JUSTUS LIEBIGS

ANNALEN DER CHEMIE 1978, HEFT 12

Methylenbasen aus 1-Methylisochinoliniumsalzen

Gernot Miiller I ) , Rolf Dach und Fritz Krohnke *) **)

Institut fur Organische Chemie der Universitat GieOen, Heinrich-Buff-Ring 58, D-6300 Lahn-GieRen

Eingegangen am 26. Juni 1978

Aus den 1-Methylisochinoliniurnsalzen 1 gelingt mit Alkali unter schonenden Bedingungen die Darstellung der Methylenbasen 2, deren Struktur durch die 'H-NMR-Daten gesichert ist. Ihre Re- aktionen mit Sauren, Alkylhalogeniden und Pikrylchlorid entsprechen denen der Enamine.

Methylene Bases from 1-Methylisoquinolinium Salts 1-Methylisoquinolinium compounds 1 yield methylene bases 2 on treatment with alkali under mild conditions. The structure of 2 follows from 'H-NMR-data; they react as enamines with acids, alkyl halides, and picryl chloride.

Die alkoholische Losung des 2-Benzyl-I-methylisochinoliniumsalzes (la) gibt mit ei- nem Aquivalent waBriger alkoholischer Natronlauge die kristallisierte Methylenbase 2 a rein und in guter Ausbeute. 1st der Benzylrest unsubstituiert oder 2-chlorsubstituiert, so scheiden sich nach mehrstundigem Stehen im Kuhlschrank groBe, farblose Kristalle von 2a bzw. 2b ab, die an der Luft zerfliel3en und sich schnell dunkelgrun farben. Unter der Mutterlauge, insbesondere unter Argon, sind sie langere Zeit unzersetzt haltbar.

1st der Benzylrest 4-cyansubstituiert, so scheidet sich sehr bald die gelbe, fein kristal- line Methylenbase 2c ab. Ihre Bestandigkeit an der Luft ist offenbar groBer als die von 2a und 2b, doch wurde auch sie unter Inertgas isoliert').

Beim Eintropfen der Natronlauge in die farblose, alkoholische Losung der Salze l a farbt sich diese zunachst kirschrot (das Maximum der Farbintensitat ist erreicht, wenn die Halfte der aquivalenten Menge Lauge zugesetzt ist); danach hellt sich die Ldsung wieder auf und ist am Aquivalenzpunkt nur noch schwach gelb. Es scheint sich also ein [I: 11-Donator-Akzeptor-Komplex zwischen 1 a und 2a zu bilden.

Das 1 -Methylisochinoliniumsalz 1 a zeigt das erwartete einfache ' H-NMR-Spektrum. Neben den Signalen der 11 aromatischen Ringprotonen finden sich scharfe Singuletts fur die N-Methylen- und die I-Methylgruppe.

*) Korrespondenz bitte an diesen Autor richten.

l ) G. Miiller, Teil der Dissertation Univ. GieRen 1971, dort weitere Beispiele. '9 Herrn Professor Theodor Wieland zum 65. Geburtstag gewidmet.

Liebigs Ann. Chem. 1978,1889- 1893 124

0 Verlag Chemie, GrnbH, D-6940 Weinheim, 1978

1890 G. Miiller, R. Dach und F. Krohnke 1978

Im 'H-NMR-Spektrum der Methylenbase 2a findet sich das Signal der N- Methylengruppe als Singulett wieder. Die Signale der aromatischen Ringprotonen ha- ben nur noch die Intensitat 9, die der Protonen in 3- und 4-Stellung des Isochinolins er- scheinen separat als AB-Quartett. Die chemische Verschiebung und die Kopplungskon- stante dieses Quartetts sind von anderen Derivaten des 1,2-Dihydroisochinolins bekannt'). Das Signal der 1-Methylgruppe fehlt vollstandig; dafiir treten zwei Dubletts fur die geminalen Protonen der exocyclischen Methylengruppe auf. Ihre Kopplungs- konstante von 3 Hz entspricht der Erwartung, und der Abstand der beiden Dubletts findet seine Erklarung darin, daR eins der beiden Protonen starr in den magnetischen Anisotropiebereich der Benzolhalfte des Isochinolingerustes hineinragt.

Hal' + HHal

CH,R CHR

la-c: R = €1, Hal = Br 2a-c: R = H 3a: R = D 6a: R = Pikryl

41, b: R = CH,, Hal = I 5a: R = Pikryl, Hal = C104

HCD

"'"-6"" NO, 7

lz b 2-C1

Wird 2a mit wenig Deuteriotrifluoressigsaure angesauert, so unterscheidet sich das Kation 3a von l a im 'H-NMR-Spektrum dadurch, darj in I-Stellung des Isochinolins nunmehr eine Monodeuteriomethylgruppe angezeigt wird (Intensitat: 2 Protonen, Deuterium-Kopplung).

