This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

Photodimerisierung von 6-fra/is-Styryl-4-methoxy-2-pyron ( = 5.6-Dehydrokawain), 1. Mitteilung Photodimerisation of 64raw6-Styryl-4-methoxy-2-pyrone ( = 5,6-Dehydrokawain)

Macki Kaloga+ und Ilona Christiansen Institut für Pharmakognosie und Phytochemie der Freien Universität Berlin, Königin-Luise-Straße 2 + 4, D-1000 Berlin 33

Z. Naturforsch. 36b, 505-507 (1981); eingegangen am 22. Dezember 1980

Piper methysticum G. Forst., Photodimerisation, 5,6-Dehydrokawain, /?-Truxinic Acid Structure

The photochemical behaviour of 5,6-Dehydrokawain (1) was investigated. An aceton solution of 1 was placed into a Petri-dish and allowed to evaporate. After a four weeks irradiation with a 100 W light bulb from a distance of 30 cm [1] the main component was isolated. Its structure and configuration is elucidated as r-l,c-2-di[6-(4-methoxy-2-pyrony 1) ] - J- 3 ,t -4-diphenyIcyclobutane (2) by means of spectroscopic methods and correla-tion with /?-truxinic acid after degradative reaction.

Bei der Suche nach besser resorbierbaren Deriva-ten der pharmakologisch getesteten Wirkstoffe von Rhizoma Kawa-Kawa (Piper methysticum G. Forst) wurden Kawain* und 5.6-Dehydrokawain (1) der direkten Lichteinwirkung einer 100-Watt-Glüh-lampe ausgesetzt [1]. Dabei erwies sich das Q-trans-Styryl-4-methoxy-2-pyron ( = 5.6-Dehydrokawain) als weitaus labiler gegenüber photochemischer Um-setzung. Bereits nach 1-wöchiger Belichtung des in einer Petrischale ausgefällten Dehydrokawains konnten drei hydrophilere Photoprodukte de nach-gewiesen werden. Nach 4 Wochen - nachdem keine weiteren Reaktionsveränderungen beobachtbar waren - wurde der Versuch abgebrochen. Die Haupt-komponenten Sb-II* (4,0%) und Sb-IV (22%)

0CH3

* Über die photochemische Umsetzung von Kawain und die Strukturaufklärung von Sb-II wird in einer späteren Mitteilung berichtet.

Abkürzungen: 1 = 5.6-Dehydrokawain; 2 = r-l.c-2-di[6-(4-methoxy-2-pyronyl)]-t-3.t-4-

diphenylcyclobutan. + Sonderdruckanforderungen an Dr. Macki Kaloga. 0340-5087/81/0400-0505/$ 01.00/0

konnten sc getrennt und Sb-IV als r-l.c-2-di-[6-(4-methoxy-2-pyronyl)]-t-3.t-4-diphenylcyclo-butan* (2) identifiziert werden.

Material und Methoden 6-trans-Styryl-4-methoxy-2-pyron ( == 5.6-Dehydrokawain) **

Die physikalisch-chemischen Untersuchungen wurden mit folgenden Geräten durchgeführt: 100-Watt-Glühlampe; Schmelzpunkte: Kofier Heiz-tischmikroskop ; lH-NMR-Spektren: WP 60 Bruker mit Tetramethylsilan als internem Standard; Massenspektren: Varian MAT CH5-DF, Auflösung 10000 (10% rel. Tal) ; Spectrosystem MS 100; Metastabile Zerfälle: Unimolekularer Zerfall im 1. feldfreien Bereich MAT711 7/2243, Aufnahme-bedingungen : 0,8 mA, 200 °C***; IR-Spektren: Uni-cam SP 1050.

Für die analytische DC wurden DC-Alufolien Kieselgel F254 (Merck) eingesetzt. Als mobile Phase diente Toluol/Aceton 80:20 (ohne Kammersätti-gung).

Für die Säulenchromatographie wurde mit Kiesel-gel der Korngröße 70 bis 230 mesh ASTM (Merck) gearbeitet.

1 g 5.6-Dehydrokawain wurde in wenig Aceton gelöst und in einer offenen Petrischale vier Wochen lang aus einem Abstand von 30 cm mit einer 100 Watt Glühlampe belichtet. Nach dieser Zeit waren ca. 25% der Ausgangssubstanz umgesetzt,

* IUP AC rules [Pure Appl. Chem. 45, 13 (1976)]. ** Herrn Prof. Dr. R. Hänsel und Frau J. Schulz,

Institut für Pharmakognosie und Phytochemie der Freien Universität Berlin, danken wir für die Über-lassung einer Probe des 5.6-Dehydrokawains.

