Syntheseversuche in der Oxepin- und Azepin-Reihe

128 R. HUISGEN, E. LASCHTUVKA, I. UGI und A. KAMMERMEIER Bd. 630

SYNTHESEVERSUCHE IN DER OXEPIN- UND AZEPIN-REIHE

von ROLF HUISGEN, ERICH LASCHTUVKA~), IVAR UGT und ANTON KAMMERMEIER

Aus dem Institut fur Organische Chemie der Universitat Miinchen Eingegangen am 3. August 1959

4.5-Benzo-oxepin-2.7-dicarbonsauredimethylester (VI) nimmt nur 1 Mol Brom auf. Die freie Dicarbonsaure decarboxyliert bei 300" unter Ringkontraktion zu 2-Hydroxy-naphthoesaure-(3). Einige Versuche mit I-Phenyl-4.5-benzo-azepin- 2.7-dicarbonsaure (XII) werden beschrieben. Die PAAL-KNORRSChe Pyrrol- synthese sollte, ausgehend vom Vinylogen der y-Dicarbonylverbindung, Azepine liefern; Versuche mit o-Phenylen-diacetaldehyd, o-Phenylen-diacetonitril und

mit cis-Dihydromucon-dialdehyd waren nicht erfolgreich.

Die HucKEL-Regel2) verknupft aromatischen Charakter mit (4n + 2) n-Elektronen in cyclischer Konjugation. Wie weit davon abweichende Werte zu Aromaten-ahnlichem Verhalten fuhren, ist ein aktuelles Problem der theoretischen organischen Chemie3).

Siebengliedrige Ringe mit 6 n-Elektronen findet man im Tropylium-Ion und im Tropolon, wahrend Azepin (I), Oxepin (11) und Thiepin (111) cyclisch-konjugierte 8x-Systeme enthalten. Die Abkommlinge von I bis 111 sind erst in so bescheidener Zahl,

/-=\ 1: X = N H X 11: x = o L/ 111: x = s

und zwar meist in kondensierten Ringsystemen bekannt, daR uber ihre Reaktivitat noch keine allgemeine Aussage moglich ist.

A. REAKTIONEN DER 4.5-BENZO-OXEPIN-2.7-DICARBONSAURE

Das 2.3,6.7-Dibenzo-oxepin (IV) wurde 1950 erstmalig bereitet4) ; ein Derivat war schon friiher bekannts). Ein Produkt aus Acetonylaceton und Cyanacetamid wurde jiingst als einkerniger Oxepin-Abkommling formulierts).

1) E. LASCHTUVKA, Diplomarbeit Univ. Munchen 1956; Dissertation Univ. Munchen

2) E. HUCKEL, Z. Physik 70, 204 (1931); Grundzuge der Theorie ungesiittigter und aro-

3 ) vgl. J. D. ROBERTS, A. STREITWIESER JR. und C. M. REGAN, J. Amer. chem. SOC. 74,4579

4) R. H. F. MANSKE und A. E. LEDINGHAM, J. Amer. chem. SOC. 72, 4797 (1950); F. A. L.

5 ) R. PSCHORR und G. KNOFFLER, Liebigs Ann. Chem. 382, 50 (191 1). 6 ) G. WESTOO, Acta chem. scand. 13, 604 (1959).

1958.

mcrtischer Verbindungen, Verlag Chemie, Berlin 1938.

(1952).

ANET und P. M. G. BAVIN, Canad. J. Chem. 35, 1084 (1957) [C. A. 52, 5359 (1958)l.

1960 Oxepine und Azepine 129

In einer schonen Arbeit erhielten K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG7) aus Diglykol- saure-diathylester und Phthaldialdehyd mit Kalium-tert.-butylat 38 % d. Th. 4.5- Benzo-oxepin-2.7-dicarbonsaiire (V), die sich iiberraschend stabil gegeniiber Sauren und Alkalien erwies 8). Zum gleichen Zeitpunkt hatten wir bereits den Dimethylester VZ, aus den gleichen Komponenten rnit Natriummethylat in 22-proz. Ausbeute bereitet, in Handen. Einige damals schon abgeschlossene, erganzende Versuche, die auf die Priifung des Aromaten-ahnlichen Verhaltens hinzielten, seien hier beschrieben ; die weitere Bearbeitung von V iiberlieljen wir den genannten Autoren’).

Unerwarteterweise nahm VI nur I Mol Brom auf. Das farblose Dibromid leitet sich wohl nicht vom veranderten Kohlenstoffskelett ab, da mit Zink in Methanol VI zuriickgebildet wurde. Die Stabilitat in siedendem Pyridin spricht fur ein normales trans-Bromaddukt an eine Doppelbindung ; die Konfiguration erlaubt die iibliche trans-HBr-Abspaltung nicht.

/ r-

VII ()dC: \ \L/ I -\\ (I,=>;. vlll Br Br C02R

Die Bromanlagerung hat eine starke h d e r u n g des UV-Spektrums zur Folge (Abb. 1). Das ckromophore System in VII ist um den Ringsauerstoff ausgedehnter als das des Zimtsauremethylesters, der als Vergleichssubstanz diente.

