, J. chem. Soc. (C) 1969 2104. C. E.CRAWFORTH, C. A. RUSSELL,0. METH-COHN, Chem. Commun. 1970 1406. R. TSCHESCHE , W FUHRER,Chem. Ber. 111 (1978)3502. H.KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la2 (1980)1391.

Pyridin-C-Alkylierung

LADENBURG

durch Umlagerung von N-alkylierten Pyridinium-halogeniden beim Erhitzen auf 290 bis 300".Dabei wandert die Alkylgruppe vom N in die 2- oder 4-Stellung. N-Propyl-pyridinium-halogenidliefert neben C-Propyl- teilweise auch das isomere C-Isopropyl-pyridin. Bei zu hoher Temperatur kommt es zur Aufspaltung des Rings. Auch bei Chinolinen wird die Umlagerung beobachtet.

Vgl. N-Alkylanilin

+ C-Alkylanilin-Umlagerung, S. 74; Pyrylium + Py-ridin-Umlagerung,

S.598.

A. LADENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883)1410,2059;Liebigs Ann. Chem. 247 (1888)1. G. KOLLER u. H. RUPPERSBERG, Mh. Chem. 50 (1928)436. E. KOENIGSu. H. GREINERBer. dtsch. chem. Ges. 64 (1931)1049. J. H.BREWSTER u. E. L. ELIEL,Org. Reactions 7 (1953)135. K. TSUDA,Y.SATO u. S. SAEKI, Pharmac. Bull. [Tokyo] 1 (1953)307;C. A. 49 (1955)10946e. P A .CLARET,G. H. WILLIAMS, J. chem. Soc. (C) 1969 146. J. KUTHAN, N.Y KOSHMINA, J. PALEEEK, Y SKALA,Collect. czechoslov. chem. Commun. 35 (1970) 2787.

583

Pyridin-Aminierung

TSCHITSCHIBABIN

in 2-Stellung mit Metallamiden beim Erhitzen in Toluol oder Dimethyl-anilin. Eine zweite Aminogruppe laSt sich entsprechend in die 6-Stellung einfiihren. Sind die 2- und die 6-Stellung im Pyridinmolekiil besetzt, so tritt die Aminogruppe in 4-Stellung ein. AuSer den Pyridinen reagieren auch Chinolin und seine Derivate in analoger Weise. Der Mechanismus ist noch nicht ganz gekliirt. Die geringe Elektronendichte der mesomeren Grenzform I am C-2 bzw. C-4 dieser heterocyclischen Basen gestattet an dieser Stelle einen Angriff nucleophiler Agenzien. In dieser Weise diirfte sich das Amid-Anion an das a-Carbenium-Ion anlagern. Dabei entsteht zuerst das Zwischenprodukt 11, aus dem iiber das Natriumsalz I11 das 2-Aminopyridin gewonnen wird.

I -HZ

I1 H20,

~

\N

NHNa

I11 Aminierungen bei niedrigen Temperaturen konnen in fliissigem Ammoniak mit Kaliumamid und Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel durchgefuhrt werden.

Le, 64 %

A. E.TSCHITSCHIBABIN u. 0.A.SEIDE, J. russ. physik. chem. Ges. 46 (1914)1216;Chem. Zbl. 1915 I 1064;C. A. 9 (1915)1901. K. ZIEGLERu. H. ZEISER, Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930)1847. E W.BERGSTROM, J. org. Chemistry 2 (1937)411. M.T. LEFFLER, Org. Reactions 1 (1942)91.

584

J. E BUNNETT u. R. E. ZAHLER, Chem. Reviews 49 (1951)375. M. J. PIETERSE u. H. J. DENHERTOG,Recueil Trav. chim. Pays-Bas8 1 (1962)855. H. L.JONES, D. L. BEVERIDGE, Tetrahedron Letters 1964 1577. R. A. ABRAMOVITCH, E HELMER,J. G. SAHA, Canad. J. Chem. 43 (1965)725. R. A. ABRAMOVITCH, J. G. SAHA,Adv. Heterocyclic Chem. 6 (1966)292. H. TONDYS,H. C. VAN DER PLAS, M. WOZNIAK, J. Heterocyclic Chem. 22 (1985)353. D.J. BUURMAN, H. C. VAN DER PLAS, J. Heterocyclic Chem. 24 (1987)1377. C. K.MCGILL,A. RAPPA,Adv. Heterocyclic Chem. 44 (1988)1.

Pyridin- a-Bromierung (NH2-Br-Austausch)

CRAIG

durch Einwirkung von Brom und Natriumnitrit auf a-Amino-pyridin in konzentrierter Bromwasserstoffsaure. Das Pyridin-Derivat wird zuerst mit dem Brom-Bromwasserstoff-Gemischzu einem Perbromid umgesetzt und anschlieBend bei 5 bis lo" diazotiert. Die Ausbeuten liegen zwischen 50 und 90% (2-Brom-4-methyl-pyridin 77%). Das Verfahren besitzt Bedeutung, weil die ubliche Aryl-Halogenierung uber die Diazoniumsalze (vgl. Diazoniurn-Austuusch, S. 275) das a-Halogen-pyridin nur in geringer Ausbeute liefert.

Auch Methoxygruppen in 2- oder 4-Stellung konnen mit P B r D M F gegen Brom ausgetauscht werden.

A. E. TSCHITSCHIBABIN u. Mitarb., J. russ. physik. chem. Ges. 47 (1915)1571;50 (1918)502. L. C. CRAIG,J. Amer. chem. SOC.56 (1934)231. E H.CASE,J. Amer. chem. SOC.68 (1946)2574. C. E H. ALLENu.J. R. THIRTLE,Org. Syntheses 26 (1946)16. T. YAJIMA,K.MUNAKATA, Chem. Letters 1977 891. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/4 (1960)450.

585

Pyridin-Kondensation

TSCHITSCHIBABIN

durch Erhitzen von Carbonylverbindungen mit Ammoniak oder Aminen im Autoklaven. Die Reaktion verlauft aldolkondensationsartig und liefert der reversiblen Natur einer Aldol-Kondensation wegen stets verschiedene PyridinDerivate und mehrere Nebenprodukte, was ihren praparativen Wert stark beeintrachtigt. Man kann die Aldehydkomponente und Ammoniak auch gasformig bei 300 bis 400"uber Aluminiumoxid-Katalysatoren leiten. SchlieSlich gibt es eine dritte Methode, bei der man die Carbonylverbindung mit 28proz. Ammoniakwasser in Gegenwart von Ammoniumacetat erhitzt. Dabei bildet sich ein weniger komplexes Reaktionsgemisch, und die Ausbeute einzelner Produkte ist betrachtlich hoher. Es entstehen bei der Kondensation einer w a r i g e n Losung von Paraldehyd und Ammoniak beim Erhitzen im Autoklaven etwa 55% 2-Methyl-5-ethyl-pyridin (I) neben 6%2-Picolin(II). Die Reaktion kann wie folgt formuliert werden:

4 CH3CHO

2CH3CHO

CH -CHO

- 2 H20

I1

- HzO

CH =CH -CH3

+ NH3

CH3 -CH

I

- 2 ~~0

CHO I

CH -CHO II

CH3-CH

+

NH3

Vgl. Pyridin-Synthese, S.589.

E. DURKOPF, Ber. dtsch. chem. Ges. 21 (1888) 2713.

A. E. TSCHITSCHIBABIN, J. russ. physik. chem. Ges. 37 (1906) 1229; Chem. Zbl. 1906 I 1438; J. prakt. Chem. 107 (1924) 122. M. M. SPRUNG, Chem. Reviews 26 (1940) 301. R. L.FRANKu. R. P SEVEN,J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 2629. E.L.ELIEL,R. T. MCBRIDE u. ST.KAUFMA", J.Amer. chem. SOC.75 (1953) 4291. u. E. L. ELIEL,J. Amer. chem. SOC.78 (1956) 3477. C. I? FARLEY J. GELAS,Bull. SOC.chim. France 1967 3093. J. I. GRAYSON,R. DINKEL, Helv. chim. Acta 67 (1984) 2100.

Pyridin-RingschluB

GUARESCHI-THORPE

der aktiven Methylengruppe der Cyanessigester-Komponentemit der Carbonylgruppe eines Acetessigester-Molekiils in Gegenwart von Ammoniak zur Synthese von Pyridin-Deriuaten. Das Stickstoffatom des Ammoniakmolekuls schliefit unter doppelter Alkoholabspaltung den Ring und dient gleichzeitig als 586

Kondensationsmittel. Dabei erleichtert die Anwesenheit von Piperidin oder Kaliumhydroxid wesentlich den RingschluR. Mit dieser Methode lassen sich auIJer den normalen und verzweigten Alkylderivaten auch Allyl- und Benzylpyridine herstellen.

CH3 I R,CHOC, 0 I

CH3 I

,C:N

+

O/CCxOR

H2C

-

I

C\\

R,CfiC,

C

I

+ 2ROH + HzO

II

HONC*~/

0

,C=N

C

'OH

NH H

Eine Variante besteht in der Umsetzung von 1.3-Dicarbonylverbindungen mit Cyanacetamiden, die zu a-Pyridonen fuhrt:

,CH3 CH2/ co I

CH3-CO

+

CHzCN I

NH' co I

R

4

H3C

I

R Vgl. Nitril-Addition, S. 476.

I. GUARESCHI, Mem. Reale Accad. Sci. Torino I1 46 (1896)7,11,25; 55 (1905)19,287;Chem. Zbl. 1905 I1 684. J. E THORPE u.Mitarb., J. chem. SOC. 115 (1919)686;121 (1922)1765,1821. S. M. MCELVAIN u.R. E. LYLEjr., J. Amer. chem. SOC.72 (1950)384. J. DORNOW, E. NEUSE,Arch. Pharm. 288 (1955)174. J. M. BOBBITT,D. A. SCOLA, J. org. Chemistry 26 (1960)560. R. L u K h u. J. KUTHAN,Collect. czechoslov. chem. Commun. 25 (1960)2173. H.JAHINE,H.A. Z A H EA. ~ A. SAYED, M. SEADA, J. prakt. Chem. 316 (1974)337.

Pyridin-Ringspaltung

ZINCKE-KONIG

bei der Behandlung des 2.4-Dinitrophenyl-pyridiniumchlorids(I) mit N-Methylanilin uber das rote Salz des Glutacondialdehyd-dianilidsI1 (KONIGSCHES Salz), aus dem durch alkalische Hydrolyse das Glutacondialdehyd-Derivat I11 (,,ZINCKE-Aldehyd")entsteht: 58 7

0 N

i

+OH@

~

OHC-CHZCH-CH=CH-N,

-H$2-NHC&

I11

,cH3 c6H5

Allgemein kann jede Gruppe R, die als starker Elektronen-Acceptor wirkt, den Angriff einer Base Be auf den Ring des Pyridinium-Salzes IV erleichtern:

Iv So kann man auch von N-Cyanopyridiniumbromid (aus Pyridin und Bromcyan) ausgehen, das ebenfalls mit N-Methylanilin gespalten wird [KONIG]. Die bei der Ringspaltung erhaltenen Glutacondialdehyd-Derivate werden meist zu synthetischen Zwecken verwendet (vgl. Azulen-Synthese,S . 152). Die aus substituierten Pyridinen bei der Reaktion gebildeten Glutacon-dialdehyd-dianile haben oft eine grorjere Tendenz zur Riick-Cyclisierung zu einem Pyridin-Derivat als das Glutacondialdehyd-dianil selbst. Vgl. Pyrylium-Pyridin-Umlagerung, S.598.

T. ZINCKE,Liebigs Ann. Chem. 330 (1904)361;339 (1905)193. T.ZINCKE,G. HEUSER u. W M O L L ELiebigs ~ Ann.Chem. 333 (1904)296. W KONIG,J. prakt. Chem. 69 (1904)105;70 (1904)19. T.ZINCKEu. W WORKER Liebigs Ann.Chem. 338 (1905)107;341 (1905)365

588

W KONIGu. G. A. BECKER,J. prakt. Chem. [2186 (1912) 353. U! KONIG,G. EBERT u. K. CENTNER, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1923) 751. I? BAUMGARTEN, Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1924) 1624; 69 (1926) 1168. W. KONIG,Angew. Chem. 66 (1954) 149. K. HAFNERu. H KAISER, Liebigs Ann. Chem. 618 (1958) 140. R. GREWEu. U! VON BONIN,Chem. Ber. 94 (1961) 234. G. KOBRICH,Liebigs Ann. Chem. 648 (1961) 114. E KROHNKE,Angew. Chem. 76 (1963) 317. K. HAFNER, K.-D. ASMUS,Liebigs Ann. Chem. 671 (1964) 31. J. BECHER, Synthesis 1980 589. A. N. KOST,S. l? GROMOV, R. S. SAGITULLIN, Tetrahedron 37 (1981) 3423.

Pyridin-Synthese

HANTZSCH

durch Kondensation eines AZdehyds und Ammoniak mit 2 Mol Acetessigester. Dabei verknupft die Carbonylgruppe des Aldehyds die aktiven CH2-Gruppen der beiden Acetessigestermolekule, und der mit eingebaute Ammoniak-Stickstoff vervollstandigt die Cyclisierung. Gleichzeitig fungiert Ammoniak als Kondensationsmittel (Protonenacceptor).

Zuerst setzt sich die 1.3-Dicarbonylverbindungmit Ammoniak zu einem Enamin I und mit dem Aldehyd in einer Aldol-Kondensation zu einem Enon I1 um. Beide Produkte konnen auch getrennt hergestellt werden. Der anschlieDenden MICHAEL-Addition des Enamins an das Enon folgt die intramolekulare RingschluDreaktion. Das zunachst gebildete Dihydro-pyridin neigt zur Aromatisierung und l a t sich deshalb leicht, schon mit salpetriger Saure oder Kalium-hexacyanoferrat(1111, in exothermer Reaktion zum Pyridin-Derivat (z. B. Collidin) dehydrieren. Als Carbonyl-Komponenten konnen Aldehyde, Ketoester und /?-Diketone verwendet werden. Vgl. Pyridin-Kondensation, S. 586; Piperidon-Ringschld, S. 571.

589

A. HANTZSCH, Liebigs Ann. Chem. 215 (1882) 1, 72; Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 1744; 19 (1886)289.

R. MICHAEL, Liebigs Ann. Chem. 225 (1884) 122. W.EPSTEIN,Liebigs Ann. Chem. 231 (1885) 1, 32. C. BEYER,Ber. dtsch. chem. Ges. 24 (1891) 1662. E. KNOEVENAGEL, Liebigs Ann. Chem. 281 (1894) 25; 288 (1895) 348; Ber. dtsch. chem. Ges. 31 (1898) 738; 36 (1903) 2180. A. I! PHILLIPS, J. Amer. chem. SOC.71 (1949) 4003. J.A. BERSONu. E. BROWN,J. Amer. chem. SOC.77 (1955) 444. W.TRABER u. F! KARRER, Helv. chim. Acta 41 (1958) 2066. B. LOEV,K. M. SNADER, J. org. Chemistry 30 (1965) 1914. B. E. NORCROSS, G. CLEMENT, M. WEINSTEIN, J. chem. Educat. 46 (1969) 694. G. SCHROLL, S.-P NYGAARD, S.-0. LAWESSON, A. M. DUFFIELD, C. DJERASSI,Ark. Kemi 29 (1969) 525. E BOSSERT,H. MEYERE. WEHINGER,Angew. Chem. 93 (1981) 755. D.M. STOUT,A. I. MEYERS,Chem. Reviews 82 (1982) 223. A. R. KATRITZKY, D. L. OSTERCAMP, T. I. YOUSAF,Tetrahedron 43 (1987) 5171. J. R. PFISTER, Synthesis 1990 688. J. J.VANDEM EYNDE,E DELFOSSE, A. MAYENCE, Y. VANHAVERBEKE, Tetrahedron 51 (1995) 6511. T. ITOH,K. NAGATA, M. O W A ,A. OHSAWA, Tetrahedron Letters 36 (1995) 2269.

Pyrimidin-Ringschld

BIGINELLI

von Aldehyden mit P-Ketocarbonsaureestern und Harnstoff in alkoholischer Losung. Es entstehen dabei die Tetrahydropyrimidine.Benzaldehyd, Acetessigester und Harnstoff liefern 2-0xo-6-methyl-5-carbethoxy-4-phenyl-l.2.3.4-tetrahydro-pyrimidin. Diese Verbindung kann auf vier Wegen dargestellt werden (A bis D), die alle moglichen Reaktionswege dieser Cyclokondensation reprasentieren. Wahrscheinlich erfolgt der Ringschlulj auf Weg D: Nach einer AldolKondensation findet die Reaktion mit dem Harnstoff statt.