Nimmt man 2a oder 2b in Methyliodid auf, entsteht sofort eine klare Losung. Be- reits nach wenigen Minuten kristallisiert auf deren Oberflache eine farblose Substanz aus. Diese glatt und nahezu quantitativ verlaufende Reaktion ist als C-Alkylierung ei- nes Enamins aufzufassen. Die entstandenen 1-Ethylisochinolinium-Verbindungen 4a und 4 b sind durch ihre Protonenresonanz-Spektren charakterisiert.

Die Reaktion von 2a mit Pikrylchlorid verlauft analog; das salzartige Addukt 5a sta- bilisiert sich jedoch spontan unter HC1-Eliminierung und Bildung der tiefblauen Base 6a. Diese kristallisiert aus Benzol in messingglanzenden Kristallen, die sich mit 7Oproz. Perchlorsaure in das farblose Perchlorat von 5a iiberfuhren lassen. Nimmt man dieses in Alkohol oder Aceton auf, so entsteht beim Verdunnen wieder die blaue Losung von 6a. Analog verhalt sich 6a gegeniiber konz. Salzsaure. Wurde 6a zur Aufnahme von ' H-NMR-Spektren in Trifluoressigsaure oder Deuteriotrifluoressigsaure gelost, regi- striert man erwartungsgemaa die Daten der Kationen 5a oder 7.

2, H. Ahlbrecht und F. Krohnke, Tetrahedron Lett. 1967, 967.

1978 Methylenbasen aus 1-Methylisochinoliniumsalzen 1891

Die Eigenschaften und das reaktive Verhalten der Methylenbasen 2 entsprechen weit- gehend den von Coenen3) fur die ,,Fixher-Base" (1,3,3-Trimethyl-2-methylenindolin) geschilderten. Fur die Bildung eines dimeren Addukts durch Verbriickung zweier exo- cyclischer Methylengruppen, wie sie Larive und Mitarbeitern4j5) bei 2-Methy- lenbenzthiazolen gefunden haben, fanden sich keine Hinweise. 2-Benzyl-3-methylisochinoliniumsalze liefern mit Alkali zwar Niederschlage, die in

ihrer elementaranalytischen Zusammensetzung in guter Naherung den erwarteten An- hydrobasen entsprechen; die ' H-NMR-Spektren dieser Produkte lassen jedoch auf strukturelle Uneinheitlichkeit schlieflen.

Der Deutschen Forschungsgerneinschaft und dem Fonds der Chernischen Industrie danken wir fur die Unterstutzung auch dieser Arbeit, Herrn cand. chem. Roland Kempf fur seine wertvolle Mitarbeit.

Experimenteller Teil Die Schmelzpunkte wurden in Kapillaren rnit dem Apparat Biichi SMP-20 gemessen und sind

unkorrigiert. - Die 'H-NMR-Spektren wurden mit dem Gerat A 60 der Fa. Varian aufgenom- men; Tetramethylsilan war innerer Standard.

2-Benzyl-I-methylisochinoliniumbromid (la): 7.15 g (50 mmol) 1-Methylisochinolin und 8.55 g (50 mmol) Benzylbromid werden in 300 ml trockenem Aceton unter Ruhren geldst und 3 Tage bei 20°C stehengelassen. Ausbeute 12.1 g (77%). Die rnit Aceton gewaschenen und i. Vak. getrock- neten, farblosen Wiirfel bediirfen keiner weiteren Reinigung; Schmp. 212 "C. - 'H-NMR (Tri- fluoressigsaure): 6 = 7.0-7.8 (m; 11 H, Aromaten-H), 5.07 (s; 2H, NCH,), 2.36 (s; 3H, CH,).

CI7Hl6BrN (314.2) Ber. C 64.98 H 5.13 Gef. C 64.88 H 5.22

2-(2-ChIorbenzyl)-I-methylisochinoliniumbromid (1 b): 7.16 g (50 mmol) 1-Methylisochinolin und 10.27 g (50 mmol) 2-Chlorbenzylbromid werden analog l a umgesetzt. Nach 3 Tagen erhalt man 12.9 g (74%) farblose Kristalle rnit Schmp. 219°C. - 'H-NMR (Trifluoressigsaure): 6 = 7.0-7.8 (m; 10H, Aromaten-H), 5.15 (s; 2H, NCH2), 2.41 (s; 3H, CH,).

