1.3-Dipolare Additionen, III. Umsetzungen des Diphenylnitrilimins mit Carbonyl und...

1962 R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, H. KNUPFER und R. SCHMIDT 169

1.3-Dipolare Additionen, I11 ' )

UMSETZUNGEN DES DIPHENYLNITRILIMINS MIT CARBONYL- UND THIOCARBONYL-VERBINDUNGEN

von ROLF HUISGEN, RUDOLF GRASHEY, MICHAEL SEIDEL'), HANS KNUPFER3) und RENATE SCHMIDT

Otto Buyer in aufrichtiger Ergebenheit zum 60. Geburtstag gewidmet

Aus dem Institut fir Organische Chemie der Universitat Miinchen

Eingegangen am 3. Juli 1962

Diphenylnitrilimin, welches in situ aus Benz-phenylhydrazid-chlorid und Tri- athylamin oder aus 2.5-Diphenyl-tetrazol bei 160 - 170" freigesebt wird, geht 1.3-dipolare Additionen mit Aldehyden oder aktivierten Ketonen unter Bildung von 2.3-Dihydro-1.3.4-oxadiazolen ein. Thioketone, Schwefelkohlenstoff, Thion-urethane, Thion-amide, Thion-carbonester und Isothiocyanate verrn6gen das Nitrilimin an der CS-Doppelbindung aufzunehmen. Auch die NS-Doppel-

bindung des Thionylanilins addiert den 1.3-Dipol.

Nitrilirnine lassen sich durch Thermolyse 2.5-disubstituierter Tetrazole4) sowie durch Halogenwasserstoff-Abspaltung aus Carbonsaure-hydrazid-halogenidens) bereiten. Nicht nur Alkene, Alkines) oder Nitrile 1 ) nehmen Nitrilirnine unter Cycloaddition an der Mehrfachbindung auf; auch Aldehyde, Ketone und Thiocarbonylverbindungen vereinigen sich rnit Diphenylnitrilirnin zu 5-gliedrigen Heterocyclen, wie hier gezeigt.

A. CARBONYLVERBINDUNGEN Der Zerfall des 2.5-Diphenyl-tetrazols (I) in siedendern Benzaldehyd fiihrt unter

Stickstoffentbindung zurn Diphenylnitrilirnin (III), das sich in sifu an die Carbonyl- gruppe des Aldehyds addiert ; 75 % kristallines 2.3.5-Triphenyl-2.3-dihydro-l.3.4- oxadiazol (IV) sind das Ergebnis. Das gleiche 1 : 1-Addukt wird zu 77% erhalten, wenn man 111 aus Benz-phenylhydrazidchlorid (11) mit Triathylamin in einer benzo- lischen Losung von Benzaldehyd freisetzt.

Die bei 1.3-dipolaren Additionen allgemeine Erfahrung, daD Konjugation die Ak- tivitat des Dipolarophils erhohts), bestatigt sich auch bei den Carbonylverbindungen.

1) 11. Mitteilung: R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, G. WALLBILLICH, H. KNUPFER und R. SCHMIDT, Liebigs Ann. Chem. 653, 105 (1962).

2) Aus der Dissertation M. SEIDEL, Univ. Miinchen 1960. 3) Aus der Diplomarbeit H. KNUPFER, Univ. Miinchen 1960. 4) R. HUISGEN, J. SAUER und M. SEIDEL, Chem. Ber. 94, 2503 (1961). 5 ) R. HUISGEN, M. SEIDEL, G. WALLBILLICH und H. KNUPFER, Tetrahedron 17, 3 (1962). 6 ) vgl. R. HUISQEN, Proc. chem. SOC. [London] 1961, 357.

170 R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, H. KNUPFER und R. SCHMIDT Bd. 658

Aromatische Aldehyde addieren Diphenylnitrilimin recht glatt an der CO-Doppel- bindung, wahrend mit aliphatischen keine Addukte erhalten wurden. Im Gegensatz

q, \: n P r ,3 C6H5-C.N-fi-C6H5 - CGH5&=N=E-C6H5 - C6H5-'.?=N-&-C6H5

a b C

I11

zu Acetophenon, das kein definiertes Produkt liefert, sind a-Diketone und a-Keto- carbonsaureester als Dipolarophile geeignet, wie die Beispiele des Benzils und Mes- oxalsaure-diathylesters lehren. Ahnlichen Verhaltnissen begegnet man bei der Cyclo- addition der Nitriloxyde an Carbonylverbindungen7). Die Thermolyse des 2.5- Diphenyl-tetrazols (I) als Generator fur 111 wird in Tabelle 1 als Methode A bezeichnet, wahrend B die HC1-Abspaltung aus I1 mit Triathylarnin bedeutet. Da die meisten Versuche nur einmal ausgefuhrt wurden, diirften sich die angegebenen Ausbeuten wohl noch steigern lassen.

Tabelle 1. Darstellung von 2.3-Dihydro-1.3.4-oxadiazolen aus Diphenylnitrilimin und Carbonylverbindungen

0 0 C6H5-C 'F-E-c6115 N,

4 C6H5-f N-C~HS

0 - b + O=C-R

R' I R'

R' _____ ___ - .___~_ ~. _- -

Methode Ausbeute Schmp. Formel __ - _ _ R

C6H5 H A 75Xd.Th. 116-117" IV

(P) CH,O'C6H4 H A 79 129.5-131' VI

(P) NOt'C6H4 H A 61 151-153' VIII

C6H5 H B 77 115.5-117" 1V

(P) CI'C6H4 H A 66 119-120° VII

(0) Cl'C6H4 H B 84 98-99.5' IX C6H5 C6Hs.CO A 78 151-152O X C6H5 C6H5.CO B 75 151--152° X C02CzHs COzCzHs B 73 51-53" XI

Die Verbindungen IV und VI-IX zeigen im Einklang mit ihrer Ringstruktur im IR keine Carbonylbande. Die scharfe CN-Doppelbindungsabsorption von mittlerer Intensitat wird bei 1620- 1652 cm-1 gefunden. Fur offenkettige phenylkonjugierte Imidoester gilt der Bereich von 1645-1665 cm-1 als typischg); in einer Serie struktu-

7 ) R. HUISGEN und W. MACK, Tetrahedron Letters 1961, 583. 8) J. FABIAN, M. LECRAND und P. POIRIER, Bull. SOC. chim. France 1956, 1499.

