334 W. Muller 1974

Liebigs Ann. Chern. 1974, 334 - 335

Notiz iiber die Darstellung des 3,6-Diaminoxanthyliumkations Werner Miiller Gesellschaft f u r Molekularbiologische Forschung rnbH. D-3301 Stockheim/Braunschweig, Mascheroder Weg 1

Eingegangen am 23. Oktober 1973

Das bisher nicht beschriebene 3,6-Diarninoxanthyliumkation l aBt sich leicht in einer ein- stufigen Reaktion aus 3-Aminophenol und Formaldehyd in konzentrierter Schwefelsaure gewinnen.

Note on the Preparation of the 3,dDiaminoxanthylium Cation The hitherto undescribed 3,6-diaminoxanthylium cation can be prepared easily in a one-step reaction from 3-aminophenol and formaldehyde in concentrated sulfuric acid.

Im Zuge unserer Untersuchungen uber basen- und sequenzspezifische DNA-Kom- plexbildner 1) benotigten wir zu Vergleichszwecken das Sauerstoffanaloge zum 3,6- Diaminoacridin (Proflavin), das 3,6-Diaminoxanthyliumkation (1).

Zu unserer Uberraschung stellten wir bei der Durchsicht der Literatur fest, darj dieser Grundkorper fur zahlreiche N-Alkyl- oder 9-Phenylderivate aus der Reihe der Diaminoxanthyliumsalze offensichtlich noch nicht hergestellt worden ist. Wie sich nach einigen Vorversuchen herausstellte, diirfte der Grund hierfiir sein, daB diese Verbin- dung auf dem ublichen Syntheseweg fur N-substituierte Diaminoxanthyliumsalze (z. B. Pyronin G) nicht zuganglich ist. Dieser Weg verlauft uber eine Diphenylmethan- Zwischenverbindung, die aus einem 3-Aminophenolderivat und Formaldehyd in schwach saurem oder schwach basischem warjrigem Medium entsteht und die an- schlieBend in 60- bis 70proz. Schwefelsaure zum Xanthenderivat cyclisiert wird. Die nachfolgende Oxidation liefert das Xanthyliumkation. Wahrend das Pyronin G aus 3-(Dimethy1amino)phenol und Formaldehyd leicht in dieser Weise aufgebaut werden kann, entstehen aus dem 3-Aminophenol mit Formaldehyd unter analogen Bedin- gungen nur harzartige, polymere Produkte. Durch Zufall zeigte sich jedoch, dalj man beim Arbeiten in konzentrierter Schwefelsaure als Losungsmittel in der Kalte aus diesen Komponenten in sehr geringer Menge ein Produkt erhalt, welches nach dem UV-Spek- trum das gewunschte 3,6-Diaminoxanthy1iumsalz darstellt. Die Ausbeute an dieser Verbindung lieB sich durch Variation der Konzentration der Ausgangsstoffe sowie der Reaktionstemperatur erheblich steigern. Die besten Ausbeuten (1 5 -25 %) wurden beim Arbeiten mit 0.4molarer Aminophenol-Losung in 98 proz. Schwefelsaure nach Zusatz der stochiometrischen Menge Formaldehyd und langsamem Erhohen der Reaktionstemperatur von 20 auf 160°C erhalten.

Die nach chromatographischer Reinigung als Perchlorat in roten Nadeln kristalli- sierende Verbindung lost sich in Wasser oder Alkoholen mit griinlicher Farbe und

1 ) W. Miiller und D. M . Crothers, Veroffentlichung in Vorbereitung.

1974 Darstellune des 3.6-Diaminoxanthvliumkations 335

extrem starker gelber Fluoreszenz. In dieser Eigenschaft sowie in Lage und Form der Absorptionsbande im sichtbaren Spektralbereich stimmt sie rnit dem seit langem be- kannten 3,6-Diamino-9-phenylxanthyliumsalz 2) (Rosamin) sowie dessen 2'-Methoxy- carbonylderivat (Rhodamin-methylester 2)) uberein. Da man eine solche Uberein- stimmung auch in der Acridinreihe zwischen 3,6-Bis(dimethylamino)-9-phenylacridin und der nicht phenylierten Verbindung (Acridinorange) sowie zwischen dem Pyronin G und seinem 9-Phenylderivat findet, schien die Identitat dieser Verbindung nicht mehr fraglich. Die massenspektroskopisch ermittelte Molekulmasse sowie die Elemen- taranalyse bestatigten, daB in dieser einfach durchfuhrbaren, einstufigen Reaktion das gewunschte 3,6-Diaminoxanthyliumkation entstanden war.