590

I

CH3

CH3

NH-CH-R NH2 I

A. O=C

I

OZCH-R

+

CH2-COOGH5 I

1

B. O=C

I

I

NHCONH2

+

CH2-COOGH5 I

NH2 O=C-CH3

NH2 O=C-CH3

NH2

NH2

I

C. O=C

I

HN-

O=CH-R

+

CH-COOQH5 II

C-CH3

I

D. O=C

I

CH-R

+

II

C-COOGHs I

NH2 O=C-CH3

Ersetzt man die Harnstoffkomponente durch O-Alkylisoharnstoff oder Phenylsemicarbazid, so liefert die Cyclokondensation 2-Alkoxy- bzw. l-Anilino-pyrimidine. Mit Thioharnstoff werden die 2-Thioxo-tetrahydro-pyrimidine erhalten. I? BIGINELLI, Ber. dtsch. chem. Ges. 24 (1891)1317;Gazz. chim. ital. 23 (1893)360. L. E.HINKEL u. D.H. HEY,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 48 (1929)1280. K.FOLKERS, H. J. HARWOOD u. T B. JOHNSON, J. Amer. chem. SOC.54 (1932)3751. K.FOLKERS u.T. B. JOHNSON, J. Amer. chem. SOC.55 (1933)3361,3784,1140,2886. E SWEET,J. D. FISSEKIS, J. Amer. chem. SOC.95 (1973)8741. C.0.KAPPE, I? ROSCHGERJ. Heterocyclic Chem. 26 (1989)55. C.0.KAPPE, Liebigs Ann. Chem. 1990 505. C.0.KAPPE, Tetrahedron 49 (1993)6937.

Pyrrol+Pyridin-Ringerweiterung

CIAMICIAN-DENNSTEDT

in alkalischer Losung durch Einwirkung von Chloroform. Aus Pyrrol entsteht das 3-Chlor-pyridin. Auch andere Halogenverbindungen, z. B. Bromoform, Benzylidenchlorid und Methylenjodid, reagieren in dieser Weise, wobei das Halogen stets die 3-Stellung des Pyridinringes besetzt. 59 1

F T )

+ CHCl3

NaoRW

flcl +

N H

2 HC1

N

Durch alkalische Hydrolyse entsteht aus Chloroform intermediar Dichlorcarben CC12, das sich an das Pyrrol unter Bildung eines instabilen Dihalogencyclopropans I addiert, welches sich sofort in das Chlorpyridin umlagert.

I Analog zur Pyrrol + Pyridin-Ringerweiterungwird unter den gleichen Bedingungen nicht nur bei anderen Heterocyclen, wie bei methylsubstituierten Imidazolen, Pyrazolen, Indolen, sondern auch beim Cyclopentadien und Inden eine Ringerweiterung beobachtet. So entsteht aus Cyclopentadien Chlorbenzol, aus 2.3-Dimethylindol das 3-Chlor-2.4-dimethylchinolin:

QJ--JCH3 H

cH3

CHCl3, 63 NaOR %

*

QpJc1 CH3

Vgl. Phenol-C-Formylierung, S. 541. G. L. CIAMICIAN u. M. DENNSTEDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 1153. M.DENNSTEDT u. J. ZIMMERMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 3316. G. L. CIAMICIAN u. I? SILBER, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 191. N. J. PUTOCHIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 55 (1922) 2742. H. C. RICEu. T E. LONDERGAN, J. h e r . chem. SOC.77 (1955) 4678. I? S. SKELLu. R. S. S A N D L E J.~h e r . chem. SOC.80 (1958) 2024. E. VOGEL,Angew. Chem. 72 (1960) 8. H. WYNBERG, Chem. Reviews 60 (1960) 169. E.BALTAZZI u. L. I. KRIMEN,Chem. Reviews 63 (1963) 525. C. W REESu. C. E. SMITHEN, Adv. Heterocyclic Chem. 3 (1964) 66; J. chem. SOC.1964 928,938. R.L.JONES,C. W. REES,J. chem. SOC.(C) 1969 2249,2251.

592

F! DE ANGELIS,A. GAMBACORTA, R. NICOLETTI,Synthesis 1976 798. A. GAMBACORTA, R. NICOLETTI,S. CERRINI,W FEDELI, G. GAVUZZO, Tetrahedron 36 (1980) 1367. E. V: DEHMLOW in HOUBEN-WEYL-MULLER E19b12 (1989) 1558. E6a (1994) 776. A. GOSSHAUER in HOUBEN-WEYL-MULLER

Pyrrol-RingschluB

PAAL-KNORR

von 1.4-Dicarbonylverbindungenmit Ammoniak oder primken Aminen. Die Reaktion fuhrt von acyclischen Verbindungen direkt zu Homologen des Pyrrols. Das Diketon wird mit alkoholischem Ammoniak im Rohr erhitzt. Aus Succindialdehyd entsteht das Pyrrol selbst. Acetonylaceton liefert 2.5-Dimethylpyrrol. An Stelle von Ammoniak konnen auch primke Amine, Hydroxylamin, Glycin, Hydrazin und Phenylhydrazin verwendet werden. Der Mechanismus ist noch nicht vollstandig aufgeklart. Die Reaktion konnte uber folgende Stufen verlaufen:

H27 -CH II

HO R'C,NIC-R I

R"

HC-CH - HzO

II

It

R-C,NOC-R I

R"

PAALund KNORR entdeckten diese Pyrrol-Kondensationunabhangig voneinander.

C. PAAL,Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 367,2254. L. K N ~ Ber. R ~dtsch. chem. Ges. 18 (1885) 299, 1568; Liebigs Ann.Chem. 236 (1886) 290. C. HARRIES,Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 1488. u.l? SILBEK Ber. dtsch. chem. Ges. 45 (1912) 1540. G. CIAMICIAN D. M. YOUNG u. C. F! H. ALLEN,Org. Syntheses 16 (1936) 25. N. l? BUU-HOfu. MITARB.,J. org. Chemistry 20 (1955) 639,850. E. BALTAZZI u. L. I. KRIMEN, Chem. Reviews 63 (1963) 513. W S. BURNHAM, R. K. OLSEN,R. M. SHEELEY, J. Heterocyclic Chem. 5 (1968) H. S.BROADBENT, 757. J. M. PATTERSON, Synthesis 1976 281,285. D. L. OSTERCAMP, T. I. YOUSAF,Tetrahedron 43 (1987) 5171. A. R. . KATRITZKY, l? K.CHIU,M. l? SAMMES,Tetrahedron 44 (1988) 3531. V: AMARNATH u. a,, J. org. Chemistry 56 (1991) 6924. A. GossHAUER in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994) 591.

593

Pyrrol-Synthese

HANTZSCH

aus B-Ketocarbonsaureestern I1 und a-Chlorketonen I mit Ammoniak bzw. Aminen; durch HC1- und HzO-Abspaltung zwischen den beiden Komponenten kommt es zum Ringschluh. Dabei entstehen Pyrrolcarbonsaureester IV

I1

I11

-

H3cE

I

R H

Iv Diese Pyrrol-Synthese verlauft wahrscheinlich uber einen intermediiir entstehenden P-Amino-crotonsaureester 111, ein Enamin. Als Nebenprodukte entstehen immer Furan-Derivate, die man direkt aus P-Ketoestern I1 und a-Halogen-ketonen I herstellen kann. Vgl. Furan-Ringschld, S. 348.

A. HANTZSCH, Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890)1474. E FEIST,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)1538. G.KORSCHUN, Ber. dtsch. chem. Ges. 38 (1905)1125. W C. AGOSTA,J. org. Chemistry 26 (1961)1724. E.BALTAZZI u. L. I. KRIMEN, Chem. Reviews 63 (1963)517. M.W.ROOMI,S.E MACDONALD, Canad. J. Chem. 48 (1970)1689. A. GOSSHAUER in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)648.

Pyrrol-Synthese

KNORR

durch Kondensation eines a-Aminoketons I1 mit Acetessigester I11 oder einer ahnlichen Verbindung, die neben der Carbonylgruppe noch eine aktive Methylengruppe e n t h a t . Man kann Darstellung und Kondensation des a-Aminoketons in einer Umsetzung ausfuhren. Man geht dann vom Isonitrosoketon I aus und reduziert mit Zink und Eisessig zum Aminoketon 11, das sich mit der Carbonylverbindung I11 zu einem Enamin umsetzt. Ringschlulj und Wasserabspaltung ergeben das Pyrrol-Derivat n! 594

Iv

V

Vor allem C-substituierte Pyrrol-Derivate, z. B. 2.4-Dimethyl-pyrrol (V) uber (IV),werden mit dieser Synthese das 2.4-Dimethyl-3.5-dicarbethoxy-pyrrol dargestellt, doch e r h d t man auch N-substituierte Pyrrole, wenn man von sekundaren Aminoketonen ausgeht (z. B. N-Phenyl und N-Methyl). Der Anwendungsbereich der Reaktion wird durch die Tendenz der a-Aminoketone zur Selbstkondensation etwas eingeschrankt. Dann entstehen Pyrazine VI als Nebenprodukte.

Die Ausbeute wird durch Acyl- oder Keto-Carbonyl-Gruppen am C-2 und C-5 des Pyrrols stark erhoht. L. KNORR, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884)1635;Liebigs Ann. Chem. 236 (1886)290. L. KNORRu. I? WE,Ber. dtsch. chem. Ges. 33 (1900)3801. L.KNORRu. H. LANGE,Ber. dtsch. chem. Ges. 35 (1902)2998. H. FISCHER, Org. Syntheses, Coll. Vol. 3 (1955)513. C.A. C.HALEYu. PMAITLAND, J. chem. SOC.1951 3168. S. E MACDONALD u. R. J. STEDMAN, Canad. J. Chem. 32 (1954)812. A. TREIBS, R. SCHMIDT u. R. ZINSMEISTER,Chem. Ber. 90 (1957)79. E.BALTAZZI u. L. I. KRIMEN, Chem. Reviews 63 (1963)513. A.J. CASTRO, D. D. GIANNINI, W E GREENLEE,J.org. Chemistry 35 (1970)2815.

595

J. M. PATTERSON, Synthesis 1976 281,301. E. FABIANO, B. T. GOLDING, J. chem. SOC.Perkin Trans.I 1991 3371. A. GOSSHAUER in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)624.

Pyrrol-Synthese

PILOTY-ROBINSON

aus Azinen in Gegenwart saurer Katalysatoren. 2.3.4.5-Tetraphenyl-pyrrolerh a t man z. B. aus dem Azin des Desoxybenzoins unter der Einwirkung von HCl bei 180". Die Umwandlung von Azinen in Pyrrole, die der Indol-Synthese nach FISCHER entspricht, 1Mt sich nur in wenigen Fallen erzielen. Sie erfolgt uber eine [3,3]-sigmatrope Umlagerung des tautomeren Divinylhydrazins I: H

H

I

N-N

\\ ,R"

RXC+

C

I

-

CHz

H-C R'/

R"

I

\

R,C/

L

I

H?C R'

N-N

II

C

,R"

II

C-H \ R'" I

R, 4'

H H N N

C

I

H-C-C-H

R/

\\ ,R"

C

I

H RXC,N, C ,R" 6

\

R

'R

II

c-c,

+ N&

II

R

Vgl. Indol-Synthese, S. 417.

E. FISCHER,Liebigs Ann. Chem. 236 (1886)126. 0. PILOTY,Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910)489. G. M. ROBINSON u. R. ROBINSON, J. chem. SOC.113 (1918)639. D. ROBINSON, Chem. Reviews 69 (1969)227,246. C. H. STAPFER, R. W D'ANDREA, J. Heterocyclic Chem. 7 (1970)651. H. FRITZ,I? UHRHAN, Liebigs Ann. Chem. 744 (1971)81. H. POSVIC,R. DOMBRO, H. ITO, T. TELINSKI, J. org. Chemistry 39 (1974)2575. J. E. BALDWIN, J. C. BOTTARO, Chem. Commun. 1982 624. A. GOSSHAUER in HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)613.

596

Pyrrolidin-Ringschld (Amin-Cyclisierung)

HOFMANN-LOFFLER-FFEYTAG

aus N-Brom- oder N-Chlordialkylaminen in konz. Schwefelsaure, thermisch oder photochemisch, wobei unter Halogenwasserstoff-AbspaltungN-Alkylpyrrolidine gebildet werden.

Die Bildung des Pyrrolidin-Ringes ist vor der Bildung 6- und hohergliedriger Ringe begiinstigt. N-Methylgranatanin (11) entsteht aus N-Chlor-N-methyl-cyclooctylamin(I) in Schwefelsaure beim Bestrahlen mit W-Licht in Gegenwart von Chlor oder beim Behandeln mit Hz02.

Q-Q N-C1 I

I

CH3

I1

Diese Methode der Darstellung cyclischer Amine ist besonders zum Aufbau vieler Naturprodukte geeignet, z. B. von Nicotin (111):

Die Halogenierung der sekundiiren Amine wird unter Kuhlen mit Natriumhypochlorit oder -hypobromit vorgenommen. Der RingschluS in Schwefelsaure ,erfolgt dann bei 95 bis 120 “C. Die Reaktion ist exotherm, und die Temperatur wird durch Zugabe der kalten Halogenamin-Losung niedrig gehalten. Die Reaktion verlauft radikalisch. Das Radikal y das durch Homolyse aus dem Chlorammonium-Ion IV gebildet wird, entzieht bevorzugt dem C-4 (der Ubergangszustand ist ein quasi 6-gliedriger Ring) intramolekular ein H-Atom unter Ausbildung des Radikals VI; dieses reagiert mit einem neuen Molekul 597

Amin unter Nachbildung des Radikals V und Ausbildung des Kations VII, das durch Ringschld3 das cyclische Amin VIII liefert (WAWZONEK). H 18

R- N-(CH2)4 -CH3 I

C1

*

H ‘8 R-?-(CH2)4

H -CY,

‘8 + R-N-(CH& H

rv

-6H-CH3

I

VI

V

H ~~

‘0 R-N-(CHdd -CH3

+

I

c1

H

*

V

+

C1

‘0

I

R-N-(CH2)3-CH-CY, I

H

I

VII

R VIII

Vgl. Nitritester-Photolyse, S. 479; RingschluR von Diaminen, S. 608. Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883) 558, 586. A. W HOFMANN, K. LOFFLERu. C. FREYTAG, Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909) 3427; 43 (1910) 2035. G. MENSCHIKOFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1936) 1802. u. G. E. GOHEEN,J. Amer. chem. SOC.60 (1938) 730. G. H. COLEMAN E A. L. ANET,A. S. BAILEYu. R. ROBINSON, Chem. and Ind. 1953 945. G. H. COLEMAN, G. NICHOLSu. ‘I! E MARTENS,Org. Syntheses, Coll. Vol. 3 (1955) 159. J. h e r . chem. SOC. 81 (1959) 5209; 82 (1960) 1657. E. J. COREYu. W R. HERTLER, S.WAWZONEK u. J. D. NORDSTROM, J. org. Chemistry 27 (1962) 3726. S.V KESSAR, A. L. RAMPALu. K. F! M A W A N , J. chem. SOC.1962 4703. M. E. WOLFF,Chem. Reviews 63 (1963) 55. G. ADAMu. K. SCHREIBER, Tetrahedron 20 (1964) 1719. R. S. NEALEu. M. R. WALSH,J. Amer. chem. SOC.87 (1965) 1255. E. SCHMITZ, D. MURAWSKI, Chem. Ber. 99 (1966) 1493. R. FURSTOSS,l? TEISSIER,B. WAEGELL,Tetrahedron Letters 1970 1263. l? KOVACIC,M. K. LOWERY, K. W FIELD, Chem. Reviews 70 (1970) 660. Angew. Chem. 95 (1983) 368. L. STELLA, D. D. TANNEQR. ARHART,C. F! MEINTZER, Tetrahedron 41 (1985) 4261. J. h e r . chem. SOC.109 (1987) 2910. B. E YATES,L. RADOM, E. MAJETICH, K. WHELESS,Tetrahedron 51 (1995) 7095. 4/5b(1975) 1101. H. H. VOGELin HOUBEN-WEYL-MULLER

Pyrylium+Pyridin-Umlagerung

BAEYER

durch Erwiirmen mit einer warjrigen Ammoniumcarbonat-Losung. BAEYER benutzte das 2.4.6-Trimethyl-pyrylium-perchlorat(I) und erhielt Collidin (11). Zahlreiche alkyl- und arylsubstituierte Pyryliumsalze konnen so in die entsprechenden, auf anderem Wege oft nur schwer darzustellenden Pyridin-Derivate ubergefuhrt werden. Die Reaktion verlauft glatt und quantitativ. Die Umsetzung von (I) mit Cyclopentadiennatrium fuhrt zu Azulenen (S. 152). 598

I

I1

Setzt man Pyryliumsalze mit primaren aliphatischen oder aromatischen Aminen um, so kommt man zu N-substituierten Pyridiniumsalzen, aus denen durch Erhitzen aliphatische und aromatische Halogenverbindungen gewonnen werden konnen:

R

R

R

R'J" Vgl. Pyridin-Ringspaltung, S. 587. A. v. BAEYEF~,Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910) 2337. A. v. BAEYERu.J. PICCARD, Liebigs Ann. Chem. 384 (1911) 2 0 8 407 (1914) 332. W. DILTHEY,G. FRODEu. H. KOENEN,J. prakt. Chem. 114 (1926) 153. W. DILTHEYu.H. DIERICHS,J. prakt. Chem. 144 (1935) 1. L. E CAVALIERI, Chem. Reviews 41 (1947) 525. K. N. CAMPBELL, J, E ACKERMAN u. B. K. CAMPBELL, J. org. Chemistry 15 (1950) 221. K. HEYNSu. G. VOGELSANG, Chem. k r . 87 (1954) 1377. K. DIMROTH,Angew. Chem. 72 (1960) 331. A. T. BALABAN, C. TOMA, Tetrahedron 22 Suppl. 7 (1966) 1,9. A. CHERMPRAPAI, R. C. PATEL,J. chem. Soc. Perkin Trans. I 1980 2901. A. R. KATRITZKY, R. T. BROWNLEE, G. MUSUMARRA, Tetrahedron 36 (1980) 1643. A. R. KATRITZKY, H. MEERWEINin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 363.

