Über 3-Oxy-campher und 2-Oxy-epicampher sowie über die 3-Oxy-campher-(3-carbonsäure) und die 2-Oxy-(2-3-oxydo-) camphan-(3-carbonsäure). 4. Mitteilung über Oxy-campher

3-Oxy-campher und 2-Oxy-epicampher 49

Mitteilung aus dem Organisch-chemischen Laboratorium der Tcchnischen Hochschule Aachen

eber 3- Oxy-campher und 2-Oxy-epicampher sowie uber die 3-Oxy-campher-(3-carbonsPure)

und die 2-0xy=(2-3-oxydo-) oamphan- (3 -carbonslure)

4. lliitteilung uber Oxy-campher l) Von J. Bredt

(Mitbeerbeitet von 1. Fiaohher)

(Eingegangen am 9. Msi 1931)

Durch Behandeln des Campher-chinons mit Zinketaub und Eisessig oder mit Aluminium-amalgam entstehen zwei Oxy- campher, die Hanassea ) durch die Bezeichnungen a- und #?-Oxy-campher unterscheidet. Alle Antoren, die sich rnit der Untersuchung dieser Oxy - campher friiher befa6t hatten s), nabmen mit Manasse an, da6 die Anlagerung von Wasser- stoff ausschlieBlich in Epi-Stellung erfolgte und daS die so entstandenen Oxy-campher (I und 111) stereoisomer wken. Dieser h t u m wurde hervorgerufen durch die ganz bestimmte Angabe von Manasse'), da6 bei der Reduktion der beiden Oxy-campher (I und 111) mit Natriumamalgam ein und derselbe Campher (I1 mit den Eigenechaften des Japancamphers enbtlnde.

l) Friihere Abhandlnngen: Diea. Journ. [ Z ] 112, 273 (1926); 121, 153 (19s); Ber. 63, 2214 (1929).

*) Ber. 35, 3816 (1902); Remedis Hiichst S.404; Fr iedhder Bd.IV, 8.1310.

Bredt u. Ahrens, a. a. 0.; Kar re r u. Takash ima , Helvet. Chim. Act. 8, 243 (1925); Forster u. Shukls , Chsm. SOC. 127, 1855 (1925).

4, Ber. '35, 3820 (1902). Journal f. prakt. Chemie [2j Bd. 181. 4

60 J. Bredt

H OH CHS-CH-C (OH) CH,-CH-CH, CH,-CH-CH

I I I 1 ?Me, 1 f T I t I CMe, 1 t* [ CMe, 1 CH,-CMe-CO CH,-CMe-CO

1 1 CH,- CMe- CO

I I (1) (11) (111)

Nachdem aber durch die Untersuchung von J. B r e d t und ill. Bred t -Save l sbe rg l ) gezeigt worden war, daB die Angabe yon Manasse nur fur ct-Oxy-campher stimmt, bei der Re- duktion des ,f-Oxy-camphers mit Natriumamalgam aber aus- schlieBlich Ep i -campher (V) entsteht, war der Beweis ge- liefert, daS die beiden Oxy-campher nicht stereoisomere, sondern stellungsisomere Verbindungen sind und daB dem 8-Oxy- campher die Konstitution des 2-Oxy-epicamphers (ortho- 0x0-borneols ) (IV) zukommt.

C&-CH-CO CH,-CH-CO 1 3 41 3

- I I ~ + . (v) 1 yb1e9 1 (IV) I* (?? zi

CH,-CMe-CH, CH,-CMe-CH(0H)

Was den Yechanismus der Reaktion bei der Reduktion des Campher-chinons betrifft I), so erfolgt die Anlagerung von j e einem Atom Wasserstoff ebenso wie beim Benzila) pinakon- artig an beide Chinonsanerstoffe unter Bildung yon Bornylen- diol, welches sich dann nach zwei entgegensetzten Richtungen in die beiden Oxy-carnpher umlagert. Diese Erklarung entspricht derjenigen, die, wie nachstehend gezeigt werden soll, auch fir die Zersetzung der Oxy-campho-carbonsiiure gilt.

Auf das verschiedenartige Verhalten der beiden Oxy- campher bei der Behandlung mit methyl-alkoholischer Salzsaure wurde von B r e d t und Ahrensg) ein Verfahren zurTrennung dieser Verbindungen gegrundet. Eine Erklarung fur die Ver- schiedenheit in ihrem Verbalten wurdo auf die damals noch angenommene raumliche Isomerie des a- und 8-Oxy-camphers (I und 111) zuruckgefiihrt. Fur letztere wurden die Bezeich- nungen ortho-endo- und ortho-exo-Oxycampher in Vorschlag

I) Ber. 62, 2214 (1929). *) Ann. Chem. 306, 142 (1899). *) Dies. Journ. [2] 112, 278 (1926).


gebracht.') Mit dem Nachweis, daS die Verbindungen nicht die raumlichen Beziehungen des Borneols und Isoborneols haben, sondern da6 hier Stellungsisomerie vorliegt, mufiten auch die obigen Bezeichnungen ,,endo- und exo-LL fiir die iso- meren Oxy-campher fallen. Die richtige Erklkung fur das verschiedenartige VerhJten der beiden Oxycampher bei der Behandlung mit methylalkoholischer Salzsiiure ergibt sich aus dem allgemeinen Verhalten des Campherchinons. Wird Csm- pherchinon nach dem Verfahren von M. Bredt -Savelsberg2) acetalisiert, so entsteht ein Mono-acetal, und zwar das Ace- tal (VI), aber kein Acetal (VII). I n letzterem Fall (VII) wird die Acetatbildung durch die Nachbarschaft des (1) Methyls verhindert.