*** Herrn Dr. G. Holzmann und Frau U. Ostwald, Institut für Organische Chemie der Freien Universi-tät Berlin, danken wir für die Aufnahme der Massen-spektren und die Messimg der metastabilen Zerfälle.

die im DC als Sb-I ( = Ausgangssubstanz, hRf 57), Sb-II (hRf 41), Sb III (hRf 30) und Sb-IV (hRf 23) erscheinen.

Die mengenmäßig dominierenden Reaktionspro-dukte Sb-II (40 mg) und Sb-IV (220 mg) wurden sc im System Kieselgel (250 g) Toluol/Aceton (95:5) isoliert.

Ergebnisse und Diskussion Aufgrund des Molekülionenpeaks vije = 456 des

Massenspektrums von Sb-IV (2) muß von einer Dimerisierung des 5.6-Dehydrokawains (1) ausge-gangen werden, in deren Folge das konjugierte System zwischen Pyron- und Phenylrest unterbro-chen wurde. Dadurch ist die starke hypsochrome Verschiebung des UV-Spektrums von 2 (Amax = 283 nm) gegenüber der Ausgangssubstanz (Amax = 344 nm) erklärbar. Ähnliche UV-Absorptionsdiffe-renzen werden von anderen Autoren beispielsweise für 7.8-hydrierte Styrylpyrone [2] oder ein analoges Yangonindimeres bestätigt [3].

Darüber hinaus fehlt im NMR-Spektrum das für die Styryldoppelbindung charakteristische AB-System mit JAB = 16 Hz. Auch die chemische Ver-schiebung bei <5 = 4,28 ppm läßt sich nicht mit derjenigen von Vinylprotonen (Styrylprotonen) ver-einbaren.

Über die Struktur des Dimerisierungsproduktes gibt die Hochauflösung des Massenspektrums weiter Aufschluß. Daß nämlich bei der erfolgten Photo-dimerisierung von 1 eine truxinsäureartige Cyclo-addition der Doppelbindungen C-7/C-8 eingetreten war, kann aus den durch metastabile Peaks ge-sicherten Fragmentionen AA, AB und BB gefolgert werden. Ein Zerfall, entsprechend der Fragmente AA und BB, wäre bei einer truxillsäureanalogen Struktur nicht möglich [3, 4].

OCH,

B =

Nachdem die Struktur von Sb-IV auf eine der Tru-xinsäure entsprechende Verbindung eingeschränkt werden konnte, sind für die Konfiguration des Cyclo-butans nunmehr nur noch 6 stereoisomere Verknüp-fungen denkbar:

A

A B A ß A 8

r ] N -hl Die Analyse des 60 MHz-1H-NMR-Spektrums

zeigt, daß die Protonen des Cyclobutans paarweise als zueinander symmetrisch angeordnete Multipletts (bei <5 = 4,00-4,13 ppm und d = 4,43-4,57 ppm) auf-treten, wobei jedes der beiden Multipletts zwei ver-schiedene Kopplungskonstanten beinhaltet. Die nicht symmetrisch gebauten Strukturen 5 und 6 können daher von vornherein aus der Gruppe der möglichen Konfigurationen ausgeschlossen werden. Auch 7 kann vernachlässigt werden, weil bei dieser Substitutionsform lediglich eine (cis-artige) Kopp-lungskonstante auftreten wird. Die verbleibenden isomeren Strukturen 2, 3 und 4 weisen nicht nur jeweils zwei Kopplungskonstanten auf, nämlich cis-und trans-artige, sondern ihre Protonen lassen sich auch paarweise unterschiedlicher chemischer Ver-schiebung zuordnen. Dadurch, daß bei der Variante 4 jedes Proton sowohl von Substituent A als auch von Substituent B axial flankiert ist, müssen die Diffe-renzbeträge der chemischen Verschiebungen sehr gering sein, d.h. die paarigen Multipletts werden enger als im Spektrum von Sb-IV zusammenrücken. Darüber hinaus sind die Substituenten bei dieser Konfiguration räumlich besonders günstig vonein-ander entfernt, so daß die Cyclobutanprotonen zu niedrigeren d-Werten hin verschoben sind [5, 6].