1962 1.3-Dipolare Additionen, I11 171

rell analoger 2-Phenyl-benzo-1.3.4-oxadiazine findet sich die C =N-Valenzschwingung bei 1635-1645 cm19).

Wie fur einen cyclischen Imidoester und a-Amino-ather erwartet, unterliegt das 5-gliedrige Ringsystem leicht der Hydrolyse. Schon beim Kochen in waBrigem Metha- nol erleidet IV eine Spaltung in Benz-phenylhydrazid und Benzaldehyd.

Bislang wurden lediglich 3-Acyl-2.3-dihydro-l.3.4-oxadiazole beschrieben, die aus den Silbersalzen der Aldehyd- oder Keton-acylhydrazone mit Shrechloriden 10) oder in einem Fall auch aus einem Aldehyd-acylhydrazon mit Acetanhydrid 1 1 ) gewonnen wurden. Ver- dunnte Saure hydrolysiert zu Diacylhydrazinen und Carbonylverbindungen 10).

Die Ergebnisse der Hydrolyse stutzen die 1.3.4-Oxadiazolin-Strktur der Addukte. Fur das Auftreten der stellungsisomeren 2.5-Dihydro-1.2.3-oxadiazole (V) oder deren Folgeprodukte liegen keine Anhaltspunkte vor. Ahnlich wie bei der Anlagerung der Nitrilimine an NitrileI) diktiert auch hier das Prinzip des maximalen Gewinns an a-Bindungsenergie die eindeutige Onentierung. Die SchlieBung einer CO- und einer CN-Einfachbindung bei der Bildung des 2.3-Dihydro-1.3.4-oxadiazol-Ringes fuhrt zu einer urn 40 kcal hoheren a-Bindungsenergie als die des isomeren Ringes V. Schon die Ubergangszustande der beiden moglichen Mehrzentren-Additionen durften wohl energetisch verschieden sein, wenn auch nur um einen Teilbetrag der 40 kcal.

B. THIOCARBONYLVERBINDUNGEN Fusco 12-14) studierte die Umsetzungen von Carbonsaure-hydrazid-halogeniden mit

verschiedenen Abkommlingen der Mono- und Dithiokohlensaure, aus denen Derivate des 2.3-Dihydro-1.3.4-thiadiazols hervorgingen. Es bedarf wohl einer eigenen Unter- suchung, um festzustellen, ob und welche dieser Reaktionen uber primar freigesetzte Nitrilimine als Zwischenstufen erfolgen; z. B. formuliert man die Bildung von XI1 gemaB

wohl giinstiger zweistufig iiber eine primare nucleophile Substitution. Die dipolarophile Aktivitat der CS-Doppelbindung gegenuber Diphenylnitrilimin

ist ungewohnlich groR. Die Freisetzung des 1.3-Dipols aus I1 mit Triathylamin in 9 ) R. HUISGEN und R. FLEISCHMANN, Liebigs Ann. Chem. 623, 47 (1959).

10) R. STOLL~, J. prakt. Chem. [2] 68, 417 (1903); R. STOLLB und E. MUNCH, ebenda [2] 70,

11) H. L. YALE, K. LOSEE, J. MARTINS, M. HOLSING, F. M. PERRY und J. BERNSTEIN, J.

12) R. Fusco und C. MUSANTE, Gazz. chim. ital. 68, 147, 665 (1938). 13) R. Fusco. R. 1st. Lombard0 Sci. Lettere. Rend. C1. Sci. mat. natur. I31 71, 425 (1938)

393 (1904). und zwar S . 408.

Amer. chem. SOC. 75, 1933 (1953).

_ _ [C. 1939 I, 41891.

14) R. Fusco und R. ROMANI, Gazz. chim. ital. 76, 419 (1946).

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Benzol in Gegenwart von 1.1 Molaquiw. Thiobenzophenon ergibt das 2.2.3.5-Tetra- phenyl-2.3-dihydro-l.3.4-thiadiazol (XILI) in 72-proz. Ausbeute. Eine unabhangige Synthese aus Thiobenz-phenyihydrazid und Diphenyl-dichlormethan dient der struk- turellen Sicherung. Von den beiden rnoglichen Additionsrichtungen kommt hier wie bei allen anderen CS-Doppelbindungen allein die zurn 2.3-Dihydro-1.3.4-thiadiazol fiihrende zum Zug.

N-NH-C 6H5 N, 0 I11 C6H5 N-CBH~ C6&-C,

S’C(CsH5)z XI11 CsH5 f C1zC(C&)z

+ - 1 4 C s H 5 - SH

Recht eindrucksvoll ist die Bildung von 63 % eines 2 : 1-Addukts XV bei der Um- setzung des Diphenylnitrilirnins rnit Schwefelkohlenstoff bei Raumtemperatur. Die hohe Ausbeute an Diaddukt beim Arbeiten in Schwefelkohlenstoff als Losungsmittel lehrt, daD die Zweitaddition von I11 an die CS-Doppelbindung in XIV wesentlich rascher ist als die erste an das kurnulierte System des CS2.

Fur die Konstitution des neuartigen Spirans XV spricht zunachst die stufenweise Bildung: Diphenylnitrilimin vereinigt sich mit 1 .O Molaquiv. 3.5-Diphenyl-1.3.4-thia- diazol-thion-(2)12) (XJY), dem vermutlichen 1 : I-Addukt, in siedendern Benzol zu 99 % zu 2.2’-Spiro-bis-[3.5-diphenyl-2.3-dihydro-l.3.4-thiadiazol] 0. Mit Schwefel- saure in siedender 75-proz. Essigsaure gelangt man vorn Orthokohlensaure-Abkornrn- ling XV zuriick zum Dithiourethan XIV.