In den Molekiilen der beiden Oxy-campher (I und IV) sind die zur Acetalbildung erforderlichen Reste CO und OH in entgegengesetzter Anordnung nebeneinander enthalten. Die Acetalisierung erfolgt hier dimolekular nach dem Schema (VIII), aber nicht nach dem Schema (IX);

O--C& I

(2%-CH-C-0-CH-CMe-CH, CVIXI) 1 +Me2 1 j yM% t 1

(1x1 1 I 1 1 +Me* 1

CH,-Cae-CH-0-O-CH-CH, I

CH,O o"-"" CH2-CH-CH- 0- -CMe-CH,

CH2-CMe-L-O-CH-CH-CH2 (1) I

OCH,

') Dies. Journ. [2] 121, 169 (1929). 7 Dies. Journ. [2] 116, 2444 (1927); Rer. 62, 2216 (1929); vgl. auch

die gleichzeitig erscheinende Abhandlnng von M. B r e d t - S a v e l s b e r g und E. Bund.

4-

52 J. Bredt

d. h. also: nur der Oxy-campher (IV), welcber bei der Rednk- tion zum Epi-campher fiihrt, la& sich acetalisieren, aber nicht der Oxy-csmpher (I bzw. III), der zum Japancampher redu- ziert wird. Der Hinderungsgrund der Acetelbildung im Falle (IX) ist ein rtiumlicher, wird aber nicht, wie friiher angenommen m r d e I), durch den gem-dimethylierten Brtickenkohlenstoff, sondern durch die 1-Methylgruppe bedingt, in analoger Weise, wie dies beim monomolekularen Campher-chinon-acetat [VII) der Fall ist.

Die Untereuchung der beiden steliungsisomeren Oxy- campher erstreckte sich auch auf das Problem ihrer Umlage- rungsfihigkeit ineinander. z, Dabei hat sich gezeigt, da6 die beiden stellungsisomeren ortho-Oxy-camphanone nicht nur durch Reduktion des Campherchinons, sondern auch durch Zersetzung der 3-Oxy -0 amp her - (3 - car b on sau r e) entstehen.

Nach Lapworth und Chapmans) wird durch Addition von Blausaure an Campherchinon (X) das Cyanhydrin des Campherchinons: 3 - 0 x y (-3 -cyan-)- camp her (XI) erhalten; dieser liefert bei der Verseifung die entsprechende Keto-oxy- carbonsllure : 3 - 0 x y- cam p h e r -( 3 -carbon s Zlu r e) (XU)

r-r*;y CH,--G€I--C<OH CN CH,-GH-C<O$ CO H I I EF 1 yMe8 1 z t 1 ?Me, 1 +NH,

(XI (XI) (=I)

Da die Oxy-camphocarbonsaure nach Angabe der englischen Forscher bei der trockenen Destillation unter C0,-Abspaltung den Man ass e schen a- Ox y - camp her, (Schmp.203-204O) bildet und dieser, wie fruher geeeigt wurde4), ein Gemenge von 3-Oxy- campher (XIV) und 2-Oxy-epicampher (XVI) ist, so lag die Vermutung nahe, da6 die Blausaure sich an beide Keton- gruppen des Campherchinons anlagere und die Verseifung

H,-CMe-GO H,-GMe-CO CH,-CMe-CO

I) A. 8. 0. *) Vgl. R. von Auwera u. H. Mauss, Biochem. Zs. 192, 200

9 Journ. chem. SOC. 79, 377 (1901). *) J. Bredt, Diee. Journ. (2) 118, 273 (1926); 121, 153 (1929). -

(1928). aber Benzoyl-methyl-carbinol und Phenyl-acetyl-carbinol.

J. Bredt u. M. Bredt-Salve lsberg , Ber. 6'2, 2214 (1929).

3-Oxy-campher and 2-Oxy-epicampher 53

der so entstandenen Nitrile zu zwei Carbonsiiuren (XI11 und XV) fiihre, die durch Abspaltung von CO, in ein Gemenge der beiden Oxycampher ubergingea.

H OH CH,- CH-C<

-co, t (XIV 1 +Me2

CH2-CMe- 0

CH,-CH-CO

CH,-CMe-CO

CH,-CMe-C<COBH 1 I;""' 1 OH

CH,- CH-CO I I

+ (XVI) 1 ?Me* 1 CH,-CMe -C<H OH

Eine derartige Annahme wiirde aber den bisherigen Be- obachtungen uber die verschiedene Reaktionefshigkeit der beiden CO-Reste im Campherchinon widersprechen. Es hat sich gezeigt, daS die Bildung von Mono-semicarbazon und Mono-oxim') sowie von Mono-hydrazona) in der Epi- aber nicht in der Allo-stellung des Campherchinons erfolgt; auch das Campherchinonacetal ist als Epi-acetal anzusprechen, worauf bereits hingewiesen wurde. Diese Frage, welche von allgemeiner Bedeutung ist, schien wichtig genug, urn sie fiir die Adagerung von Blausiiure an Campherchinon einer eingehenden PrUfung zu unterziehen. Zunilchhat aei bemerkt, daS die Beobachtung von Lapworth und Chapman betreffs Bildung des Manasse- sohen a-Oxy-camphers, d. h. des Gemenges von o-Oxy-campher und o-0x0-borneol (y5-Oxy-campher) durch vorliegende Unter- snchung vollstiindig bestitigt wurde. Andererseits hat sich ergeben, daS die Adagerung von Blausaure im Campherchinon tatsachich nur einseitig an den Ketonrest in Epistellung erfolgt, da8 aber beim Erhitzen der aus dem Cyanhydrin durch Ver- seifen gebildeten Hydroxy-carbonsilure (XVII) nicht nur C0,- Abspaltung, sondern anch gleichzeitig eine teilweise Umlagerung der Verbindung (XX) in die Verbindung (XXI) erfolgt (vgl. nachstehende Formelreihe).

Die Richtigkeit dieaer SchluSfolgerung ergibt sich aus folgendem Experiment: Wird die A c e t y 1- h y d r oxy - c a mp h o -

I) Journ. chem. SOC. 95, 136 (1917). 3 Dies. Jonm. [2] 96, 136 (1917).