Radikal-Rekombination

FRANCK-RABINOWITCH

bei der Photolyse von Molekulen, die von einem ,,Kafig" von inerten Losungsmittelmolekulen umgeben sind (Cage-Effekt). So wird Aceton in der Gasphase photolytisch in Methyl- und Acetylradikale zerlegt. In inerten Losungen finden dagegen beim Einstrahlen der gleichen Energie keine Umsetzung statt, da die gebildeten Radikale von Losungsmittelmolekulen umgeben sind und die Diffusion erschwert ist. Daher rekombinieren die Radikale, wenn nichtreaktionsfahige Losungsmittelmolekule vorhanden sind.

599

J. FRANCK u. E. WINOWITCH, Trans. F'araday SOC.30 (1934)120. R. G. W! NORRISH,Trans. Faraday SOC. 33 (1937)1504. L. HERK,M.FELD u. M. Si%'ARC, J. Amer. chem. Soc. 83 (1961)2998. R.K.LYONu. D. H. LEW, J. Amer. chem. SOC. 83 (1961)4290. D. L. BUNKER, B. S. JACOBSON, J. Amer. chem. SOC.94 (1972)1843. J. E GARST,J. Amer. chem. SOC.97 (1975)5062. N.J. TURRO,G. C. WEED, J. Amer. chem. Soc. 105 (1983)1861. W! VON E.DOERING,L. BIRLADEANU, J. Amer. chem. Soc. 108 (1986)7442. D. J. McADoo, T H. MORTON,Accounts chem. Res. 26 (1993)295.

Beziehung der Reaktionsgeschwindigkeiten

HAMMOND

Der EinfluJ3 eines Substituenten auf die Reaktionsgeschwindigkeit lafit sich voraussagen, wenn eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und der gesamten h d e r u n g der freien Enthalpie besteht. ,,Wenn wahrend einer Reaktion zwei Zwischenzustande, z. B. ein h e r g a n g s zustand und ein instabiles Zwischenprodukt, auftreten, dann besitzen beide nahezu den gleichen Energieinhalt, und ihre gegenseitige Umwandlung erfordert nur eine geringe Veranderung ihrer molekularen Strukturen." Ein Zusammenhang zwischen Gleichgewichts- und Geschwindigkeitskonstante kann nur erwartet werden, wenn der Thergangszustand den Endprodukten ahnlicher als den Ausgangsprodukten ist. Bei stark exothermen Prozessen sind die Thergangszustande den Ausgangsprodukten iihnlich, bei einer stark endothermen Reaktion sind Thergangszustand und Endprodukt einander ahnlich. G . S. HAMMOND, J. Amer. chem. SOC.77 (1955)334. N.J. TURRO,R. B. GAGOSIAN, J. Amer. chem. SOC. 92 (1970)2039. B. GIESE,Angew. Chem. 89 (1977)162. J. GOSLOWSKI, J. Amer. chem. SOC.113 (1991)6756. S.S.KIM, H. R. KIM, H. B. KIM, S. J. YOUN, C. J. KIM, J. Amer. chem. SOC.116 (1994)2754.

Redox-hidierung

WILLGERODT-KINDLER

substituierter AZkyZ-aryZ-ketone I mit gelbem Ammoniumsulfid. Es entstehen Suureamide I1 mit derselben Kohlenstoffzahl, wahrend ein Teil des Ketons reduziert wird. Das Keton wird mit einer wiiI3rigen Losung von Ammoniumpolysulfid (Ammoniumsulfid geloster Schwefel) in einem geschlossenen System auf 150 bis 200" erhitzt, wobei das substituierte Carbonsaureamid neben einer kleinen Menge des Ammoniumsalzes dieser Saure entsteht. Hydrolyse liefert die freie Saure. Aus substituiertem Acetophenon erhalt man in 20 bis 50prozentiger Ausbeute Arylessigsaure.

+

600

Reaktionsempfindliche funktionelle Gruppen, z. B. Amino-, Nitro- oder Formyl-, konnen leicht oxidiert bzw. reduziert werden und zu Nebenprodukten fuhren. Dagegen sind die reaktionstrageren Alkyl-, Alkoxyl-Gruppen und Halogene ohne Einflulj auf den Reaktionsverlauf. Mit etwas geringerer Ausbeute kann man auch rein aliphatische Ketone in die h i d e uberfuhren. Die gleiche Reaktion liefern Aryl-alkylketone auch beim Erhitzen mit prim. oder sek. Aminen und Schwefel [KINDLER]. Die Reaktion ltil3t sich bei Zusatz von Morpholin bei 130 "C im offenen Gefalj durchfuhren. Fur den Mechanismus nimmt man primiir Thiolierungsreaktionen an, die mit Entschwefelungsreaktionen und einem Thioreduktion-Gleichgewicht(Iv bis V) kombiniert sind. Folgendes Reaktionsschema [ASINGER] vermag viele der beobachteten Erscheinungen (z. B. Wanderung der funktionellen Gruppen entlang der C-Kette) zu erkliiren:

'SH

Als Oxidationsmittel wirkt der Schwefel der Polysulfidlosung. Der Reduktionsschritt besteht in der Entschwefelung (V + VI) der gebildeten Mercaptound Thion-Verbindungen unter dem EinfluB von Amin und Has.

601

Die Oxidationen (Thiolierungen) und Reduktionen (Entschwefelungen) verlaufen als reversible Reaktionen unter Wanderung der funktionellen Gruppen so lange in beiden Richtungen der C-Kette, bis die irreversible Oxidation des Kettenendes unter Bildung des Thiocarbonsaureamids VII erfolgt ist. C. WILLGERODT, Ber. dtsch. chem. Ges. 20 (1887) 2467; 21 (1888) 534. K. KINDLER, Liebigs Ann. Chem. 431 (1923) 193,222; DRP 405675 (1924); Chem. Zbl. 1925 I 1529; Arch. Pharm. 265 (1927) 389. L. E FIESERu. G. W KILMER, J. Amer. chem. Soc. 62 (1940) 1354. E. SCHWENK u. E. BLOCH,J. Amer. chem. SOC.64 (1942) 3051. M. CARMACK u. M. A. SPIELMAN,Org. Reactions 3 (1946) 83. M. CARMACK u. D. E DE TAR,J.Amer. chem. SOC. 68 (1946) 2025,2029. J. A. KINGu. E H. MCMILLAN, J. Amer. chem. SOC.68 (1946) 525,632; 70 (1948) 4143. W. G . DAUBEN, J. C. REID, I? E. MKWICH u. M. CALVIN, J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 121. E. WOLFu. K. FOLKERS,Org. Reactions 6 (1951) 439. E. CERWONKA, R. C. ANDERSON u.E. V BROWN, J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 30. M. S. NEWMAN u. H. S. LOWRIE, J. h e r . &em. SOC.76 (1954) 6196. J. SCHMITT u. M. SUQUET,Bull. SOC. chim. France 1956 755. W. G. DAUBEN, R. I? CIULAu. J. B. ROGAN,J. org. Chemistry 22 (1957) 362. I? A. BARRETT, J. chem. soc. 1957 2056. R. H. BIBLEjr., J.Amer. chem. Soc. 79 (1957) 3924. B. MILLIGAN u. J. M. SWAN,J. chem. SOC.1959 2969; 1961 1194. R. N. HURDu. G. DELAMATER,Chem. Reviews 61 (1961) 52. E ASINGER,L. SCHRODER u. S. HOFFMANN, Liebigs Ann. Chem. 648 (1961) 83. K. E FUNKu. R. MAYER,J. prakt. Chem. 21 (1963) 65. E A S I N G EW ~. SCHAFER, K. HALCOUK A. SAUSu. H. TRIEM,Angew. Chem. 75 (1963) 1050. E ASINGER,W SCHAFER, M. BAUMANN u. H. WMGENS, Liebigs Ann. Chem. 672 (1964) 103. E ASINGER u. K. HALCOU& Mh. Chem. 95 (1964) 24. E ASINGER, H. OFFERMANNS, H.-D. KOHLER, Tetrahedron Letters 1967 631. G. PURRELLO, A. LO VULLO,Tetrahedron Letters 1970 4515,5035. E. V BROWN,Synthesis 1975 358. M. CARMACK u. a,, J. Heterocyclic Chem. 26 (1989) 1305. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 8 (1952) 665.

Redox-Desaminierung

STICKLAND

von zwei Aminosauren durch anaerobe Bakterien (verschiedene Arten von Clostridium), wobei aus der einen Aminosaure die entsprechende a-Ketosaure, aus der anderen die entsprechende einfache Fettsaure gebildet wird. COOH I

COOH

I

+ HC-NH2 I

R

R'

HC-NH2

COOH

I

H20b

COOH

+

I

&=(I CH2 + 2NI-I.3 I

R

I

R

Verschiedene anaerob lebende Bakterien konnen ihren Energiebedarf aus dieser Reaktion decken. Dabei scheinen einzelne Aminosauren, wie Glykokoll, Prolin, Arginin, Tryptophan, immer nur als Wasserstoffacceptoren, andere, wie 602

Alanin, Serin, Glutaminsaure, Phenylalanin, immer nur als Wasserstoffdonatoren zu fungieren. Die prim& entstehende Ketosaure kann auf Kosten eines zweiten Molekuls des Reaktionspartners weiter zu der um ein KohlenstoffAtom iirmeren Carbonsaure oxidiert werden. Alanin liefert z. B. bei der Oxidation durch Prolin Essigsaure und Kohlendioxid. HzY -CHz CWH(NH2)COOH + 2H&,

-

I

,CH-COOH

+ 2H20

N Prolin H Cy-FOOH

+ 2Hfl(CH2)4COOH + NI-& + (3% SAminovaleriansaure

Offenbar handelt es sich bei diesen Reaktionen um einen komplexen Vorgang, der folgendermden formuliert werden kann: 1.Alanin + DPN + H20 + DPN . Hz + Brenztraubensaure + NH3. 2. Brenztraubensaure + CoA + DPN +Acetyl-CoA + DPN . H 2 + C 0 2 . 3. DPN * H 2 + Prolin + d-Aminovaleriansaure + DPN. L. H. STICKLAND, Biochem. J. 28 (1934) 1746; 29 (1935) 288,889,896. D.D. WOODS, Biochem. J.30 (1936) 1934. B.NISMAN,M. RAYNAUDu. G. N. COHEN, Arch. Biochemistry 16 (1948) 473. B.NISMAN u.G. VINET,C. R. hebd. Sances Acad. Sci. 229 (1949) 675; Ann. Inst. Pasteur 78 (1950) 115.

B. NISMAN, C. R. hebd. Sances Acad. Sci. 230 (1950) 248. B. NISMAN u. J. MGEK Nature [London] 169 (1952) 243,709. R. MAMELAKu. J. H. QUASTEL, Biochim. biophysica Acta 12 (1953) 103. T.C. STADMAN, P ELLIOTT, J. biol. Chemistry 228 (1957) 983.

Retropinakolin-Umlagerg sekundarer Alkohole oder Halogenide der Struktur I zu Ethylenderivaten unter der katalytischen Wirkung von Sauren. Es entsteht aus 2.2-Dimethylbutano1431 (Pinakolinalkohol) (I) das Tetramethylethylen (11).

I

I1

Bei cyclischen Verbindungen kann bei dieser Reaktion Ringverengung oder Ringerweiterung auftreten (vgl. WAGNER-MEERWEIN,S. 76). 603

- H20

Als Heaktionsmechanismus nimmt man wie bei der Pinakol+Pinakoton-Urnlagerung in gleitender Umsetzung zunachst die Bildung eines Oxonium-bzw. Carbenium-Kations I11 und IV an. In die Elektronenlucke dieses Kohlenstoffs (Sextett) wandert nun eine Alkylgruppe als Anion. Durch Abspaltung eines Protons und Ausbildung einer C=C-Doppelbindung stabilisiert sich die Verbindung.

Vgl. Pinakol-Pinakolon-Umlagerung, S. 569; Alkylcarbenium-Umlagerung,S. 76. N. ZELINSKYu. J. ZELIKOW, Ber. dtsch. chem. Ges. 34 (1901) 3249. l? RAMART-LUCAS, Ann. Chimie [8130 (1913) 349. J. LEw, Bull. SOC.chim. France (41 29 (1921) 878; C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 172 (1921) 384. D. E. BATEMANu. C. S. MARVEL,J.Amer. chem. SOC.49 (1927) 2914. E C. WHITMORE u. H. S. ROTHROCK, J. Amer. chem. SOC.54 (1932) 3431; 55 (1933) 1106. E C. WHITMORE,E. L. WITTLE u. A. H. POPKIN, J. h e r . chem. SOC.6 1 (1939) 1586. I. DOSTROVSKY u. E. D. HUGHES,J. chem. SOC.1946 166. R. B. SCOTT u. J. B. GAYLE,J. org. Chemistry 18 (1953) 740. W. E JOHNSu. G. P MUELLER, J.org. Chemistry 28 (1963) 1854. W. HUCKELu. S. K. GUPTE,Liebigs Ann. Chem. 685 (1965) 105. S. V BORODAEV, 0. V ZUBKOVA, S. M. LUK'JANOV,A. G. GASANOV,J. org. Chem. [USSR] 24 (1988) 2103. H . HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 16.

Retropinakolin-Umlagerung

NAMETKIN

in der Terpenreihe ohne Veranderung des Ringskeletts bei der Einwirkung saurer Katalysatoren. Diese Camphen-Umlagerung ,,zweiter Art" ist ein Spezialfall der Carbeniumion-Umlagerung, in deren Verlauf auch das Ringgerust verandert wird

604

(WAGNER-MEERWEIN, S. 76). Ihr Mechanismus wird entsprechend als vicinale Alkylgruppenverschiebung formuliert (Anionotropie). (Siehe S. 455).

Die Umlagerung tritt z. B. bei der Umwandlung des a-Methylcamphens (I) in 4-Methylisoborneol (11) ein: (Ia + Ib)

I

Ia

Ib

I1

aul3erdem im Verlauf der oxidativen Behandlung des Fenchons (111) mit konzentrierter Schwefelsaure bei 80 bis loo", die 3.4-Dimethyl-acetophenon (rV) liefert:

I11

N

Vgl. Kohlenstoff-Anionotropie, S. 455; Retropinakolin-Umlagerung, S. 603;Pinakol-Pinakolon-Umlagerung, S. 569.

605

G. WAGNER, J. russ. physik. chem. Ges. 31 (1899)680. H.MEERWEIN, Liebigs Ann. Chem. 405 (1914)129. H. MEERWEIN u. K. VAN E M S T EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 53 (1920)1815;55 (1922)2500. S.S.NAMETKIN u. L. BRUSSOFF,J. rum physik. chem. Ges. 55 (1924)525;57 (1925)80;C. A. 21 (1927)1809;Liebigs Ann. Chem. 459 (1927)144;J. prakt. Chem. 135 (1932)155. S.S.NAMETKIN, K. KITSCHKIN u.D. KURSSANOFF, J. prakt. Chem. 121 124 (1930)144. M. BREDT-SAVELSBERG u. J. BUCHKREMER, Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931)600. S. S.NAMETKIN u.A. I. SHAVRYGm, Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)511. J. K.SIVKOW, J. allg. Chem. [russ.]16 (1945)70;C.A. 40 (1946)2132. A. I. SHAVRYGIN, J. allg. Chem. [russ.] 18 (1948)495,499;C. A.42 (1948)7276. D.BERNSTEIN, Tetrahedron Letters 1967 2281. F! C. MOEWS,J. R. KNOX,W R. VAUGHAN, J. Amer. chem. SOC.100 (1978)260. H. HENECKA in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)16. Weitere Literatur siehe Alkylcarbenium- und Retropinakolin-Umlagerung, S. 76 und 603.

