Synthese yon Carbodiimiden rnit hydrophilen Gruppen Die Rnwendung von Cirbodiimiden mit hydrophilen Grup- pierungen bietet sowohl bei den herkommlichen Verfahren der Peptidsynthese [l] als auch bei bestimmten Variantender Peptidsynthese ohne Isolierung von Zwischenstoffen 121 den Vorteil, daIJ die resultierenden Harnstoffe leicht aus den Re- aktionsprodukten mit Wasser extrahiert werden konnen. Von J. C. Sheehan wurden mehrere solcher Verbindungen zur Peptidsynthese vorgeschlagen [2], [3]. Wir haben jetzt eine Reihe neuer, basisch substituierter Car- bodiimide dargestellt und auf ihre Reaktivitgt bei der Amid- bildung sowie auf die Wasserloslichkeit der entsprechenden Harnstoffe gepruft. Unter den verschiedenen Methoden der Cirbodiimidsynthese - Entschwefelung von Thioharnstof- fen mit HgO [4], [ 5 ] , NaNH,, NaOC,H,, NaH [6], NaOCl[7] sowie Wasserabspaltung aus Harnstoffen mit Saurechloriden 131, [8] - erwies sich die erste mit Carbodiimidausbeuten von 50-80% als die schonendste. I n Tab. 1 sind die als Vorstufen benotigten noch nicht be- schriebenen Thioharnstoffe angefuhrt. Tab. 2 gibt die von uns hergestellten Carbodiimide und ihre Quaternisierungs- produkte wieder. Vergleichsweise wurden Dicyclohexyl- und Cyclohexyl-(2-morpholinyl-(4)-~thyl)-carbodiimid mit aufge- nommen. Die R-aktivitat dieser Carbodiimide bei der Amidbildung ha- ben wir im System 1,25 mMol Cbo-Glycin, 1,25 mMol Ben-

1

2

.I

zylamin, 1,50 mMol Carbodiimid in 5,O cma THF/Methanol 3 : 1 bestimmt, indem der Benzylaminverbrauch kolorime- trisch bei 578 nm und 625 nm mittels Ninhydrin-Reagens verfolgt wurde. Tab. 3 zeigt die Z-itabhangigkeit der Um- satzgrade.

N N I

R' I R'

R' I I

I NH

R-NH-CS-NH-R' 1 s:E:$. I ;Elz"" xcf.

n' I

0 NH CiJLN,S (2693) -

124 N 15,59 15,29 l';l@ BH x. = /-\

R, = /H\N -CH, -CH, - S 11,QO l l , 8 8 I I1 e, - \-/ Cbo -NH -cHK --C - ( J - C

C,,H,,N,S (229,4) = /, \-r H\\ 94 N 18,32 1S,38 H2!i@ N

R" R'

+ Cbo - 3 H -CHR -C -NH -R" + C=O II

I I

-

k, R' = (CHa)sN-CHz-CH2- S 13,98 13,72 R = CHs-

,-\ 9s-99 CsHs,NdlS (2033) R ' = O N-CH.-CHI- N 20,67 nicht nachweisen, doch zeigen die Quaternisierungsprodukte

b gegenuber den Grundkorpern eine deutlich verminderte s 19,90 20,80 Reaktionsgsschwindigkeit.

\-I

58-59 CeHisNsS (16120) R = CHI- R'= (CH,),N--CH,-CH,-

Ttibelle 3

in iniir 1 C a r b o d i i m i d L

2 5 10 35 60 100 160

1 Uiiisatz in 04 1 2 a 2 b 3a 3b 4a 4 b 5 6 a 6 b

35 50 60 72 75 78 38 60 66 77 80 83

3'1 47

45 66 75 86 91 92

30 51 64 6ti 69 27 4 i 68 61 62

30 46 53 64

27 40 47 64

35 52 60 67

69 72 75,5

24 43,5 41 43

Ein ausgepriigter SubstituenteneinfluD auf die Reaktivitiit lief3 sich in diesem komplexen System 111, 191, [lo]

P' R'

Tabelle 2 Dargestellte hydrophile Cdrbodiiniide -

- 1

d 2

b

L 3

b

I 4

b

5

1

6

b

234

R = ( H \ - \-I

Loslichkeit der entspr. Harnstoffe Analyse in Wasser in Molil

sap. in "C Schnip.

in "C ffl$ ber. yef. 0°C 20 "C 40 "C

121-124 (1,5 Torr)