Das Molekiilmodell des Dihydro-benzoxepin-Geriists zeigt eine erhebliche Abwei- chung von der Koplanaritat; daR sich im Model1 des Tetrabromids die axialen Br- Atome in 2 und 7 recht nahe kommen, ist vielleicht fur die Resistenz von VII gegen- iiber weiterem Brom verantwortlich. Es scheint sich urn eine Eigenart des sieben- gliedrigen kondensierten Ringes zu handeln, da auch 4.5-Benzo-tropon (VIII) nur ein Dibromid liefertg).

VI addierte Philodiene nicht, zeigte keine Azokupplung und keine Wechselwirkung mit dem 2-Cyan-propyl-(2)-Radikal.

K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG, Angew. Chem. 69, 95 (1957). ~ 7b) K. DIMROTH

8) Der Deutung des Proton-Addukts, bei der das Proton dem Gesamtsystem zugehoren

9) J. THIELE und E. WEITZ, Liebigs Ann. Chem. 377, 1 (1910).

Liebigs Ann. Chem. Bd. 630

und H. FREYSCHLAG, Chem. Ber. 90, 1623 (1957).

soll, vermogen wir allerdings nicht zuzustimmen.

9

130 R. HUISGEN. E. LASCHTUVKA. I. UGI und A. KAMMERMEIER Bd. 630

Die thermische Stabilitat der Dicarbonsaure V ist erstaunlich. Die rnit Ringkon- traktion verbundene Decarboxylierung bei 300" gab zu 44 % d. Th. 2-Hydroxy-naph- thoesiiure-(3) (X). Wir interpretieren die Ringkontraktion in enger Analogie zur

I

Abbildung 1. UV-Absorption in Athanol: - 4.5-Benzo-oxepin-2.7-dicarbonsaure- dimethylester (VI); --- Dibromid VII; Zimtsauremethylester

Acylierung des 2-Anilino-7H-azepins 101, die ebenfalls rnit einer Riickkehr zum Benzol- system verbunden ist, mittels einer vomValenztautomeren IX ausgehenden Elektronen- umgruppierung. n

Beim Erhitzen von V rnit Kupferpulver isolierten wir neben X eine bescheidene Menge Naphthalin-2.3-dicarbonsiiure, rnit einer Desoxydation von IX deutbar. Diese Umsetzung stimmt formal mit dem Ubergang von 4.5-Benzo-thiepin-2.7-dicarbonsaure in Naphthalin-2.3-dicarbonsaure 11) iiberein. Bei dem Schwefelanalogen von V vollzieht sich diese Aromatisierung schon in alkoholischer Losung bei Raumtemperatur unter Abspaltung von elementarem Schwefel ; auch die reduktive Entfernung des Schwefels 12)

ist moglich.

10) R. HUISGEN und M. APPL, Chem. Ber. 91, 12 (1958). 1 1 ) C. P. SCOTT, J. Amer. chem. SOC. 75, 6332 (1953); K. DIMROTH und C. LENKE, Chem.

12) A. SCHONBERG und M. B. E. FAYEZ, J. org. Chemistry 23, 104 (1958). Ber. 89, 2608 (1956).

I960 Oxepine und Azepine 131

B. ~-PHENYL-4.5-BENZO-AZEPIN-2.7-DICARBONSAURE

Das von J. THIELE und J. SCHNEIDER~~) zur Synthese von 4.5-Benzo-tropon-(l)-di- carbonsaureester-(2.7) benutzte Prinzip gestattete K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG 14)

auch die Darstellung von XI. Aus Phthaldialdehyd und Anilino-N.N-diessigester mit Kalium-tert.-butylat machten die gleichen Autoren15) XI1 in 31-proz. Ausbeute zuganglich, wahrend wir zur gleichen Zeit rnit Natriummethylat 26% d. Th. des Dimethylesters XI11 erhielten.

( ( E N - C G H ~ ) XIV

Aus XI1 vermochten wir bei 210-260” keine Produkte der Ringkontraktion zu fassen; die Isolierung von 39% d. Th. Anilin ist erstaunlich. Mit Benzoylchlorid in Pyridin ging die orangefarbene Dicarbonsaure XI1 in ein rotes Anhydrid uber, das mit Alkali XI1 zuruckgab ; die Schwerloslichkeit verhinderte eine Molekulargewichts- bestimmung. Gegen das monomere XIV (n= 1) rnit 6-gliedrigem Anhydridring spricht die hohe Ringspannung (Verletzung der BREDT-Regel); XIV mit n = 2 wurde einen 12-gliedrigen Ring beherbergen. Die Lichtabsorption von XI1 und XIV ist recht ahn- lich.

co-o-

XII: XI: R R = = C6H5; R’= CH3 R’= H ( /\/=\ II N-R XI11. R = CsH5; R = CH3 \/L/

\COOR’ \co- n

C. WEITERE SYNTHETISCHE VERSUCHE IN DER AZEPINREIHE

Die PAAL-KNORRsche Synthese bereitet Pyrrole aus y-Dicarbonyl-Verbindungen und Ammoniak bzw. prim. Aminenl6). Auf die Vinylogen der y-Dialdehyde und y-Diketone ubertragen, sollte dieses Prinzip der SchlieIjung des Azepinringes dienen.

