262 Journal fur praktische Chemie. 4. Reihe. Band 35. 1967

Substitution am Azulen. Ill) Von H. FRANKE und M. M~HLSTADT

Inhaltsubersicht Es w i d die Reaktionsf5higkeit von a-Hydroxy-carbonsauren bzw. deren Ester sowie

der Hydrate von Carbonylverbindungen gegeniiber Azulen beschrieben.

Analog der von uns bereits beschriebenen Umsetzungen des Azulens mit Alkoholenl) sollten auch Hydroxy-carbonsauren bzw. deren Ester sowie Hydrate von Carbonylverbindungen diesen Kohlenwasserstoff in 1- bzw. 3- Stellung elektrophil substituieren. Die Reaktionsbedingungen wurden ahn- lich wie fur Carbinole beschrieben gewahlt .

In der Reihe der or-Hydroxy-carbonsauren wurden Verbindungen einge- setzt, die durch schrittweises Ersetzen der Phenylreste im Triphenylcarbinol durch Carboxylgruppen bzw. der Phenylreste der Benzilsaure durch Methyl- gruppen oder H-Atome entstehen.

Die erwarteten Umsetzungsprodukte wurderl jedoch nur bei der Reak- tion von Azulen mit Benzilsaure und Diphenylenglykolsaure erhalten. Die entstehenden Sauren wurden nicht isoliert, sondern mit Diazomethan in die besser zu reinigenden Methylester (I, I1 bzw. 111) uberfuhrt.

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VIT: R = (COOC,H,),(OH)C-, R’ = H VIII: R = R’ = (COOCzH6)2(OH)C-

1X: R = R‘ - Hexahydro-2,4,6-tr1keto-b-hydroxy-pyrimidyl-(5)- X: R = Hexahydro-‘2,4,6-triketo-5-hydroxy-pyrimidyl-(5)-, R’ = H

-

I) 1. Mitteilung: H. FRASKE u. M. MUKLSTdDT, z. Chem. 2, 275 (1962). H. FRAiYKh U.

M. MUHLSTADT, vorstehende Mitteilnng.

H. FRANKE u. M. MUHLSTADT, Substitution am Azulen 263

Ein geringer Umsatz wird zwischcn Azulen und p-Tolyltartronester in Gegenwart von H,SO, featgestellt, jedoch entspricht die Jfikroanalyae (C und €I) der blauen, kristallinen Substanz nicht der envarteten Verbindung, obwohl sichtbares und IR-Spektrum rnit der Struktur IV im Einklang stehen.

Tartronsaure sowie Zitronensaure (-ester), Atrolactinsaure (-ester) und Mandelsaure (-ester) zeigen keine Reaktionen mit Azulen.

Mit Mandelsaurenitril entsteht nicht das a-Phenyl-a-( 1-azuleny1)-aceto- njtril, sondern ein Kohlenwasserstoff V, dessen Entstehen nur mit dem Auf- treten von Renzaldehyd - intermediar aus Mandelsaurenitril gebildet - zu erklaren ist.

V: VI :

R = H R = C1

V wird in schlechter Ausbeute auch aus Benzaldehyd und A d e n durch Er- warmen in Eisessig erhalten. Entsprechend tritt bei der Reaktion mit p- Chlorbenzaldehyd p-Chlorphenyl-diazulenylmethan (VI) auf.

Wie bereits H. ARNOLD und K. PAHLS*) beschrieben, bildet sich bei der Reaktion von Guajazulen und Formalin Diguajazulrnylmethan. Ein Mechanismus fur diese Art von Reak- tionen uber die Azuleniumsalze ist bci E. C. REID und D. H. KIRBY3)4) angegeben.

Weitaus reaktionsfreudiger als a-Hydroxy-carbonsauren verhalten sich Hydrate von Ketocarbonsauren bzw. deren Ester wie beispielsweise das Mesoxalesterhydrat gegenuber Azulen. Bei dieser Umsetzung erhielten wir unter geeigneten Reaktionsbedingungen 1-Azulcnyl-tartronsaure-diathyl- ester (VII) und 1 3-Bis-(dicarbathoxy-hydroxymethyl)-azulen (VIII) als feste Substanzen. - Aus dem Reaktionsgemisch von Mesoxalester mit Azu- len konnte dagegen kein definiertes Produkt isoliert werden.