64 J. Bredt

CQ-CH-C<H OH CH, -C H-C . H(0H) ( ~ ~ 1 1 9 1 k e . 1 1 y"" I 1

CH,-CMe-GO CH,- CMe -CO

7 -Go% * -& ,----%

CH,-CH-C (OH) cH,-cH-c<c()H OH I

(XIx) I ?Me, 1 ( X J q y&I+ I 1 CH,-CMe-CO CH,-CMe-C(0H)

x / -GO, x 2 ! L H \--

OH

\-.-

CHS-CH-CO I I

I I

CH,-CH-C< co (XVIII a) 1 ?Me, I (XXI) I CMep 1

CH,-CMe--C<OH CH,-CMe- C . H(0H)

ca rbons lu re (Schmp.90-91 O) uber ihren Schmelzpunkt erhitzt. so spaltet sie ebenso wie die nicht acetylierte Saure CO, ab. Dabei bildet sich das Acetat des o-Oxy-camphers. Dieses Acetat wurde bereits fruher von Bred t und Ahrensl) aus reinem o-Oxy-Campher , welcher damals als o-ex-Oxy-campher bezeichnet wurde , erhalten. Eine Mischprobe beider Verbin- dungen zeigte keine Depression. Beim Verseifen entstand ausschlieBlich 3-Oxy- campher (0-Oxy-campher) vom Schmelz- punkt 198-1 99 4 2 - 0 x y - e p i c a m p her (0-0x0-borneol) konnte bei der Behandlung mit methylalkoholischer Salzsaure als dimolekulares Acetal nicht nachgewiesen werden (vgl. den experimentellen Teil).

Dae verschiedene Verhalten der Oxysaure einerseits und der acetylierten Oxysaure andererseits ist folgendermaBen zu deuten: Wird die Oxy-camphocarbonsilure (XVII) iiber ihren Schmelzpunkt erhitzt, so erfolgt nicht nur C0,-Abspaltung, sondern auch gleichzeitig Enolisierung in die Z wischenform, das Bornylen-diol (XIX), welches sich dann nach der E r l e n - meyerschen Regel in zwei Richtungen zu den stabilen Oxy- camphern (XX und XXI) umlagert. Die Abspaltung der

l) Dies. Journ. [Z] 181, 170 (1928).

3-Oxy-campher uud 2-Oxy-epicampher 55

Kohlensaure kann ent weder direkt erfolgen unter unmittelbarer Bildung von 3-Oxy-campher (XVIII) und darauf folgende Enolisierung zu Bornylendiol (XIX) oder indirekt unter Zwischen- bildung eines /?- Oxy -1 a c t o n s (XVIIIa)

Urn die Entscheidung zwischen den beiden Mijglichkeiten (XVIII und XVIIIa) herbeizuf uhren, wurde das experimentum crucis gemacht und reiner 3-Oxy-campher (XVIII) erhitzt. Dies wurde in drei verschiedenen Weisen ausgefuhrt, ohne daB das gesuchte Umlagerungsprodukt erhalten wurde.

1. Nach 4-6 stiindigem Erhitzen mit reinem wasserfreien Pyridin l ) konnte kein 2- Oxy - ep icam p h e r nachgewiesen werden, der 3-Oxy-campher wurde unverandert mit dem Schmp. 198 wiedererhalten.

2. Bei 2 stundigem Erhitzen des 3 - Oxy-camphers (Schmp. 198 O) auf 200-21 0 O bildeten sich Campherchinon und andere Zersetzungsprodukte, aber kein 2 - Oxy- epic a m p h er.

3. Beim Erhitzen mit Chinolin auf 2390 trat vollstandige Zersetzung ein. Die Reinheit des zur Erhitzung verwandten 3 - 0 x y - c a m p h e r s wurde jedesmal durch Kontrollversuch rnit methyl-alkoholischer Salzsaure gepriift.

Dieses Ergebnis spricht fur die Annahme, daB die Carb- oxylgruppe bei der Umlagerung eine wesentliche Rolle spielt, indem das hydroxylierte @-Lacton (XVIIIa) als Zwischen- produkt der Zersetzung2) auftritt. Das A c e t a t der Oxy- camp ho - c a r b o nsiiur e (XXLI) kann bei der Kohlensaureab- spaltung nur den acetylierten 3-Oxy-campher (XXV) bilden. Dieses leuchtet ohne weiteres ein, wenn man dafur ebenfalls die vorhergehende Betrachtung anstellt. Unter Zwischenbildung des @-Lac tons (XXIII) entsteht das acetylierte E n o l (XXW); aus diesem kann aber durch Riickwartsumlagerung nur das Acetat des 3-Oxy-camphers (XXV), aber nicht das des 2 - Oxy - e pic amp h e r s hervorgehen.

') Vgl. Bergmann, Ber. 57, 707 (1924); 60, 479, 1704 (1927). a) J. Bredt hat in der Komppa-Festschrift: Annales scad. scient.

fennica, Ser. A. Tom. XXtX, Nr. 2. 5 , diese Frage fur @-Retonsawen mit tertiiir gebundenem Carboxyl bereite eingehend diskutiert, in einer Abhandlung mit dem Titel: 1st die Bestlindigkeit der Ketopinsaure ein Sonderfall der Bred t schen Regel? und wie verltiuft die Ketonspaltung bei @-Ketonsaureu?

A I

~.

4,02 6,81085 4,Ol 6,79 085

4,52 7,81648 4,51 7,79662

A I

__ _.__

1,55*10-' 1,62* 10-

1,53* 10'' 1,60.10-'

CRS-C H-C< 0.co coo= cti, CH,-CH-C-0. CO . CH,

CH2-CMe- CO

Eine der vorhergehend beschriebenen entgegengesetzte Gmlagerung findet statt, wenn man 2-Oxy-epicampher (/l-Oxycampher von Manasse) (XXVI) mit Kalilauge kocht. Hierbei entsteht der 3-Oxy-campher (XVIII) in Hauptmenge neben etwas Campherchinon und Camphersaure als Neben- produkten.