R R I /

\/q + HzNR’ ~ -+ 11 N-R’ + 2H20 WCH -co

I1 C /\=/

/’ \CH-CO ’ \R xv I k

Urn die stereochemischen Schwierigkeiten zu vermindern, bauten wir zunachst einen Benzolkern als Aquivalent der cis-Doppelbindung in den Modellkorper XV ein. Aus 1.4-Dihydro-naphthalin erhielten wir mit Perameisensaure das trans-2.3-Dthydroxy- 1.2.3.4-tetrahydro-naphthalin, aus dem rnit Bleitetraacetat in Benzol der o-Phenylen-

1 3 ) J . THIELE und J. SCHNEIDER, Liebigs Ann. Chem. 369, 287 (1909). 14) K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG, Chem. Ber. 89, 2602 (1956). 15) K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG, Chem. Ber. 90, 1628 (1957). 16) C. PAAL, Ber. dtsch. chem. Ges. 18, 367 (1885); L. KNORR, Liebigs Ann. Chem. 236, 290

(1886). Ubersicht bei G. CIAMICIAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 37, 4200 (1904). 9”

132 R. HUISGEN, E. LASCHTUVKA, I. UCI und A. KAMMERMEIER Bd. 630

diucetufdehyd (XVI) hervorging; XVI ist eine im Hochvakuum destillierbare, kristallin erstarrende Verbindung, die als Bis-semicarbazon und Bis-oxim charakterisiert wurde. Diese Darstellungsmethode scheint der Ozonisation des 1.4 - Dihydro - naphthalins uberlegen zu sein, die eine Isolierung von XVI nicht erlaubte17).

XVI XVII: R = NH-n-C3H7 XIX XVIII: R == 0-CO-CH3

Unsere Bemuhungen um die SchlieSung des 4.5-Benzoazepin-Ringes aus XVI mit Ammoniak, Benzylamin, Anilin, p-Nitro-anilin oder Harnstoff unter verschiedensten Bedingungen schlugen fehl. Eine der Ausweichreaktionen sei am Beispiel des n- Propylamins besprochen, dessen Umsetzung rnit XVI in Benzol zu mehr als 50 % d. Th. eine kristalline Verbindung rnit der Zusammensetzung des erwarteten Benzo-azepin- Derivates lieferte. Der Gehalt an aktivem Wasserstoff und das IR-Spektrum lehrten, da8 es sich um 3-[n-Propylumino-methyfen]-inden (XVII) handelte. Das a m XVI mit Kalium-tert.-butylat und anschlienender Behandlung rnit Acetanhydrid zugangliche 3 -[Acetoxy-methylen]-inden (XVIII) lieB sich ebenfalls in XVII iiberfuhren ; kataly- tische Hydrierung von XVIII und alkalische Hydrolyse zu 1 -Hydroxymethyl-indan (XIX) sicherten die konstitutionellen Beziehungen.

Auch Versuche zur partiellen Reduktion von o-Phenylendiacetonitril (XX) rnit komplexen Hydriden fuhrten nicht zum Azepingerust; H. PLIENINGER und G. W E R S T ~ ~ ) vermochten die katalytische Hydrierung von XX in Gegenwart von Semicarbazid auf der Stufe XVI festzuhalten. Bei der Kondensation von XX rnit uberschussigem Oxalester erhielten wir nicht die erwartete Dioxalyl-Verbindung, sondern sogleich den Naphthalinabkommling XXI.

CN

Versuche zur Synthese einkerniger Azepinderivate waren nicht erfolgreicher. Die Reaktion des 1.4-Dihydro-benzols rnit 1 Aquiv. Perameisensaure vollzog sich leidlich selektiv an einer Doppelbindung zu trans-4.5-Dihydroxy-cyclohexen (XXII) ; fur diese

17a) S. COFFEY, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 42, 387 (1923), und zwar S. 414. - 17bl H.

’ 8 ) H. P L I f N r s c f R und G. WERST, Chem. Ber. 88, 1956 (1955). PLIENINGER, K. SUHR, G. WERST und B. KIEFfR, Chem. Ber. 89, 270 (1956).

1960 Oxepine und Azepine 133

Konstitution sprechen Bromaddition und nachfolgende Oxydation zur racem. 3.4- Dibrom-adipinsaure. Der rnit Bleitetraacetat erhaltene cis-Dihydromucondialdehyd (XXIII) erwies sich als ungemein empfindlich; einer von c. GRUNDMANN 19) be- schriebenen Verbindung diirfte die trans-Konfiguration zukommen. Auch unter strenger pH-Kontrolle gelang es nicht, aus XXIII mit Ammoniak oder Aminen definierte Produkte zu isolieren.

Dem FONDS DER CHEMISCHEN INDUSTRIE danken wir aufrichtig fur die Forderung der Arbeit durch Sachbeihilfen.