Hinsichtlich der Eigenschaften dieser Verbindung fallt die im Vergleich zum Pyronin G wesentlich geringere Tendenz zur Assoziation in waBrigen Medien auf, wie man sie auch beim Proflavin im Vergleich zum Acridinorange findet.

Diese Arbeit ist im Sonderforschungsbereich 75 (Molekulare Biologie, Biochernie und Biophysik), Braunschweig, entstanden.

Experimenteller Teil Eine Losung von 1.1 g 3-Aminophenol in25 ml H2S04 (98 - 100 %) versetzteman tropfenweise

bei Raumtemperatur mit 0.4 ml 40proz. Formaldehyd-Losung und lieB die klare Losung ca. 20 h bei Raumtemperatur stehen. AnschlieBend erwarmte man 20 h auf 97"C, 3 h auf 140°C und 1 h auf 160°C, go8 die rotbraune Schmelze nach dern Abkiihlen in 200 ml Wasser und erhitzte zum Sieden. Nach dem Abfiltrieren kochte man den Riickstand 4mal rnit je 75 ml Wasser aus, vereinigte die waBrigen Ausziige mit dem ersten Filtrat und stellte durch Zusatz von festem Natriumacetat den pH-Wert des Auszugs auf 4-5 ein. Die Losung extrahierte man 4mal rnit je 250 ml Butanol, wusch den Butanolextrakt 3mal rnit 0.05-0.1 M

NaC1-Losung und einmal rnit 0.1 M Natriumacetatpuffer (pH 4.6). Die organische Phase dampfte man i. Vak. (Badtemperatur 40°C) zur Trockne ein, nahm den Riickstand in 30 ml Methanol (0.5 % Essigsaure enthaltend) auf und filtrierte iiber eine Saule (70 x 2.5 cm) aus Sephadex LH 20 im gleichen Medium. Das Eluat der Hauptzone dampfte man i. Vak. (Badtemperatur 30°C) zur Trockne ein, nahm den Riickstand in 20 ml 0.1 M Natriumacetat- puffer (pH 4.6) in 40proz. Isopropylalkohol auf und filtrierte iiber eine Saule (70 x 3 cm) aus Methoxycarbonylcellulose, die zuvor rnit dem gleichen Losungsmittelgemisch aquilibriert worden war.

Das Eluet der Hauptzone dampfte man i. Vak. (Badtemperatur 40°C) zur Trockne ein, nahrn den Riickstand in 15 ml eines Gemisches aus Chloroform/Methanol/Essigsaure (7:2:0.1) auf und chromatographierte im gleichen System an Sephadex LH 20 (Saule: 3 x 60 cm). Die Substanz der Hauptzone wurde nach dem Verdampfen des Losungsmittels i. Vak. in 50 ml Wasser aufgenommen, rnit einem Tropfen 2 N HCIO4-Losung und 3 ml 5 M NaC104-Losung versetzt. Das sich rasch ausscheidende kristalline Perchlorat von 1 wusch man mehrmals rnit wenig eiskaltem Wasser und trocknete bei 10-3 Torr iiber KOH. Aus- beute 150-300 mg (20%). - UV (0.01 M Na-Phosphat, pH 7.01) A,,, (log E) = 496 (4.92), 242 nm (4.62).

C13HllN205C1 (310.7) Ber. C 50.25 H 3.56 N 9.01 C1 11.41 Gef. C 50.44 H 3.73 N 9.17 CI 11.52 Mo1.-Masse 21 1 (massenspektrometr.)

2) R. Meyer, Ber. Deut. Chem. Ges. 32, 2120 (1899). [226/73