RinggroBen-Anderung

DEMJANOV

bei der Desaminierung primiirer cyclischer Amine mit salpetriger Saure. Diese Umlagerung begleitet die normale Reaktion haufig und fuhrt dabei bis auf wenige Falle einer Ringverengung stets zu Ringerweiterung.

I

I1

Da aus beiden Aminen I und I1 das gleiche Gemisch entsteht, kann man ein intermediares Bicyclobutonium-Ion annehmen:

Bei der Diazotierung entstehen Carbeniumionen 111, die sich entweder zu stabileren Carbeniumionen umlagern, z. B. zu Iy oder sich stabilisieren, indem sie sich mit H 2 O umsetzen oder ein Proton zum Olefin abgeben. Entsprechend reagiert n! 606

- NH2

CH2-CH-CH2 I

I

CH2 -CH2 0

- NZ

CH2 -CH-CH2 I

CH2 -CH-CHz I

I

CH2 -CH2

Umlag.

I

CH2 -CH2@, CH2 -CH2’

I11

Iv

-OH

CH2 -C=CH2 I

CH

I

CH2 -CH2

I

CH2 -CH2

CH2 -CH2, I ,CHOH CH2 -CH2

CH2 -CH2, I

CH2-CH’

0CH

Auf diese Weise wurden schon 3-, 4-,5-,6- und 8-gliedrige Ringe verandert. Auf gleiche Weise lassen sich 1-Aminomethyl-cycloalkanolezu cyclischen Polymethylen-Ketonenbei der Einwirkung von salpetriger Saure umlagern. Ringerweiterung (TIFFENEAU)

Diese Ringerweiterung kann stufenweise zum Aufbau hoherer cyclischer Ketone weitergefuhrt werden, da die jeweils erhaltenen Ringketone durch Cyanhydrin-Syntheseund anschlieklende Reduktion stets erneut in die entsprechenden Aminoalkohole uberfuhrbar sind.

Diese Cyanhydrin-Reaktion ergibt allerdings bei den Ringketonen mit zunehmender Ringweite immer geringere Ausbeuten, jedoch scheint eine Nitromethan-Addition dieser Einschrankung begegnen zu konnen. 607

Vgl. Pinakol

+Pinakolon-Umlagerung, S. 569.

E. LINNEMA"u. Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 144 (1867) 129; 161 (1872) 15. N. J. DEMJANOV u. Mitarb., J. russ. physik.-chem. Ges. 36 (1903) 26, 375; 36 (1904) 166; 39 (1907) 1077; Chem. Zbl. 1903 1828; Ber. dtsch. chem. Ges. 40 (1907) 4393,4961; 41 (1908) 43. 0. WALLACH, Liebigs Ann. Chem. 363 (1907) 318. L. RUZICKA u. W BRUGGER, Helv. chim. Acta 9 (1926) 339. M. TIFFENEAU, F! WEILLu. B. TCHOUBAQ C. R. hebd. %antes Acad. Sci. 205 (1937) 54. B. TCHOUBAR, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 212 (1941) 195. J. D. ROBERTSu. R. H. MAZUR, J. Amer. chem. Soc. 73 (1951) 3542. L. RUDZICKA, I? A. PLATTNER u. H. WILD,Helv. chim. Acta 26 (1943) 1631. F! A. S. SMITH,D. R. BAERu. S. N. EGE,J. h e r . chem. SOC.76 (1954) 4564. T. E WOODu. R. J. CADORIN, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 5504. E E BLICKE,N. J. DOORENBOS u. R. H. Cox, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 2924. H. J. DAUBEN jr., H. J. RINGOLD, R. H. WADE,D. L. PEARSON u. A. G. ANDERSON jr., Org. Syntheses 34 (1954) 19. K. ALDERu. R. REUBKE,Chem. Ber. 9 1 (1958) 1525. F! A. S. SMITH u. D. R. BAER, Org. Reactions 11 (1960) 157. H. HARTu. R. A. MARTIN,J. h e r . chem. SOC.82 (1960) 6362. M. S. SILVER,M. C. CASERIO,H. E. RICEu. J. D. ROBERTS, J. h e r . chem. SOC.83 (1961) 3671. H. STETTER u. P GOEBEL,Chem. Ber. 96 (1963) 550. J. A. BERSON u. A. REMANICK, J. Amer. chem. SOC. 86 (1964) 1749. R. KOTANI,J. org. Chemistry 30 (1965) 350. M. HARTMANN, Liebigs Ann. Chem. 729 (1969) 13. M. A. MCKINNEY, I? I? PATEL,J. org. Chemistry 38 (1973) 4059. K. ZIEGLER in HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 793. H. SOLLin HOUBEN-WEYL-MULLER 11/2 (1958) 163. D. DIETERICH in HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973) 989.

Ringschld von Diaminen

LADENBURG

zu Pyrrolidinen bzw. Piperidinen bei der trockenen Destillation von Hydrochloriden der Tetramethylen-1.4-diaminebzw. Pentamethylen-1.5-diamineunter Abspaltung von Ammoniumchlorid.

HCl H2N

NH2

HC1

H * HC1

Die Reaktion hat keine praparative Bedeutung, da die Diamine nicht leicht darzustellen sind.

608

Dagegen kann man mit 2.2’-Diaminodiphenylderivatenund Phosphorsaure einen Ringschlulj zu Carbazolen in sehr guter Ausbeute erzielen. Vgl. Pyrrolidin-Ringschld, S. 597.

A. LADENBURG, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884)388,513;18 (1885)3100;20 (1887)442;Liebigs AM. Chem. 247 (1888)1. A. LADENBURG u.J. S I E B EBer. ~ dtsch. chem. Ges. 23 (1890)2727. J. TAFELu.A. NEUGEBAUE~ Ber. dtsch. chem. Ges. 23 (1890)1544. M.KONOWALOW u. Mitarb., J. NSS. physik.-chem.Ges. 37 (1905)523;Chem. Zbl. 1905 If 830. H.LEDITSCHKE,Chem. Ber. 86 (1953)522.

Ringspaltung

WOODWARD

bei der Biogenese uon Alkaloiden. So wird bei der Entstehung des Strychnins im hexacyclischen Gebilde I der vom Dihydroxyphenylalanin herruhrende sauerstofftragende Ring unter Bildung einer Aldehydgruppe und einer Alkoholgruppe zur Verbindung I1 gespalten. I1 reagiert dann mit einem Molekul Essigsaure (oder einem Abkommling der Essigsaure) zum Strychnin (111). Dieser letzte Schritt wurde im Laboratorium mit Malonsaure als Essigsaureaquivalent bewiesen.

/

OH I

I1

CH2 I OH

+ CBCOOH I

0-CH2 I11 S. E MACDONALD, J.Amer. chem. SOC.69 (1947)1219. R. B. WOODWARD, Nature [London] 162 (1948)155. E A. L.ANETu. R. ROBINSON, Chem. and Ind. 1953 245. R. B. WOODWARD, Angew. Chem. 68 (1956)13.

609

E. WENKERT u. N. V BRINGI, J. h e r . chem. SOC.81 (1959) 1479. A. R. BATTERSBY, Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 15 (1961) 284. CH. SCHLATTER, E. E. WALDNER, H. SCHMID, W MAIER,D. GROGER,Helv. chim. Acta 52 (1969) 176. S. I. HEIMBERCER, A. I. SCOTT,Chem. Commun. 1973 217.

Gleichzeitige Saure-Basen-Katalyse

LOWRY

bei der Mutarotation von Tetramethylglucose. In trockenem Pyridin (Base) und in trockenem Kresol (Saure) verlauft die Reaktion wesentlich langsamer als in Wasser. Wird jedoch eine Mischung von Pyridin und Kresol verwendet, so steigt die Reaktionsgeschwindigkeit der Mutarotation auf den 20fachen Wert gegenuber Wasser an. Das deutet darauf hin, da13 wie bei der AZdol-Kondensation die gleichzeitige Anwesenheit einer Saure und einer Base notwendig ist, wobei hier die Base ein Proton von der OH-Gruppe nimmt, wahrend die Saure dem Sauerstoff der Halbacetal-Bindung ein Proton liefert. CH2OCH3

I

TiC

I \ y 3

CH30

0

\Y y/A C

C-

C

H

OCH3

I

L

I

CH20CH3

I

L T

vi-

0

\T;C

C

CH30

C-

C

H

OCH3

I

+

(H-

AI

I

Verlauft die Reaktion in w a r i g e r Losung, so ubernimmt Wasser sowohl die Rolle einer Base als auch die einer Saure. Die phenol- und amin-katalysierte Mutarotation der Tetramethylglucose ist eine Reaktion dritter Ordnung, erster Ordnung in bezug auf Amin, Phenol und Tetramethylglucose. Befinden sich die 6 10

saure und die basische Gruppe in ein und demselben Molekul, so ist die Reaktion entsprechend zweiter Ordnung. Ein eindrucksvolles Beispiel ist das 2-Hydroxy-pyridin, das in 0,001 mol. Losung 7000mal stiirker katalysiert als eine Mischung von 0,001 mol. Pyridin und 0,001 mol. Phenol, obgleich es als Base nur 1/10000der Starke von Pyridin und als Saure 1/100 der Stiirke von Phenol besitzt. Jedoch befinden sich nucleophile und elektrophile Gruppen in geeignetem Abstand im gleichen Molekul:

p J

. . . . . . . . . . . . ..b

. . . . . . . . . . . . . .b S =Substrat

.............. b

N =Nucleophil

I*s*l . . . . . . . . . . . . .

E =Elektrophil

~

2-Hydroxy-pyridin bildet einen Komplex mit Tetramethylglucose.

/ \ \\ yCH CH-HC

HC

/ \ \\ yCH CH-HC

HC

Wahrscheinlich verlaufen viele Enzymreaktionen ahnlich, denn auch Enzyme haben sowohl nucleophile als auch elektrophile Gruppen von geringer Reaktionsfahigkeit im gleichen Molekul; die Reaktionen verlaufen in nahezu neutraler Losung bei niederer Temperatur und in groljer Verdunnung, und die Katalysatoren sind sehr substratspezifisch. T.M. LOWRY u. E. M. RICHARDS,J. chem. SOC.127 (1925) 1385. T.M. LOWRY u. I. J. FAULKNEB J. chem. SOC. 127 (1925) 2883. J. N. BRBNSTED u. E. A. GUGGENHEIM, J. h e r . chem. SOC.49 (1927) 2554. T. M. LOWRY,J. chem. SOC.1927 2554. C. G. SWAINu. J. E BROWN, J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 2534,2538.

611

C. G. SWAIN, A. J. DIMILOu.J. P CORDNERJ.Amer. chem. SOC.80 (1958) 5983. Y. POCKER,Chem. and Ind. 1960 968. H. ISBELL,W. PIGMAN, Adv. Carbohydrate Chem. 24 (1969) 13. B. CAPON,Chem. Reviews 69 (1969) 407,454. H. HENECKAin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 26.

Saurechlorid-Reduktion

ROSENMUND-SAYTZEFF

zum entsprechenden AZdehyd in Benzol oder Toluol unter Riickflulj mit elementarem Wasserstoff, der durch Palladium als Hydrierungs-Katalysator aktiviert wird. Das Palladium befindet sich auf einer Bariumsulfat-Tragersubstanz und ist mit einer kleinen Menge eines schwefelhaltigen Kontaktgiftes (Thioharnstoff, Phenylsenfol, 2-Mercapto-benzthiazol) desaktiviert, damit bei der Reduktion die Aldehydstufe nicht uberschritten wird.

Andere reduktionsempfindliche Gruppen im Molekiil (Carbonylgruppen und Nitrogruppen) werden nicht angegriffen. Die hohen Temperaturen fuhren aber oft zu Nebenreaktionen und auch zu Decarbonylierungen. Jene konnen vermieden werden, wenn man in Gegenwart eines Saureakzeptors reduziert. Dabei hat sich Ethyl-diisopropylamin in Aceton und Pd/C ohne Kontaktgift bestens bewahrt. Schon 1872 stellte SAYTZEFF im Wasserstoffstrom bei 220" in Gegenwart eines Palladiumkatalysators aus Benzoylchlorid in guter Ausbeute Benzaldehyd dar. VgI. Imidchlorid-Reduktion, S. 405.

M. SAYTZEFF, J. prakt. Chem. [216 (1873) 130. K. W ROSENMUND, Ber. dtsch. chem. Ges. 5 1 (1918) 585. K. W ROSENMUND u. E ZETZSCHE, Ber. dtsch. chem. Ges. 51 (1918) 594; 54 (1921) 425. K. W. ROSENMUND, E ZETZSCHE u. Mitarb., Ber. dtsch. chem. Ges. 56 (1923) 1481. C. WEYGAND u. W MEUSEL,Ber. dtsch. chem. Ges. 76 (1943) 503. R. MOZINGO,Org. Syntheses 26 (1946) 77. E. MOSETTIGu.R. MOZINGO,Org. Reactions 4 (1948) 362. W K. DETWEILER u.E. D. AMSTUTZ, J. Amer. chem. SOC.72 (1950) 2882. W S. JOHNSON, R. E LINSTEADu.R. R. WHETSTONE, J. chem. SOC.1950 2219. J. org. Chemistry 18 (1953) 192. A. BURGERu. E. D. HORNBAKE& N. 0. V SONNTAG, Chem. Reviews 52 (1953) 245. J. W SELLERS u.W E. BISSINGERJ. Amer. chem. SOC.76 (1954) 4486. D. E. AMES,R. E. BOWMAN u.T. E GREY,J. chem. SOC.1954 375. E C. ~ N N I N G T O W N , D. C E L M EW. ~ M. MCLAMORE, V V BOGERTu. J. A. SOLOMONS, J. Amer. chem. SOC.75 (1953) 109. R. €? BARNES,Org. Syntheses, Coll. Vol. 111 (1955) 551.

612

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Sechser-Regel

NEWMAN

,,Bei Reaktionen, in denen eine Addition an eine ungesattigte Gruppe erfolgt, ist die sterische Hinderung um so groljer, je mehr Atome sich in 6-Stellung befinden." Bei einer Veresterung z. B. bewirken also diejenigen Atome die grol3te sterische Hinderung gegenuber der Addition, die vom angegriffenen Atom im a e r gangszustand durch eine Kette von vier Atomen getrennt sind. Triethylessigsaure wird wesentlich langsamer verestert (230md) a l s Trimethylessigsaure. Man kann an Molekulmodellen zeigen, dalj ein Substituent in 6-Stellung einen angreifenden Substituenten vie1 stiirker behindern kann a l s etwa in 5- oder 7Stellung. Die Regel kann nur auf Reaktionen angewandt werden, bei denen im Ubergangszustand am angegriffenen Atom eine tetraedrische Konfiguration vorliegt. M. S. NEWMAN, J. Amer. chem. SOC.72 (1950)4783. C. K.HANCOCK, B. J. YAGER, C. F! FALLS, J. 0. SCHRECK, J. h e r . chem. SOC. 85 (1963)1297. L.DUHAMEL, F! DUHAMEL, A. JARRY,Tetrahedron Letters 1970 1053. S. BROWNSTEIN, G.W BURTON,L. HUGHES,K. U.INGOLD, J. org. Chemistry 54 (1989)560.

Partielle Seitenketten-Oxidation

ETARD

von Methylgruppen aromatischer Kohlenwasserstoffe zur Aldehydstufe mit Chromylchlorid in Schwefelkohlenstoff. Der Schutz vor Weiteroxidation des Kohlenstoffs wird durch primare Bildung einer braunen komplexen Chromverbindung erreicht, die sich aus der Losung abscheidet und auf diese Weise die organische Substanz der Einwirkung des Oxidationsmittels entzieht. Durch Einwirkung von Wasser zersetzt sich der Komplex unter Bildung des Aldehyds. Daneben entstehen bei dieser Hydrolyse Chromsaure und Chrom(II1)-chlorid, weshalb der Aldehyd moglichst rasch durch Destillation oder Extraktion aus der Losung abgetrennt werden muB. 613

Olefine ergeben mit Chromylchlorid als Hauptprodukte Epoxide und Chlorhydrine. Zur Vermeidung von Nebenreaktionen (Chlorierungsproduktej verwendet man an Stelle des Chromylchlorids auch Chromylverbindungen mit organischem Saurerest:

Die tiefrote Losung des Chromyltrichloracetats in Tetrachlorkohlenstoff liefert mit Cyclopenten, -hexen, -hepten und -octen die entsprechenden Dialdehyde. Sie werden bevorzugt durch Hydrolyse aus 1:2 Komplexen I (1 Mol Olefin zu 2 Mol Chromylverbindung) gebildet.