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

4.5-Benzo-oxepin-2.7-dicarbonsaure (V) Dinrethyfester VI: In eine siedende Natriurnmethyfat-Losung aus 13.8 g (0.60 g- Atome)

Natrium in 280 ccm absol. Methanol wurden 26.6 g (0. I4 Mol) Diglykolsuure-diuthylester und 13.4 g (0.10 Mol) o-Phthaldialdehyd, gelost in 80 ccm Methanol, innerhalb 60 Min. ge- tropft. Nach weiterem 3 stdg. Kochen unter RuckfluB leiteten wir Chlorwasserstoff bis zur leicht sauren Reaktion ein. Siedend heiB wurde die orangegelbe Losung vom Kochsalz abfil- triert, auf das halbe Volumen eingeengt, mit vie1 Wasser versetzt und rnit Ather ausgezogen. Nach Vertreibung des Athers kristallisierten aus dem Ruckstand beim Anreiben rnit Metha- nol 3.6 g VI. Die Hochvakuumdestillation des Mutterlaugenanteils (Bad : bis 260") und an- schlieBende Kristallisation lieferten weitere 2.1 g der gleichen Verbindung (zusammen 22 % d. Th.). Umlosen aus Methanol fuhrte zu leuchtend gelben Nadeln vom Schmp. 107.5-108.5" (Lit.7b): 108 ~ 109").

C14H12O5 (260.2) Ber. C 64.61 H 4.64 Gef. C 64.82 H 4.74

Verseifung zu V: Sie erfolgte rnit KOH in siedender waDrig-methanol. Losung recht rasch; auch waDr. HBr fanden wir geeignet. Die blaI3gelbe Dicarbonsaure V schmolz bei 250-253" (Zers. ; Lit.7h) : 258 -260"). Mit Thionylchlorid und anschlieI3ender Methanolyse des Saure- chlorids gelangten wir zu VI zuruck.

Bromierung: Im Gegensatz zu K. DIMROTH und H. FREYSCHLAG7a) konnten wir eine Ad- dition vom Brom erzielen. 520 mg Vf wurden mit 0. I I ccm Brom in 10 ccm Chloroform 4 Stdn. bei Raumtemperatur aufbewahrt und noch 10 Min. auf dem Wasserbad erwairmt. Nach Abziehen des Solvens i. Vak. kristallisierte der nahezu farblose Ruckstand beim An- reiben rnit Benzol. Umlosen aus dem gleichem Losungsmittel lieferte nach Aufarbeitung der Mutterlauge 726 mg farblosen 2.3-Dibrom-4.5-benzo-2.3-dihydro-oxepin-2.7-dicarbons~ure- dimethylester (VII, 87 % d. Th.) vom Schmp. 179- 180". Auch Chloroform/Cyclohexan war zum Umlosen geeignet.

C14Hl~Br205 (420.1) Ber. C 40.02 H 2.88 Gef. C 40.11 H 2.90

Beim Erwarmen von 105 mg VII in 5 ccm Methanol rnit Zinkstaub farbte sich die Losung rasch gelb. Nach 45 Min. wurde rnit WasserlAther aufgearbeitet: 38 mg VI, Schmp. und Misch-Schmp. 107- 108". Nach Kochen in Pyridin wurde VII quantitativ zuruckerhalten.

19) C. GRUNDMANN, Liebigs Ann. Chem. 524, 31 (1936), und zwar S. 46.

134 R. HUISGEN, E. LASCHTUVKA, I. UGI und A. KAMMERMEIER Bd. 630

Decurboxylierung von V: a) 150 mg V wurden im Mikrokolbchen unter 12 Torr auf 3030" erhitzt. 75 mg Destillat losten wir in 2 n NaOH und zogen rnit Ather aus. Ansauern der alkali- schen Losung und Umkristallisieren der ausfallenden Substanz aus Methanol/Wasser ergab 54 mg (44% d. Th.) 2-Hydroxy-naphthoesaure-(3/ (X) vom Schrrp. 212-215'. Die Verbin- dung zeigte rnit einem bei 215-216" schmelzenden authent. Praparat keine Depression; auch die in Methanol kraftig griinc FeC13-Reaktion, die nach Wasserzusatz in Blau umschlagt, sicherte die Identitit.

b) 200 mg V wurden mit 700mg techn. Kupferpulver bei 280-3300" decarboxyliert; der Zu- satz beschleunigte die COz-Abspaltung nicht wesentlich. Nach Aufkochen von 74 mg Destillat in Methanol kristallisierte beim Erkalten ca. 1 mg Nuphthalin-2.3-dicurbonsiiure in quadrati- schen Prismen, die bei 238 --240" unter langsamer Sublimation schmolzen. Die Mischprobe mit einem aus 4.5-Benzo-thiepin-2.7-dicarbonsaure bereiteten Praparat 11) zeigte den gleichen Schmelzpunkt. ALIS der methanol. Mutterlauge wurden nach Anspritzen rnit Wasser und Um- losen 48 mg X (Schmp. 212-214") isoliert. - Im Gemisch rnit Bariumhydroxyd und Kupfer- pulver lieferte V bis 360" keine fliichtigen Produkte.

