1965 H. PAULSEN 187

Monosaccharide mit stickstoffhaltigem Ring, V 1)

AMADORI-UMLAGERUNG VON 5-AMINO-5-DESOXY-D-XYLOPIPERIDINOSE

ZU 1.5-DIDESOXY-1.5-IMINO-D-THREOPENTULOSE2)

von HANS PAULSEN

Aus dem Institut fur Organische Chemie, Chemisches Staatsinstitut, Universitat Hamburg

Eingegangen am 27. April 1964

Die durch Hydrolyse von I intermediar entstehende 5-Amino-5-desoxy-~-xylose bildet eine Piperidinose-Form (IV), die unter AMADORI-UmhgerUng in 1.5-Di- desoxy-l.5-imino-~-threopentulose (X) und unter dreifacher Wasserabspaltung in 3-Hydroxy-pyridin (XI) iibergeht. Beide Reaktionswege fuhren uber das ge- meinsame Zwischenprodukt VIII. Das Mengenverhaltnis von X zu XI ist von den Reaktionsbedingungen abhangig. Die katalytische Hydrierung der AMADORI- Verbindung X liefert bevorzugt 1.5-Didesoxy-1.5-imino-xylit (XIII). Das Massenspektrum des Tetraacetats von XIII und die sich daraus ergebenden Fragmentierungswege werden diskutiert. Als Hauptspaltstuck tritt ein 3-Hy-

droxy-pyridinium-Ion auf.

Die saure Hydrolyse von 5-Acetamino-l.2-O-cyclohexyliden-5-desoxy-~-xylo- furanose zur freien 5-Acetamino-5-desoxy-~-xy~ose liefert ein Gemisch der Piperi- dinose-Form V und der Furanose-Form VI3,4). Beide Formen wandeln sich bei Abwesenheit von Katalysatoren nur langsam ineinander um, so daR sie getrennt und rein dargestellt werden kBnnen3.4). Mit Methanol/HCl ergibt die Furanose VI ein Methylfuranosid, die Piperidinose V ein Methylpiperidinosid, bei dem der Sauer- stoff im Heteroring des Zuckers durch Stickstoff ersetzt ist.

In der vorliegenden Arbeit wird das Verhalten der 5-Amino-5-desoxy-~-xylose untersucht. Die freie primare Aminogruppe an C-5 ist gegeniiber der Aldehydgruppe (C-Atom 1) erheblich reaktiver als eine Acetaminogruppe und kann daher leichter einen N-haltigen Sechsring ausbilden. Es zeigte sich, daB die dabei primar zu er- wartende Piperidinose IV nur wenig stabil ist und rasch ablaufende Folgereaktionen eingeht .

1) IV. Mitteilung: H. PAULSEN, K. TODT und K. HEYNS, Liebigs Ann. Chem. 679, 168 (1964). 2) Vorlaufige Mitt. : H. PAULSEN, Tetrahedron Letters London] 1964, 45 1. 3) H. PAULSEN, Angew. Chem. 74, 585 (1962); Angew. Chem., internat. Edit. 1, 597(1962);

4) J . K. N. JONES und W. A. SZAREK, Canad. J. Chem. 41, 636 (1963); S. HANESSIAN und Liebigs Ann. Chem. 670, 121 (1963).

T. H. HASKELL, J. org. Chemistry 28, 2604 (1963).

188 H. PAULSEN Bd. 683

Die 5-Amino-l.2-0-cyclohexyliden-5-desoxy-~-xylofuranose (I) liefert rnit Me- thanol/HCI bei strengem FeuchtigkeitsausschluR unter Abspaltung der Cyclohexy- lidengruppe als Hauptprodukt das ausgezeichnet kristallisierende Methyl-5-amino-5- desoxy-P-D-xylofuranosid . HCI (11). Die dabei zunachst freigesetzte Furanose reagiert demnach so schnell mit dem Alkohol zum Methylfuranosid, daR noch keine Umlagerung des Funfringes zum Piperidinose-Sechsring eintreten kann. Unter den Reaktionsprodukten lie13 sich ein Methylpiperidinosid nicht nachweisen. Auch 3-Hy- droxy-pyridin entstand nur in geringer Menge. Der Anteil des 3-Hydroxy-pyridins erhohte sich aber stark, sobald die methanolische Losung nur wenige Prozente Wasser enthielt.

Die Furanose-Form TI ergibt sich aus dem fur trans-Glykole charakteristischen langsamen Verbrauch von 1 Mol Perjodat. Die N-Acetylierung von I1 fiihrt zum Methyl-5-acetamino-5-desoxy-~-~-xylofuranosid, dessen IR-Spektrum nahezu iden- tisch ist rnit dem der Furanose VI und die charakteristische NH-Deformations- schwingung bei 1563 cm-1 aufweist. Die vollstandige Acetylierung von I1 fiihrt zu einem 0-Diacetat, wahrend das entsprechende Piperidinosid ein 0-Triacetat liefern sollte.