0

OHC -(CH& -CHO

+ 2 Cro(OR)z

Als Nebenprodukte konnen Epoxide und trans-Diole auftreten. Diese bilden sich nur bei der Hydrolyse von Komplexen, die ein Mol Chromylverbindung auf ein Mol Olefin enthalten. Werden allerdings diese Komplexe nicht isoliert, sondern unter reduktiven hydrolytischen Bedingungen (Zn-Staub) gespalten, so kann man Aldehyde und Ketone in guten Ausbeuten erhalten. A. ETARD,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 84 (1877) 127; 90 (1880)534; 120 (1895) 1058; Bull. SOC. chim. France [ l l 27 (1877) 249; Ann. chim. et phys. [5] 22 (1881)218; Ber. dtsch. chem. Ges. 14 (1881) 848. E. BORNEMANN, Ber. dtsch. chem. Ges. 17 (1884) 1462. V V. RICHTER, Ber. dtsch. chem. Ges. 19 (1886) 1060. L.N.FERGUSON, Chem. Reviews 38 (1946) 237. u.B. HOUSTON, J. Amer. chem. SOC.73 (1951) 221. A. TILLOTSON W H. HARTFORD u. M. DARRIN,Chem. Reviews 58 (1958) 25. G. R. PETTIT,J. org. Chemistry 24 (1959) 866. 0. H.WHEELER, Canad. J. Chem. 38 (1960) 2137. u. J. W. BURNS,Canad. J. Chem. 39 (1961) 960. R. A. STAIRS

6 14

H. SCHILDKNECHT u.W FOTTINGEK Liebigs Ann. Chem. 659 (1962)20. K.B. WIBERG,B. MARSHALL u. G. F~STER,Tetrahedron Letters 1962 345. C. N. RENTEA, I. NECSOIU,M. RENTEA,A. GHENCIULESCU, C. D. NENITZESCU, Tetrahedron 22 (1966)3501. E FREEMAN,l? J. CAMERON,R. H. DUBOIS,J. org. Chemistry 33 (1968)3970. E FREEMAN,K.U! ARLEDGE,J. org. Chemistry 37 (1972)2656. C. D.NENITZESCU, Bull. SOC. chim. France 1968 1349. K.B. SHARPLESS,A. Y.TERANISHI,J.-E. BACKVALL, J. Amer. chem. SOC.99 (1977)3120. G.K.COOK,J. M. MAYER,J. Amer. chem. Soc. 117 (1995)7139. 0.BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I (1954)144.

Seitenketten-Verkurzung

HOOKER

um eine Methylengruppe bei 2-Alkyl- und 2-Alkylaryl-Derivaten der 3-Hydroxynaphthochinone mit verdunntem alkalischen Kaliumpermanganat. Gleichzeitig tauschen die um eine C-Atom verkurzte Alkyl- und die Hydroxylgruppe ihre Platze. Der Chinonring scheint sich zu offnen, um sich erneut auf eine andere Weise zu schlieaen. Das Chinon I geht zunachst unter der Wirkung des Oxidationsmittels (Hydroxylierung und anschlieoende Benzilsuure- Umlagerung) in eine Dihydroxy-indanoncarbonsaure I1 uber, die isoliert werden konnte. Sie reagiert in der Ketolform I11 weiter und wird zur Verbindung IV oxidiert, deren aktive Methylengruppe Aldol-Additionen zu V eingehen kann. In der Enolform VI, einer vinylogen B-Ketosaure, kommt es leicht zur Decarboxylierung zu VII. Aromatisierung zu VIII und anschliesende Dehydrierung liefern das Chinon M,das in einer Gesamtausbeute von 80 bis 90% entsteht [nach FIESER]: 615

II

0

I

I

COOH

I1 0

0

@?&+ co I

COOH

d HO

& 0

0

N

COOH

I11

R

COOH

HO

fJ+-J?*L* HO

H

VII

COOH

VI

V

VIII

R

OH

IX

0

Die Seitenketten-Verkurzung ld3t sich auch mit den entsprechenden Derivaten der Chinolin-5.8-chinone durchfuhren. S. C. HOOKEQJ. Amer. chem. SOC.68 (1936)1168,1174. S.C.HOOKERu. A. STEYERMARK,J. h e r . chem. SOC.58 (1936)1179. L. E FIESER u. M. FIESEQ J. Amer. chem. SOC.70 (1948)3215. M.M. SHEMYAKIN u. L. A. SHCHUKINA,Quart. Rev. (chem. SOC.,London) 10 (1956)276. Y.T. PRATT,N. L. DRAKE,J. Amer. chem. SOC.79 (1957)5024. K.LEE, P TURNBULL, H. W MOORE, J. org. Chemistry 60 (1995)461.

Selendioxid-Oxidation

RILEY

aktiver Methyl- oder Methylengruppen zu Carbonylgruppen. AuBer der Carbonylgruppe in aliphatischen Aldehyden und Ketonen, 0

R - CH2 -CHO

SdZ

II

R-C-CHO

in gemischt aliphatisch-aromatischen Ketonen und alicyclischen Ketonen 6 16

wirken auch aromatische und heterocyclische Mehrfachbindungen der Strukturen

I

\

N

,,C-C&

und \

N

sowie hochkondensierter Ringsysteme

Hz 0

0 genugend aktivierend auf ihre Methyl- bzw. Methylengruppen. Schlieljlich sind auch die a-standigen Methylengruppen, die Allylstellungen, in Olefinen und Acetylenen zur Alkoholstufe oxidierbar. OH R-CH=CH-CH2-R

R-CH=CH-kH--R'

Einige Olefine werden mit Selendioxid auch zu Aldehyden oxidiert, so z. B. Ethylen zu Glyoxal. Offenkettige Alkane, die durch Carbonyl-Gruppen benachbarte Doppelbindungen oder durch aromatische Systeme aktiviert sind, erleiden Dehydrierung zu Alkenen. 61 7

Geeignete Losungsmittel sind Alkohole, Eisessig, Essigsaureanhydrid, Benzol, Xylol, Dioxan und Wasser. Als Nebenprodukte entstehen durch Weiteroxidation Carbonsauren. Deshalb ist eine einwandfreie Beschaffenheit des Selendioxids auljerordentlich wichtig. Fur Oxidationen in der Gasphase ist diese Methode weniger geeignet, da sich das wahrend der Reaktion gebildete Selen auf dem noch vorhandenen Selendioxid niederschlagt und so die Umsetzung zum Stillstand bringt. E KACER, I. G. FARBEN, DRF! 557249 (1929);FRIEDLANDER 19 2124. H. L.RILEY,J. F! MORLEYu. N. A. C. FRIEND,J. chem. SOC.1932 1875. R. MULLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 66 (1933)1668. G.STEIN,Angew. Chem. 64 (1941)146. G.R. WAITKINS u. C. W CLARK, Chem. Reviews 36 (1945)235. D.JERCHEL, J. HEIDERu. H. WAGNE~S Liebigs Ann. Chem. 613 (1958)153. M.SEYHAN, Chem. Ber. 92 (1959)1480. W. TREIBSu. R. VOGT,Chem. Ber. 94 (1961)1739. J. P SCHAEFER, B. HORVATH, H. F! KLEIN,J. org. Chemistry 33 (1968)2647. E. N.TRACHTENBERG, C. H. NELSON,J. R. CARVEFI, J. org. Chemistry 35 (1970)1646,1653. N. RABJOHN,Org. Reactions 24 (1976)261. M. A.WARPEHOSKI, B. CHABAUD, K. B. SHARPLESS, J. org. Chemistry 47 (1982)2897. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7 I(1954) 146. H . J . KABBEin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/2a (1973)686. H. KROPFin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/la (1979)26. K.-F! ZELLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4/la (1981)341. A. WEICKMANN,

Silan-Jodierung

EABORN

mit Jod in Gegenwart von Aluminiumjodid fuhrt zu Alkyljodsilanen I. Das Jod spaltet dabei eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung der Tetraalkylsilane auf und tritt selbst an die Stelle eines dieser Reste.

Bei Weiterreaktion kann auch ein zweiter Alkylrest durch Jod ersetzt werden, so z. B. bei der Bildung von Diethyl-dijodsilan. Schlieljlich ist die Jodierung der Silane noch auf dem Weg einer Umhalogenierung der entsprechenden Fluorverbindungen moglich. Die Ablosbarkeit der Alkylreste nimmt zu in der Richtung n- und iso-Propylc Ethyl- < Methyl- < Phenyl-silan. Die C S i - B i n d u n g wird aufierdem durch Brom und Chlor (in Essigsaure oder in inerten Losungsmittteln), durch viele Lewissauren und durch Halogenwasserstoffe in Gegenwart von Aluminiumhalogenid gespalten.

618

Konzentrierte Schwefelsaure spaltet aus Organosilanen leicht Methylgruppen ab (Methanentwicklung), wahrend hohere Alkylgruppen nicht angegriffen werden. Auch die C-Sn-Bindung kann entsprechend mit Jod in Tetrachlorkohlenstoff gespalten werden. Vgl. Chlorsilan-Umhalogenierung,S. 230.

C. EABORNJ. chem. SOC.1949 2755. H. H. ANDERSON,D. L. SEATON u. R. F!T. RUDNICKI,J. h e r . chem. Soc. 73 (1951) 2145. D. R. DEANS u. C. EABORN,J. chem. Soc. 1954 3169. C. EABORNu. D. E. WEBSTERJ. chem. Soc. 1957 4449. E B. DEANSu. C. EABORN,J. chem. SOC.1959 2299. C. EABORNu. D. E. WEBSTE~J. chem. Soc. 1960 179. R. BAKERC. EABORNu. J. A. SPERRY, J. chem. Soc. 1962 2382. C. EABORNu. 0.N! STEWARD, Roc. chem. Soc. [London] 1963 59. R. N! BOTT, C. EABORNu. J. A. WATERS, J. chem. SOC.1963 681.

Silbersalz-Decarboxylierung

HUNSDIECKER-BORODIN

von Carbonsuuren mit Jod oder Brom in Tetrachlorkohlenstoff zu den um ein C-Atom armeren Alkyl~aLageni~en. AuSer den Silbersalzen konnen auch Carbonsauresalze einer ganzen Reihe anderer Metalle abgebaut werden. Am giinstigsten scheint die Verwendung von Thallium-Salzen zu sein.

Die Reaktion wird hauptsachlich zur Darstellung von offenkettigen und cyclischen Alkylhalogeniden angewandt, jedoch ist s i e grundsatzlich auch bei Carbonsauren der aromatischen Reihe (Benzoesaure + Brombenzol), und bei Heterocyclen (Pyridincarbonsauren + Brompyridine) moglich.

hBr

R

R

+ COz + AgBr

Br2

R

N

OH

R

N

OH

619

Bei den aromatischen Carbonsauren hangt die Ausbeute in hohem MaBe von der Natur der Substituenten ab. So erleichtern Chlor und die Nitrogruppe in ooder p-Stellung die Abbaureaktion, wahrend Methyl- und Methoxylgruppen sie erschweren. Der Silbersalz-Abbau verlauft wahrscheinlich uber Radikale:

+ R*

+C

Q

0 R- C'c OBr

R-Br

0

+ R--CZO,

Als Nebenreaktion entstehen in geringer Menge Ester: RCOOAg

+ RBr

AgBr

+ RCOOR

Die Esterbildung wird bei Verwendung von J2 in inerten Losungsmitteln zur Hauptreaktion:

Silbersalz-Abbau (SIMONINI) RCOOAg

4 - CQ

RJ

-AgJ

RCOOR

- AgJ

In den meisten Fdlen bildet sich bei dieser Reaktion intermediiir ein Komplex, der bisweilen isoliert werden kann, dessen Struktur aber noch ungeklart ist. Die Formeln [(RC00)2 Ag]'J@ bzw. [RCOOAg . RCOOJ] werden vorgeschlagen. Die Ausbeuten sind nur in der aliphatischen Reihe und bei Verwendung der Silbersalze befriedigend. Vgl. Jod-Silbersalz-Addition, S. 434. A. BORODIN, Liebigs Ann. Chem. 119 (1861)121. Mh. Chem. 13 (1892)320;14 (1893)81. A. SIMONINI, H. WIELANDu. E G. FISCHEQ Liebigs Ann. Chem. 446 (1926)49. u. E W HOFFMANN, Liebigs Ann. Chem. 519 (1935)165. W. BOCKEMULLER A. LUTTRINCHAUS u. D. SCHADE, Ber. dtsch. chem. Ges. 7 4 (1941)1565. Ber. dtsch. chern. Ges. 7 5 (1942)291. H. u. C. HUNSDIECKEQ Org. Syntheses 2 6 (1946)52. C. E H.ALLENu. C. V WILSON, J. KLEINBERG, Chern. Reviews 40 (1947)381. J.D. ROBERTS u. H. E. SIMMONS, J. Amer. chem. SOC.7 3 (1951)5487. R. N. HASZELDINE u. A. G. SHARPE, J. chem. SOC.1952 993. J. C. CONLY,J. Amer. chem. SOC.7 5 (1953)1148. D.BRYCE-SMITH u. F? CLARKE, J. chem. SOC.1956 2264. J. chem. SOC.1956 2021. M. J. S.DEWARu. R. PETTIT, u. R. K. INGHAM, Chem. Reviews 56 (1956)219. R. G. JOHNSON I. R. BEATTIE,D. BRYCE-SMITH, Nature [London] 179 (1957)577. C. V WILSON,Org. Reactions 9 (1957)341.

620

F! I. ABELL,J. org. Chemistry 22 (1957)769.

E.G.BRAINu. I. L. F m M J. chem. SOC.1968 2435. W. MAYERu. L.KELLER,Chem. Ber. 92 (1959)213. E.L. ELIELu. R. G. HABER, J. org. Chemistry 24 (1959)143,151. D. E.APPLEQUIST u. A. H. PETERSON,J.Amer. chem. SOC. 82 (1960)2372. D. E.APPLEQUIST u. N. D. WERNER,J.org. Chemistry 28 (1963)48. G. B. BACHMAN u. J. W WIWMA", J. org. Chemistry 28 (1963)65.

J. W WILTu. J. A. LUNDQUIST, J.org. Chemistry 29 (1964)921. R. GREWEu. E. VANGERMAIN, Chem. Ber. 98 (1965)104. D.J. CHALMERS, R. H. THOMSON, J. chem. SOC.(C) 1968 848. A. MCKILLOP,D.BROMLEY, E. C. TAYLOR, J. org. Chemistry 34 (1969)1172.

J. CASON,D. M. WALBA,J. org. Chemistry 37 (1972)669. K. HERWIG,C. RUCHARDT, Chem. Ber. 106 (1972)363. R.C. CAMBIEu. a,, J. chem. Soc. Perkin Trans. I 1981 2608. S.UEMURA,S.TANAM,M. OKANO, J. org. Chemistry 48 (1983)3297. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-M~JLLER 614 (1960)488,659. R.STROHu. W HAHNin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1962)1010.

Siloxan-Spaltung

FLOOD

mit konzentrierter Schwefelsaure in Gegenwart von Ammoniumchlorid oder -fluorid zur Darstellung von Trialkylsilan-halogeniden.Man geht von den Hexaalkyl-disiloxanen aus.

Als Nebenprodukte treten bei dieser Reaktion Silylsulfate auf, die mit Salzsaure und etwas Ammoniumsulfat ebenfalls in Trialkylsilan-chloride ubergefuhrt werden konnen. Setzt man die Hexaalkyl-disiloxane nur mit konzentrierter Schwefelsaure um, so werden die Organosilyl-sulfate gewonnen:

Vgl. Silan-Jodierung, S. 618. E. A. FLOOD,J. Amer. chem. SOC. 66 (1933)1735. E C. WHITMORE u. Mitarb., J. h e r . chem. Soc. 68 (1946)156,1380,1881; 70 (1948)433,445. L. H.SOMMER, G. T. KERRu. E C. WHITMORE, J. Amer. chem. Soc. 70 (1948)445. N.DUFFAUT,R.CALM, J. DUNOGUES, Bull. Soc. chim. France 1963 512.