Weitere Versuche: VI reagierte nicht rnit Maleinsiiureanhydrid. - Nach dem Erhitzen rnit Azodicurbonsuureester auf 150 - 160" wurde V zuriickgewonnen. - Auch Tetrucyunathylen in siedendem Cyclohexan trat nicht in Reaktion; mehr als 80% VI wurden wieder isoliert. - Nach 4stdg. Erhitzen rnit 3 Mol Benzoylchlorid in Pyridin auf 100" gewannen wir 82% VI zuruck. - V war auch gegenuber siedendem Aceranhydrid + konz. H z S 0 4 sowie gegeniiber siedendem 48-proz. HBr resistent. - Der Zerfall von 4 Molen Aroisoburyronitril in siedender benzolischer Losung von VI gab lediglich 75 7; Tetramethylsuccindinitril neben 70 % unver- iindertem VI.

I-Pheny~-~.~-benzo-azepin-2.7-dicarbonsdure (XII) 15) Dimethylester X I I I : Die Losung von 3.45 g Ncitriurn (150 mg-Atome) in 50 ccm Methanol

wurde rnit 5.5 g Anilino-N.N-diessigsaure-dimethylester versetzt. ln der Siedehitze lieBen wir 2.0 g (15 mMol) o-Phthuldiuldehyd in 10 ccm Methanol in 30 Min. eintropfen. Nach 3stdg. Kochen wurde rnit HCI-Gas neutralisiert und auf die Halfte eingeengt. Aus der Fallung wurde nach Auswaschen des NaCl der Dimethylester XIIT iiber die Atherphase isoliert: 1.29 g ( 2 6 x d. Th.) gelbe Stabchen vom Schmp. 177- 178" (aus Methanol; Lit.15): 183--183.5"). XI 11 ist im Hochvakuum oberhalb 160" sublimierbar.

C20H17N04 (335.4) Ber. C 71.63 H 5.11 Gef. C 71.70 H 5.27

Ein Versuch mit gleichen Mengenverhaltnissen, bei dem die Komponenten gemeinsam in die CH3ONa-Losung eingetropft wurden, ergab 23 "/, d. Th. XII!. Bei Verlangerung der Reaktions- zeit auf 10 Stdn. (unter RiickfluB) sank die Ausbeute auf 16% d. Th. ah.

Der Versuch, XI1 I rnit p-Nitro-benzoldiuzoniumchlorid in Gegenwart von Natriumacetat

VerseiJiing: Sie vollzog sich mit 2.4 Aquivv. KOH in 60-proz. Methanol rnit 98 % Ausbeute. Nach Umlosen aus Benzol/Essigester schmolzen die orangefarbenen Tafeln von XI1 bei

ClgHl3N04 (307.3) Ber. N 4.56 Gef. N 4.88

in Methanol zu kuppeln, gab lediglich XI11 zuruck.

203-205".

Anhydrid: 614 mg (2.0 mMol) X I / und 0.80 ccm (6.9 mMol) Benzoylchlorid wurden in 15 ccm Pyridin 2 Stdn. auf dem Wasserbad erwarmt, wobei sich 220 mg einer orangeroten,

I960 Oxepine und Azepine 135

mikrokristallinen Verbindung ausschieden. Nach mehrfachem Auskochen mit Pyridin, Wasser und Aceton lag der Schmp. bei 325-326" (Zers.). Die Verbindung ist auch in sieden- dem Dimethylformamid und in Campher unloslich; Nitrobenzol lost wenig.

C18HllN03 (289.3) Ber. C 74.72 H 3.83 N 4.84 Gef. C 73.73 H 4.05 N 5.03

150 mg des Anhydrids gaben nach 1 stdg. Kochen mit konz. alkoholischem KOH 127 mg XI1 zuriick. Das Anhydrid zeigte in Dioxan eine starke UV-Absorptionsbande bei 244 m p (log E = 4.96); die entsprechende Bande von XI1 lag bei 242 mp (log E = 4.66).

Versuche mit 0-Phenylendiacetaldehyd

trans-2.3-Dihydroxy-I.2.3.4-tetrahydro-naphthalin. - Es wurde von E. BAMBERGER und W. LODTER 20) aus 1.4-Dihydro-naphthalin iiber das Epoxyd oder das Dibromid bereitet. Einfacher ist die Behandlung rnit Perameisensaure: 1 14 g 1.4-Dihydro-nuphthalin wurden in die Mischung von 110 ccm Perhydrol (29.7-proz. H202) und 790 ccm 98-proz. Ameisensaure mit solcher Geschwindigkeit eingeriihrt, daR bei Kiihlung mit Eiswasser die Reaktionstem- peratur bei 40-45" blieb. Nach weiteren 40 Min. bei 45" wurde i. Vak. eingeengt und mit 70 g KOH in 350 ccm 70-proz. Athanol durch I stdg. Kochen unter RuckfluR verseift. Umlosen des Glykols aus 900 ccm Wasser unter Zusatz von Kohle ergab nach Aufarbeitung der Mutter- lauge 1 16 g (82 % d. Th.) farblose Blattchen vom Schmp. 133 - 134" (Lit. 20) : 135").