DaB 11 in der @-Form vorliegt, folgt aus der negativen optischen Drehung und dem NMR-Spektrum. Die Vicinalkopplung des Protons am glykosidischen C-Atom (7 = 5.02 ppm) hat den geringen Wert von J1.2 = 0.3 Hz, was etwa einem Dihedral- winkel zum benachbarten Proton von 90" entspricht, welcher in der P-Form ein- genommen werden kann. Die Mutterlauge enthielt das stark rechtsdrehende Methyl- 5-amino-5-desoxy-cr-~-xylofuranosid (111). Dieses zeigte fur das Proton am C-Atom 1 (7 = 4.91 ppm) eine Kopplung von 51.2 = 4.2Hz, die etwa einem Dihedralwinkel von 40" entspricht, welcher der a-Form in einer verdrillten Konformation zukommt.

Vollig anders verlauft die Hydrolyse von I in waRriger Salzsaure. Mit 0.1 n HC1 bei 70" werden zwei Reaktionsprodukte erhalten. Das Hauptprodukt ist 3-Hydroxy- pyridin (XI), welches im Chromatogramm einen roten Farbstoff mit diazotierter Sulfanilsaure gibt. Das 3-Hydroxy-pyridin diirfte durch dreimalige Wasserabspaltung aus der Piperidinose-Form 1V entstehen, welche offenbar rnit der aus 1 primar in Freiheit gesetzten Furanoseform der 5-Amino-5-desoxy-~-xy~ose im Gleichgewicht steht. Die dreifache Wasser-Abspaltung entspricht einer Reaktionsfolge, wie wir sie bereits bei 5-Aminohexosens) und 5-Alkylaminohexosen 1) beobachtet haben. Diese beiden Verbindungstypen bilden intermediar Piperidinose-Formen aus, welche in saurer Losung auRerst leicht in die entsprechenden 3-Hydroxy-pyridin- oder 3-Hy- droxy-pyridinium-Derivate ubergehen.

Als zweites Produkt der Hydrolyse von 1 wird ein kristallisiertes Hydrochlorid erhalten, dessen Summenformel C5H11NO4. HCl dem Hydrochlorid der 5-Amino-

5 ) H. PAULSEN, Liebigs Ann. Chem. 665, 166 (1963).

1965 Monosaccharide rnit stickstoff haltigem Ring, V 189

5-desoxy-~-xylose entspricht, das jedoch vollig andere Eigenschaften besitzt. Im NMR-Spektrum fehlt das charakteristische Signal fur das Proton am glykosidischen C-Atom 1 , woraus sich ergibt, daB die Verbindung keine Aldose sein kann. Sie farbt alkalische o-Dinitro-benzol-Losung sofort violett, wie es fur AMADoRI-Verbindungen charakteristisch ist. Die Verbindung verbraucht 3 Mol Perjodat unter Bildung von 3 Mol Ameisensaure. Als Spaltprodukt konnte Glycin identifiziert werden. Primar bildet sich vermutlich Formylglycin, welches unter den Reaktionsbedingungen in Glycin und Ameisensaure zerfallt.

Bei Gegenwart von ADAMs-Katalysator (Pt02) nimmt die Verbindung schnell 1 Mol Wasserstoff auf. Die hydrierte Verbindung reduziert nicht mehr. Sie ent- wickelt mit salpetriger Saure keinen Stickstoff, woraus zu schlie13en ist, da13 ein sekundares Amin vorliegt. Demnach handelt es sich bei der erhaltenen Verbindung um ein Derivat des Piperidins.

Die angefuhrten Befunde lassen sich am besten rnit der Formel X in Uberein- stimmung bringen. Die Verbindung X, eine 1.5-Didesoxy-l.5-imino-~-threopen- tulose, stellt ein AMADoRI-Umlagerungsprodukt der Piperidinose IV dar. X zeigt weder im IR- noch im UV-Spektrum eine Carbonyl-Bande. Es wird daher die Bildung eines Hydrates angenommen. Die osmometrische Molekulargewichtsbestimmung zeigt ein Molekulargewicht, welches der Bindung von 1 Mol Wasser entspricht. Das Hydratwasser lie13 sich nicht ohne Zersetzung der Substanz entfernen.

Die Ketogruppe in X ist rnit 2.4-Dinitro-phenylhydrazin nachweisbar. Unter milden Bedingungen entsteht das 2.4-Dinitro-phenylhydrazon XII.

Ausgezeichnet stimmt das Massenspektrum rnit Formel X uberein. Es erscheint als Molekul-Peak ein Ion der Massenzahl (MZ) 131, die dem wasserfreien Keton ent- spricht. Die weitere Fragmentierung ergibt sich aus dem nachstehenden Schema 1. Der Hauptweg verlauft uber eine Abspaltung von H20 zum Ion MZ 113, welches CO zum Ion MZ 85 abspaltet. Dieser Schritt wird durch Auftreten eines metastabilen Peaks bei 70.2 bewiesen. In einem weiteren Nebenweg werden umgekehrt zuerst CO und anschlie13end H20 abgespalten. Beide Wege enden bei dem starksten Peak, dem Ion MZ43.

I :I I

113 103

85 RS .-

57 -4\ -&

rn U

Schema 1 . Fragmentierung der 1.5-Didesoxy-l.5-imino-~-threopentulose (X) bei massen- spektrometrischer Untersuchung. Hauptspaltungsweg: kraftig gezeichnete Pfeile.

190 H. PAULSEN Bd. 683

Das Auftreten einer CO-Abspaltung beweist das Vorliegen eines cyclischen Ketons. Das Hauptbruchstuck 43 stellt das Ion *CH2--NQ=CH2 dars), was gleichfalls fur Formel X als ein AMADORI-Produkt spricht.