Nicht nur mit cyclischen Thion-carbarninsaure-Abkommlingen, sondern auch mit dem offenkettigen N.N-Dimethyl-thiocarbaminsaure-0-athylester tritt 111 zu 96 des cyclischen Addukts zusarnrnen. Dessen Konstitution gemaB XVI wird von dem Ergeb- nis der Hydrolyse gestutzt, die rnit kalter 2t, Salzsaure zu 3.5-Diphenyl-1.3.4-thiadia- zolon-(2) (XII), identisch rnit dern Praparat unabhangiger Synthese 12), fuhrt.

N, XVII:H = N(CH3)Z C 6 H 5 y N-CsH5 c51%5yx\7-c6115 XVII1:R = OCF;

SfoCZH, 3+R X1X:R = OCzH, XVI N(CH3)z C6l15 xx: R = SC6H5

Derivate der Thionbenzoesaure stehen in der dipolarophilen Aktivitat nicht zuriick. N.N-Dirnethyl-thiobenzamid liefert mit 111 das 2.3.5-Triphenyl-2-dimethylamino-2.3- dihydro-1.3.4-thiadiazol (XVII), das schon beim Umkristallisieren aus Methanol oder

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Athanol die Dimethylamino-Gruppe gegen Methoxyl bzw. Athoxyl unter Bildung von XVIII bzw. XIX austauscht. Die Athoxy-Verbindung XIX entsteht auch bei der An- lagerung des Diphenylnitrilimins an Thionbenzoesaureathylester. DaR die Austausch- reaktionen iiber das freie Thiadiazolium-Ion erfolgen, wird durch die Bildung des mesomeriestabilisierten 2.3.5-Triphenyl-l.3.4-thiadiazoliumchlorids (XXI) aus XIX und atherischer Salzsaure nahegelegt.

XXI I Das aus I1 rnit Triathylamin in Benzol bei Raumtemperatur bereitete I11 ergibt

analog mit Dithiobenzoesaurephenylester das 2.3.5-Triphenyl-2-phenylmercapto-2.3- dihydro-1.3.4-thiadiazol (XX) in 66-proz. Ausbeute. Mit Natriumathylat in Athanol geht XX gleichfalls in XIX iiber.

Die Infrarotspektren aller 2.3-Dihydro-1.3.4-thiadiazole zeigen eine Bande mittlerer Intensitat bei 1550- 1561 cni-1, die wohl der CN-Doppelbindung irn Ring zugeordnet werden muD. Die IR-spektrale Analogie der 2.3-Dihydro-1.3.4-oxadiazole mit ent- sprechend konstituierten Imidoestern (S. 170) versagt bei den Schwefelverbindungen. Phenylkonjugierte Imido-thioester, cyclisch oder offenkettig, weisen n&nlich die C=N- Valenzschwingung bei 1600 - 1640 crn-1 aufls). Beim offenkettigen [a-Phenylniercapto- bemall-phenylhydrazin4) (XXII) tritt dagegen eine kraftige Bande bei 1532 crn-1 auf.

Das kurnulierte System des Phenylsenfofs verfugt uber zwei dipolarophile Bindungen, deren Aktivitat gegeniiber I11 groknordnungsrnaBig vergleichbar ist. Die Thermolyse des 2.5-Diphenyl-tetrazols in Phenylsenfiil bei 170" fiihrt namlich nebeneinander zu 58 % 3.5-Diphenyl-2-phenylirnino-2.3-dihydro-l.3.4-thiadiazol (XXIII) und 29 % 1.3.4-Tnphenyl-l.2.4-triazol-thion-(5) (XXVI). XXVI ist mit einern aus B e d - N . N ' - diphenyl-thiosemicarbazon bereiteten Praparat 16) identisch.

X-I'~~I-C&S C ,H5-fN,N-C ~ H s C&,-fNh-C&5

SC6HS s-4 N-R C6H5 r-X, C6Hs-C:

XXII XXIII: R = C6H5 XXVI XXN: R = CO.C6H5 X X V : R = H

Fuscol3) erhielt XXIII bereits aus I1 und N-Phenylthioharnstoff in siedendern Ako- hol; das Fehlen von XXM - wir bestatigen die Bildung von 82% XXIII bei dieser

15) J. D. S. GOULDEN, J. chem. SOC. [London] 1953, 997; W. O'ITING und F. DRAWFRT,

16) M. BUSCH und C. SCHNEIDER, J. prakt. Chem. [2] 89, 310 (1914). Chem. Ber. 88, 1469 (1955).

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Urnsetzung - bietet einen Anhaltspunkt, allerdings kein zwingendes Argument, fur einen abweichenden Reaktionsablauf. Moghchenveise tritt hier eine prirnare Acylie- rung am Schwefel zurn Isothiuroniurn-Ion auf.

Die Anlagerung des Diphenylnitriliniins an Benzoyl-senfol scheint dagegen eindeutig zu verlaufen, und zwar an der CS-Doppelbindung. Als Konstitutionsbeweis fur XXN dient die Benzoylierung des 3.5-Diphenyl-2-imino-2.3-dihydro-~.3.4-thiadiazols (XXV), dem Produkt aus I1 und Thioharnstoff 12).

I1 + N(C2€I5), CsHSfN)+C&, N-N H-C gH 5

C 6H5-N=S=0 C&( XXvII NH-CeHs + N-SO - c6H-c: + soc1,

Allylsenfol nimmt Diphenylnitrilirnin an der CC-Doppelbindungauf, deren dipolaro- phile Aktivitat offensichtlich die der Senfolgruppe ubersteigt.

Irn Zusarnmenhang mit Additionen an kumulierte Bindungssysterne sei auch die Umsetzung von 111 rnit Thionylanihn erwahnt, die zu einem neuen Heterocyclus fuhrt. Die Anlagerung vollzieht sich an der NS-Doppelbindung rnit 87-proz. Ausbeute. Eine unabhangige Synthese von XXVII aus [a-Anilino-bemall-phenylhydrazin und Thionyl- chlorid in he ikm F'yridin beweist die Additionsrichtung.

Der DEUTSCHEN FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT und dem FONDS DER CHEMISCHEN INDUSTRIE sei aufrichtig fiir die Forderung des Arbeitsprogramms gedankt. Die IR-Spektren wurden von Frau I. WIMMER und Herrn H. HUBER aufgenommen.