141-143 (02 Torr) 1,5063

113-115

131 -133 (0.2 Torr) 1,5073

130-132

84-86 (0.5 Tom) 1,4800

129-132

X!J-Yl (0 , s Torr) 1,5010

12-45 (0,6 Torr) 1,4528

92-94

I. c. [61

1. c. [4I

1. c. [41 C,.H,,N, (235,4) C 71,43 H 10,71 N 17,85 C,,H,.N,.J (3773) N 11,14

CIZHYINIJ (337,l) J 37,FO

C7HIeS-.J (268,l) N 15,68

70.98 11,12 17,46

l l , f8

",90

3i,"o

24,42

1633

0,015 0,094 0,118

> 1,o

0,025 0,040 0,015

-0,5

0,219 0,245 0,187

> I,O

0.352 0,450 0,400

m

> L O

2. Chert&., 7. JY. (1967) Heft 6

Lituratur [ I ] Sheehan, J . C., u. G. P . Hese: J. Amsr. chem. Soc.. 77, 1067 (1955). [ 2 ] Sheehnn, J . C., Prevton, .I., u. P . A. Cruickshank: J. Amer. ehem

[ 3 ] Sheehnn. J . C. , Cruickshank, P. A , , u. G. L. Roshart: J . org. Che-

[ 4 ] Sheehan, J . C., u. J . I . Hlavka: J. org. Chemistry 21, 439 (1956). 151 S'rhmrdt, E., Hitzler, F., u. E . Lahde: Ber. dtsch. chem. Qcs. 71,1933

[a] Schlack, P . , u. G. Keil: Liebigs Ann. Chem. 661, 171 (1962). I71 Schmidt, R . , u. M. Seefelder: Liebigs Ann. Chem. 571, P3 (1951). [8] Ulrich, H . , u. A . 8. Saytgh: Angew. Chem. 78, 761 (1966). [9] Khorana, H . G.: Chem. Keviers 51. 146 (1953)

Smbth, S.. Illoffntl, J . G., 11. H . G. Khorann: J. An~cr. ehrm. Sor. 80.

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mistry 26, 2525 (1961).

(1938).

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Guwter Lxse und Hans Jurgen Sirch, Institut fur Organische Chemie der Tachnischen Universit,at Dresden.

Eingegangen am 13. April 1967 ZCM 1962

Zur Reaktion der Phosphinocarbonsluren mit Formaldehyd bzw. N-Hydroxymethyl-dilthylamin l)

Hydroxymethyl-phosphoniumsalze [l] entstehen bekannt- lich aus P -H-funktionellen Verbindungen und Formaldehyd bei Anwesenheit von Mineralsguren. Analog reagieren Phos- phinocarbonskuren H,P-R-COOH [2] unter Beteiligung des aciden Protons der Carboxylgruppe mit iiberschussigem Formaldehyd zu Tris-hydroxymethyl-phospho-betainen (1 bis IV) (vgl. Tab. 1).

L

H,P-R-COOH + 3CHzO -> (HOCH,),P-R-COO- (1) I-1v

IV ist mit dem durch Addition von P(CH,O€€), an Acrylsaure [3] erhaltenen Produkt identisch. I-IV losen sich gut in Was- ser, schwer in Alkohol und sind in unpolaren Solvenzien na- hezu unloslich. Aus den IR-Spektren, die eine fur die -COO-- Gruppierung charakteristische Bande bei 1620 cm-' zeigen, wird fiir I-IV die dipolare Struktur bewiesen. Die Hydroxymethyl-phospho-betaine I-IV besitzen den Cha- rakter schwacher Basen. Aus potentiometrischen Untersu- chungen wurde fur IV ein pK, = 3,3 abgsleitet, wahrend fur 1-111 infolge starkerer induktiver Wirkung des Phospho- niumioqs pK,-Werte < 2 anzunehmen sind. I-IV addieren HCl unter Bildung der Tris-hydroxymethyl-carboxyalkyl-

phosphonium-chloride [( HOCH,),P - R - COOHIC1-, die auch durch gemeinsame Einwirkung von waljrigem Form- aldehyd und konzentrierter Salzsaure auf Phosphino-carbon- sliuren zuganglich sind. Aus Phosphinocarbonsaureestern H,P-R-COOR' und Po- lyformaldehyd entstehen Bis-hydroxymethyl-phosphinocar-