Die bei der Hydrolyse der Cyclohexyliden-Verbindung I freigesetzte 5-Amino- 5-desoxy-~-xylose kann nach diesen Befunden sehr leicht auf zwei Wegen weiter- reagieren, die entweder zum AMADoRr-Umlagerungsprodukt X oder unter Wasser- Abspaltung zum 3-Hydroxy-pyridin (XI) fuhren. Wir nehmen an, daB beide Reak- tionswege iiber ein gemeinsames Zwischenprodukt (VIII) ablaufen.

Die freie 5-Amino-5-desoxy-~-xylose bildet offenbar leicht eine Piperidinose- Form (IV) mit einem Stickstoff-Atom im Heteroring aus. Die Piperidinose-Form IV steht im Gleichgewicht mit deren Wasserabspaltungsprodukt, dem Piperidein VII. Ein derartiges Gleichgewicht ist fur den Grundkorper, das a-Hydroxy-piperidin, und fur zahlreiche ahnlich gebaute Alkaloide nachgewiesen worden7). Auch bei der Pteridin-Synthese wird eine ahnliche Wasserabspaltungsreaktion diskutiert 8 ) . Das Piperidein VII erfahrt als cyclische SCHIFFSChe Base eines a-Ketols eine Enolisierung zum Enaminol VIII. Dieses stellt das zentrale Zwischenprodukt dar, welches auf zwei Wegen weiterreagieren kann. Eine Protonierung von VIII am C-Atom 1 fuhrt unter Vervollstandigung der AMADORI-UmlagerUng zum Umlagerungsprodukt X. Diese Reaktion ist irreversibel; es gelingt nicht, X durch Alkalisieren und anschlieBendes Ansauern auch nur zum Teil in 3-Hydroxy-pyridin iiberzufuhren. Eine etwaige Enolisierung der AMADoRI-Verbindung X wird demnach nicht zum 1.2-Enol, sondern vermutlich zum 2.3-En01 fuhren. Dies konnte auch der Grund dafiir sein, daB, ab- gesehen von einigen Sonderfallen 8,9), die AMADORI-UmhgerUng im Gegensatz zur HEYNS-UmkigerUng 10) nicht umkehrbar ist.

Der zweite Reaktionsweg von VIII fiihrt im Zuge einer durch Protonen katalysier- ten Abspaltung von OHG am C-Atom 3 zum Wasserabspaltungsprodukt IX, welches unter Aromatisierung und Verlust eines weiteren Molekuls Wasser 3-Hydroxy- pyridin (XI) bildet. Die Abspaltungsreaktion zeigt weitgehende Parallelen zu der von ANET 9) in der alicyclischen Reihe aufgefundenen Spaltung von Diketosylaminosauren zu 3-Desoxy-hexoson. In der cyclischen Reihe ist eine Weiterreaktion unter Aromati- sierung leicht moglich.

Das Verhaltnis, in dem die Reaktionswege zu X und XI beschritten werden, ist von den Reaktionsbedingungen abhangig. Bei Hydrolyse von I mit 0.1 n HCI bei 70" erhalt man die kristallisierte AMADoRI-Verbindung X (ca. 12%) und als Haupt-

H

6) K. HEYNS und H.-F. GR~TZMACHER, Z. Naturforsch. 16b, 293 (1961). 7) C. SCHOPF, A. KOMZAK, F. BRAUN und E. JACOBI, Liebigs Ann. Chem. 559, 1 (1948);

8) F. WEYGAND, H. SIMON, K. D. KEIL und H. MILLAUER, Chem. Ber. 97, 1002 (1964). 9 ) E. F. L. J. ANET, Austral J. Chem. 13, 396 (1960); [C. A. 55, 4368 (1961)l; 15, 503 (1962).

10) K. HEYNS, H. BREUER und H. PAULSEN, Chem. Ber. 90, 1374 (1957).

C. SCHOPF und Mitarbeiter, ebenda 608, 88 (1957).

1965 Monosaccharide mit stickstoffhaltigem Ring, V 191

' I V O H

CHlO#-H1O

HO 0- OH

VII

_ _ - - - - - - I

I Eliminierung

17 I HO I

AMADORI- Umlagerung 1

HO

OH IX

3 HCOzH f Perj odat- 0 \ /

t--- C Hz- NH 2 Spaltung I HO

COzH OH OH x OH XI

HO I!& HO 0 XIIIOH

N-NH-R XI1

AcO QC

XVOAC

HO QC

XV1OH

R = 2.4-Dini t ro-phenyl

Pejodat-

Spaltung -

HO

XI v

CHz- CHO CH2- CHO

Ac-N<

p a R H 4

XVII

produkt 3-Hydroxy-pyridin. Hydrolyse mit 0.1 n DCl bei 70" liefert fast ausschlieBlich 3-Hydroxy-pyridin und nur wenig AMADoRI-Verbindung X. Bei niedrigeren Hydro-

192 H. PAULSEN Bd. 683

lyseternperaturen erhoht sich der Anteil an AMADoRI-Verbindung. Hydrolyse von I bei Raurnternperatur in 1 n HC1 liefert 40% AMADoRr-Verbindung X und wenig 3-yydroxy-pyridin. Bei 0" wird praktisch kein 3-Hydroxy-pyridin rnehr gebildet.