B E S C H R E I B U N G D E R V E R S U C H E

Additionen an CO-Doppelbindungen 2.3.5-Triphenyl-2.3-dihydro-1.3.4-oxadiazol (IV). - a) Aus 2.5-Diphenyl-tetrazol (I) : Bei

1.5stdg. RiickfluOkochen einer Lasung von 3.00 g 1 1 7 ) in 10 ccm Benzaldehyd wurde 1.0 Mol- aquiv. Stickstoff entbunden. Man engte i.Vak. ein und digerierte rnit Petrolather: 3.06 g (75 %) farblose Kristalle mit Schmp. 11 1 - 115". Nach zweimaligem Umlasen aus Petrolather schmolz IV bei 116-117".

CZOH16N20 (300.4) Ber. N 9.33 Gef. N 9.57

Der KBr-PreOling von 1V zeigt im IR-Spektrum die C=N-Bande bei 1628 cm-1. Neben den starken aromat. C=C-Schwingungen bei 1505 und 1600cm-1 tritt noch die fur konju- gierte Aromaten typische mittelstarke Bande bei 1579 cm-1 auf. Die CH-Waggingschwingun- gen der unterschiedlich monosubst. Benzolkerne liegen bei 692, 751 und 774 cm-1, weitere starke Fingerprint-Banden bei 1077, 1127, 1273, 1367 und 1456 cm-1.

Hydrolyse: Nach 3 stdg. Kochen von 300 mg I V in 10 ccm 50-proz. Methanol trat Geruch nach Benzaldehyd auf. Man isolierte 153 mg farblose Blattchen mit Schmp. 164- 166", die

17) 0. DIMROTH und S. MERZBACHER, Ber. dtsch. chem. Ges. 40,2402 (1907); s. auch Lit.4).

1962 1.3-Dipolare Additionen, 111 175

mit authent. Benz-phenylhydrazid keine Schmp.-Depression ergaben. In der Mutterlauge lieD sich Benzaldehyd als 2.4-Dinitro-phenylhydrazon fassen.

b) Aus Benz-phenylhydmzid-chlorid (11): Die Losung von 920 mg (4.00 mMol) IIS) in 3 ccrn Benzaldehyd und 10ccm absol. Benzol wurde in der Siedehitze mit 1.5 ccm ( 1 1 mMol) Triathylamin versetzt. Nach 90 Min. Kochen bewahrten wir iiber Nacht auf. Alsdann wurde vom Triathylammoniumchlorid abgesaugt (555 mg, 102 %) und i. Vak. eingeengt. Aus Petrol- ather kamen 926 mg (77 %) IV, Schmp. 1 15.5 - 1 17".

3.5-Diphenyl-2-[p-methoxyphenyll-2.3-dihydro-l.3.4-oxudiazol (VI). - 2.00 g 2.5-Diphenyl- rerruzol (I) wurden in 10 ccm Anisaldehyd und 20 ccm Anisol 3.5 Stdn. riickflieflend gekocht, wobei 98 % des berechneten Stickstoffs freigesetzt wurden. Nach Abziehen des Lasungsmittels i. Vak. kristallisierte der Ruckstand aus Petrolather. Aus Acetonitril kamen 2.34 g (79%) blaDgelbe Drusen, Schmp. 128- 130". Nach weiterem Umlosen schmolzen die gelbstichigen Kristalle bei 129.5-131".

C21H18N202 (330.4) Ber. C 76.36 H 5.49 N 8.48 Gef. C 76.42 H 5.45 N 8.59

Das IR-Spektrum (KBr) weist die C=N-Valenzschwingung bei 1620cm-1 und die 3 Aro- matenschwingungen bei 1500, 1578 und 1604 cm-1 auf. Bei 689,700,747 und 768 cm-1 liegen die CH-Waggingschwingungen der beiden Phenylreste, bei 824 und 833 cm-1 die des p-disub- stituierten Benzolkerns. Starke Maxima des bandenreichen Spektrums finden sich bei 1028, 1 174, 1262 und 1292 cm-1.

3.5-Diphenyl-2-[p-chlorphenyl]-2.3-dihydro-l.3.4-oxadiazot (VII). - Nach 3 stdg. Erhitzen von 1 .OO g I mit 2.5 g p-Chlor-benzaldefryd auf 160- 170" erreichte die Stickstoffausbeute 96%. Der iiberschiissige Aldehyd wurde abgezogen, der kristalline Ruckstand aus dither/Petrolather umgelost: 750 mg (50%) farblose Nadeln, Schmp. 119--120". - Durch 4stdg. Kochen der Komponenten in Anisol erzielten wir eine 66-proz. Ausbeute.

CzoHlsCIN20 (334.8) Ber. C 71.74 H 4.51 N 8.37 Gef. C 71.63 H 4.69 N 8.18

3.5-Diphenyl-2-[p-nitrophenyll-2.3-dihydra-I .3.4-oxadiazol (VIII). - 3.5 stdg. Erhitzen von 1 .OO g I und 3 g p-Nitro-benzaldehyd in 10 ccm Anisol auf 155" fiihrte zur Entwicklung von 1 .O Molaquiv. Stickstoff. Nach dem Einengen i. Vak. kristallisierten aus Benzol950 mg (61 %) VIII in farblosen Nadeln, Schmp. 15 1 - 153".

C20Hl~N303 (345.4) Ber. C 69.54 K 4.38 N 12.17 Gef. C 69.59 H 4.63 N 12.06

3.5-Diphenyl-2-[o-chlorphenyll-2.3-dihydro-l.3.4-oxadiazol (IX). - 1.84 g (8.0 mMol) 11 und 10.0 ccm o-Chlor-benzaldehyd in 15 ccm absol. Benzol wurden mit 3.0 ccm (21.6 mMol) Triathylamin 2 Stdn. gekocht. Nach Aufbewahren iiber Nacht saugte man 1.08 g Triathyl- ammoniumchlorid (98%) ab und engte i. Vak. ein. Durch Auskochen mit Petrolather lieBen sich etwas braune Schmieren abtrennen. Aus dem Filtrat kamen nach Einengen 1.97 g IX in blaBgelben Kristallen, die nach leichtem Sintern bei 97-99" schmolzen. Aus der Mutterlauge erhielten wir weitere 0.27 g, Schmp. 90-92" (zusammen 84%). Die fast farblose Analysen- probe schmolz nach Umlosen aus Petrolather bei 98 -99.5".