In nahezu quantitativer Ausbeute entsteht durch Erhitzen von Azulen niit einem UberschuB von Alloxanmonohydrat in Eisessig oder Wasser das rote 1,3-Bis- [5-hydroxy-2,4,6-triketo-hexahydro-pyvrimidyl-(5)]-azulen (IX), vgl. Tab. 2 bzw. 3.

2) H. ARNOLD u. K. PAHLS, Chem. Ber. 89, 131 (1956). 3, E. C. KIRBY u. D. H. REID, J. chem. Soc. (London) 1960,494. 4, E. C. KIRBY u. D. H. REID, J. chem. SOC. (London) 1961,3579.

264 Journal fur praktische Chemie. 4. Reihe. Band 35. 1967

0

XI: R = H - ; XII: R=CH,-

Fur die Struktur I X sprechen Mikroanalyse, sichtbares und IR-Spektrum. AuBerdem la& sich IX mit Alkali zum 1,3-Bis-[2,4-dioxo-oxazolidyl-(5)]- azulen (XI) abbauen: Unter Auftreten von Ammoniakgeruch lost sich I X mit blauer Farbe in verdiinnter NaOH, und beim Ansauern rnit 2n HCl fallt unter C02-Entwicklung eine Verbindung aus, die mit IX nicht mehr identisch ist.

Dieser Abbau steht im Einklang mit Beobachtungen, die J. W. CLARK-LEWIS et al.6) an

XI lost sich leicht in Sodalosung, 1aBt sich mjt 2n HC1 wieder ausfallen und mit Diazomethan in Athersuspension oder Methanol zum N-Methyl- derivat (XII) methylieren.

Auch die 5-( 1-Azulenyl)-dialursaiure (X) wurde erhalten, jedoch ist die Bildungstendenz von IX so grol3, daB das disubstituierte Produkt stets mit anfiillt. Das Reaktionsgemisch laBt sich durch Chromatographie an AI,O, mit DioxanIWasser trennen.

anderen Dialursiiuren machten.

Beschreibung der Versuche Die Schmelzpunkte wurden auf dem Mikroheiztisch ,,Boetius" bestimmt (korr. Werte). Die Umsetzungen und Aufarbeitungen wurden, wenn nicht anders angegeben, nach der

in der voranstehenden Mitteilungl) beschriebenen allgemeinen Vorschrift fur die Darstel- lung alkylierter Azulene am Azulen und Carbinolen bzw. Olefinen in siedendem Eisessig durchgef iihrt .

Umsetzungen mit a-Hydroxy-carbonsluren Diphenyl-azulenyl-(1)-essigsauremethylester (I) und 1,3-Bis-[(diphenyl- car b o me t h o x y) - met h y 11 -a z ul e n (11)

Bei der Aufarbeitung fallt nach Verdunnen mit Wasser eine feste, blaue Substanz aus, die sich in heiBer Sodalosung lost und in der Kiilte wieder auskriutallisiert. Die Sodalosung

5, F. E. KINQ, J. W. CLARE-LEWIS u. C. R. P. MORGAN, J. chem. SOC. (London) 1961, 3074. F. E. KING u. J. W. CLARK-LEWIS, dto. 1961, 3077ff. (siehe auch dort angegebene Literatur-Zitate).