In den bei niedriger Ternperatur erhaltenen Hydrolysaten fanden wir eine aul3erst labile Verbindung, die ein Vorprodukt der AMADoRI-Verbindung darstellt. Bei Raurnternperatur lagert sie sich allrnahlich in die AMADoRr-Verbindung urn, beirn Erhitzen liefert sie ein Gernisch von 3-Hydroxy-pyridin und AMADORI-Ver- bindung. Ob hier eine Verbindung der Struktur IV oder VII vorliegt, wird noch gepruft.

Die Furanoside 11 und 111 lassen sich leicht rnit 0.1 n HCI bei 70" spalten und liefern das gleiche Gernisch von 3-Hydroxy-pyridin und AMADORI-Verbindung X, wie es bei der Hydrolyse von I erhalten wird. Die freigesetzte 5-Amino-5-desoxy-~-xylo- furanose bildet offenbar sofort die Piperidinose-Form IV, welche analog dern an- gegebenen Reaktionsscherna weiterreagieren kann. Auch die Hydrolyse der N-Acetyl- piperidinose V und der N-Acetyl-furanose V1 unter Bedingungen, bei denen die N-Acetylgruppe abgespalten wird, ergibt ein solches Gemisch von 3-Hydroxy- pyridin und AMADORI-Verbindung X. Die Reaktion durfte wiederum uber die Piperidinose IV ablaufen.

Die katalytische Hydrierung der AMADoRI-Verbindung X kann zu zwei Isorneren fuhren, namlich zu 1.5-Didesoxy-1.5-imino-xylit (XIII) und zu 1.5-Didesoxy- 1 S-irnino-~-lyxit (XIV). Bei Hydrierung des Hydrochlorids von X in neutraler waiDriger Losung wurde bevorzugt die xylo-Verbindung XI11 erhalten neben einer geringen Menge der linksdrehenden Zyxo-Verbindung XIV. Das Isornere XI11 liefert ein gut kristallisierendes Tetraacetat (XV).

Die xylo-Konfiguration von XV ergibt sich daraus, dal3 die Verbindung keine opti- sche Drehung aufweist (Syrnrnetrieebene). Das NMR-Spektrum von XV zeigt irn Bereich der CH3 -CO-Gruppen drei Signale rnit den Intensitaten 1 : 2 : 1 und den 7-Werten 7.88, 7.94 und 7.95 ppm. Das Signal bei 7.88 pprn entspricht der >N-COCH3-Gruppe. Von den beiden anderen Signalen kann das rnit hoher Inten- sitat bei 7.94 ppm den beiden -0-COCH3-Gruppen an C-2 und C-4 zugeordnet werden, wahrend das rnit niedriger Intensitat bei 7.95 pprn der -0-COCH3- Gruppe am C-Atom 3 zukornrnt. Beide Signale liegen in der fur aquatoriale Hydroxyl- gruppen charakteristischen Region 111, was gleichfalls rnit Formel XV uberein- stirnrnt.

Die partielle Verseifung von XV liefert das N-Acetat XVI. Dieses verbraucht 2 Mol Perjodat unter gleichzeitiger Bildung von 1 Mol Ameisensaure. Als weiteres Spalt- stuck wurde der Dialdehyd XVII erhalten, der rnit NaBH4 in das Diol XVIII iiber-

11) F. W. LICHTENTHALER, Chem. Ber. 96, 2047 (1963).

1965 Monosaccharide mit stickstoff haltigem Ring, V 193

gefiihrt wurde. Nach saurer Hydrolyse unter Abspaltung der N-Acetylgruppe wurde aus XVIII Diathanolamin isoliert. Dieser Reaktionsweg beweist die Richtigkeit der Formel X.

Die Piperidinose-Formen von 5-Aminopentosen konnen demnach eine cyclische AMADORI-UmlagerUng eingehen, wobei Derivate des 3-0x0-piperidins entstehen. Als Konkurrenzreaktion tritt schon unter recht milden Bedingungen in saurer Losung eine dreifache Wasser-Abspaltung zu 3-Hydroxy-pyridin-Derivaten ein, eine Reaktion, die auch fur 5-Aminohexosen und 5-Alkylaminohexosen charakteristisch ist. Eine interessante Parallele zu dieser Reaktionsfolge haben wir in den Fragmentierungs- prozessen gefunden, wie sie im Massenspektrometer auftreten *). Trihydroxypiperidin- Derivate liefern als ein Hauptspaltstiick ebenfalls das 3-Hydroxy-pyridinium-Ion der Massenzahl96.

139

125 % I

Abbildung I . Massenspektrum von 1.5-Acetimino-2.3.4-O-triacetyl-1.5-desoxy-xylit (XV) Die relative Intensitat des Ions der Masse 139 wurde = 100 % gesetzt.