C20H15CIN20 (334.8) Ber. N 8.37 Gef. N 8.49

I68 mg IX wurden mi! schwefelsaurer Dinitrophenylhydrazin-Lasung kurz erwarmt : 150 mg o-Chlorbenzuldehyd-2.4-dinitrophenylhydrazon (94 %), Schmp. 208 -209".

176 R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, H. KNUPFER und R. SCHMIDT Bd. 658

Im IR-Spektrum findet sich im Einklang mit Formel IX neben der aromat. CH-Bande bei 3070 cm-1 noch die kleine scharfe Bande des tertiaren Wasserstoffs bei 2910 cm-1. C=N 1631 cm-1; aromat. C = C 1495, 1505, 1579 und I604 cm-1. CH-Wagging 684, 703, 742, 757 und 759 cm-1. 2.3.5-Triphenyl-2-benroyl-2.3-dihydro-I.3.4-oxadiazol (X). - In die Lasung von 920 mg

(4.00 mMol) I1 und 1.25 g (5.95 mMol) B e n d in 10 ccm siedendem Benzol lieB man 1.5 ccrn (1 1 mMol) Triathylamin einflieaen. Nach 90 Min. Kochen und 3 stdg. Aufbewahren bei Raum- temperatur wurde von 527 mg (97 %) Triathylarnmoniumchlorid abgesaugt. Man dampfte das Benzol ab und entfernte iiberschiissiges Bemil bei 140" (Badtemp.)/0.001 Torr. Der braune 6lige Riickstand ergab aus Benzol/Petrolather 1.21 g (75%) gelbe Kristalle, Schmp. 149 bis 151". Die Analysenprobe schmolz, nach Umlasen aus Cyclohexan, bei 151 - 152'.

C27H20N202 (404.5) Ber. C 80.17 H 4.99 N 6.93 Gef. C 79.81 H 5.02 N 7.14

Das IR-Spektrum (KBr) enthalt neben der starken Carbonylbande bei 1695 cm-1 die schwachere der CN-Doppelbindung bei 1638 cm-1 und neben den starken C=C-Valenz- schwingungen bei 1500 und 1602 die schwachere bei 1582 crn-1. Die Bande bei 3050cm-1 zeigt ausschlieBlich aromatisches CH an. CH-Wagging: 688, 719, 747, 762 und 769 cm-1.

Die gleiche Verbindung X wurde in 78-proz. Ausbeute nach 6stdg. RiickfluDkochen yon 2.00 g I und 2.50 g Benzil in 20 ccm Anisol und Umlasen des Rohprodukts aus khanol gewonnen. Hydrolyse: 384 mg X wurden mit 10 ccm Xthanol und 2 ccm 2 n Salzskure 30 Min. unter RiickAuD erhitzt. Nach Zugabe von 5 ccrn Wasser dampfte man den Alkohol ab und digerierte den Kristallkuchen mit 10 ccrn siedendem Ather. Ungelast blieben 100 mg Benz-phenylhydrazid, Schmp. 167- 168"; aus dem Filtrat kamen 192 mg B e n d (96%) vom Schmp. 95-96". Beide Substanzen wurden durch Mischprobe und IR-Spektrum identifiziert. Beim langeren Kochen in wallrigem Dioxan findet schon ohne Saurezusatz Hydrolyse statt.

3.5-Diphenyl-2.3-dihydro-I .3.4-oxadiarol-dicarbonsaure- (2.2/-diathylester (XI). - Die Dar- stellung aus 4.00 rnMol 11 und 10.0 mMol Mesoxalsiirrredifffhy/ester in wasserfreiem Benzol folgte der Vorschrift fur X. Nach Absaugen von 0.99 Molaquiw. Triathylammoniumchlorid wurde vom Losungsmittel befreit. Bei 165-185" (Badtemp.)/0.001 Torr ging das Addukt als gelbes 81 iiber, das aus d;ther/Petrolather im Kiihlschrank kristallisierte. In zwei Fraktionen wurden 1.07 g (73 %) farblose Prismen vom Schmp. 51 -53" erhalten.

C2oHzoN205 (368.4) Ber. C 65.20 H 5.47 N 7.60 Gef. C 65.19 H 5.88 N 7.71

In der IR-Absorption fiihren die Carbonestergruppen zu einer Doppelbande bei 1752 und 1763 cm-1. Die kleine C=N-Bande liegt bei 1652, die CH-Waggingschwingungen liegen bei 686 und 748 cm-1. Hydrolyse: 783 mg XI wurden mit 10 ccm 50-proz. khanol und 1 ccm 2 n HCl 1 Stde. ge- kocht. Beim Abkiihlen schieden sich 330 mg farblose Nadeln ab, die durch Mischprobe als Benz-phenylhydrazididentifiziert wurden; weitere 66 mg kamen nach Einengen aus der Mutter- lauge (zusammen 94%).

Additionen an CS-Doppelbindungen 2.2.3.5-Tetraphenyl-2.3-dihydro-l.3.4-thiadiazol (XIII). - Wir versetzten die Lasung von

920 mg (4.00 mMol) I1 und 860 mg (4.35 mMol) Thiobenzophenon in 10 ccrn absol. Benzol bei 20" mit 1.5 ccrn (1 1 mMol) Triathylamin, worauf innerhalb 1 Stde. die blaue Farbe das Thio-

1962 1.3-Dipolare Additionen, 111 177

ketons verschwand. Nach 20 Stdn. wurde vom Triathylammoniumchlorid abgesaugt und i. Vak. eingeengt. Der olige Ruckstand kristallisierte beim Aufkochen mit wenig dither. In 2 Anteilen wurden 1.13 g (72 %) schon schmelzpunktreinen Materials gewonnen. Aus Alkohol gelbe, bei 158- 160" schmelzende Blattchen.