Ausschlaggebend für die Annahme der aus ener-getischen Gründen wahrscheinlicheren /S-Truxin-Konfiguration (2) war der Vergleich der chemischen Umgebung der paarweise auftretenden Protonen. Bei der Konfiguration 3 muß im Gegensatz zu 2 mit einem additiven Effekt der ungleichen Substituen-ten A und B auf die <3-Werte der Protonen H_i und H_2 bzw. H_3 und H_4 gerechnet werden, die gleich-zeitig als geminale und axial vicinale Reste die chemische Verschiebung beeinflussen. Der aufge-fundene mittlere Multiplettabstand im Spektrum von Sb-IV beträgt lediglich 0,45 ppm und legt daher

- in Übereinstimmung mit ähnlichen in der Litera-tur beschriebenen Verbindungen [5, 6] - die ß-Truxin-Konfiguration nahe*. Diese Konfiguration konnte zusätzlich durch oxidativen Abbau von 2 mit Osmiumtetroxid (OSO4) und Natriumperiodat (XaI04) nach Lemieux und Johnson [7] bestätigt werden. Dabei entstand eine Verbindung, die auf-grund ihres Schmelzpunktes, Schmp. = 209-211 °C, als /S-Truxinsäure (Schmp. = 209-210 °C [8]) identi-fiziert wurde.

Nach diesen Ausführungen muß bezweifelt wer-den, daß ein bereits 1971 beschriebenes - unter glei-chen Bedingungen erhaltenes - Photoprodukt von 5.6-Dehydrokawain (1) aus Aniba-Arten [1] das ci's-monomere Umlagerungsprodukt darstellt. Die damals veröffentlichten Daten lassen sich vielmehr als das hier beschriebene /3-truxinsäureartige Dimere interpretieren, zumal die gegenüber der Ausgangs-substanz wesentlich erhöhte Polarität des Photo-produkts mit einer Dimerisierung leichter als mit einer c/s-Umlagerung in einen kausalen Zusammen-hang zu bringen ist.

* Herrn Prof. Dr. R. Matusch, Institut für Pharmazie der Freien Universität Berlin, danken wir für seine Hilfe bei der Interpretation der NMR-Spektren.

Eigenschaften des Dimerproduktes (Sb-I V) Schmelzpunkt: 170 bis 172 °C; DC: hRf = 23 (Sb-II 41, Sb-III 30); Summenformel: C28H24O6 (456,15729, M© = 456,15510)

Ber. C 73,67 H 5.30, Gef. C 73,58 H 5,28.

UV: ACH3OH = 206 nrn (log £ = 4,78), 283 (loge = 4,07).

MS: mje (rel. Intensität %), 175 °C, 70 eV: 456(0,4), 331(0,5), 317(0,5), 276(2), 241(2,5), 228(100), 211(14,6), 200(78,9), 185(14,4), 180(57,6), 172(8,7), 165(6), 157(32,4), 129(11,6), 128(9,4), 125(32), 115(5), 103(12,5), 102(4,9), 91(3), 77(11,4).

Metastabile Zerfälle: Unimolekularer Zerfall im 1. feldfreien Bereich: R - C H = C H - R mje = 180 (AA, 0,6%); R - C H = C H - R ' mje = 228 (AB, 1,3%); R ' - C H = C H - R ' mje = 276 (BB, 1,9%).

IR: (KBr) v (cm-i): 1500, 1565 (arom. C=C) ; 1650 (Konj. C = 0 ) ; 1710-1725 (aufgespalten); 2940; 3025-3095 (arom.).

1H-NMR: (60 MHz) CDCI3 <5 (ppm): 3,73 (s, 6H, 2 x OCH3; 4,00-4,13 (m, 2H); 4,43-4,57 (m, 2H); 5,33 (d, J = 2 Hz, 2H, H-3); 5,98 (d, ./ = 2 Hz, 2H, H-5); 6,87-7,17 (m, 10H, arom. Protonen).

[1] C. M. Andrade da Mata Rezende, M.V. von Bülow, O. R. Gottlieb, S. Lamego Vieira Pinho und A. I. da Rocha, Phytochemistry 10, 3167 (1971).

[2] R. Hansel, L. Langhammer und H. Rimpler, Arch. Pharm. 300, 157 (1967).

[3] Ch. Y . Chuang, Dissertationsschrift, Berlin 1979. [4] U. Ebner und H.-H. Otto, Arch. Pharm. 311, 963

(1978).

[5] J. Vansant, S. Toppet, G. Smets, J. R. Declercq, G. Germain und M. van Meerssche, J. Org. Chem. 45, 1565 (1980).

[6] D. A. Ben-Efraim und B. S. Green, Tetrahedron 30, 2357 (1974).

[7] R. Pappo, D. S. Allen, R. U. Lemieux (Jr.) und W. S. Johnson, J. Org. Chem. 21, 478 (1956).

[8] R. Stoermer und E. Asbrand, Ber. 64, 2796 (1931).