C17H15BrC1N (348.7) Ber. C 58.55 H 4.34 Gef. C 58.47 H 4.26

2-(4-Cyanbenzyl)-I-mefhylisochinoliniurnbrornid (1 c): 2.86 g (20 mmol) 1-Methylisochinolin und 3.92 g (20 mmol) 4-Cyanbenzylbromid werden analog l a umgesetzt. Nach 3 Tagen erhalt man 4.88 g (72%) Kristalle rnit Schmp. 224°C. - 'H-NMR (Trifluoressigsaure): 6 = 7.0-7.8 (m; 10H, Aromaten-H), 5.16 (s; 2H, NCH,), 2.33 (s; 3H, CH,).

CI8HlSBrN2 (339.5) Ber. C 63.73 H 4.46 Gef. C 63.58 H 4.58

2-Benzyl-l-methylen-I,2-dihydroisochinolin (24: 3.14 g (10 mmol) l a werden in 75 ml Ethanol geldst und auf 0°C vorgekuhlt. Unter Riihren und Uberleiten von Argon werden 0.40g (10 mmol) NaOH in 1 ml Wasser und 9 ml Ethanol zugetropft. Dabei farbt Sikh der Ansatz erst kirschrot und gegen Ende wieder hellgelb. Nach Zusatz von 25 ml Wasser und 12stdg. Stehen bei -20°C er- scheinen groBe, farblose Kristalle. In einer vorgekiihlten und rnit Argon gespulten Schutzgasfritte werden sie unter Argon abgepreBt, rnit wenig eiskaltem Alkohol gewaschen und durch Anlegen von Vakuum auf der Fritte bei Raumtemp. getrocknet. Ausb. 1.95 g (84%) farblose Prismen mit

3, M. Coenen, Angew. Chem. 61, 11 (1949). 4, H. Lariue, R. Dennilauler, Chimia, 15, 115 (1961). 5 , J. Metzger, H. Larive, R . Dennilauler, R . Baralle, C. Gauraf, Bull. SOC. Chim. Fr. 1969,

3156.

124'

1892 G. Miiller, R. Dach und F. Krohnke 1978

Schmp. 64"C, die an der Luft unter Dunkelgrunfarbung zusammenflierjen. - 'H-NMR (C6D6): 6 = 6.8-7.8 (m; 9H, Aromaten-H), 5.99 und 5.45 (d, J = 7.5 Hz, AB-System; 2H, 3-H und 4- H), 4.55 und 3.68 (d, J = 3 Hz, AB-System; 2H, CH,), 4.14 (s; 2H, NCH,).

C17H15N (233.3) Ber. C 87.52 H 6.48 N 6.00 Gef. C 87.88 H 6.23 N 6.02

l a aus 2a: Beim Ansauern einer Losung von 2a in Benzol mit wenig 48proz. HBr in Eisessig bildet sich unter Erwarmen l a . Es wird durch Zugabe von Aceton zur Kristallisation gebracht. Schmp., Misch.-Schmp., 212°C; Analyse und 'H-NMR-Spektrum wie von l a aus 1- Methylisochinolin (siehe oben).

2-(2-Chlorbenzyl)-l-methylen-l,2-dihydroisochinolin (2 b): Darstellung wie 2a (siehe oben; 10- mmol-Ansatz). Ausb. 2.3 g (86%) Kristalle mit Schmp. 62-64°C. - 'H-NMR (C6D6): 6 = 6.8-7.8 (m; 8H, Aromaten-H), 5.85 und 5.45 (d, J = 7.5 Hz, AB-System; 2H, 3-H und 4-H), 4.48 und 3.56 (d, J = 3 Hz, AB-System; 2H, CH,), 4.35 (s; 2H, NCH,).

C17H14C1N (267.8) Ber. C 76.26 H 5.27 Gef. C 75.85 H 5.10

2-(4-Cyanbenzyl)-l-methylen-1,2-dihydroisochinolin (2c): Darstellung wie 2a (siehe oben) je- doch in EthanoVWasser = 1:l (10-mmol-Ansatz). Ausb. 2.1 g (81.5%) gelbe Kristalle mit Schmp. 99°C. (Ansauern mit HBr/Eisessig liefert wieder l c mit Schmp. und Misch.-Schmp. 224OC.) - 'H-NMR (C6D6): 6 = 6.8-7.8 (m; 8H, Aromaten-H), 5.85 und 5.46 (d, J = 7.5 Hz, AB-System; 2H, 3-H und 4-H), 4.48 und 3.36 (d, J = 1 Hz, AB-System; 2H, CH,), 3.33 (s; 2H,