62 1

Stannit-Alkyiierung

MEYER

zu Alkylstannonsauren durch 24stiindige Einwirkung von Alkyljodid auf eine alkoholisch-alkalische Losung von Alkalistannit. NaSnOONa

+ RT + R-SnOONa + NaJ

Man erhalt so auljer Methylstannonsaure bei Verwendung der entsprechenden Alkyljodide u.a. die Ethyl-, n- und iso-Propyl-stannonsaure sowie bei etwas tieferer Temperatur auch die Allyl- und Dichlormethyl-stannonsaure. In der aromatischen Reihe sind die Ausbeuten schlecht. Diese Methode kann auch auf das Blei und das Arsen iibertragen werden, indem man die entsprechenden Natriumplumbite bzw. Natriumarsenite mit Alkylhalogeniden umsetzt und Alkylplumbonsauren bzw. Alkylarsonsauren erhalt. NaHPba Na$k03

+ RJ + RJ

-

+ NaJ R-AsO(ONa)z + NaJ R-PbO(0H)

G. MEYE&Ber. dtsch. chem. Ges. 16 (1883)1442. P PFEIFFER u.J. LEHNARDT, Ber. dtsch. chem. Ges. 36 (1903)3027. J. G. E DRUCE,J.chem. SOC.113 (1918)715;119 (1921)758;121 (1922)1859. M. LESBRE,C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 200 (1935)559. W. R. CULLEN, Adv. organornet. Chem. 4 (1966)148. R. PIETSCH, Mh. Chem. 96 (1965)138. S.SAMAAN in HOUBEN-WEYL-MULLER 13/8(1978)293.

Substituenten-Effekt

MILLSNIXON

bei der Bromierung des 5-Hydroxy-hydrindens (zum 6-Brom-5-hydroxy-h~drinden) und des 2-Hydroxy-tetralins (zum l-Brom-2-hydroxy-tetralin).

Br

H

o \

622

r

n

H

o \

b

Die freien Nachbarstellen der Hydroxylgruppe werden nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit besetzt. Der Effekt kommt durch mehrere sich uberlagernde Einfliisse zustande, und fur eine befriedigende Erklkung muljte eine genauere Bewertung der einzelnen Anteile vorgenommen werden. Eine Fixierung der Doppelbindung lie@ offenbar nicht vor. Vielmehr mu0 das besondere Verhalten wie beim Naphthalin und Anthracen aus der Elektronenstruktur der aergangszustande der betreffenden Reaktion gedeutet werden. W. H. MILLSU.I. G. NIXON,J. chem. Soc. 19302510. L. E FIESERu. W C. LOTHROP,J. Amer. chem. Soc. 68 (1936)2050;59 (1937)945. A. KOSSIAKOFF u. H. D. SPRINGALL, J. Amer. chem. SOC.63 (1941)2223. H . C.LONGUET-HIGGINS u. C. A. COULSON,Trans. Faraday SOC. 42 (1946)756. J. VAUCHAN,G.J. WELCHu. G. J. WRIGHT,Tetrahedron 21 (1965)1665. R. TAYLOR,J. chem. Soc.(B) 1968 1559. G . R. ZIEGLER,I! C. MOWERY, A. LEWIS, R. G . LAWLER, A. STREITW~ESER jr.,J. Amer. chem. Soc. 90 (1968)1357. R. D. RIEKE,W E. RICH, J. h e r . chem. SOC.92 (1970)7349. H. CERFONTAIN, Z.R. H. NIENHUIS,W A. Z. VOORSPUY, J. chem. Soc. Perkin Trans. 11 1972 2087. J. M. BEHAN, E M. DEAN, R. A. JOHNSTONE,Tetrahedron 32 (1976)167. J.Amer. chem. SOC.107 (1985)3095. I! C.HIBERTY,G. OHANESSIAN,E DELBECQ, A. STANGER, J.Amer. chem. SOC.113 (1991)8277. J. S.SIEGEL, Angew. Chem. 106 (1994)1808. H.-B. BUERGIu.a.,Angew. Chem. 107 (1995)1575.

Substitutions-Regel

CRUM-BROWN-GIBSON

Ein Substituent X dirigiert einen neu in den aromatischen Kern eintretenden zweiten Substituenten in die rnetu-Stellung, wenn die dem ersten zugrundeliegende Saure HX direkt zu HOX oxidiert werden kann. 1st dies nicht der Fall, so kommt es zur Lenkung in die ortho- bzw. para-Stellung. Dies ist die erste wichtige Substitutionsregel fur den Benzolkern.

623

A. CRUMBROWN u. J. GIBSON, J.chem. SOC.6 1 (1892) 367. B. F L ~ R S C H EJ.I M prakt. , Chem. 66 (1902) 321. H. S. FRY,J. Amer. chem. SOC.37 (1915) 855. J. STIEGLITZ, J.Amer. chem. SOC.44 (1922) 1293.

Sulfit-Alkylierung

STRECKER

mit Alkylhalogeniden zu Alkylsulfonsauren. Man verwendet Alkali- oder Ammoniumsulfit in waljriger Losung. Zusatz von Alkalijodid erleichtert die Reaktion.

Als Alkylhalogenide werden u. a. Methyl- und Ethyljodid, Chloroform, Ethylenbromid, daneben auch Benzylchloride und chlorierte Chinone verwendet. Die Ausbeuten betragen bei unverzweigten Kohlenwasserstoffen 70 bis 90%, bei Verbindungen, die das Halogen an einen sekundaren Kohlenstoff gebunden haben, dagegen selten mehr als 25%. Auch hohere Alkylsulfonsauren (Lauryl-, Cetyl, Myristyl- und Octadecyl-) konnen in guter Ausbeute (60 bis 70%) dargestellt werden. Tert. Halogenverbindungen liefern Olefine. Auch aus Arylhalogeniden mit reaktionsfahigen Halogenatomen lassen sich mit Natriumsulfit Sulfonsauren gewinnen. Vgl. Cyanid-Alkylierung,S. 244.

A. STRECKEK Liebigs Ann.Chem. 148 (1868) 90. A. COLLMANN,Liebigs Ann.Chem. 148 (1868) 101. W HEMILIAN, Liebigs Ann.Chem. 168 (1873) 145; Ber. dtsch. chem. Ges. 6 (1873) 562. I? C. WAGNERu.E. E. REID,J. Amer. chem. Soc. 53 (1931) 3409. R. M. REEDu. H. V [email protected]. chem. SOC.57 (1935) 570; 58 (1936) 322. M. QUAEDVLIEG in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)372.

Reduzi erende Sulfonierung

PIRIA

aromatischer Nitroverbindungen zu Aminosulfonsauren durch Einwirkung von Hydrogensulfiten und anschlieljendes Kochen mit Mineralsauren. Es entsteht meist ein Gemisch des entsprechenden Amins und seines kernsulfonierten Derivates, beide in Form der N-Arylsulfamidsauren. Durch die heilje Mineralsaure wird die Sulfamidbindung gespalten. 624

NHSO3Na

I

NH2

i

In manchen Fallen, vor allem in der Naphthalinreihe und bei anderen kondensierten Systemen, kann Di- oder Polysulfonierung stattfinden. Die Bildung von Aminophenol-sulfonsauren bei unvollstandiger Reduktion zeigt, daR diese Reaktion iiber die Nitroso- und Hydroxylaminstufe verlauft. Sie kann auch direkt von der Nitroso- oder Azo-Stufe aus vorgenommen werden. Die Sulfogruppe tritt gewohnlich in 0- oder p-Stellung zur Aminogruppe in den Kern ein. Als Nebenreaktion kann die erwahnte Bildung von Aminophenolen durch Umlagerung auf der Hydroxylamin-Stufe auftreten.

R. PIRIA, Liebigs Ann. Chem. 78 (1851)31. W H.HUNTERu. M. M. SPRUNG, J. Amer. chem. SOC.53 (1931)1432,1443. W M. L A U E M. ~ M. SPRUNG u. C. M. LANGKAMMERER, J. Amer. chem. SOC.58 (1936)225. K.B.GOLDBLUM u. R. E. MONTONNA,J. org. Chemistry 13 (1948)179. J. E BUNNETTu. R. E. ZAHLER, Chem. Reviews 49 (1951)398. M. GIUAu.W ROSTAGNO, Ann. Chimica 43 (1953)766;C. A. 49 (1955)1676. Z.VRBA,Z.J. ALLAN,Collect. czechoslov.chem. Commun. 33 (1968)431. E MUTH in HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1951)521. R. SCHROTER in HOUBEN-WEYL-MULLER 11 I(1957)457.

625

Sulfoxid+Thioether-Umlagerung

PUMMERER

unter der Einwirkung von Carbonsaureanhydriden. Bei der Reaktion entstehen die a-Acylony-thioether 11. Das Sulfoxid I mulj mindestens ein a-standiges Wasserstoffatom besitzen.

R-S-CH2-R'

II

0

I

+ R-C-0-C-R II

0

-D

II

0

R-S-CH-0-C-R

I

R' I1

II

+

R-COOH

0

Aus dem a-Acyloxy-thioether I1 kann durch Abspaltung von Saure ein Olefin gebildet werden. Die Umlagerung kann auch zur Darstellung von Aldehyden benutzt werden:

Cyclische Anhydride wie Bernsteinsaure-, Maleinsaure- und Phthalsaureanhydrid liefern die Reaktion nicht. Dagegen konnen elektrophile Aromaten in a-Stellung eingefuhrt werden:

CH- S - C& pToluolsulfonsaure

R

II

R

Der Reaktionsmeehanismus wird uber einen primken Angriff auf den Sauerstoff des Sulfoxids durch das Acetanhydrid formuliert, dem Protonenabspaltung zum Zwischenprodukt I11 folgt. Dann tritt eine intermolekulare Umlagerung durch nucleophilen Angriff des Acetat-Anions auf den Methylenkohlenstoff der Zwischenstufe I11 unter Bildung des a-Acyloxy-thioethers IV ein. 626

111

-

CH3-S-CHz-O-C-CH3

II

+

CH$OOQ

0

IV

Es wird auch ein Mechanismus vorgeschlagen, der iiber einen cyclischen Ubergangszustand verlauft: n

Vgl. Entmethylierung, S.308.

J. A. SMYTHE, J. chem. SOC.95 (1909)349. R.PUMMEREK Ber. dtsch. chem. Ges. 42 (1909)2282;43 (1910)1401. E G. BORDWELL u.B. M. PITT,J. Amer. chem. Soc. 77 (1955)572. L.HORNER u.E KAlsEq Liebigs Ann. Chem. 626 (1959)19. W J. KENNEY, J. A. WALSHu. D. A. DAVENPORT, J. Amer. chem. SOC.83 (1961)4019.

62 7

H. D. B E C K EG.~ J. MIKOLu. G. A. RUSSELL, J. Amer. chem. SOC. 85 (1963) 3410. S. OAE,T. KITAOu. S. KAwAMURA, Tetrahedron 19 (1963) 1783. W. E. PARHAM, L. D. EDWARDS, J. org. Chemistry 33 (1968) 4150. S.GLUE,I. T KAY, M. R. KIPPS, Chem. Commun. 1970 1158. T.DURST,Adv. org. Chem. 6 (1969) 356. W G. PHILLIPS,J. Amer. chem. SOC. 91 (1969) 682. C. R. JOHNSON, T.YAGIHARA, s. OAE, Tetrahedron 28 (1972) 2759. Tetrahedron Letters 22 (1981) 81. Y. TAMURA,H.-D. CHOI, H. SHINDO,J. UENISHI, H. ISHIBASHI, 0.ITOH,T. NUMATA,T. YOSHIMURA, S. OAE,Bull. chem. SOC.Japan 56 (1983) 343. T.MIKI, Y. TAMURA, Tetrahedron Letters 28 (1987) 6479. Y. KITA,0. TAMURA, 0. DE LUCCHI,U. MIOTTI,G. MODENA, Org. Reactions 40 (1991) 157. Y.KITA,N. SHIBATA, N. YOSHIDA, S. FUKUI,C. FUJIMORI,Tetrahedron Letters 35 (1994) 2569. H.ABE, J. ITANI, C. MASUNARI, S. KASHINO, T. HARAYAMA,Chem. Commun. 1995 1197. E l l (1985) 872. G. KRESZEin HOUBEN-WEYL-MULLER

Tetralin-RingschluB

DARZENS

der Benzylallylessigsaure (I) mit konz. Schwefelsaure (80%)bei nicht zu hohen Temperaturen (unter 45"). Es entsteht bei dieser Cyclisierung Methyltetrahydronaphthalincarbonsaure (II), die aber leicht in a-Methylnaphthalin ubergefuhrt werden kann.

I

I1

Dieses Verfahren ist allgemein anwendbar, da auch die verschiedenen homologen Ausgangsprodukte unter diesen Bedingungen cyclisiert werden konnen. Diese sind durch Malonester-Synthesen mit Allylbromid und den Benzylhalogenid-Homologen leicht zuganglich. Vgl. Alkylierung von Aromaten, S. 84; Phenanthren-RingschluR, S. 532, 533. G. DARZENS, C. R. hebd. SBances Acad. Sci. 183 (1926) 748; Chem. Zbl. 1927 I 279; C. A. 21 (1927) 581. J. W CooKu. C. L. HEWETT,J. chem. SOC.1933 1098. Annu. Rep. Progr. Chem. 33 (1936) 326. R. F! LINSTEAD, E. BERGMANN, Chem. Reviews 29 (1941) 536. H.BLOME,E. C L AC.~ GRUNDMANN in HOUBEN-WEYL-MULLER 5/2b(1981) 449.

628

RIEMSCHNEIDER

Thiocyanat-Hydratisierung

zu Thiocarbaminaten durch langere Einwirkung von 95prozentiger Schwefelsaure auf aromatische und primlire aliphatische Thiocyanate und anschliesende Hydrolyse mit Eiswasser.

R. RIEMSCHNEIDER, E WOJAHN u. G. ORLICK, J. h e r . chem. SOC.73 (1951)5905;Chim. et Ind. 64 (1950)99;Angew.Chem. 64 (1952)420. R. RIEMSCHNEIDER u. G. ORLICK,Mh. Chem. 84 (1953)316. K. SCHMIDT u. F! KOLLEK-BOS, J. Amer. chem. SOC.76 (1953)6067. R. RIEMSCHNEIDER, J. Amer. chem. Soc. 78 (1965)844. U.PETERSEN in HOUBEN-WEYL-MULLER E 4 (1983)30.

VOLHARD-ERDMA"

Thiophen-RingschluB

des Dinatriumsalzes der Bernsteinsuure mit Phosphorsulfiden (,,P2S3"). Mit dieser Methode sind neben Thiophen selbst alkyl- und arylsubstituierte Thiophen-Derivate darstellbar, wobei man eine Kontrolle uber die Stellung der Substituenten besitzt. Die Reaktionspartner werden zusammen erhitzt und liefern Ausbeuten um 25 bis 40%. 0

II

R

C

\

HC

/

\

I

H,C,

R

ONa

,ONa

C

II

~

2

R'C=CH

~

3

R

I

\

IS1

/

,C=CH

0 J. VOLHARD u. H. ERDMA", Ber. dtsch. chem. Ges. 18 (1885)454. L.H. FRIEDBURG, J.Amer. chem. SOC.12 (1890)83;J.chem. SOC.58 (1890)1400. H.SCHEIBLER u. E RETTIG,Ber. dtsch. chem. Ges. 69 (1926)1194. R. PHILLIPS,Org. Syntheses, Coll. Vol. 2 (1943)578. D.E. WOLFu. K. FOLKERS,Org. Reactions 6 (1951)412. R. E FELDKAMP u. B. E TULLU, Org. Syntheses 34 (1954)73. S. GRONOWITZ, Adv. Heterocyclic Chem. 1 (1963)24. E. C. KOOYMAN, J. B. KROON,Recueil Trav. chim. Pays-Bas 82 (1963)464. W-D. RUDORFin HOUBEN-WEYL-MULLER E6a (1994)196.

629

Transacylierung (Imidazolid-Methode)

STAAB

durch Umsetzung der N-Acyl-imidazole I1 mit Alkoholen zu Estern; mit Aminen, Hydrazinen und Hydroxylamin-hydrochlorid erhalt man die entsprechenden Amide, Hydrazide und Hydroxamsauren. Die N-Acyl-imidazole erhalt man aus den Carbonsauren und NN'-Carbonyldi-imidazol (I) in indifferenten Losungsmitteln.