Vom Tetraacetat XV haben wir das Massenspektrum (s. Abb. 1) genauer unter- sucht. Die Verbindung gibt den gut nachweisbaren Molekiil-Peak MZ 301. Das Schema 2 zeigt die Spaltungswege und Abbaureaktionen. Der wichtigste Spaltungsweg verlauft iiber eine Abspaltung von Essigsaure zum ,,Allylradikal-Ion" MZ 241 ; dieses verliert wiederum Essigsaure zum Ion MZ 181, welches Keten abspaltet zum Ion MZ 139. Das Fragment MZ 139 geht auf zwei Wegen in das 3-Hydroxy-pyridi- nium-Ion MZ 96 iiber und bildet aul3erdem ein Pyridinium-Ion MZ 80. Die Haupt- ubergange konnten durch Beobachtung metastabiler Ionen (msP) belegt werden.

Ein zweiter, weniger bevorzugter Weg fiihrt iiber das Ion MZ 258, welches unter mehrfacher Keten- und Wasser-Abspaltung in der im Schema 2 gezeigten Weise zum 3-Hydroxy-pyridinium-Ion MZ 96 zerfallt. Ferner treten noch die Ionen

*) Herrn Dr. H.-F. GRUTZMACHER, Hamburg, danke ich fur die Aufnahme und Diskussion der Massenspektren.

Liebigs Ann. Chem. Bd. 683 13

194 H. PAULSEN Bd. 683

-CH,CO*

OAc 13011

-AcOH 4 - OAc

2 4 1 -

-AcOH

0,Ac .1

Q - m s P - H 179

OAc 11811 - L

-CH,COO* J

122 -

2

‘ ‘OAc

OAc OH 258 2 I 6

-AcOH I -CH&=O 1 198 174

- CH*=C=O I -AcOH 156

I

180

i -CH2=C=0

-

04 OAc

“8

H

OH 114

1 J

Schema 2. Abbauwege des 1.5-Acetimino-2.3.4-0-triacetyl-l.5-didesoxy-xylits (XV) bei massenspektrometrischer Untersuchung. Hauptabbauweg : kraftig gezeichnete Pfeile.

msP = metastabiles Ion.

1965 Monosaccharide rnit stickstoff haltigem Ring, V 195

CH~CO-O-CH=CH-O-COCH~ (MZ 144) -+ CH3CO-O-CH=CH-OH (MZ 102) + CH3CO-O-C=CH (MZ 84) auf, deren Entstehung nicht i m einzelnen bekannt ist, die aber allgemein in Massenspektren von 0-Acetylzuckern zu finden sind 12).

BESCHREIBUNG D E R VERSUCHE

Chromatographie: Alle Reaktionsansatze wurden dunnschichtchromatographisch uber- priift. Flienmittel: 9 Tle. n-Butanol, 3 Tle. Aceton, 2 Tle. Eisessig, 2 Tle. Ammoniak/ Wasser (1 : 4), 2 Tle. Wasser. Anfarbung der reduzierenden Substauzen rnit ammoniakalischer AgN03-Losung, der Glykoside rnit N.N'-Dimethyl-p-phenylendiamin/Schwefelsaure oder Permanganat/Perjodat, des 3-Hydroxy-pyridins mit diazotierter Sulfanilsaure und Nachspruhen rnit Natronlauge.

1.5-Didesoxy-1.5-imino-~-threopentulose (X). - 5 g 5-Amino-1.2-O-cyclohexyliden-5-desoxy- ~-xylofuranose.HC/3) ( I ) wurden in 50 ccm 1 n HCI 5-6 Tage bei ca. 20" hydrolysiert. Die Liisung wurde verdiinnt, durch Schutteln rnit Amberlite IR 45 [OHQ-Form] geriau neutralisiert, mit Aktivkohle geklart und i. Vak. eingeengt. Nach Zugabe von 20 ccm Athanol wurde wie- derum zum dunnfliissigen Sirup eingeengt, welcher nach 1-2 Tagen im Eisschrank zu einem Kristallbrei erstarrte. Die Kristalle wurden rnit wenig Methanol angeriihrt und abgetrennt. Ausbeute 1.4 g (40%), Schmp. 125-126" (Zers.). Bei langerer Hydrolysedauer sind die Aus- beuten geringer. Die Mutterlauge enthielt praktisch kein 3-Hydroxy-pyridin, aber einen weiteren, langsam im Chromatogramm laufenden reduzierenden Fleck. Umkristallisiert wurde X aus wenig Wasser rnit anschlienender Zugabe von Athanol. Schmp. 127-128" (Zers.); = -30.1" (c = 0.93, Wasser; keine Mutarotation).

C5HllN04. HCI (185.6) Ber. C 32.35 H 6.52 N 7.55 C1 19.10 Gef. 32.22 6.45 7.31 19.22

Gef. Mol.-Gew. 187 (osmometrisch in Wasser nach der MECHROLAB-Methode; die Ver- gleichskurve wurde rnit Glucosamin . HCI hergestellt).

Hydrolyse von I zum 3-Hydroxy-pyridin (XI) und Amadori-Produkt X : 2 g Hydrochlorid von I wurden in 20 ccm 0.1 n HCI 2.5 Stdn. bei 70" hydrolysiert. Das Dunnschichtchromato- gramm zeigte als Reaktionsprodukte XI (RF = 0.6) neben wenig X (RF = 0.4). Die Losung wurde i. Vak. bei 30" auf 5 ccm eingeengt. Es wurde rnit etwa 10 ccm Athano1 nachdestilliert, wobei sich Kristalle abschieden. Ausbeute 225 mg (16%) Hydrochlorid von X ; Schmp. 127 bis 128". Die Verbindung war identisch rnit dem durch Hydrolyse von 1 bei niedriger Tem- peratur erhaltenen Produkt.