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H. FRANKE u. M. M~~RLSTADT, Substitution am Azulen 267

Tabelle 3 IR-spekt roskopisohe Daten

R

( C6H5), C - COOCH, 1

I (C6H5),C-COOCH,

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H

(C,HJ,C-COOCH, I

H

H

H

H

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1741 1230

1724 1228

1730 1238

1746 1258b

1740b 1260

N H cm-I

3110b, 3330, bzw. breite Banden- absorption von 3100-3380

3090 b, 3250. bzw. breite Bandeu- absorption von 3050-3520

3100 3210b

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b = breit, ss = sehr schwach

268 Journal fur praktische Chemie. 4. Reihe. Band 35.19G7

Tabelle 3 (Fortsetzung)

H '

wird mit Ather ausgeschuttelt, das Skuregemisch aus der waDrigen Phase mit 2 n H,SO, ausgefallt, in Ather gelost und mit einer atherischen Diazomethanlosung verestert, der Ather verdampft und chromatographiert.

D i p h e n y l e n - a z u l e n y l - (1) - es s i g s a u r e m e t h y les t e r (111)

-4n Stelle von Sodalosung wird Wasser zum Waschen verwendet, die Atherextrakte uber Na,SO, getrocknet, eingeengt und die Saure mit Diazomethanlosung verestert.

D i a z u 1 e n y 1 - p h e n y 1 - m e t h a n (V) Dieser Kohlenwasserstoff konnte auch durch Kochen (20 Minuten) von 0,5 mMol

Azulen und 0,25 mMol Benzaldehyd in 2,5 ml Eisessig erhalten werden.

D i a z ul e n y l - p - c h l o r p h e n y l - me t ha n (VI)

0,5 mMol Azulen und 0,25 mMol p-Chlorbenzaldehyd werden in 2,5 01113 Eisessig 20 Min. am RiickfluD gekocht und wie iiblich aufgearbeitet. Die Reinigung erfolgt durch Chromato- graphie an A1,03 (Akt. 11) mit Cyclohexan: Benzol = 6: 1 als Elutionsmittel. Ausbeute 1676. Schmp. 1 5 8 O , blaue Kristalle.

C,,H,,CI (378,9) ber.: C19,36; gef.: C1 9,20.

Umsetzungen mit Hydraten von Carbonylverbindungen 1,3 - Bi s - [5- h y d r o x y - 2,4,6 - t r i k e t o - h e x a h y d r o - p yr i m i d y . (5)]-azulen (IX)

IX kann nieht nur in siedendem Eisessig aus Azulen und Alloxanmonohydrat, sondern auch im wiilrigen Milieu synthetisiert werden. Dazu lost man 3 mMol Alloxanmonohydrat in 3,5 cm3 Wasser und versetzt mit 1 mMol Azulen. Unter Schutteln wird etwa 3 Minuten bei 100" erhitzt. Bereits vor Erreichen der Siedetemperatur fkrbte sich die Losung rot, und rote, verfilzte Nadeln scheiden sich ab. Nach Abkuhlen wird vom Niederschlag abgesaugt, mit Eisessig, Wasser, Athano1 und hither gewaschen und uber P,O, getrocknet. Ausbeute 71%.

A b b a u v o n I X z u m 1,3 - Bi s - [2,4 - d i o x o - o x a z o l i d y l - ( 5 ) ] - a z u l e n (XI)

100 mg I X werden in 1 cm3 XaOH (2 n) gelost und die blaue Losung einige Xinuten bei Raumtemperatur stehengelassen (Geruch nach Ammoniak). Man sauert vorsichtig mit

H. FRANKE u. M. MUHLSTADT, Substitution am Azulen 269

2 n HCI an, wobei sich unter GO,-Entwicklung blauviolette Flocken abscheiden. Diese wer- den mehrfach durch Losen in 1 n Na,CO, und Ansauern mit 2 n HCI umgefallt und an- schlieBend aus Athanol umkristallisiert, wobei die Verbindung als rotlich-blauviolettes Pul- ver anfallt. X I besitzt keinen Schmelzpunkt, sondern farbt sich beim Erhitzen unter Zer- setzung schwarz. Die Reinigung ist sehr erschwert, da bereits beim Erwairmen in Athano1 teilweise Zersetzung eintritt. Ausbeute 78%.

C,,H,,N,O, (326,3) ber.: C 58,90; H 3,09; N 8,59; gef.: C 59,58; H 3,03; N 8,40.