R-COOH

Ni

+P-i-NJ -

0

FN

Ni

II

-

I

4

+

N

H

0

I1

1r.J 1r.J

+COz

P - C - R

-

+R'OH

R-COOR'

+

N

H

Diese Estersynthese l a t sich in einem Schritt durchfuhren. Sie wird durch katalytische Mengen Alkoholat stark beschleunigt. Nach diesem Verfahren lassen sich wegen der sehr milden Reaktionsbedingungen z. B. Ester t e r t i e e r Alkohole und der Vitamin A-Reihe darstellen. Auljerdem konnen auf diese Weise auch Thiolester hergestellt werden. Die Reaktion kann auch zum Aufbau von Peptid-Bindungen angewandt werden. Hierzu wird die Acylaminosaure mit der aquimolekularen Menge N.N'Carbonyl-di-imidazol umgesetzt und anschlieljend ein Aminosaure- oder Peptidester zugegeben. Carbonsaureanhydride erhaIt man durch Umsetzung der Imidazolide mit Carbonsauren:

R-COOH

+ Ni L/"-c-R -

II

0

+

R-C-O-C-R'

II 0

I1 0

+

llji N H

Wasserstoffperoxid kann zu Peroxy-carbonsauren acyliert werden, die zu Diacylperoxiden weiterreagieren konnen: 630

Hz02

R-C-OOH

It

0

+ N7 k - C - R -

+

R-C-OOH

II

II

0

+ IIji N H

0

N-C-R

+

R-C-0-0-C-R

II

0

0

II

0

N H

Aldehyde lassen sich aus den Carbonsauren durch Reduktion der entsprechenden Imidazolide mit Lithiumaluminiumhydrid darstellen. Organomagnesium-Verbindungen liefern mit Imidazoliden Ketone, mit Acylimidazoliden a-Ketosaureester :

iN

ROOC-CO-Nd

+

R'MgX + ROOC-CO-R

-

Eine weitere Anwendung der Imidazolid-Methodebesteht in der Darstellung von Isocyanaten aus primken Aminen uber die Imidazol-N-carbonsaureamide, die sehr leicht in Imidazol und Isocyanat dissoziieren:

AuI3er den Imidazoliden lassen sich die Azolide des 1.2.3-,1.2.4-Triazols, Pyrazols, Benzimidazols und Benztriazols fur Transacylierungs-Reaktionen verwenden. Ebenso wie mit Carbonsauren reagiert N"Carbony1-di-imidazol mit Sulfonsauren und Phosphorsauren zu den entsprechenden Imidazoliden, die sich zu vielen Synthesen verwenden lassen. Zum Beispiel werden Phosphorsaure-imidazolide zur Darstellung biochemisch wichtiger Phosphorsaure-Verbindungen angewandt. 631

Durch kinetische Untersuchungen konnte fur die Alkoholyse und Aminolyse der Imidazolide gezeigt werden, darj sie nach einem bimolekularen AdditionsEliminierungs-Mechanismus verlaufen. H. A. STAAB, Chem. Ber. 89 (1956) 1927; 90 (1957) 1326; Liebigs Ann. Chem. 609 (1957) 75, 83; Angew. Chem. 71 (1959) 194. H. A. STAAB u. G. SEEL, Liebigs Ann. Chem. 612 (1958) 187. R. PAULu.W ANDERSON, J. Amer. chem. SOC.82 (1960) 4596. H. A. STAAB, W ROHRu.A. MANNSCHRECK, Angew. Chem. 73 (1961) 143. H. A. STAAB u.A. MANNSCHRECK, Chem. Ber. 95 (1962) 1284. H. A. STAAB, Angew. Chem. 74 (1962) 407. H. A. STAAB u. G. WALTHEKLiebigs Ann. Chem. 657 (1962) 98, 104. H. A. STAAB, G. WALTHERu.W ROHRChem. Ber. 96 (1962) 2073. H. A . STAAB, W ROHRu.I? G W ,Chem. Ber. 98 (1965) 1122. H. A. STAAB u. H. MERDES,Chem. Ber. 98 (1965) 1134. H. J. GAIS,Angew. Chem. 89 (1977) 251. J. S. NIMITZ,H. S. MOSHEKJ. org. Chemistry 46 (1981) 211. P STELZEL in HOUBEN-WEYL-MULLER 15/2 (1974) 326. K. EBELIN HOUBEN-WEYL-MULLER E8C (1994) 185.

Trialkylphosphit-Urnwandlung

ARBUSOW-MICHAELIS

mit Alkylhalogeniden zu Monoalkyl-phosphonsaureestern I1 in der Warme. Es bildet sich als Zwischenprodukt ein instabiles Phosphoniumsalz I. Der weitere Verlauf ist noch nicht vollstandig geklart. Auch radikalische Ablaufe werden diskutiert. Die Ausbeuten der Reaktion liegen meist bei 90% .

[’ ]

Ro

RO

P(OR)3

+ R-X-

\‘/OR Ro P

\RI

I

\ f P

XQ-

0

+R-X

Ro

I1

Der Anwendungbereich dieser Reaktion ist sehr weit, denn die Phosphitund Halogenidkomponente konnen variiert werden. Am besten reagieren primare Alkylhalogenide und Triarylmethylhalogenide; sekundiire aliphatische Halogenide neigen zu Nebenreaktionen (z. B. Halogenwasserstoff-Abspaltung). Einfache aromatische Halogenide sind zu reaktionstrage. Die Reaktivitat der Halogenide nimmt in der Reihe ClO

coz H& -CH-H$

643

Die Reaktion wurde zunachst in alkalischer Losung durchgefuhrt, spater unter milden physiologischen Bedingungen in gepufferten Losungen bei pH 5 bis 9 [SCHOPF]. Der Succindialdehyd kann durch Abbau des Ornithins in der Zelle gebildet werden, und auch Methylamin und Acetondicarbonsaure stellen zellmogliche Verbindungen dar. Analog wurde das Alkaloid Pseudopelletierin aus Glutarsauredialdehyd, Methylamin und Acetondicarbonsaureester hergestellt . Vgl. Aminomethylierung, S. 113; Piperidon-RingschluR, S. 571.

J. chern. SOC.111 (1917) 762,876. R. ROBINSON, u. G. LEHMANN,Liebiga Ann. Chem. 518 (1935) 1. C. SCHOPF C. SCHOPF, Angew. Chem. 50 (1937) 779, 797. L. C. KEAGLEu. W H. HARTUNG, J. h e r . chem. SOC.68 (1947) 1608. K. ALDERu. H. WIRTZ,Liebigs Ann. Chem. 601 (1956) 147. Quart. Rev. (chern. SOC.,London) 15 (1961) 259; Proc. chern. SOC.[London] 1963 A. R. BATTERSBY, 189. K. MOTHESu. H. R. SCHUTTE,Angew. Chem. 75 (1963) 265,375. L.A. PAQUETTE, J. W HEIMASTER,J. h e r . chem. SOC.88 (1966) 763. R. D. GUTHRIE,J. E MCCARTHY, J. chern. SOC.(C) 1967 62. R. V STEVENS,W M. LEE,J. Amer. chern. SOC.101 (1979) 7032. J. M. MCINTOSH,J. org. Chemistry 53 (1988) 447.

Umesterung

HORENSTEIN-PAHLICKE

von Halogenderivaten tertiiirer Amine bei der Reaktion mit Salzen einiger Sauren (Mandelsaure, Salicylsaure). Der zunachst anionisch gebundene Saurerest tauscht beim Erhitzen seinen Platz mit dem in der Seitenkette gebundenen Halogen. Man erhalt so z. B. aus dem mandelsauren P-Bromcholin (I) das Bromid des Mandelsaure-cholinesters (11). 644

ft

0

+ AgOC -CH

Br- CH2 -CH2 -N(CH3)$r8

I

OH

[Br-CH2 -CH2

- N(C&)d OH

I

~~HCOCHI-CHn-N(CIWltI,-C-O-CH~-CH2-N~CH3)$3r 0

-----)

II

0

8

OH I1

Auch andere Aminoalkohole sind auf diese Weise iiber ihre Halogenderivate zu verestern, wobei an Stelle der Brom-Derivate auch die leichter zuganglichen Chlor-Derivate verwendet werden konnen. Eine Variante besteht in der Veresterung von Carbonsauren durch thermische Zersetzung ihrer N-Trimethyl-anilinsalze:

H. HORENSTEIN u. H. P~ILICKE, Ber. dtsch. chem. Ges. 71 (1938)1644. L. RUZICKA, I? A. PLATTNER u. B. G. ENGEL,Helv. chim. Acta 27 (1944)1553. E E BLICKEu. R.H. Cox, J. h e r . chem. SOC.77 (1955)5401. I. GAN,J. KORTH,B. HALPERN, Synthesis 1973 494.

Umhalogenierung (Alkyljodid-Synthese)

FINKELSTEIN

von Alkylchloriden und -brorniden mit Natriumjodid in Aceton. R-Br

+

NaJ

Acetln

R-J

+

NaBr 645

Die Urnhalogenierung verlauft nach einem S~2-Mechanismus.Fur die Gleichgewichtsreaktion ist Aceton als Losungsmittel besonders geeignet, weil hierin die Loslichkeitsunterschiede der Metallhalogenide (NaJ/NaCl, NaBr) sehr grolj sind und so das Gleichgewicht zugunsten der Alkyljodid-Bildung verschoben wird. Allgemein lassen sich Bromide leichter umhalogenieren als Chloride; besonders gut aber Verbindungen, in denen das Halogen die Stelle eines positivierten Wasserstoffes einnimmt, z. B. Allyl- und Benzylhalogenide, a-Halogenketone und a-Halogencarbonsauren. Primare Halogenide sind reaktionsfahiger als sekundare. Bei Arylhalogeniden erfolgt ein Austausch nur, wenn die Ablosung des Halogen-Anions durch einen geeigneten Substituenten (-E-Effekt), z. B. -N02, erleichtert wird. Sek. und tert. Alkylchloride werden am besten mit gasformigem HBr oder H J in Gegenwart von FeBr3 als Katalysator umhalogeniert. Aus 1.2-Dihalogen-Verbindungenerhalt man im allgemeinen nicht die 1.2Dijod-Verbindung, sondern Olefine: RCHX-CHXR'

+

2 J Q d R-CH=CH--R'

+

2XQ +

Als weitere Ausweich-Reaktionen konnen C-C-Verknupfung auftreten:

52

und Reduktion

So entsteht z. B. aus Brommalonester und N a J Ethantetracarbonsaureester. Aus 1.2-Bisdibrommethyl-benzol (I) entsteht Dijod-benzocyclobuten (11):

- Qrr2 CHBr2

I

Br

I1

J

Zur Umhalogenierung von Allylchloriden verwendet man Calciumjodid:

CHCl=CH-CHD

+ CaJ 2 ,CHCl=CH-CHzJ

W. H. PERKIN u. B. E DUPPA,Liebigs Ann. Chem. 112 (1859) 125. H. FINKELSTEIN, Ber. dtsch. chem. Ges. 43 (1910) 1528. J. B.CONANT,W R. KIRNERu. R. E. HUSSEY,J. h e r . chem. SOC.47 (1925) 488

646

A. H. FORD-MOORE, Org. Syntheses 30 (1950) 10. A. H . BLATTu. E. W TRISTRAM,J. h e r . chem. SOC.74 (1952) 6273. H. B. SCHURINK, Org. Syntheses, Coll. Vol. I1 (1955) 477. M. E CAVAu. D.R. N A P I EJ. ~ h e r . chem. Soc. 78 (1956) 500. E R. JENSENu. W E. COLEMAN,J. org. Chemistry 23 (1958) 869. W. TREIBS,J. HERRMANN u. G. ZIMMERMA", Chem. Ber. 93 (1960) 2198. Y. KONDO, T.KATO, N. TOKURA, Bull. chem. sot. Japan 48 (1975) 285. W B. SMITH, G. D. BRANUM,Tetrahedron Letters 1981 2055. Y. SASSON, M. WEISS,A. LOUPY,G. B W , C. PARDO, Chem. Commun. 1986 1250. K. B. YOON, J. K. KOCHI,J. org. Chemistry 54 (1989) 3028. A. ROEDIGin HOUBEN-WEYL-MULLER 514 (1960) 595. D. SEEBACH in HOUBEN-WEYL-MULLER 414 (1971) 36.

UV-Absorptions-Regeln

WOODWARD

fur Diene und a,P-ungesattigte Ketone. Die Lage der intensiven Bande von Dienen und Ketonen bei 230 bis 250 nm hangt ab von der Substitution a n der C= C-Doppelbindung. Fur a,/3-ungesattigte Ketone gelten mit einer Genauigkeit von + 5 n m folgende Werte (alkoholische Losung) [nach MILLER in GILMANI:

O a II I ,P R-c-c=C

'P

Substitution a oder B 4 oder

w

1. Keine exocyclische C =GBindung 2. Eine exocyclische C =CBindung 1. Keine exocyclische C =GBindung 2. Eine exocyclische C =GBindung

imax [nml 225 235 240 ca. 247 252

Geht man vom Butadien aus (Amax, 217 nm, in Hexan), so gelten folgende Regeln: 1. Jeder Alkylsubstituent oder Ringrest, der an den Dienchromophor gebunden ist, verschiebt Am, um 5 nm nach langeren Wellen. 2. Jede exocyclische Doppelbindung vergroaert Am, um 5 nm, der Effekt verdoppelt sich, wenn sich dieselbe Bindung exocyclisch zu zwei Ringen befindet. R. B. WOODWARD, J. Amer. chem. SOC.63 (1941) 1123; 64 (1942) 72. L. E U. M. FIESERu. S. RAJAGOPALAN, J. org. Chemistry 13 (1948) 800. D.L. OSTERCAMP, J. org. Chemistry 35 (1970) 1632. E A. MILLERin GILMAN,Organic Chemistry, 2. A d . (New York 1949-1953) 3 168.

647

Verdiinnungsprinzip

RUGGLI-ZIEGLER

bei Ringschluljreaktionen zu vielgliedrigen cyclischen Verbindungen A, um eine ebenfalls eintretende intermolekulare Verknupfung B zu verhindern: [NACH ZIEGLER]

Wahrend bei 5- und Ggliedrigen Ringen die intramolekulare Reaktion stets schneller verlauft, ist bei den hohergliedrigen Ringen unter gleichen Reaktionsbedingungen im allgemeinen die intermolekulare Reaktion begiinstigt. Diese beiden unterscheiden sich aber in der Reaktionsordnung. Die Ringschlubreaktion ist monomolekular, die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens der beiden Molekulenden andert sich daher bei groljer Verdunnung nicht. Die Zahl der Zusammenstolje und damit die Reaktionsgeschwindigkeitder Verknupfung verschiedener Molekule, die eine bimolekulare Reaktion darstellt, nimmt dagegen mit wachsender Verdunnung ab. Experimentell erreicht man diese hohe Verdunnung statt durch Verwendung groljer Reaktionsraume einfacher dadurch, dalj man die zu cyclisierende Komponente in normalen Gefaljen sehr langsam zugibt (in einigen Stunden bis zu vielen Tagen). Vgl. Nitril-Cyclisierung, S. 476.

I? RUGGLI,Liebigs Ann. Chem. 392 (1912)92;399 (1913)174;412 (1917)1. W. H. CAROTHERS, J.Amer. chem. SOC.51 (1929)2551. E.A. PRILL u. S. M. MCELVAIN, J. Amer. chem. SOC. 55 (1933)1233. A. MULLER,Ber. dtsch. chem. Ges. 67 (1934)295. M. STOLL u.Mitarb., Helv. chim. Acta 17 (1934)1289;18 (1935)1087;19 (1936)1079. G.SALOMON, Helv. chim. Acta 17 (1934)851;19 (1936)743. M.STOLL u.A. RowE, Helv. chim. Acta 20 (1937)525;30 (1947)1822. E VOGTLE,Chemiker-Ztg. 96 (1972)396. L.ROSSA,E VOGTLE,Top. Curr. Chem. 113 (1983)1. K.ZIEGLERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955)738.

Vicinal-Regel

KUHN-FREUDENBERG

,,Wenn an einem der Substituenten einer optisch aktiven Verbindung eine kleine chemische h d e r u n g vorgenommen wird, so ist die Verschiebung im Drehungsbeitrag des von der h d e r u n g betroffenen Substituenten grolj, die Verschiebung fur die unverandert gebliebenen Substituenten dagegen kleiner. Es andert sich dann die Anisotropie in den Absorptionsbanden des hervorgehobenen Substituenten stark, dagegen andert sich die Vicinalwirkung auf lL

648

den Nachbarsubstituenten wenig. ,,Die Drehungsanderung einer Absorptionsbande ist um so bedeutender, in je groljerer Niihe an der betreffenden chromophoren Stelle des Molekuls die chemische h d e r u n g vorgenommen wird" (K. FREUDENBERG). ,,Jeder Substituent an einem asymmetrischen C-Atom ist in zweifacher Hinsicht a n dem Zustandekommen der optischen Aktivitat beteiligt: einerseits d s Lieferant geeigneter Absorptionsbanden (Kopplungsbanden), andererseits, indem er als Nachbarsubstituent mit zwei anderen Nachbarsubstituenten zusammen der Absorptionsbande des vierten Substituenten eine Anisotropie aufzwingt" (E KLAGES). Vgl. Entfernungssatz der optischen Drehung, S. 306; optischer Verschiebungssatz, S.503.

W.KUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 63 (1930)207; Angew. Chern. 68 (1956) 99. K. FREUDENBERG u. W KUHN,Ber. dtsch. chem. Ges. 64 (1931) 703. K. FREUDENBERG, Ber. dtsch. chern. Ges. 66 (1933) 177. KLAGES 2 (Berlin 1952-58) 76.