1 +e2 1 L!E+ j dMe, 11 -* 1 CMe, 1 CH,- CMe- HtOH) CH,-CMe--C(OH)

CHS-CH-CO CH,-CH-C(0K) CH*--CH- CH(0K) il I

I CH,-CMe-CO

I (XXVI) (XXVlI) (XXVIII)

Das Gleichgewicht zwischen den als Zwischenstufe der Reaktion anzunehmenden A1 k ali- en o lver bin d u n g en ist dabei stark nach der Epistellung (XXVII) hin verschoben.

DaB das Hydroxyl in Epistellung starker sauer ist als das in Allostellung, geht aus folgender Leitf ahigkeitsbestimmung hervor:

Meseung mit der kombinierten Kalomel-Wasserstoffelektrode naeh Dr. TGdt

a-Oxycampher (2- 0x0-5-oxy-

eamphsn) ,%Oxyeampher ('2-oxy-9-0x0-

eamphan)

Substans I/ Konzentration in H*O

0,9920 g in 100 cem = 0,059 n

1,005 g in 100 ccm = 0,05977 n

Millivolt abgelesen

483 bei 23O 482 ,, 18'

511 ,, 18O 510 ,, 15O

-___I

3-Oxy-campher und 2-Oxyepieampher 57

Dies erinnert an die Einwirkung von KOH auf Campher- chinon. Hierbei bildet sich als Ubergangsstufe zur tert-sec- Campheraldehydsiiure (XXX) die Alkaliverbindung des Campher- chinons 1) (XXIX) in Epiatellung CH,-CH-CO CHt- CH- C<oH OK CHz-CH-COOK 1 OM. fKOH+ I ?Me, 1 --t 1 CMe,

CH3-CMe- 0 CH,-CMe-CO CH,-CMe-COH (XXIX) (XXX)

I I I

Experimenteller Teil I. Umlagerung dea 2-Oxyepicamphers

(i7-Oxy-camphers) in 3-Oxy-campher (as-Oxy-campher) nnd iiber die Oewinnnng des letzteren

6 g 2-Oxy-epicampher(~-Oxy-campher) wurden inWasser gelijst und mit einer konz. Kalilauge, welche aus 12 g reinem Kalihydrat hergestellt war, versetzt. Die alkalische Losung wurde 14 Stunden im Bombenrohr in der Wasserbadkanone erwarmt und dann der Wasserdampfdestillation unterworfen. Nach dem Ausathern wurden 5,5 g Oxycmpher erhalten, die mit methylalkoholischer Salzalture behandelt nur noch 0,3 g 2- 0 x y - e p i c a m p h e r (p-Oxy-campher) als dimolekulares Acetal abschieden. AUB der Mutterlauge wurden nach dem Ab- dunsten von Alkohol und Salzshre im Vakuum und Neutrali- sieren des Ruckstandes mit Soda durch Wasserdampfdestillation und Ausathern des Destillates 4,6 g 3-Oxy-campher (a-Oxy- campher) herausgearbeitet, der nach dern Umkrystallisieren aus Pentan unter Eiskiihlung den Schmp. 198-199O zeigte; das Produkt wurde weiter als Semicarbazon (Schmp. 184- 185 O)

identifiziert. II, iiber 3-0xy-campher-(3-carbonsanre)

nnd ihre Zersetzang in 3-Oxyoampher nnd 2-Oxy-epicamphsr unter Abepaltung von CO,

Zur Darstellung der 3-Ox y - cam p h e r - (3 - ca rb onsaure) aua 3-0xy-(3-cyan)-campher(XI) sind von Lapworth und Chap-

*) Dies. Journ. [2] 95, 64, 73 (1917). Die friiher angegebene Formel

Dies. Journ. [Z] 112, 278 (1926). ist in obiger Weise umzustellen.

58 J. Bredt

m a n 1) verschiedene Methoden angegeben worden. Fiir die Gewinnung gr66erer Mengen der Saure wurde nach zahlreichen Vorversuchen folgendes Verfahren, welches bei der Verseifung des Cyanhydrins das Amid als Zwiachenprodukt festhalt, als das beste befunden; es liefert gute Ausbeute, vorausgesetzt, daB man nachstehende Angaben genau befolgt.

J e 20 g 1-Campher- ch inon wurden mit einer eisgekuhlten, gesattigten Losung von 50 g Cyankali im Morser verrieben und danu in einen mit Eis gekuhlten Kolben gebracht. Die gelbe Masse wird allmahlich weil3, steif und schaumig. In diese Masse leitet man unter Eiskuhlung ungefahr 3 Stunden lang Kohlensaure ein (2-3 Blasen pro Sekunde). Bei zu langem Einleiten bildet sich eine braune, olige Schicht, welche beim Verseifen zu Harz- bildung fuhrt. Bei richtigem Arbeiten sol1 man eine hellgelbe Losung erhalten, mit teilweise ausgefallenem Kaliumcarbonat. Die Losung mu6 sofort ausgeathert werden, da sie sich sonst ebenfalls braunt; am besten setzt man den Ather schon vorher beim Einleiten der Kohlensaure zu. Die hellgelbe Ather- losung ist haltbar, sie wird iiber Natriumsulfat getrocknet und der Ather im Vakuum verdunstet. Das Abdunsten darf nur in der Ka te geschehen, da sich sonst unter Blausiiureabspaltung Chinon zuriickbildet. Sobald keine Verdunstungskalte mehr auftritt, ist das Vakuum abzustellen. Das Cyanhydrin, ein hellgelbes 01, ist nicht lange haltbar. Zum Teil bildet sich daraus Chinon zuriick, zum Teil entstehen harzige Produkte.