o-Phenylendiacetaldehyd (XVI). - 3.00 g (18.5 mMol) des Glykols wurden in 20 ccm thiophenfreiem Benzol suspendiert und mit 18.5 mMol Bleitetraacetat (titrierter Gehalt) 20 Min. unter Kuhlung mit k &em Wasser geschiittelt; das Oxydationsmittel war dann ver- braucht. Nach mehrfachem Auswaschen der Essigsaure mit NaC1-Losung wurde das Benzol i. Vak. abgezogen. Wir nahmen das blaRgelbe 0 1 in 5 ccm Athanol auf und trugen es in 2.0 g Semicarbazid-hydrochlorid und 2.0 g Natriumacetat in 20 ccm Wasser und 10 ccm Athanol ein. Die Ausscheidung des Bis-semicarbazons begann sofort und war nach Aufbewahren uber Nacht im Kiihlschrank vollstandig. Nach Waschen mit Wasser und Athanol erhielt man 3.50 g (68 % d. Th.) des schwerloslichen farblosen Derivats, das nach mehrfachem Umlosen aus Athanol gegen 200" (Zers.) schmolz (Lit.'7b): 215"; Lit.18): 205 -207")

C12Hl6N602 (276.3) Ber. C 52.16 H 5.84 Gef. C 52.56 H 5.93

Derfveie Dialdehyd XVI ging bei 95- 100" (Badtemp.)/O.OOI Torr iiber und erstarrte beim Abkuhlen kristallin, Schmp. 25 - 32"; das Umkristallisieren gelang nicht. ZR-Spektrum: starke CO-Bande bei 1720 cm-I, C-C-Ringfrequenzen bei 1490 und 1599 cm-1, breite CH-wagging-Schwingung des o-disubstituierten Benzolkerns bei 755 cm-1. Eine Verunreini- gung durch trans-2.3-Dihydroxy-1.2.3.4-tetrahydro-naphthalin lafit sich am besten durch Acetylierung entfernen; XVI ist gegenuber reinem Acetanhydrid stabil (nL5 = 1.5538). Die Autoxydationsneigung von XVI ist groB.

Dioxim von XVI: Es schmolz nach Umkristallisieren aus Wasser bei 147.5- 148".

C10HlzN202 (192.2) Ber. C 62.49 H 6.29 Gef. C 62.86 H 6.31

3-:Acetoxy-methylenl-inden (XVIII). - a) aus XVZ: 2.40 g XVI reagierten mit der eiskalten Losuny von 0.7 g Knlium in 25 g tert.-Butunol unter Dunkelfarbung. Nach 30 Min. wurde

20) E. BAMBERCER und W. LODTER, Liebigs Ann. Chem. 288, 74 (1895); vgl. J . BOESEKEN und H. G. DERX, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 40, 519 (1921).

136 R. HUISGEN, E. LASCHTUVKA, I. UCI und A. KAMMERMEIER

Acetunhydrid (4.8 ccm) zugesetzt und 1 Stde. bei Raumtemperatur aufbewahrt. Die Aufar- beitung rnit Benzol/Wasser fuhrte zu einem bei 87'/0.005 Torr iibergehenden, blaRgelben 0 1 (38"/, d. Th.); nk5 = 1.6114.

C12H1002 (186.2) Ber. C 77.40 H 5.42 Gef. C 77.15 H 5.76

Die infrarote Carbonyl-Schwingung bei 1752 cm-1 entspricht der Erwartung fur die Enolester- gruppe; 0-Acetyl-acetessigester zeigt sie bei 1760 cm-1. Die breite Bande der C= C-Schwin- gung bei 1648 cm-1 enthalt wohl mehrere Komponenten.

b) aus Inden: Die Losung von 3.9 g Kulium in 80 ccm tert.-Bntanol wurde rnit 11.6 g (100 mMol) Inden und im Laufe einer Stunde unter Kiihlung rnit 15 ccm (187 mMol) Athyl- formint versetzt. Beim 2stdg. Erwarmen auf 40" trat CO-Entwicklung auf. AnschlieI3end fugten wir unter Eiskuhlung 10.5 ccm Acetanhydrid zu und arbeiteten nach 1 Stde. (bei Raumtem- peratur) rnit Wasser/Benzol auf. Bei 90--93"/0.01 Torr wurden 12.1 g (65 d. Th.) blaBgelbes XVIII (nk5 = 1.6185) erhalten. Das IR-Spektrum stimmte rnit dem des aus XVI bereiteten Praparates iiberein.

Kutulytische Hydvierung: Sie diente der konstitutionellen Sicherung. 9.0 g XVIII in 25 ccm Athylacetat nahmen in Gegenwart von Platin (aus 50 mg PtO2) innerhalb von 4 Stdn. 2.65 I (2.20 Molaquivv.) H2 auf. Das isolierte Hydrierungsprodukt wurde alkalisch verse@ und liererte 58% d. Th. I-Hydioxymethyl-indan (XIX) vom Sdp. 12 128- 130".