Vinylether-Kondensation

MULLER-CUNRADI

mit einem Acetd I zu dem Acetal 11, das eine um zwei C-Atome verlangerte Kohlenstoffkette besitzt. Durch Behandeln mit Essigsaure entsteht der a#ungesattigte Aldehyd 111. R-CH(OCH& I

+

+ BF3

H2C=CH--OC&

-

[R-zH-OCd

-

[&CO-iFJ 8

8

[&CO-BF3]

k H 3 I1

I11

Diese Variante der ALdol-Addition wird meist bei niedriger Temperatur in Gegenwart von ZnC12 oder BF3-Etherat ausgefuhrt. Um eine Weiterreaktion des gebildeten Acetals I1 zu vermeiden, wendet man einen Unterschulj an Vinylether an. Auch Ketale kondensieren mit Vinylethern. Zur Verlangerung der Kohlenstoffkette eines Acetals um drei C-Atome kann mit Propenylether umgesetzt werden. 649

Die Vinylether-Kondensation wird hauptsachlich bei der Synthese von Aldehyden der Carotinoid-Reihe angewandt, z. B. bei der Darstellung des Vitamin A-aldehyds (Verlangerung der Kette um 2 C-Atome). Vgl. Aldol-Addition, S. 54. M. MULLER-CUNRADI u. K. PIEROH, A. F! 2165962 (1936); Chem. Zbl. 1940 I 1423. R. I. HOAGLIN u. D. H. HIRSH,J. Amer. chem. SOC. 71 (1949) 3468. 0. ISLER u.a,, Helv. chim. Acta 39 (1956) 2041; 40 (1957) 456. R. RUEGGu.a., Helv. chim. Acta 42 (1959) 854. S. M. MAKINu. I. N. ROZHKOYJ. allg. Chem. [russ.] 31 (1961) 3214; C. A. 57 (1962) 2056a. 0. ISLERu.P SCHUDEL, Adv. org. Chemistry 4 (1963) 128. 0. BAYERin HOUBEN-WEYL-MULLER 7/1(1954) 116. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 6/3 (1965) 289. K. REPPEin HOUBEN-WEYL-MULLER 5/ld (1972) 154.

Vinylierung

REPPE

organischer Hydroxyl-, Mercapto-, Amino-, Imino-, Carboxyl- und CarbonamidVerbindungen mit Acetylen oder dessen monosubstituierten Derivaten in Anwesenheit geeigneter alkalischer Katalysatoren. Der Katalog der Stoffe, die mit dieser Reaktion in ihre Vinylderivate ubergefuhrt werden konnen, urnfafit beinahe alle organischen Hydroxylverbindungen (Alkohole, Phenole und Naphthole, alicyclische Hydroxylverbindungen, wie Cyclohexanol usw., und sogar Kohlenhydrate) -+ Vinylether, die entsprechenden Schwefelverbindungen (Mercaptane, Thiophenole, Thionaphthole usw.) + VinyZthioethe~ Carbonsauren (auch die hiichsten Glieder) + Vinylester, sekundiire aromatische und cyclische Amine (Diphenylamin, a-und P-Naphthylamin usw.) -+ Vinylamine; (die primaren und sekundiiren aliphatischen Amine liefern sehr unbestandige Vinylverbindungen), tertiare Amine + Vinylammoniumverbindungen (Trimethylamin + Neurin), N-haltige Heterocyclen (Pyrrol, Indol, Carbazol, Imidazol) + N-Vinyl-Verbindungen und Carbon- bzw. Sulfonsaureamide + Vinylamide (auch cyclische Saureamide, z. B. Pyrrolidon -+Vinylpyrrolidon). 650

CHzzCH-OR

,+ROH H-C=C-H

Vinylether

+RSH, CHz=CH--SR Vinylthioether

N-Vinyl-carbazol

Vinylamin

+R-COOH

I

CHz=CH -OCO -R

CH2=CH-NH-CO-R

Vinylester

Vinylamid

I

+[Ft'R'R""H] 0 OH@

5 R'- N-CHzCH2 0

R"'/

oHo

Vinylamrooniumhydroxid [KLAGES]

Allen diesen vinylierbaren Verbindungen ist ein aktiver Wasserstoff am Heteroatom Sauerstoff', Schwefel oder Stickstoff gemeinsam, der sich durch Vermittlung des Katalysators an die Acetylenbindung addiert und diese zur Vinyldoppelbindung ,,aufrichtet" (vgl. MICHAEL-Addition, S. 36). Die analoge ,,C-Vinylierung", aktiver Wasserstoff am Kohlenstoff, ist nicht so allgemein durchfuhrbar. Es lassen sich aber 2. B. 1.3-Diketone und B-Dicarbonylverbindungen, z. B. Malonester, vinylieren:

Als Katalysatoren werden Natrium- und Kaliumalkoholat, -hydroid und stark alkalische Salze, z. B. Alkalicyanide, verwendet, daneben im Falle der Vinylester die Zink- und Cadmiumsalze von Carbonsauren. Meist findet die Reaktion bei 150 bis 200" und je nach dem Siedepunkt der Ausgangssubstanz unter wechselnden Druckbedingungen statt. Die Einfuhrung einer Vinyldoppelbindung bedingt einen durch Mesomerie hervorgerufenen ,,Delokalisierungseffekt"im Molekul. Die iiberragende technische Bedeutung dieser ,,energiereicheren" Stoffe liegt in der damit verbundenen Polymerisationsneigung, die eines der groljen Einfallstore zur Chemie der Kunststoffe offnet. 65 1

W REPPE,Experientia [Basell 5 (1949) 93. W REPPE,Chem.-1ng.-Techn. 22 (1950) 361. W REPPEu.Mitarb., Liebigs Ann. Chem. 601 (1956) 81. N . SHACHAT, H. J. SCHNEIDER, J. J. NEDWICK,G. C. MURDOCH u.J. J. BAGNELL,J. org. Chemistry 26 (1961) 3712. M. SEEFELDER, Liebigs Ann. Chem. 652 (1962) 107. M. MAKOSZA,Tetrahedron Letters 1966 5489. KLACES1 (Berlin 1952-58) 111. H. KROPERin HOUBEN-WEYL-MULLER 4 I1 (1955) 407. H. MEERWEIN in HOUBEN-WEYL-MULLER 613 (1965) 90.

Vinylogie-Prinzip Konjugierte Doppelbindungs-Systeme besitzen die Fahigkeit zur Weiterleitung von Substituenteneinflussen. Das heifit, die beiden funktionellen Gruppen X und Y beeinflussen sich in Verbindung 11, in der sie durch eine oder mehrere Vinyl-Gruppen voneinander getrennt sind, ebenso wie in I.

I

I1

I

Vinyloge Verbindungen sind sich also in ihrem chemischen Verhalten ahnlich. So kondensiert sich z. B. Crotonaldehyd, ein Vinyloges des Acetaldehyds, mit seiner aktivierten Methyl-Gruppe mit Benzaldehyd.

W

C

H

O

+

H3C-CH=CH-CH0

Als Beispiel einer vinylogen Aldol-Addition s. MICHAEL-Addition, S. 36. 652

Sorbinsaureester (111) reagiert bei der Kondensation mit Oxalsaurediethylester a l s Vinyloges von Essigester: CooC2H5

I

+

s

CH2-CH=CH-CH=CH-COOC&

I11

-0;

CH~-CH=CH-CH=CH-COOCZ& I

o=c (hc2H5

2.4.6-Trinitro-toluolist mit Nitromethan vinylog und kann daher mit Benzaldehyd zu 2.4.6-Trinitro-stilbenkondensieren:

OzN-@CHs

+

O

H

\C /G

Siehe auch Nitro-Aldol-Addition, S. 481. Glutacondialdehyd IV und Tropolon V konnen als vinyloge Carbonsauren betrachtet werden. Beide Verbindungen besitzen deutlich sauren Charakter.

653

H

O

\c4

H

I

O

H

\c4 CH

II

CH I CH2

I

&

II

CH I CH

II

H

I

I

CH

O

\c4

0

-H

\c/

ole -

II

CH

CH

CH I CH

CH

I

I1

II

CH

I

II

C H'

+O

V

6-Dialkylamino-fulvenaldehydeVI konnen als vinyloge Carbonsaureamide aufgefafit werden:

R. C. FUSON,Chem. Reviews 16 (1935) 1.

A. SCHONBERG, A. MUSTAFA u. W ASKER,J. Amer. chem. SOC.76 (1954) 4135. A.SCHONBERG, M. M. SIDW u. G. AZIZ, J. Amer. chem. SOC. 76 (1954) 5115. u. G. OPITZ,Liebigs Ann. Chem. 604 (1957) 214. H. HELLMANN E. DILLINGER, H. SUTER u. K. KOHL,Chem. Ber. 91 (1958) 2773. H. BEHRINGEK K. SISIDO,K. SEIu. H. NOZAKI, J. org. Chemistry 27 (1962) 2681. K. HAFNER, K. H. VOPEL,G. PLOSS u. C. KONIG,Liebigs Ann. Chem. 661 (1963) 52.

654

Xanthogenat-Spaltung

LEUCKART

zu Thiophenolen mit alkoholischer Kalilauge. Ausbeute bis 80 %. Die aromatischen Xanthogensaureester I werden aus den Aminen durch Diazotierung und anschlieljende Umsetzung des gebildeten Diazoniumsalzes mit Kaliumethylxanthogenat gewonnen. NF CIQ

I

s-cs-oc&j

N: [S CS-ocJI;lQ

I

I

SH

I

Fur die Darstellung von sterisch behinderten Thiophenolen ist die Reduktion der Xanthogensaureester I mit Lithiumaluminiumhydrid vorteilhafter. R. LEUCKART, J. prakt. Chem. [21 41 (1890)187. D.S. TARBELL, D.K. FUKUSHIMA,Org. Syntheses, Coll. Vol. III(1955) 809. E. CAMPAIGNE, S.W OSBORN,J.org. Chemistry 22 (1957)561. J. R.Cox jr., C. L. GLADYS,L. FIELD,D. E. PEARSON,J. org. Chemistry 25 (1960)1083. K.MORI,Y.NAKAMURA, J. org. Chemistry 34 (1969)4170. A. SCHOBERL u. A. WAGNERin HOUBEN-WEYL-MULLER 9 (1955)12.

Xanthogenat-Spaltung

TSCHUGAEFF

zur Olefindarstellung aus den entsprechenden Alkoholen. Diese werden zunachst mit Schwefelkohlenstoff und Natronlauge in Alkalimetallxanthogenate ubergefuhrt und dann mit Methyljodid in die Ester verwandelt. Bei der anschlieljenden Hitzezersetzung entsteht neben Mercaptan und Kohlenoxysulfid das gewunschte Olefin. 655

-

s=c=o

+

R-CH=CH2

+

R-SH

Alkohole, z. B. der Terpenreihe, bei denen mit anderen Dehydratisierungsmethoden eine Umlagerung des Kohlenstoffgerustes erfolgt, lassen sich so ohne Isomerisierung in ein Olefin uberfuhren. Tertiiire Alkohole werden am besten als Kaliumxanthogenate zersetzt. Es entstehen bevorzugt &-Olefine, eine Tatsache, die darauf hinweist, daR die abgespaltene Xanthogenat-Gruppe und der Wasserstoff ursprunglich in cisStellung zueinander gestanden haben. Auch sind bei Acetaten und Xanthogenaten des 2-Methyl-indanols-(1) die &-Isomeren (H in trans-Stellung zur Estergruppe) bedeutend stabiler als die trans-Isomeren, da nur bei diesen das H-Atom, das bei der Pyrolyse mit abgespalten wird, in cis-Stellung zur Estergruppe steht. Der Mechanismus kann uber einen cyclischen aergangszustand formuliert werden:

\I/ \

H

c I

C / I 'o'

s

II

C-SR

-

\ I ,a'

c Ii

H '

'ss iI

C C-SR / I '.09

SH

\ I

C

11 + II C

+

I

L-SR C-SR

II

0

/ \

*+ I

OCS

RSH

1st kein cis-standiges H-Atom vorhanden, so kann dieser cyclische Mechanismus nicht ablaufen. Die Pyrolyse erfordert hohere Temperaturen, und es kann ein radikalischer Mechanismus angenommen werden. Neben dem Olefin entsteht eine Reihe von Polymerisaten. Vgl. Dialkylhydroxylamin-Eliminierung, S. 261; ElektronenstoR-induzierteH-Wanderung, S. 304.

656

L. TSCHUGAEFF, Ber. dtsch. chem. Ges. 32 (1899)3332. I. M. MCALPINE,J. chem. SOC.1931 1114. E C. WHITMOREu. C. T. SIMPSON,J. Amer. chem. Soc. 66 (1933)3809. I! G. STEVENS u. J. H. RICHMOND, J. Amer. chem. SOC. 63 (1941)3132. C. D.HURDu. E BLUNCK,J. Amer. chem. Soc.60 (1938)2419. D. BARTON u.W ROSENFELDER J. chem. Soc. 1949 2459. D. J. C M , J. Amer. chem. Soc. 71 (1949)3883. E. R. ALEXANDER u. A. MURDAK, J. Amer. chem. SOC. 72 (1950)1810;73 (1951)59. G. I,. O'CONNORu. H. NACE,J. Amer. chem. Soc. 74 (1952)5454;76 (1953)2118. W. HOCKEL,W TAPPEu. G. LEGUTKE,Liebigs Ann. Chem. 543 (1940)191. L. CROMBIE,Quart. Rev. (chem. Soc., London) 6 (1952)132. E G.BORDWELL u. I!s. LANDIS, J. h e r . chem. Soc. 80 (1958)2450. R.A. BENKESERu. J. J. HAZDRA,J. Amer. chem. Soc. 81 (1959)228. C. H. DEPUYu. R. W KING, Chem. Reviews 60 (1960)444. R.E W. BADERU.A. N. BOURNS,Canad. J. Chem. 39 (1961)348. H. R. NACE,Org. Reactions 12 (1962)57. K. G. RUTHERFORD, R. M. OTTENBRITE,B. K. TANG, J. chem. Soc. (C) 1971 582. M. J . 4 . JALLAGEAS, E. CASADEVALL, C. R. hebd. S6ances Acad. Sci. C. 276 (1972)347. G. EADON,M. JEFSON,J. org. Chemistry 41 (1976)3917. M.HANACK,W KRAUSin HOUBEN-WEYL-MULLER 6/lb (1972)123.

Ylid-Amin-Isomerisation

STEVENS

organischer Dibenzyl-ammoniumhalogenide zu Aminodibenzylen bei der Einwirkung von Phenyllithium oder anderer Protonenacceptoren (Natriumalkoholat, Natriumamid). Aus Dimethyl-dibenzyl-ammoniumbromid(I) bildet sich mit dem Protonenacceptor zunachst ein Ylid, das Benzylid 11, das nicht isolierbar ist und sich intramolekular zum Dimethylaminodibenzyl (111) umlagert. Besitzen die Ammoniumhalogenide ein B-standiges Wasserstoffatom, so erfolgt (S. 4). bevorzugt Eliminierung nach HOFMANN Auch die entsprechenden Dibenzyl-arsonium- und -stibonium-halogenide lagern sich mit Phenyllithium iiber die Ylide bzw. Ylene in die Arsine und Stibine um. Auch bei Sulfoniumverbindungen wird die Umlagerung beobachtet. 657

I

I1

I11

Fur den Mechanismus nimmt man entsprechend der nid-Methylen-Isomerieinen zweistufigen radikalischen Spaltungs-Rekombinatisatzon (SOMMELET) ons-Mechanismus an. Dabei bleibt die Konfiguration des wandernden C-Radikals groRtenteils erhalten (hohe Retention):

658

J

Daneben wird der Verlauf uber ein Ionenpaar in einem Losungsmittelkafig diskutiert :

R 0

10

Ar-CH-N-R I

R

R

+

1

R

1

+Ar-CH-N-R 1

R

Auch Arylreste konnen wandern:

+

Vgl. Ether Carbinol-Umlagerung, S. 321;Aminoxid Mid-Methylen-Isomerisation, S.660.

+ Hydroxylamin-Umlagerg, S. 120; 659

T. S. STEVENS u. Mitarb., J. chem. SOC. 1928 3193; 1932 1932. Liebigs Ann. Chem. 560 (1948) 116. G. WITTIG, R. MANGOLD u. G. FELLETSCHIN, J. H. BREWSTER u. M. W KLINE, J. Amer. chem. SOC.74 (1952) 5179. G. WITTIGu. H. LAIB, Liebigs Ann. Chem. 580 (1953) 57. H. GILMAN,Org. Reactions 8 (1954) 271. G. BADDELEY, Annu. Re