Cl,H1,N, (258.3) Ber. C 83.69 H 5.46 Gef. C 83.41 H 5.50

2-Benzyl-1-ethylisochinoliniumiodid (4a): 2.33 g (10 mmol) 2a werden bei Raumtemp. in 25 ml Methyliodid gelost. Nach ca. 10 min bilden sich Kristalle, die auf der Oberflache schwimmen. Nach Urnkristallisieren aus Ethanol erhalt man 3.08 g (82%) farblose, derbe, dornatische Prismen mit Schmp. 240°C (ab 200°C langsame Zers.). - 'H-NMR (Trifluoressigsaure): 6 = 7.3-8.2 (m; 6H, Aromaten-H), 6.6-7.0 (m; 5H, Phenyl-H), 5.4 (s; 2H, NCH2), 3.14 (q, J = 8 Hz; 2H,

NCH,).

CH,-CH3), 0.83 (t, J = 8 Hz; 3H, CHz-CH,). C,,Hi81N (375.2) Ber. C 57.61 H 4.84 N 3.73 Gef. C 57.37 H 4.80 N 3.79

2-(2-Chlorbenzyl)-I-ethyli~ochinoliniumiodi~ (4 b): Darstellung wie 4a (siehe oben). Ausb. 3.19 g (78%) farblose Kristalle mit Schmp. 239°C (Zers.). - 'H-NMR (Trifluoressigsaure): 6 = 7.3 - 8.2 (m; 6H, Aromaten-H), 6.5 - 7.0 (m; 4H, Phenyl-H), 5.45 (s; 2H, NCH,), 3.16 (4, J = 8 Hz; ZH, CHz-CH,), 0.93 ( t , J = 8 Hz, 3H, CHZ-CH~) .

C18H17CIIN (409.7) Ber. C 52.77 H 4.18 Gef. C 52.80 H 4.30

2-Benzyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)methylen- 1,2-dihydroisochinolin (6 a): 2.33 g (10 mmol) 2 a werden in 50 ml Benzol gelost und unter Riihren mit einer Losung von 2.48 g (10 mmol) Pikryl- chlorid in 50 ml Benzol versetzt. Der Ansatz farbt sich augenblicklich tief blau; uber Nacht schei- den sich dunkle, messingglanzende Kristalle ab. Diese werden abgesaugt und mit reichlich Etha- nol gewaschen. Ausb. 3.9 g (89070); Schmp. 230°C (unter Verpuffung). - 'H-NMR von 5a in Trifluoressigsaure: S = 8.90 (s; 2H, Trinitrophenyl-H), 7.0- 8.2 (m; 11 H, Aromaten-H), 6.20 (s; 2H, NCH,), 5.74 ( s ; 2H, 1-CH,); 'H-NMR von 5a in [D1]Trifluoressigsaure: Veranderung nur bei 6 = 5.74 (breites m).

C2,Hl6N4O6 (444.4) Ber. C 62.16 H 3.63 Gef. C 62.27 H 3.65

2-Benzyl-I-(2,4,6-trinitrobenzyl)isochinolinium-perchlorat (5 a): Durch Verruhren von 6a mit Perchlorsaure (70proz.) erhalt man nach kurzer Zeit farblose Kristalle mit Schmp. 168 "C (Zers.), welcbe sich in Wasser, Alkohol oder Aceton tiefblau Iosen. Das 'H-NMR-Spektrum des farblosen Perchlorats in Trifluoressigsaure stimmt mit dem von 6a iiberein.

1978 Methylenbasen aus 1-Methylisochinoliniumsalzen 1893

6a aus la6): Zur 0°C kalten Losung von 3.14 g (10 rnrnol) l a in 50 rnl Wasser werden nachein- ander die auf 0°C gekiihlten Losungen von 2.48 g (10 mrnol) Pikrylchlorid in 50 rnl Chloroform sowie 2.76 g (20 rnrnol) K2CO3 in 25 rnl Wasser gegeben. Dann wird 10 min irn Scheidetrichter geschiittelt oder 30 min rnechanisch geriihrt, die Chloroformphase filtriert, uber Natriurnsulfat getrocknet und rnit der 3 fachen Menge Petrolether versetzt. Man laBt 2 h h bei - 5 "C stehen und saugt ab. Ausb. 3.6 g (81%) 6a, das mit dem aus 2 a gewonnenen identisch ist (Analyse, IR, 'H- NMR).

6, Vgl.: W. Augstein, Dissertation Univ. GieBen 1966.

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