C26H20N2S (392.5) Ber. C 79.56 H 5.13 N 7.14 Gef. C 79.37 H 5.37 N 7.20

Das IR-Spektrum (KBr-PreOling) verrht ausschlieOlich aromat. CH; die scharfe C=N- Bande liegt bei 1558 cm-1.

Wnabhangige Synthese von XIII: 456 mg (2.0 mMol) Thiobenzoyl-phenylhydrazin 18) und 0.62 g (2.6 mMol) Benzophenon-chlorid wurden in 5 ccm Athanol mit 1.0 ccm Trihthylamin 15 Min. gekocht. Aus der braunen Losung schieden sich beim Erkalten 0.39 g (50%) gelbe Blattchen ab, die nach Umlasen aus k h a n 0 1 in Schmp., Misch-Schrnp. und IR-Spektrum mit XI11 identisch waren. 2.2'-Spiro-bis-[3.5-diphenyl-2.3-dihydro-I.3.4-thiadiazoll (XV). - a) Aus Schwefelkohlen-

srof: Die Lasung von 0.80 g (3.48 mMol) 11 in 5 ccm CS2 wurde nach Zusatz von 7.2 mMol Triathylamin 24 Stdn. bei Raumtemperatur aufbewahrt, dann noch 1 Stde. gekocht. Nach Erkalten wurde von 0.43 g (91 %) Triathylammoniumchlorid abgetrennt. Aus Athanot kri- stallisierten 0.510 g (63 %) farblose Blattchen, Schmp. 148.5 - 149.5". Das Rohprodukt zeigte im IR-Spektrum nicht die Banden von XIV; vom 1 : I-Addukt ist danach < 2% vorhanden.

C Z ~ H ~ O N ~ S ~ (464.6) Ber. C 69.80 H 4.34 N 12.06 Gef. C 70.09 H 4.66 N 11.86

b) Aus 3.5-Diphenyl-1.3.4-thiadiazol-thion-(2) (XIV): Wir versetzten die LBsung von 920 mg (4.00mMol)IIund 1.12 g(4.14 mMo1)XIVin 10 ccmsiedendemBenzolmit 1.5 ccm(l1 mMol) Triathylamin. Nach 15 Min. Kochen und Ztagigem Aufbewahren bei Raumtemperatur wurde vom Triathylammoniumchlorid (556 mg) abgetrennt, eingeengt und mit siedendem k h a n o l digeriert: 1.85 g (98.5%) nahezu farbloser Kristalle, Schmp. 144-146". Eine aus Athanot umgeloste Probe war in Misch-Schmp. und IR-Spektrum mit XV identisch. Die Infrarotbande der CN-Doppelbindung liegt bei 1557 cm-1, die Aromatenschwingungen bei 1493 und 1596 cm-1. CH-Waggingbanden: 687, 705 und 758 cm-1. Hydrolyse: Eine Suspension von 175 mg XYin 5 ccm einer Mischungvon6 Gew.-Tln. Eisessig, 2 Gew.-Tln. Wasser und 2 Gew.-Tln. konz. Schwefelsaure wurde 90 Min. gekocht. Nach dem Erkalten saugte man a b und taste aus Athanot um: 90 mg (89%) XIV mit Schmp. 150-152". Das IR-Spektrum war mit dem eines nach Lit. 12) bereiteten Praparats identisch.

3.S-Dip~nyf-2-dimefhylamino-2-afhoxy-2.3-dihyd~o-I.3.4-thiadiazo~ (XVI). - Unter Stick- stoff versetzte man eine LBsung von 920 mg (4.00 mMol) 11 und 2.0 g (15.0 mMol) N.N- Dimethyl- thiocarbaminsuure- 0-arhylesrer 19) in 15 ccm siedendem Benzol mit 1.5 ccm (1 1 .O mMol) Triathylamin. Nach 4stdg. Kochen wurde iiber Nacht bei Raumtemperatur aufbewahrt. Man trennte vom Triathylammoniumchlorid (520 mg, 95%) a b und engte i. Vak. ein. Bei 150- 160" (Badtemp.)/O.OOS Torr wurden 1.25 g (96%) fast farbloses 61 Uber- getrieben, das zu Kristallen vom Schmp. 75 -78" erstarrte. Die Analysenprobe schmoIz, nach Urnlosen aus waOrigem Athanol, bei 79-81".

ClaH21N3OS (327.4) Ber. C 66.03 H 6.46 N 12.83 Gef. C 65.84 H 5.94 N 12.42

18) K. A. JENSEN und J. F. MIQUEL, Acta chem. scand. 6, 189 (1952). 19) 0. BILLETER, Ber. dtsch. chem. Ges. 43, 1853 (1910).

12 Liebies Ann. Chcm. Bd. 658

178 R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, H. KNUPFER und R. SCHMIDT Bd. 658

Hydrolyse: 189 mg XVI wurden rnit 3 ccm Wasser und 1 ccm konz. Salzsaure 5 Min. ge- schiittelt. Man erhielt 147 mg (99.5 %) farblose Kristalle, Schmp. 93 -94", die durch Vergleich rnit einem authent. Praparat 10) als 3.5-Diphenyl-I.3.4-thiadiuzolon-(2) (XII) identifiziert wur- den. Die IR-Bande der CN-Doppelbindung findet sich bei 1592 cm-1.

2.3.5- Triphenyl-2-methoxy-2.3-dihydro- I .3.4-thiadiazol (XVII I). - a) N. N-Dimethyl-thiobenz- omid: Die Losung von 10.6 g (50 mMol) Difhiobenzoesaure-carboxymethylester 20) in 50 ccm I n NaOH wurde bei Raumtemperatur rnit 10 g (123 mMol) Dimethylammoniumchlorid und 13 g (123 mMol) wasserfreiem Natriumcarbonat in 50ccm Wasser versetzt. Es schied sich ein gelbes 61 ab, das nach einiger Zeit durchkristallisierte. Nach Aufbewahren im Kiihlschrank saugte man a b und kristallisierte aus absol. Athanol um: 6.2 g (75%) gelbe derbe Prismen, Schmp. 67-69" (Lit.21) 67"). Die Analysenprobe schmolz, nach erneutem Umlbsen aus Atha- nol, bei 68.5-69.5".