Die Mutrerfauge (optisch inaktiv) wurde eingeengt, in Wasser aufgenommen, rnit Car- boraffin entfarbt und wiederum mit Athanol mehrmals nachdestilliert. Der gut getrocknete Restsirup kristallisierte im Eisschrank. Die dunklen Kristalle wurden rnit wenig Isopropyl- alkohol/Ather angerieben, abfiltriert und nachgewaschen. Ausbeute 550 mg (56 %). Um- kristallisieren aus Isopropylalkohol ergab 250 mg farblose Kristalle, Schmp. 108 - 1 lo", die mit authent. 3-Hydroxy-pyridin. HCI identisch waren.

12) K. HEYNS und H. SCHARMANN, Liebigs Ann. Chem. 667, 183 (1963). 13'

196 H. PAULSEN Bd. 683

Perjodatspaltung von X : In einem analytischen Versuch verbrauchte X in ungepufferter Losung nach 0.5 Stdn. 3.07 Mol Perjodat, und es entstanden 2.69 Mol Saure. Die Werte blieben weitere 2 Stdn. konstant. - Praparativer Versuch: Es wurden 100 mg Hydrathydro- chlorid X mit 340 mg freier Perjodsaure in 10 ccm Wasser 3 Stdn. oxydiert. Die Titration einer Probe ergab, daR 90% von X gespalten waren. Die Losung wurde i. Vak. eingeengt und der kristallisierte Riickstand rnit 5 ccm Methanol/Wasser (9 : 1 ) extrahiert. Der Extrakt zeigte im Papierchromatogramm (Butanol/Eisessig/Wasser und Pyridin/Isoamylalkohol/Wasser) sowie im Diinnschichtchromatogramm (Chloroform/Methanol/Ammoniak) einen Nin- hydrin-positiven Fleck, welcher rnit Glycin identisch war. Der Extrakt wurde eingeengt und der Ruckstand (15 mg) mit 60.4 mg NaHC03 + 100.9 mg 2.4-Dinitro-~¶uorbenzol in 1 ccm Wasser + 2 ccm Athanol 2 Stdn. geriihrt. Nach Einengen und Ausschiitteln mit k h e r wurde die waRr. Schicht auf pH 1-2 angesauert, das erhaltene DNP-Glycin mit Ather extrahiert und rnit Diazomethan in den Ester iibergefiihrt. Chromatographie des Riickstandes an rnit Formamid/Aceton (1 : 2) impragniertem Papier im FlieRmittel Cyclohexan/Benzol (65 : 35) zeigte Identitat rnit DNP-Glycinmethylester.

1.5-Didesoxy-l.5-imino-~-threopentulose-2.4-dinitrophenylhydrazon ' HCI (XII). - 200 mg Hydrathydrochlorid X wurden in 35 ccm absol. Methanol heiB gelost, 214 mg 2.4-Dinitro- phenylhydrazin und 0.4 ccm 1 n HCl zugefiigt und 2 Stdn. auf 60" erhitzt. Die Losung wurde i. Vak. auf 3-4 ccm eingeengt, wobei sich gelbe Kristalle abschieden, die abgetrennt und rnit wenig absol. Methanol gewaschen wurden : 255 mg (70 %) diinnschichtchromatograpbisch einheitliches Produkt vom Schmp. 169- 173"( Zers.). Die Kristalle wurden in wenig heiRem Methanol gelost, die Losung wurde zur Kristallisation i. Vak. eingeengt. Die Analysensubstanz wurde 3mal auf diese Weise gereinigt und i. Vak. iiber P205 bei 60" getrocknet; Schmp. 172- 174" (Zers.). Das 2.4-Dinitro-phenylhydrazon zeigte im IR-Spektrum die chhak- teristische Doppelbande bei 1600 und 1630 cm-1. Das Spektrum stimmt weitgehend mit dem des Cyclohexanon-2.4-dinitro-phenylhydrazons uberein.

CllH13N506.HCl (347.7) Ber. C 37.99 H 4.06 N 20.14 C1 10.20 Gef. 38.17 4.09 20.03 9.98

1.5-Didesoxy-1.5-imino-xylit.HCl (XIII). - 180 mg Hydrathydrochlorid X wurden rnit 90mg PtO2 in 30ccm Wasser hydriert. In 2-3 Stdn. war die Hydrierung beendet, die Losung wurde rnit Carboraffin geklart und i. Vak. eingeengt. Ausbeute 160 mg (96%) farb- loser Sirup, der keine Reduktionseigenschaften mehr aufwies; [cr]LO = -2.4" ( c = 3.3, Wasser). Die optisch inaktive xylo-Verbindung stellt das Hauptprodukt dar; die Drehung riihrt von etwas gleichzeitig gebildeter lyxo-Verbindung her.

CsH11N03.HCl (169.6) Ber. C 35.88 H 7.07 N 8.25 Gef. C 35.89 H 6.94 N 7.85

Die Substanz verbrauchte in ungepufferter Losung nach 3 Stdn. 3.06 Mol Perjodat unter Freisetzung von 3.18 Mol Saure. Mit NaN02 wurde in saurer Losung nach VAN SLYKE (Modifizierung nach K A I N Z ~ ~ ) ) kein Stickstoff entwickelt. Die Substanz besitzt demnach keine primare Aminogruppe.