Das Amid der 3-Hydroxy-campher-(3-carbonsaure) wurde nach Angabe von L a p w o r t h und Chapman durch Verseifung des Nitrils mit rauchender Schwefelsaure erhalten. Moglichst reines Cyanhydrin wird mit der doppelten Menge konz. Schwefelsaure versetzt und dazu die gleiche Gewichts- menge wie die des Cyanhydrins eiskalter rauchender Schwefel- saure mit 20°/, Anhydridgehalt in dunnem Strahl unter Um- riihren hinzuflie6en gelassen. Die Operation wird am besten in einer flachen Porzellanschale ausgefiihrt. Man riihrt um, bis die ersten Gasblasen auftreten - ein Zeicheo, da6 sich SO, bildet und dabei ein Teil des Amids verbrannt wird -.

3-0xy-(3-cyan)-campher (XI).

3-Oxy-eampher und 2-Oxy-epicampher 59

Dam gieJ3t man schnell in ein rnit Eis gefiilltes hohes Becher- glas, wobei sich weil3es Amid ausscheidet. Dieses wird durch Abnutschen moglichst vom Wasser befreit und dann mehrmals mit &,her durchgeschiittelt. In den &her gehen etwa entstandene verharzte Anteile und alles unverseifte Nitril. Das Amid wird abfiltriert und getrocknet; es braucht nur noch mit Aceton ausgekocht zu werden, um ein weiBes Produkt vom unscharfen Schmp. 240-248O zu geben. Das Amid ist zur weiteren Verarbeitung rein genug, aber nicht einheitlich, wie die daraus bei der Verseifung erhaltene Saure zeigt. Je reiner das Amid ist, um so schwerer loslich wird es in Aceton und in Methanol sowie in Wasser. Aus den Ruckstanden von der Amidgewinnung erhiilt man noch eine kleine Menge Amid durch oft wiederholtes Auskochen mit Wasser unter Zusatz von Tierkohle, bis sich im Filtrat beim Erkalten kein Amid mehr auescheidet.

3.0 x y- c a m p h e r - (3 - ca rbons a u I e) (XU) Die Verseifung des Amids zur Saure wurde mit konz.

Salzsaure bewirkt, indem man j e 2-3 g Amid mit konz. Salz- siislre im Bombenrohr in der Wasserbadkanone 2 Stunden lang erhitzte. Am Aussehen der abgeschiedenen Krystalle last sich feststellen, ob alles Amid verseift ist. Zur Sicherheit wurden die Rohre nach dem Erkalten durchgeschiittelt, um das am Fliissigkeitsspiegel unverseift gebliebene Amid abzulosen ; d a m wurden die Rohre nochmals 2 Stunden erwarmt. Bei langerem Erbitzen tritt Braunf arbung und Verharzung ein. Wird der Inhalt der Rohre mit Wasser verdunnt, so bleibt unverseiftes Amid und ein Teil der entstandenen Saure ungelost. Diese werden abfiltriert und durch Behandeln mit Na,CO,-Losung voneinander getrennt. Die alkalische Losung wird vom unge- lasten Amid abfiltriert und rnit Salzsaure angesauert; dabei fiillt der groBte Teil der Siiure aus, der geliist bleibende Teil wird durch Ausathern gewonnen. Die Salzsaure, welche zum Verseifen gedient hatte und von der die festen Bestandteile abfiltriert waren, wurde im Vakuum zur Trockne verdarnpft und der feste Ruckstand, wie vorstehend beschrieben, rnit Na,CO, behsndelt und dann die Siiure ausgefallt. Die gesamte so gewonnene Saure wird zur weiteren Reinigung mit Benzol

60 J. Bredt

extrahiert, worin sie unloslich ist, wahrend harzige Neben- produkte in Losung gehen. Aus j e 40 g Campherchinon wurden 15 g Saureamid gewonnen und daraus 10 g Rohsaure; diese ist nicht einheitlich, sie besteht aus zwei verschiedenen, wahrscheinlich raumisomeren Verbindungen. Die Zerlegung in diese heiden Bestandteile ist muhsam und umstandlich; sie gelingt auf folgende Weise. Das mit Benzol gereinigte, trockene Sliure- gemisch wird mit kleinen Mengen absolutem Ather 2-3mal ausgekocht, dabei bleibt ein Teil der Saure ungelost zuriick. Dieser ist in Wasser ziemlich schwer liislich und krystallisiert aus hei6em Wasser in glanzenden Nadeln, die bei 206-207O unter C0,-Abspaltung schmelzen. Dieselbe Saure hatten auch L a p w o r t h und C h a p m a n unter Handen; sie geben daftir den Schmelz- bzw. den Zersetzungspunkt 207-208O an. In dem atherischen Auezuge ist noch ein Teil dieser Saure enthalten, daneben aber eine zweite Saure, die bei 184O unter C0,-Ab- spaltung schmilzt. Urn diesen Anteil herauszuarbeiten, muB man mehrmals abwechselnd mit absolutem Ather , wie oben angegeben, behandeln und dann aus heiBem Wasser umkrystallisieren. Man erhalt daraus schlie6lich den zweiten Be- standteil in warzenformigen Aggregaten, die aus feinen Niidel- chen bestehen, deren Schmp. 184O auch bei weiterem Um- krystallisieren sich nicht findert.

Los l i chke i t sbes t immung d e r be iden Sauren : Von der nadelfdrmigen Siiure Schmp. 206-207° lijsten sich 0,6 g in 21 ccm absolutem Ather bei ZOO, d. h. 2,73 g in I00 ccm &her.

Die warzenf6rmige Siure vom Schmp. 184O zeigte eine Loslichkeit von 0,7 g in 11 ccm absolutem Ather bei 20° oder yon 6,36 g in 100 ccm Ather.

Die Oxysiiuren sind wahrscheinlich stereoisomere Verbin- dungen, beide geben beim Erhitzen unter C0,-Abspaltung das- selbe Gemisch der beiden Oxycampher vom Schmp. 203-204O.