QH11NS (165.3) Ber. N 8.47 Gef. N 8.47

b) Additiondes Diphenylnitrilimins: Die rnit 1.5ccm (1 1 mMol) Triathylamin versetzte Lbsung von 0.92 g (4.00 mMoi) 11 und 670 mg (4.05 mMol) N.N-Dimethyl-thiobenzamid in 10 ccm wasserfreiem Benzol wurde 24 Stdn. auf 40-50" erwarmt. Nach Erkalten saugte man von 537 mg (98%) Triathylammoniumchlorid ab und arbeitete wie iiblich auf. Beim Umlosen des gelben Riickstandes aus Methanolerhielten wir 1.07 g (78 %) farblose Kristalle (XVIII), Schmp. 118- 119". Die Analyse erwies, daB schon in warmem Methanol die Dimethylamino-Gruppe ausgetauscht wurde. Die C=N-Bande liegt bei 1558 cm-1.

C21H18NZOS (346.4) Ber. C 72.81 H 5.24 N 8.09 Gef. C 73.02 H 5.30 N 7.75

2.3.5-Triphenyl-2-athoxy-2.3-dihydro-I.3.4-thiadiazol (XIX). - Aus der siedenden Lasung von 4.0 mMol II und 20 mMol Thionbenzoesuureathyleste~22) in 10 ccm Benzol begann nach Zusatz von 1 1 mMol Triathylamin sofort die Abscheidung des Triathylammoniumchlorids. Nach Entfernung des iiberschussigen Thionesters i. Hochvak. kristallisierte der alige Riick- stand beim Digerieren mit Petrolather: 0.84 g farbloses XLX, Schmp. 128.5-129.5" (aus absol. Athanol).

C ~ O H ~ O N Z O S (360.5) Ber. C 73.30 H 5.59 N 7.77 Gef. C 73.41 H 5.65 N 7.46

Die vier infraroten CH-Banden gehen auf das aromat. CH (3040 cm-1) sowie die Athyl- gruppe (2895,2940 und 2980 cm-1) zuriick. Die scharfe C=N-Schwingung liegt bei 1558 cm-1; neben den aromat. CC-Schwingungen bei 1498 und 1600 cm-1 tritt die schwache Konjuga- tionsbande bei 1585 cm-1 auf. Die CH-Waggingschwingungen liegen bei 687, 711, 746 und 761 cm-1.

Die gleiche Verbindung XIX resultierte aus der Umsetzung von 8.0 mMol II und 8.2 mMol N. N-Dimethyl-fhiobenzamid in 20 ccm Benzol mit 20 mMol Triathylamin und anschliel3ender Athanolyse. Dazu nahmen wir nach Abtrennen des Triathylammoniumsalzes (96 %) und Einengen in 50 ccm &uno[ auf. Wir destillierten 40 ccm aus dieser Losung ab und titrierten im Destillat 6.96 mMol(87 %) Dimethylamin; identifiziert als N.N-Dimethyl-p-toluolsulfbnamid,

20) A. KJAER, Acta chem. scand. 4, 1349 (1950). 21) K. KINDLER, Liebigs Ann. Chem. 431, 187 (1923). 22) Dargestellt in Analogie zu J. B. JEPSON, A. LAWSON und V. D. LAWTON, J. chem. SOC.

[London] 1955, 1791.

1962 1.3-Dipolare Additionen, 111 179

Schmp. 84-85". Aus der restlichen alkohol. Losung isolierten wir 2.29 g (80%) XIX, in Misch-Schmp. und IR-Spektrum rnit obigem Praparat identisch.

2.3.5-Triphenyl-2-phenylmercapto-2.3-dihydro-l.3.4-tlriadiazol (XX). - Dithiobenzoesoure- phenylesrer wurde aus dem Natriumsalz des Dirhiobenzoesiiure-carboxymethylesters20) und Narriumthiophenolaf in Eiswasser in 35 % Ausbeute erhalten. Dunkelrote, bei 63 -64" schmel- zende Nadeln (Petrolather). - 950 mg (4.15 mMol) dieses Esters wurden mit 4.00 mMol I I und 11 mMol Triathylamin in 10 ccm Benzol bei Raumtemperatur umgesetzt. Die Abschei- dung des T'riathylarnmoniumchlorids, das nach 17 Stdn. abgesaugt wurde (542 mg, 9973, setzte nach wenigen Sekunden ein. Nach Entfernen des Solvens blieben beim Anreiben rnit Acetonitril 1.12 g XX zuruck. Lasen in wenig Benzol und Ausfallen rnit Acetonitril ergab blaBgelbe Prismen vom Schmp. 90- 100" (Zers.).

C Z ~ H ~ O N ~ S Z (424.6) Ber. C 73.54 H 4.74 N 6.60 Gef. C 73.89 H 4.94 N 6.38

IR-Spektrum: Aromat. C H 3060 cm-1; aromat. CC 1493 und 1593 cm-1; C = N 1561 cm-1; CH-Wagging 686, 707, 733, 748, 762 und 781 cm-1. Arhanolyse: 1.5 mMol X X wurden mit der athanolischen LBsung von 2.0 mMol Nutrium- iirhyfar 5 klin. gekocht. Nach Einengen kristallisierten 85 % der Aflroxy- Verbindung XIX (Misch-Schmp.).

2.3.5-Triphenyl-I.3.4-thiadiazolium-chlorid (XXI). - Eine Losung von 540 mg (1.50 mMol) XIX in 10 ccm absol. bither versetzten wir langsam rnit Sther. HCI. Der farblose Niederschlag (516 mg, 98 %) wurde abgesaugt; das Salz sinterte oberhalb 220" unter Braunfarbung und zersetzte sich gegen 250". Ein durch Umfallen aus dithanolldither gereinigtes Praparat von XXI, das ionogenes Chlor enthielt, wurde analysiert.

C20HIsClN2S (350.9) Ber. C 68.45 H 4.31 N 7.98 Cl 10.10 Gef. 68.43 4.38 8.05 9.99

IR-Spektrurn (KBr-PreBling): Aromat. C H 3030 cm-1, aromat. CC 1498 und 1597 cm-1; C = N (?) 1512 cm-1; starke Banden bei 1002, 1442, 1480cm-1; CH-Wagging 687, 703, 722, 765 und 777 cm-1.