1.5-Acetimino-2.3.4-O-triacetyl-l.5-didesoxy-xylit (XV). - 1.5 g Hydrathydrochlorid X wurden mit 700 mg PtO2 in 750 ccm Wasser 3 Stdn. hydriert. Der nach dem Einengen er-

13) G. KAINZ, Mikrochim. Acta [Wien] 1953, 349.

1965 Monosaccharide rnit stickstoff haltigem Ring. V 197

haltene Sirup (1.3 g) wurde 24 Stdn. uber P205 bei 40" getrocknet und in 15 ccm Pyr!din + 6.3 ccm Acetanhydrid suspendiert. Nach 24 Stdn. wurde rnit Wasser verdunnt, rnit Kohle geklart und eingeengt, wobei die Substanz teilweise kristallisierte. Es wurde mit Athanol funfmal nachdestilliert, mit wenig Essigester versetzt und 24 Stdn. im Eisschrank gehalten. Ausbeute 1.6 g Rohprodukt (65 %). Nach Umkristallisation aus Essigester unter gleich- zeitiger Klarung mit Carboraffin wurden 1.1 g erhalten; Schrnp. 119.5--121", [@ID -0".

C ~ ~ H I ~ N O ~ (301.3) Ber. C 51.82 H 6.36 N4.65 Gef. C 51.89 H 6.31 N 5.00

Im N MR-Spektrum (Losungsmittel Deuterochloroform) traten in der Region der CH3- Protonen der Acetylgruppen 3 Signale rnit den Intensitaten 1 : 2 : 1 und den r-Werten 7.88, 7.94, 7.95 ppm auf.

Die Mutterlauge des Rohproduktes von XV wurde von einem in Essigester unloslichen 0 1 abgetrennt und zum Sirup eingeengt, welcher im Eisschrank kristallisierte. Die Kristalle wurden mit Ather verrieben: 40 mg vom Schmp. 91 - 122", [CC]$~ = - 16.3" ( c = 1.4, Chloro- form). Die Substanz enthalt nach Aussage des NMR-Spektrums zur Hauptsache 1.5-Acet- imino-2.3.4-O-triacetyl-1.5-didesoxy-~-lyxit neben X V . Hydriert man X in schwach salz- saurer Losung (pH 1-2) und acetyliert anschlieflend, so erhalt man mehr lyxo-Verbindung neben der xylo-Verbindung XV. Die Abtrennung der lyxo-Verbindung von einem gleich- zeitig gebildeten, in Essigester unloslichen 0 1 bereitet Schwierigkeiten.

1.5-Acetimino-1.5-didesoxy-xylit (XVI). - 700 mg X V wurden in 60 ccm rnit Ammoniak gesattigtem Methanol 24 Stdn. stehen gelassen. Dann wurde i. Vak. abdestilliert, rnit Wasser nachdestilliert und aus Isopropylalkohol umkristallisiert. Ausbeute 273 mg (67 %) vom Schmp. 192-1194", [x]D -0".

C7H13N04 (175.2) Ber. C 47.99 H 7.48 N 7.95 Gef. C 47.64 H 7.35 N 8.04

Perjodat-Spaltuny von XVI: In einem analytischen Versuch wurde XVI rnit NaJ04 in ungepufferter Losung umgesetzt. Nach 1 Stde. waren 1.98 Mol Perjodat verbraucht und 0.92 Mol Ameisensaure gebildet. Diese Werte blieben in weiteren 3 Stdn. konstant. - Priipa- rativer Versuch: Zur Darstellung freier Perjodsaure wurden 348 mg NaJO4 uber eine Saule (2 ccm) Lewatit S I00 (Ha-Form) gegeben. Der Durchlauf wurde rnit 100 mg XVI ver- setzt. Nach 2 Stdn. war die ber. Menge Perjodsaure verbraucht, und die Losung wurde durch Schutteln rnit Amberlite 1R-45 (OH@-Form) neutralisiert (pH 5-6). Bei 0" wurden 134 mg NaBH4 in 1 Stde. unter Ruhren zugefugt und 24 Stdn. stehen gelassen. Das uber- schussige NaBH4 wurde rnit Aceton zerstort, die Losung durch Ruhren rnit Lewatit S 100 (He-Form) neutralisiert (pH 5), i. Vak. eingeengt und zur Entfernung der Borsaure mehr- fach mit Methanol abgedampft. Der Ruckstand wurde mit 0.5 ccm 1 n HC14 Stdn. bei 90" hydrolysiert, verdunnt und iiber eine Saule von Dowex 1 (OH@-Form) (2 ccm) gegeben. Der alkalische Durchlauf wurde eingeengt und der Ruckstand bei 0.1 Torr destilliert. Das IR-Spektrum des oligen Destillats war identisch rnit dem vom Diiithanolamin. Das Papier- chromatogramm [Butanol/Eisessig/Wasser (4 : 2 : 4)] zeigte mit Diathanolamin identische blaue Flecke nach Anfarbung rnit 5 % Natrium-nitroprussid + 2 % NazCO3 in 10-proz. waflr. Acetaldehyd.