A c e t a t d e r 3-0xy-campher-(3-carbonsaure) Die in Wasser sowie in Ather schwer lijsliche nadelformig

3 - Oxy-cam p h e r - (3- carbon s a u r e) vom Schmp. 206-207 O

wurde mit einem UberschuS von Essigsaureanhydryd auf dem kochenden aasserbade 2-3 Stunden digeriert. Dann wurde


dss Uberschiissig zugesetzte Essigsaureanhydrid im Vakuum auf dem Wasserbade abdestilliert. Der Blige Riickstand wurde mit Wasser ausgekocht; er geht schwer in Losung und krystallisiert beim Erkalten aus. Die getrockneten Krystalle wurden in heiBem 3enzol gelost, worin sie ziemlich leicht laslich sind; beim Er- kalten krystallisieren sie wieder aus. Der in der Mutterlauge gelbst gebliebene Teil la& sich mit Pentan ausfilllen. Beim nochmaligen Umkrystallisieren des so vorgereinigten Acetats aus heiBem Wasser scheidet es sich in langen glanzenden Nadeln vom Schmp. 90-91 O aus. Beim Verseifen dieses Acetats wird die SLure vorn Schmp. 206-207 O zuriickerhalten.

Wird die leichter losliche Saure vom Schmp. 184O in gleicher Weise mit EssigsLureanhydrid behandelt, so la6t sich durch Umkrystallisieren des Reaktionsproduktes aus Benzol ein Teil in Form des Acetates vom Schmp. 90-91 O herausarbeiten, der beim Verseifen die nadelfarmige Silure Schmp. 206-207 O liefert. In der Benzolmutterlauge befindet sich ein zweites 6liges Acetat, welches anch Lapworth und Chapmann') neben einem festen Acetat vom Schmp. 86-86O unter Hiinden gehabt haben2). Bei lingerem Stehenlassen wird das ijlformige Acetat fest und echeidet sich beim Umkrystallisieren aus Benzol zum Teil als feste Verbindung vom Schmp. 90-91 O ab, die beim Verseifen die nadelfarmigen Krystalle der Silure vom Schmp. 206-207 O

gibt. Durch wiederholte Behandlung rnit Essigsilureanhydrid und darauf folgendes Verseifen la& sich die warzenformige Slure vom Schmp. 184O voltstindig in die nadelfijrmige Saure vom Schmp. 206-207" Ilberfuhren.

Zersetzung der 3-0xy-oampher-(3-carbonsaure) in der Hitze. Die SSiure vom Schmp. 206-207O wurde in einem Reagensglase, welches in ein Paraffinbad eintauchte, so lange aaf 210° erhitzt, bis die Kohlensiiureabspaltung beendigt war, d a m wurde der Inhalt des Reagensglases rnit heillem Wasser herausgelijst und mit etwas Pottasche versetzt, der Wasser- dampfdestillation unterworfen, wobei Oxy-campher tiberging. Das waf3rige Deatillat wurde mit K,CO, geailttigt und ausge-

l) Chem. SOC. 79, 385 (1901). 9 Die festen Acetate sind trote der Schmelzpunktsdifferene von 5 @

ohne Zweifel identisch.

62 J.Bredt

athert, dann die ltherische LSsung im Scheidetrichter getrennt und nach dem Trocknen uber Natriumsulfat der h e r abdestilliert. Der Ruckstand lieB sich aus Pentan durch Aus- frieren umkrystallisieren und zeigte den Schmp. 203-205 O,

entsprechend einem Gemisch von 3 - Oxy - campher und 2-Oxy-epicampher. Das Gemisch der beiden Oxy-campher wurde mit methylalkoholischer Salzsaure (10-20 o/o HCl) versetzt. Nach 24 Stunden hatten sich gro6e Krystalle von dimole- kularem 2 - Oxy- epicampher- methylather gebildet. Die Krystalle wurden abgenutscht und die Mutterlauge noch einige Tage stehen gelassen, bis keine Abscheidung von Krystallen mehr erfolgte. Die abgeschiedene feste Substanz zeigte nach dem Umkrystallisieren aus Methanol den Schmp. 149-150 O;

daraus lieB sich der 2-Oxy-epicampher vom Schmp. 210-211 O

gewinnen, dessen Semicarbazon im B er 1- Apparat schnell erhitzt bei 215O schmolzl). Die von den Krystallen des dimole- kulsren &hers abfiltrierte Mutterlauge wurde mit Pottasche neutralisiert und dann mi t Wasserdampf destilliert. Das wabrige Destillat wurde ausgeathert und der Ather nach dem Trocknen mit Natriumsulfat abgedampf t. Der Ruckstand zeigte nach dem Ausfrierenlassen aus Pentan den Schmp. 196,5-198 O, welcher dem dea 3-Oxy-camphers entspricht. Das daraus dargestellte Semicarbazon bildete nach dem Umkrystallisieren aus Essig- saure und dann aus Methanol gro6e glanzende Krystalle vom Schmp. 182,5-184,5 Die vorher heschriebene 3-Oxy-campher- (3-carbonsaure) vom Schmp. 183-184O gab die gleichen Zer- setzungsprodukte wie die Saure vom Schmp. 206-207 O. Die beiden Oxycampher entstehen in beiden Fallen in annahernd gleicher Menge. Die Spaltung verliiuft unter teilweiser Um- lagerung ganz glatt (XVII-=I).