Diphenylnitrilitnin und Phenylsenfol: Beim 6stdg. Erhitzen von 9.0 mMol I in 10 ccm Phenylsenfol auf 170" wurden 0.98 Molaquivv. Nz freigesetzt. Man engte bei 0.001 Torr ein und digerierte den Ruckstand rnit siedendem Cyclohexan. Nach dem Erkalten wurde a b g e saugt und aus Methylenchloridlkhanol zu 580 mg (20%) farblosen Nadeln umgelast, die bei 184- 186" schmolzen und im Misch-Schmp. und IR-Spektrum mit authentischem 1.3.4-Tri- phenyl-I.2.4-rriazol-rhion-(5/ (XXVI) identisch waren (Lit.-Schmp. 16) 189- 190').

C ~ O H I S N ~ S (329.4) Ber. N 12.76 Gef. N 12.37

Im IR-Spektrum (KBr-PreBling) weist XXVI eine scharfe C=N-Bande bei 1550 cm-1 sowie Aromatenschwingungen bei 1497 und 1596 cm-1 auf.

Aus der Cyclohexan-Mutterlauge kamen nach mehrtagigem Aufbewahren 1.72 g (58 %) blaBgelbe Kristalle, Schrnp. 118-1 19". Eine aus Athanol umgeloste, bei 118-1 19" schmelzen- de Probe erwies sich in Misch-Schmp. und IR-Spektrum als 3.5-Diphenyl-2-phenylimino-2.3- dihydro-1.3.4-rhiadiazol (XXIII) (Lit.-Schmp. 12) 122"). Die IR-Bande der exocyclischen CN- Doppelbindung liegt bei 1575 cm-1 (stark).

12.

180 R. HUISGEN, R. GRASHEY, M. SEIDEL, H. KNUPFER und R. SCHMIDT Bd. 658

Nach einer weiteren Thermolyse von I in Phenylsenfal bei 170" wurde ohne Abziehen des Senfal-Uberschusses rnit Cyclohexan versetzt; dabei fielen 29 % XXVI an.

3.5-Diphenyl-2-benzoylimino-2.3-dihydro-l.3.4-thiadiazol (XXIV). - In eine Losung von 2.00 g (8.7 mMol) II in 5.0 ccrn Benzoyl-senfol und 5.0 ccrn absol. Benzol lieD man unter Riihren bei 50" im Laufe einer Stunde 3.0 ccrn (21.6 mMol) Triathylamin in 3.0 ccm absol. Benzol einfliel3en. Man erwarmte noch 3 Stdn. auf 65" und saugte nach dem Erkalten von 1.14 g (96%) Triathylammoniumchlorid ab. Das Filtrat wurde i. Vak. eingeengt, der Riick- stand aus Methylenchlorid/Methanol umgelast : 1.84 g XXIV, gelbe Kristalle, Schmp. 164 bis 167". Aus der Mutterlauge kamen noch 0.60g, Schmp. 157-159" (zusammen 78%). Nach wiederholtem Umlasen aus Methylenchlorid/Methanol erhielten wir blaDgelbe feine Nadeln vom Schmp. 167.5-168".

C Z ~ H I S N ~ O S (357.4) Ber. C 70.57 H 4.23 N 11.76 Gef. C 70.52 H 4.26 N 11.35

Unabhangige Synrhese von XXIV: 507 mg 3.5-DiphenyC2-imino-I.3.4-thiodiazol~~) (XXV) wurden in Benzol/Pyridin mit iiberschiissigem Benzoylchlorid behandelt. Man isolierte 683 mg (96 %) blaD strohgelbe Kristalle, Schmp. 164- 166". Umlosen aus Acetonitril steigerte den Schmp. auf 167-168'. Das IR-Spektrum und der Misch-Schmp. zeigten die Identitat mit XXIV an.

Im IR-Spektrumi(in.KBr) von XXIV sind die Amid-I-Bande und die Aromatenschwingung zu einer Doppelbande rnit Maxima bei 1610 und 1618 cm-1 verschmolzen. Die endocyclische CN-Doppelbindung absorbiert bei 1538, die exocyclische bei 1575 cm-1. Die CH-Wagging- banden liegen bei 683, 707, 749 und 763 cm-1.

Addition an eine NS-Doppelbindung 2.4.5-Triphenyl-2.5-dihydro-I .2.3.5-thiatriazol-I-oxyd (XXVII). - Beim Versetzen einer

Lasung von 0.92 g (4.00 mMol) I1 und I .85 g Thionylanilin in 10 ccm siedendem Benzol rnit 1.5 ccrn (1 1 mMol) Triathylamin begann sofort die Abscheidung des Hydrochlorids. Man erhitzte noch 1 Stde. unter RiickfluD und bewahrte 2 Stdn. bei Raumtemperatur auf. Nach Abtrennung des Triathylammoniumchlorids (544 mg, 99%) wurde i . Vak. eingeengt und der kristalline Riickstand aus absol. Athanol umgelost : 1.16 g (87 %) blaBbraune Nadeln, Schmp. 122.5-123.5'. Nach Umlasen aus Athanol unter Zusatz von KohIe zeigten die farblosen Nadeln den gleichen Schmelzpunkt.

C19H15N30S (333.4) Ber. C68.45 H4.54 N 12.60 Gef. C68.44 H 4.53 N 12.21

Unabhangige Synrhese von XXVII: 130 mg [a-Anilino-benzall-phenylhydrazin 23) wurden in 0.5 ccm Pyridin rnit 0.1 ccrn Thionylchlorid 1 Min. auf dem siedenden Wasserbad erhitzt. Nach dem Erkalten verdiinnte man rnit Wasser und saugte ab. Aus absol. Athanol kamen 101 mg (67%) farblose Nadeln, die in Misch-Schmp. und IR-Spektrum rnit dem aus I1 be- reiteten Praparat identisch waren.

23) M. B U S C H ~ ~ ~ R. RUPPENTHAL, Ber. dtsch. chem. Ges. 43,3001 (1910); H. v. PECHMANN, ebenda 28, 2362 (1895).