662 E : 460

(in Dioxan)

Met h y 1 i e r u n g v o n X I z urn 1 , 3 - B i s - [N - m e t h y 1 - 2,4 - d i o x o - o x a z o 1 i d y 1 - (5)] - a z u l e n (XI1)

60 mg X I werden in 3 cm3 Methanol aufgeschlammt und portionsweise unter Kuhlen und Schiitteln mit atherischer Diazomethanlosung versetzt (N,-Entwicklung). Man laBt noch etwa 1 Stunde im Eisbad stehen und entfernt das iiberschussige XI durch Ausschiit- teln der rotbraunen Losung mit 2 n Sodalosung und Wasser. Nach Trocknen iiber Na,SO, und Abziehen des Losungsmittels im Vakuum wird der Riickstand in warmem Benzol gelost und an A1,0, (Akt. V) mit Benzo1:Methylenchlorid = 10:3 chromatographiert. Das rot- violette Eluat wird eingedampft und der schwammig-feste Riickstand durch Umkristallisa- tion aus Benzol gereinigt. Ausbeute 43%. Schmp. 220-230" (Zers.), rotviolette Blattchen.

C,,H,,N20, (354,3) ber.: C G 1 , O l ; H 3,98; gef.: C G1,50; H 4J1.

A,,,: 560 460 (in Dioxan).

E :

Azulenyl - (1) ta r t ronsauredi i i thy les te r (VII) u n d 1 , 3 - B i s - [ ( d i c a r b a t h o x y - h y d r o x y - m e t h y l ) ] - a z u l e n (VIII)

Werden 0,5 mMol Azulen in 1 cms Eisessig mit 1 mMol Mesoxalesterhydrat in 2 cm3 Eisessig versetzt und 25 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen, so erhalt man VII und VIII nebeneinandcr.

Die Chromatographie an Also, (Akt. V) mit Benzol liefert zwei breite blaue Zonen, von denen die eine identisch mit VII ist. VIII laBt sich anschlieoend mit Benzo1:Ather = 10: 4 eluieren.

1-[5-Hydroxy-2,4,6-triketo-hexahydro-pyrimidyl-(~)]-azulen ( = 5 - (A z u 1 e n y 1 ) - (1) - 5 - h y d r o x y b a r b i t u r s a u r e b z w. 5 - (1 - &4 z u 1 e n y 1) - d i a 1 u r - s a u r e ) (X)

128 mg Azulen (1 mMol) werden in 4 ml Athanol gelost, mit einer Losung von 80 mg (0,5 mMol) Alloxanmonohydrat in 1,5 ml Wasser verset.zt und 2-3 Minuten zum Sieden erhitzt. Nach Abziehen des Losungsmittels im Vakuum wird der Ruckstand in Dioxan auf- genommen und an A1,0, (Akt. V) in Dioxan6) chromatographiert. Es lauft eine starke blaue Zone, die unumgesetztes Azulen enth6lt. Eine weitere starke blaue Zone bleibt zu- sammen mit einer blau-rot-violetten zuriick. Die blaue Zone kann mit Dioxan-Wasser-

6 ) Dioxan wurde vor der Verwendung zweimal uber Also, (Akt. I ) filtriert.

2iO Journal fiir praktische Chemie. 4. Reihe. Band 35. 1967

Gemisch (Dioxan:Wasser = 5:0,1 bzw. = 5:@,15) eluiert werden. Nach Abdampfen des Losungsmittels hinterbleibt ein fester dunkel-violetter Ruckstand, der aus Wasser umkri- stallisiert wird. Ausbeute 37% d. Th. X besitzt keinen Schmelzpunkt. Bei hoheren Tempe- raturen allmahlich Schwarzfarbung (Zersetzung).

C,,H,,N,O, (27@,3) ber.: C 62,22; H 3,73; PI' 10,37; gef.: C 62,47; H 3,65; N 10,Ol.

Amax: (677) (609) 567 E : 440 (in Dioxan).

Leipzig , Institnt fur Organische Chemie der Karl-Marx-Universitat.

Bei der Redaktion eingegangen am 21. Oktober 1966.