I ) vorlarifige Mitteilnng

+

Tsbelle 1 Tris-hsdroiymethyl-phospho-hrtainr

R Schmp. Ausbeutr in "C in %

84 I1 CH(CHd 140-1 42 l l

I11 CH(C,HJ 144-145 I I Hyclrochlorid 77-79 85

IV CHzCHP 147-149 68

-- I CHz 137-139

--

Tnbelle 2 Bir-cliathylnminomcthyl-phosphinoc~rbons~ure-n~eth~lester

R Sdp. Ausbeote in "C/Torr in 06

V CHs 91-93/0,01 72 VI CWCHs) 99-101/0,01 80

VII CN(C*Hs) 106-l08/0,0l 76 VIII CHXH, 140-142/0,3 78

bonsaureester (HOCH,),I'- R - COOR' als farblose, nicht- destillierbare ole. Die Kondensation der Phosphinocarbonsaure-methylester [2] mit N-Hydroxyniethyl-digthylamin, hergestellt aus Di- Lthylamin und Formaldehyd, fuhrt gemaib einer modifizier- ten Mannich-Synthese [4] zu Bis-diathylaminomethyl-phos- phinocarbonsaureestern (V-VIII) (vgl. Tab. 2).

H2P--R-COOCH3 + 2 HOCH,--N(C,H5), + [(C,H,),NCH,],P-R-COOCH, + 2H,O (2)

v-VIII

Statt H,P-R-COOCH, kiinnen auch phosphinocarbon- saure Salze H,P-R-COOM fur die Umsetzungen eingesetzt werden.

Literatur

[ l l Hellmann, H . , Ruder, J . , BirknPr, H . , 11. 0. Rrhumarhrr: Liebigs

121 Isrltib, K . , Eiimmel, R., u. H . Zimmermann: Angew. Chcm. 7 7 , I72

[31 Reuler, W., 0 r t h n e r . L Jaeob, F., u. E . Wol f : D.A.S. 1045401

[41 Coales, H. , u. P. A . T . Hove: D.A.S. 1096905 (1958);

-4nn. Chrm. 659, 49 (1962).

(1965).

(1957); Chem. Zbl. 1959, 10726.

Moier, L . : Helv. ehim. Acta 49, 842 (1966).

Kurt Issleib und Rolf Kummel, Institut fur Anorganische Chemie der Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, Halle (Saale).

Eingegangen am 12. April 1967 ZCM 1961

Ferrocenmarkierte Proteine; l) Darstellung und Eigenschaften yon p-Ferrocenplphenyl- isothioeyanat (FPITC) Die Schwermetallmarkierung von Proteinen unter moglich- ster Erhaltung der immunbiologischen Eigenschaften ist fur die elektronenmikroskopische Immunohistochemie von gro- Oer Bedeutung. Zwar vermogen Proteine wcgen ihres Gehal- tes an komplexaktiven Gruppen mit einer groOen Anzahl von Schwermetallionen relativ unspezifisch Komplexe zu bilden, jedoch ist damit in der Regel eine Denaturierung verbunden. Geeignet sind dagegen Reaktionen, die einerseits chemisch iibersichtlich verlaufen und andererseits fur die Proteinnatur wesentliche Gruppierungen schonen. Nach den Untersu- chungsergabnissen von Hopkins und Wormall [2] bzw. von Riggs und Mitarb. [3] verhalten sich die Reaktionsprodukte der primiiren Proteinaminogruppen, namentlich des Lysinp, immunologisch weitgzhend wie die unveranderten Proteine. Daraus ergibt sich die Moglichkeit, isocyanat- bzw. isothio- cyanathaltjge Komplexbildner oder entsprechende Schwer- metallkomplexe mit Proteinen umzusetzen. Nach einer Reihe von Voruntersuchungen entschieden wir uns prinzipiell fur den letzteren Weg. Dabei sind von geeigneten Schwermetall- komplexen hohe Komplexstabilitgt und hinreichende Los- lichkeit in wasserhaltigen organischen Losungsmitteln sowie das Fehlen von Gruppierungen im Komplexmolekul, die den Proteincharakter anderweitig beeinflussen, zu fordern. Ferro- cenderivate erscheinen insbesondere wegen ihrer praktisch fehlenden ,,Komplexdissoziation" zu diesem Zweck als ge- eignet. Glatt herstellbar, ausreichend stabil und nach bishe- rigen histochemischen Untersuchungen vorteilhaft anwend- bar ist p-Ferrocenylphenylisothiocyanat (FPITC),

Fe

0 das auf folgendem Weg herzustellcn ist :

I ) 11. Mitteilnng; I. Mittrilnng vgl. [ 1 1 .

30. 2. Chem., 7. .JQ. ( l W Y ) IIeft 6 235