Bd. 630

C10H120 (148.2) Ber. C 81.04 H 8.16 Gef. C 81.86 H 8.00

Die Verbindung war nach Siedepunkt und IR-Spektrum identisch rnit einem aus Indenyl- magnesiumbromid und Formaldehyd mit anschlieRender katalytischer Hydrierung bereiteten Priiparat 21).

3-!n-Propylurnino-rnethylen]-inden (XVII). - a) aus XVI: In eine Losung von 1.04 g (6.45 mMol) XVI in 300 ccm Benzol wurden 0.78 g (13.2 mMol) n-Propylnmin in 5 ccm Benzol bei 10" innerhalb von 10 Min. eingeriihrt. Nach 90 Min. wurde das Solvens i. Vak. (Bad: bis 40") abgezogen. Der dunkle Riickstand erstarrte; er wurde rnit wenig eiskaltem Methanol digeriert und gewaschen: 0.70 g (59 % d. Th.) blaBgelbe Blittchen, die nach Umlosen aus Methanol bei 99.5~- 100" schmelzen.

C13H15N (185.3) Ber. C 84.27 H 8.16 Gef. C 84.21 H 8.11

Arbeiten in l0mal hoherer Konzentration gab eine 53-proz. Ausbeute; Vorlegen des Amins und Eintropfen des Dialdehyds fiihrte zu 48 % d. Th. XVII. - Die Zevewitinoff-Bestimmung rnit CHSMgJ in Anisol ergab bei 3 Versuchen 1.11, 1.10 und 1.06 aktive H-Atome. Das IR- Spektrum zeigt eine scharfe NH-Schwingung bei 3395 cm-1 und die C- C-Valenzschwingun- gen breit bei 1640 cm-1.

b) U L I S XVIII : 2.00 g XVIII wurden in die eiskalte Losung von 5 ccm n-Propylumin in 20 ccm Benzol eingetragen. Nach 30 Min. wurde rnit Wasser gewaschen und wie bei a) auf- gearbeitet: 0.71 g (36% d. Th.) XVII, im Schmp. und IR-Spektrum rnit obigem Praparat identisch.

1.4-Dicyan-2.3-dihydroxy-naphthulin (XXI). - Die Losung von 1.84 g Natrium in 35 ccm absol. Athunol wurde unter Eiskiihlung rnit 11.7 g (80 mMol) Diathyloxulat und anschlieBend

21) C. COURTOT, Ann. Chimie [9] 4, 68 (1915); [9] 5, 52 (1916).

1960 Oxepine und Azepine 137

mit 5.15 g (33.5 mMol) o-PhenylendiacetonitriP) versetzt und geschiittelt. Nach kurzer Zeit begann die Abscheidung eines kanariengelben Kristallbreies. Nach Aufbewahren im Kiihlschrank wurden 5.90 g (70 % d. Th.) Dinatriumsnlz von XXI abgesaugt und rnit eiskaltem Alkohol gewaschen. Mit walk. Saure wurde XXI freigesetzt, das nach Umlosen aus 40-proz. Athanol bei 198" schmolz.

C12HsN202 (210.2) Ber. C 68.57 H 2.88 Gef. C 69.00 H 3.12

Auch die Umsetzung von XX rnit je 1Ofachem UberschuB Diathyloxalat und Natriumathylat lieferte lediglich XXI.

cis-Dihydromucondialdehyd (MIII) trans-4.5-Dihydroxy-cyclohexen (XXII). - G. E. MCCASLAND und E. C. HORSWILL 23) er-

hielten diese Verbindung aus Cyclohexadien-(I .4) mit dem PRbvosr-Reagenz iiber das Diben- zoat in magerer Ausbeute.

In die eiskalte Mischung von 9.6 g Cyclohexadien-(1.4) 24) und 150 g wasserfreier Ameisen- saure wurden innerhalb von 15 Min. 14.9 g Perhydrol (29.7-proz. H202) eingeriihrt. Nach 3 Stdn. bei 0" und 2 Tagen bei Raumtemperatur wurden Wasser und Ameisensaure abdestilliert. An die alkalische Hydrolyse schlol3 sich die Perforation der waBrigen Losung rnit Ather an. Der Ather hinterlieB 9.0 g (66% d. Th.) XXII, das nach Umlosen aus Benzol bei 94.5-95' schmolz (Lit.23): 95 -96").

C6HloO2 (114.1) Ber. C 63.13 H 8.83 Gef. C 63.22 H 8.83

I .2-Dibrom-4.5-dihydroxy-cyclohexan. - Die Addition von Brom in Chloroform an XXIII vollzog sich quantitativ, und zwar sterisch einheitlich, obwohl 2 diastereomere Racemate zu erwarten waren. Die farblosen Blattchen schmolzen nach Umkristallisieren aus Benzol bei 118.5- 119".