Methyl-5-amino-5-desoxy-~-~-xylofuranosid~ HC1 (11). - 5 g Hydrochlorid von I wurden in 250 ccm absol. Merhanol, welches 0.5 % HCI enthielt, 24 Stdn. unter Feuchtigkeitsab- schluR auf 60" erwarmt. Enddrehung: [cr]iO = + 16.0". Das Dunnschichtchromatogramm

198 H. PAULSEN Bd. 683

[n-Butanol/Aceton/Wasser (4: 5 : I)] zeigte neben wenig 3-Hydroxy-pyridin (RF = 0.8) und wenig Ausgangsprodukt (RF = 0.7) als Hauptprodukt das p-Xylofuranosid (RF = 0.25) neben dem a-Xylofuranosid (RF = 0.30). Die Losung wurde rnit Bleicarbonat neutralisiert und rnit Kohle geklart. Nach Einengen i. Vak. kristallisierte der Ruckstand. Die Kristalle wurden rnit Athanol/Ather (2 : 1) verrieben, abfiltriert und gewaschen. Ausbeute 1.8 g (48 %). Umkri- stallisation aus absol. #than01 ergab 1.3 g; Schmp. 141 - 143' (Zers.), [or]ho = -76.6" (c = 1.5, Methanol).

C ~ H I ~ N O ~ . H C I (199.6) Ber. C 36.09 H 7.07 N 7.02 Gef. C 36.11 H 7.03 N 7.02

Das NMR-Spektrum zeigt fur das Proton an C-1 eine Kopplungskonstante von 0.3 Hz, was einem Dihedralwinkel von etwa 90" entspricht, wie er in der P-Form vorliegt.

Bei Hydrolyse rnit 0.1 n HCI bei 70" geht die Verbindung quantitativ in 3-Hydroxy-pyridin und 1.5-Didesoxy-l.5-imino-~-threopentuIose (X) uber. Die Spaltung von I1 rnit NaJ04 in ungepufferter Losung ergab :

Perjodatverbrauch nach 2 Stdn. 0.05; 6.5 Stdn. 0.77; 24 Stdn. 0.92 Mol Saurebildung nach 2 Stdn. 0.12; 6.5 Stdn. 0.36; 24 Stdn. 0.61 Mol

Die sehr langsame Reaktion spricht fur ein Furanosid rnit trans-Glykol-Gruppierung. Daneben tritt eine unkontrollierte Saurebildung ein.

Die Mutterlauge von I I wurde zum Sirup eingeengt, der [or]ko = +27.7" zeigte. Im NMR- Spektrum war ein Dublett, T = -4.91 ppm rnit J = 4.2 Hz, zu erkennen, welches dem Proton am C-Atom 1 der or-Form I11 zukommt. Der Sirup enthielt in geringerer Menge auch die P-Form I1 und das Ausgangsprodukt I . 700 mg des Sirups wurden zur Abtrennung von I uber eine kleine Kieselgelsaule (Elution rnit Butanol/Eisessig/Wasser = 4 : 2 : 4) ge- reinigt. Die Fraktionen, welche I1 4- 111 enthielten, wurden zum Sirup eingeengt und auf eine Saule (15ccm) AmberliteIR400 (OHQ-Form) gegeben, rnit Wasser eluiert und die Drehung der Fraktionen bestimmt. Die Fraktion mit der hochsten positiven Drehung ergab 39 mg 111; Sirup, [or]ko = + 134.7" (c = 1.7, Methanol).

Methyl-5-acetamino-5-desoxy-~-~-xylofuranosid. - 200 mg Hydrochlorid von I I wurden in 4 ccm Methanol/Wasser (2 : 1) mit 0.5 ccm Acetanhydrid und 0.5 ccm Triiithylamin 24 Stdn. bei Raumtemperatur stehen gelassen. Die Losung wurde rnit Wasser verdiinnt, iiber eine kleine Saule Lewatit S 100 (Ha-Form) gegeben und der Durchlauf rnit Amberlite I R 45 (OH@-Form) entsauert. Nach dem Einengen wurde rnit Carboraffin entfarbt und mehrmals rnit k h a n o l nachdestilliert: 150 mg Sirup, [or]&0 = -24.1" (c = 1.7, Wasser). Im IR-Spektrum finden sich die Amid-I- und Amid-11-Bande.

CsH15N05 (205.2) Ber. C 46.82 H 7.37 N 6.83 Gef. C 46.39 H 7.48 N 6.99

Methyl-5-acetamino-2.3-O-diacetyl-5-desoxy-~- ~-xylofuranosid. - 200 mg Hydrochlorid von I I wurden in 12 ccm absol. Pyridin + 1.7 ccm Acetanhydrid suspendiert. Nach 3 Tagen (bei Raumtemperatur) war alle Substanz gelost. Nach Einengen i. Vak. wurde in Wasser gelost, rnit Amberlite IR 45 (OH@-Form) entsauert und rnit Carboraffin geklart. Dann wurde i.Vak. eingeengt und mehrfach mit Athano1 nachdestilliert. Ausbeute 210 mg farbloser Sirup, [or]hO = -14.5" (c = 1.1, Wasser).

C12H19N07 (289.3) Ber. C 49.83 H 6.62 N 4.84 Gef. C 49.71 H 6.50 N 5.20