Zersetzung des Acetata d e r 3 - Oxy-campher-(3- carbonsaure) in der Hitze. Man erhitzt das Acetat vom Schmp. 90-91 O eine Stunde lang auf I 15-120°, oder deetil- lied es im Vakuum (Badtemperatur 145O bei 15 mm); es bildet sich unter C0,-Abspaltung ein festes Produkt, das aus Pentan umkrystallisiert den Schmp. 62-63 O zeigt. Dieses erwies sich als das Acetat vom 3-0xy-campher , da der Mischachmelz-

l) Dies. Journ. [Z] 121, 163-165 (1929).


punkt rnit demvonBredt und Ahrensl) dargestellten 3-(Acet- oxy-)campher keine Depression autwies, wghrend der Misch- schmelzpunkt rnit 2 -(Ace t - oxy -)epic a m p her vom Schmelz- punkt 62-63O eine Depression auf 35-38O gab. Beim Ver- seifen des 3-(Acet-oxy-)camphers entstand der 3-Oxy- campher vom Schmp. 198O, aus dem das Semicarbazon vom Schmp. 183O erhalten wurde. Beim Behandeln des Ver- seifuagsproduktes mit methylalkoholischer Salzsaure entstand kein dimolekularer &her; ein weiterer Beweis, daB kein 2-Oxy- epicampher darin enthalten und dat3 die Spaltung ohne Umlagerung erfolgt war (XXII-XXV).

111. Anhang

Uber die Oxydation der Bornylen-(3-~arbonsi iure) rnit KlVInO, zu 2 - Oxy-(2-3-oxydo-camphan)- (3-carbon-

saure) (Hydroxy-oxyd-camphan-carbonsaure) In Bei ls te ins Handbuch der organ. Chemie (4. Aufl.,

Bd. X, S. 946) findet sich die Angabe, daB die 3-Oxy- campher-(5-carbonsaure) identisch sei mit einer Saure vom gleichen Schmelzpunkt, die bei der Oxydation von Bornylen- 3-carbonsaure mit KMnO, entstehtq In der Tat haben beide Siiuren eine Reihe von ahnlichen Eigenschaften.

1. Sie sind in siedendem Wasser ziemlich schwer, in kaltem sehr wenig loslich.

2. Sie sind in absolutem Ather schwer - die Saure aus Bornylencarbonsaure fast unloslich - losen sich aber besser in feuchtem &her.

3. Sie bilden, mit Kallrmilch neutralisiert, beim Eindampfen sich abscheidende, in der Hitze schwer losliche Kalksalze.

4. Sie sind mit Wasserdampf nicht fluchtig. 5. Sie bilden keine Semicarbazone. 6. Die Saure von Lapworth hat den Schmp. 207-208°,

die Saure von Bred t schmilzt bei 208-209O, der Misch- schmelzpunkt ergab 206-207,5°, zeigte also eine nur unbe- deutende Depression.

1) Dies. Journ. [2] 121, 170 (1928). 9 Bredt, Ann. Chem. 366, 37 (1909).

64 J. Bredt

Andererseits besitzen die beiden Siluren verschiedene Krystallformen: Die Slure von Lapworth bildet lange Nadeln, die SLure von Bredt rechteckige Bbttchen. Ein erneut vorge- nommener weiterer Vergleich hat mit Sicherheit ergeben, dab die beiden Sauren nicht identisch sein konnen. Die Sfiure von Lapworth zersetzt sich, wie vorstehend beschrieben wurde, beim Schmelzen unter Abspaltung von CO, und Bildung von Oxy-uampher, wBhrend die S h r e von Bredt beim Schmelzen unvertindert bleibt. Ferner zeigen die Acetate der beiden Sauren verschiedene Schmelzpunkte. Das Acetat der Sgiure von Lapworth schmilzt bei 90-9lo, dasjenige der Saure von Bredt zeigt den Schmp. 81-82O.

Die Oxjda t ion der Bornylen-carbonsiiure wurde in folgender Weise bewirkt: J e 5 g Bornylen-carbonshure werden in wtihiger Natriumcarbonat-Ldsung auf 300 ccm verdunnt und in einen 6 Liter fassenden Stehkolben gebracht. Dazu la6t man unter intensivem Ruhren mit einem Ruhrwerk und starker Kiihlung mit Eiskochsalzmischung eine verdiinnte Losung von 7 g KMnO, hinzutropfen. Die KMn0,-Losung wird vorher auf 3 Liter verdunnt; davon sollen nicht mehr als 2 Tropfen pro Sekunde hinzuflie6en. Die Oxydation dauert 3-4 Stunden. Darauf wird CO, bis zur Neutralisation eingeleitet und dann die Fliissigkeit in einer Schale auf dem Wasserbade eingedampft ; es ist wesentlich, darauf zu achten, daB die Lasung nicht bis zur Trockne verdampft oder am oberen Rand der Flussigkeit eich Braunstein auf der Schale ansetzt. Wird diese Vorsichts- maf3regel nicht beachtet, so erhalt man verharzte Produkte bei entsprechend verminderter Ausbeute an Sliure. Die eingeengte Lasung wird vom Braunsteinschlamm abgenutscht und dieser mit Wasser ausgewaschen, bis das Waschwasser nicht mehr alkalisch reagiert. Das Filtrat wird von neuem eingeengt, bis sich eine Haut von Carbonat auf der Oberflliche bildet. Dann la6t man erkalten, spult in ein Becherglas und siiuert an. Dabei fiillt eine schleimige Masse am, die sich beim Schutteln mit Essigester teilweise auflost und eine krumelige Substanz zuruek- lit. Man nutscht ab und wascht die auf dem Filter zurlick- gebliebenen festen Beetandteile mehrmals mit Essigester aus, wobei sie ihren harzigen Zustand verlieren und als reinweifie Flocken zuriickbleiben. Sie stellen den Hauptbestandteil des