C6H10Br202 (274.0) Ber. C 26.30 H 3.68 Gef. C 26.65 H 3.72

racem. B.r-Dibrom-adipinsaure. - 0.69 g des Dibromcyclohexandiols reagierten rnit 15 ccm konz. Salpetersuure, die etwas Ammoniumvanadat enthielt, exotherm. Nach dem Erkalten kristallisierten 0.56 g (73 % d. Th.) der Dicarbonsaure aus, die nach Umlosen aus Wasser bei 187.5-188" schmolz.

C6H&@4 (304.0) Ber. C 23.70 H 2.65 Gef. C 24.00 H 2.73

Beim Kochen rnit methanol. Kalilauge wurde trans-trans-Muconsaure erhalten. Nach Um- losen aus Alkohol/Wasser stimmte der Schmp. 291" (Zers.) rnit dem eines authent. Praparates iiberein.

cis-Dihydromucondialdehyd (XXIII). - In die geriihrte Losung von 1.14 g X X I I in 40 ccm Senzol wurden bei Raumtemperatur im Laufe von 45 Min. 4.93 g (1 .OO Molaquiv.) Bleitetra- acetat eingetragen. Nach 30 Min. war die KJ-Reaktion negativ. Nach Absaugen des Blei(I1)- acetats lieB sich aus der klaren, fast farblosen Losung XXIII nicht rein gewinnen. Die Losun- gen farbten sich in Stundenfrist braun und schieden schlieBlich dunkles Harz aus. Ein analy-

22) C. W. MOORE und J. F. THORPE, J. chem. SOC. [London] 93, 165 (1908); L. F. FIESER und

2 3 ) G. E. MCCASLAND und E. C. HORSWILL, J. Amer. chem. SOC. 76, 1654 (1954). 24) J. P. WIBAUT und F. A. HAAK, Recueil Trav. chim. Pays-Bas 67, 85 (1948).

M. M. PECHET, J. Amer. chem. SOC. 68, 2577 (1946).

138 R. HUISGEN und F. BAYERLEIN Bd. 630

senreines, farbloses kristallines Semicarbazon lie0 sich bislang nicht erhalten; rnit Hydroxyl- amin entstand ein oliges Produkt.

Beim Kochen der frischen Benzollosung rnit Methmol und HCI wurde cine farblose, stabile Fliissigkeit vom Sdp. 0.01 70 -75’ erhalten, deren Analysenwerte auf p-Chlor-adipindialdehyd- tetmmethykucetnl leidlich stimmen.

C ~ ~ H ~ I C I O ~ (240.7) Ber. C 49.89 H 8.80 Gef. C 49.71 H 9.41

Kondensationen der frischen Losung von XXIII rnit Ammoniak durch Schutteln rnit waBr. Puffersystemen von P H 1 ~ I 1 fiihrten nur zu hochmolekularem, flockigem Material. Auch Versuche rnit n-Propylamin und p-Nitro-anilin gaben kein kristallines Produkt.

DIE ACYLIERUNG N.N-DISUBSTITUIERTER HYDROXYLAMINE UND DIE UMSETZUNG SEKUNDARER AMINE

MIT DIACYLPEROXYDEN

von ROLF HUISGEN und FRIEDRICH BAYERLEIN 1)

Aus dem Institut fur Organische Chemie der Universitat Munchen

Eingegangen am 3. August 1959

Die in der Uberschrift genannten Reaktionen zeigen weitgehende Ubereinstim- mung in den entstehenden Produkten. Der fur die Bildung von O-Acyl-hydro- xylamin aus sek. Amin und Diacylperoxyd postulierte Radikalmechanismus fin- det keine Stutze; dagegen weist eine nucleophile Substitution am Peroxydsauer- stoff Analogien auf. Die Benzoylierung des N.N-Diphenyl-hydroxylamins liefert N-Benzoyl-o-hydroxy-diphenylamin. Auch die Benzoylierung des N-Athyl-ani- lins mit Dibenzoylperoxyd am N und in der o-Position 1aBt keine Beteiligung

radikalischer Ablaufe erkennen.

A. CHEMISMUS DER REAKTION SEKUNDARER AMINE MIT DIACYLPEROXYD

Die Systeme sekundares Amin Diacylpevoxyd sowie N . N-disubstituiertes Hydroxyl- amin 4- Suureanhydvid sind formal aquivalent. Es lag nahe, Gemeinsamkeiten in den Mechanismen der ablaufenden Reaktionen nachzuspiiren.

Tatsachlich liefern beide Systeme die gleichen Produkte. Die Acylierung der N.N- disubstituierten Hydroxylamine vollzieht sich am Sauerstoff. Nach S. GAMBARJAN~)

1 ) F. BAYERLEIN, Diplomarbeit Univ. Munchen 1957; Dissertation Univ. Munchen 1958. za) S. GAMBARJAN, Ber. dtsch. chem. Ges. 42, 4003 (1909). - Zb) S.GAMBARJAN, ebenda

58, 1775 (1925). ~ 2 C ) S. GAMBARJAN und 0 . CIALTICIAN, ebenda 60, 390 (1927). ~ 2d) S. GAM- BARJAN und L. KASARJAN, [J. Chim. gen.] 3, 222 (1933) [C. 1933 11, 25241.