Oxydationaproduktes dar. Das Filtrat wird im Scheidetrichter vom Essigester befreit und noch mehrmals mit frischem Essig- ester ausgeschuttelt; der Essigester wird zuerst auf dem Wasserbade und dann im Vakuum verjagt. Das zuriickbleibende Rohprodukt wird der Wasserdampfdestillation unterworfen, wobei geringe Mengen von bei der Oxydation nicht angegriffener Bornylen-carbonsaure iibergehen. Der wBBrige Riickstand wird wieder mit Essigester extrahiert, dieser mit Sulfat getrocknet und nach dem Abfltrieren durch Erwarmen auf dem Wasser- bade verjagt. Die zuriickbleibenden weiSen Flocken werden mit absolutem Ather von oligen Nebenbestandteilen befreit und dann mit dem ersten Rohprodukt, welches den Hauptanteil der Oxydation bildet, zusammen aus heiBem Wasser umkrystallisiert. Beim Erkalten scheidet sich die Saure in glanzenden Blattchen vom Schmp. 208-209O aus. Nach dieser Vorschrift wurden aus je 5 g Bornylencarbonsaure 1,5 g des reinen Oxydations- produktes erhalten; dieses ist in trocknem Zustande weder in Essigester noch in absolutem Athyl'ather loslich. Die Ausbeute ist deshalb so gering, weil die bei der Oxydation entstandene Saure sehr leicht von Permanganat angegriffen und weiter oxydiert wird, daher auch nur unter den angegebenen Vor- sichtsma6nahmen uberhaupt gefaBt werden kann. Die Saure la& sich in schwach alkalischer Losung bei Zimmertemperatur mit einer 3prozent. Ealiumpermanganatlosung zu Csmpher- s au re Schmp. 187-187,5° oxydieren. Erhitzt man sie einige Stunden mit verdiinnter Salpetersaure auf dem Wasserbade, so erhklt man ein Produkt, das, rnit Essigsiiureanhydrid behandelt, Camphersaureanhydrid Schmp. 21b-220° Iiefert. Die in Blattchen krystallisierte Saure wird beim ErwLrmen rnit Essig- saureanhydrid auf dem Wasserbade in ein Acetat verwandelt, das aus heiBem Wasser umkrystallisiert den Schmp. 81-83 zeigt; es enthalt 2 Mol Xrystallwasser. Das wasserfieie Acetat hat den Schmp. 110-112°.

Bei der Oxydation der Bornylen-carbonsaure (I) mit KMnO, ware nach zahlreichen Analogiefiillen die Bildung einer D ioxy- s lu re (11) zu erwarten. Die Analysen stimmten aber auf eine um zwei Wasserstofl'e armere Saurel) (111), die

1) Ann. Chem. 336, 37 (1909). Journal 1. prakt. Chemie [Z] Bd. 131. 5

66 J. Bredt

a h 2 -Ox y- (2 - 3 -ox y d o - camp h an) - (3 -carbon sa u r e) zu be- zeicbnen ware, da sie mit der 3-Oxy-campher-(3-carbonsaure) (XVII) ieomer ist.

OH

(1) (11) (II9 Es sind daher eine Reihe von weiteren Analysen am-

gefiihrt worden, die das frtihere Resultat besatigt haben.

Mikro-analyse 7,471, 5,188 mg Subst.: 4,99, 3,51 mg HpO; 17,06, 11,83 mg COP.

C,IHl,04 Gef. G 62,23 (- O,OS, - 0,04)0/,

C,,H,,O, ,, C 61,64 (+ 0,64, 4- 0,W ,, H 7,60 (- 0,13, -I- 0,03)

,, H 8,47 (- l,OO, - 0,W) Die Analysen des Saure-acetats (Schmp. 81-82O) haben

die Entscheidung fur die Formel (IV) und gegen die Formel (V) gebracht.

C&-CH-C. COpH CEp-CH-C<goe:. cH, 1 k e p I>. + 2H,O

CH,-CMe-C-0 . CO . CH8 ( ! X i 9 - - k ~ ~ H . (0. Clt;: (IV) (V)

0,4501 g gaben in der Trockenpistole') von Brabm und W e t z e l bei 17 mm Vakuum und bei der Temperatur des siedenden Benzols

nach dreistundigem Trocknen : 0,0558 g Wasser nach weiteren 2 Stunden: 0,0002 g ,, Cl,H180, + ZH& Gef. H,O 12,4 (+ 0,O )o /o

M akr o - an a1 y se d e s w a s serf r e i e n A c e t a t s Schmp. 110-11 2 0

CiJ%aOe f 2H2O 19 v 10778 (+ 46%

0,1954 g Subst.: 0,4400 g CO, und 0,1223 g H,O.

,, H 7,09 (- 0914) Cl,H*O, ,, C 60740 (+ 1,W

,, IS 7,88 (- 0944)

C,,Hl,OI Uef. G 61,41 (+ 0,03) o/o

I) H o u b e n - W e y l (Methoden der organ. Chem. 2. Autl., I. Bd., s. 19).


Ti t r a t ion des krystal lwasserhal t igen Acetats i n methylalkoholischer LSsung u n t e r Eiskiihlung m i t

'Ilo n- K al i l aug e (In di k a tor: Phenolphthalein) 0,1728 g Subst. verbrauchten 6,O ccm (ber. C,,H,,O, f 2H,O) = 5,95 ccm 011010 g $1 11 3,7 >> ( 97 C,sHid% 4- 2HeO)=3i5 19

Aus der Titration der acetylierten Siiure ergibt sich, dab das Oxydationsprodukt der Bornylen-carbonsaure keine Alde- hydsaure yon der Formel (VI) sein kann, denn diese Ver- bindung miiBte entsprechend der Camp h e r - a lde h y d s a u r e l) ein Acetat yon der Formel (VII) geben, welches sich nicht mehr als einbasische Same titrieren liebe.

Andererseits darf nicht verschwiegen werden, daB ein direkter Beweis fiir die angenommene Formel einer Lactolid- carbonsaure (111) bisher nicht erbracht werden konnte.

CHS-CH.CO.COOB I I

(VW CH,-CMe . COH

CH,-CH. C0.CO AMe, 0 I

H2-dMe.CdOC0.CH,

l) J. Bredt, dies. Journ. [2] 96, 67 (1 9 17).

5 f

Documents

Über 3-Oxy-campher und 2-Oxy-epicampher sowie über die 3-Oxy-campher-(3-carbonsäure) und die 2-Oxy-(2-3-oxydo-) camphan-(3-carbonsäure). 4. Mitteilung über Oxy-campher