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H. Quast, H.-M. Seidenspinner und J. Siawitz 1207

Liebigs Ann. Chem. 1983, 1207 - 1229

Diastereoselektive thermische oder saurekatalysierte Umlagerung von N,N'-Dibenzyliden-l,2-cyclopropandiaminen in cis-2,3-Di- ary1-2,3-dihydro-lH-l,4-diazepine ')

Helmut Quast *, Hubert-Matthias Seidenspinner und Josef Stawitz

Institut fur Organische Chemie der Universitat Wurzburg, Am Hubland, D-8700 Wurzburg

Eingegangen am 10. Februar 1983

Aus den trans-l,2-Cyclopropandiaminen t4 und t5 und aromatischen Aldehyden erhalt man die frons-N,N'-Dibenzyliden-l,2-~ycIopropandiamine t l a - g bzw. t6a, b. Dagegen lassen sich bei der Umsetzung aromatischer Aldehyde mit den cis-l,2-Cyclopropandiaminen c 4 und c5 nur die cis-N,N'-Disalicyliden-l,2-~yclopropandiamine c l b bzw. c6 b isolieren. In den anderen Fallen isomerisieren sich die intermediaren cis-Bisimine in situ zu den cis-2,3-Diaryl-2,3-dihydro-lH-l,4- diazepinen c3a-d bzw. 7a. Die isolierten Bisimine t1a.c-e,g und c6b,t6a lassen sich in [D5]Brombenzol erst bei 90°C. in der Schmelze oberhalb 120"C, in die entsprechenden Dihydro- diazepine c3a, c - e ,g bzw. 7a, b umlagern. uberraschenderweise entstehen in Acetat-gepuffertem Methanol die Dihydrodiazepine c3a.d auch aus dem truns-l,2-Cyclopropandiammonium- bromid (t4 .2HBr) und Aldehyd, und zwar schon bei 20°C. Der diastereoselektive Schritt dieser Isomerisierungen ist eine schon bei 20°C rasche Cope-Umlagerung der cis-Bisimine c 1 und c6. Diese entstehen durch thermische oder bei 20°C saurekatalysierte trans -+ cis-Diastereomeri- sierung, wenn man von irans-l,2-Cyclopropandiamin-Derivaten ausgeht. Alle durch Umlagerung erhaltenen 2,3-Diaryl-2,3-dihydro-lH-l ,Cdiazepine besitzen cis-Konfiguration, was durch Ver- gleich mit dem authentischen Diastereomerenpaar c3a,t3a und 'H-NMR-spektroskopisch bewie- sen wurde. Die 'H-NMR-Spektren der cis-2,3-Dihydrodiazepinium-Kationen c3 1 H@ in Trifluor- essigsaure zeigen noch bei 20 - 25 "C langsame Ringinversion an. Die Freien Aktivierungsenthal- pien der Diastereotopomerisierung von 2-H und 3-H der cis-(l,4,6-D,]-2,3-Dihydrodiazepinium- Kationen in [D]Trifluoressigsaure betragen AG& = 60 (c3b) bis AG& = 75.5 kJ/mol (c3g). Die freie Base c3g und das Kation c3g * H@ zeigen neben langsamer Ringinversion auch noch langsame Rotation der beiden 2,4,6-Trimethylphenylgruppen an C2 und C3.

Dinstereoselective Thermal or Acid-catalyzed Rearrangement of N,N'-Dibenzylidene-l,2-~yclopropanediamines to cis-2,3-Diaryl-2,3-dihydro-lH-1,4-diazepines

The truns-N,N'-dibenzylidene-l,2-~yclopropanediamines t 1 a - g and 16a, b are obtained in the reaction of the fruns-l,2-~yclopropanediamines 14 and 15, respectively, with aromatic aldehydes. In contrast, only the cis-N,N'-disalicyIidene-l,2-~yclopropanediamines c l b and c6b can be isolated when the aromatic aldehydes are allowed to react with the cis-l,2-cyclopropanediamines c4 and c5, respectively. In the other cases, the intermediate cis-bisimines isomerize in situ to yield the cis-2,3-diaryl-2,3-dihydro-lH-i J-diazepines c3a - d and 7a, respectively. In [DJbromoben- zene solution, the isolated bisimines t l a , c- e, g and c6b. t6a rearrange above 90°C to give the corresponding dihydrodiazepines c3a. c-e . g and 7a, b. in the neat, molten state above 120°C. Surprisingly, in acetate-buffered methanol solution the dihydrodiazepines c3a, d, are also formed in the reaction of truns-l,2-cyclopropanediammonium bromide (14.2 HBr) with aldehydes at

0 Verlag Chemie GmbH, D-6940 Weinheim, 1983 0170-2041/83/0707- 1207 $ 02.50/0

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temperatures as low as 20°C. The diastereoselective step of these isomerizations, i. e. the Cope rearrangement of the cis-bisimines c l and c6, is fast even at 20°C. The cis-bisimines c l and c6 arise ilia a thermal or acid-catalyzed frans - cis diastereomerization when the sequence starts from fmns-1,2-cyclopropanediamine derivatives. All 2,3-diaryl-2,3-dihydrodiazepines which were obtained through rearrangement possess exclusively the cis configuration as shown by comparison with the authentic pair of diastereorners c3a, t3a and by 'H NMR spectroscopy. The 'H NMR spectra of the cis-2.3-dihydrodiazepinium cations c3 . H@ in trifluoroacetic acid indicate slow ring inversion up to 20- 25 "C. The free enthalpies of activation for the diastereo- topomerization of 2-H and 3-H of the cis-[l ,4,6-D3]-2,3-dihydrodiazepinium cations in [D]trifluoroacetic acid range from AGZ3 = 60 (for c3b) to AG& = 75.5 kJ/mol (for c3g). Besides slow ring inversion, the free base c3g as well as the cation c3g . H@ exhibit slow rotation of the 2,4,6-trimethylphenyI groups at C2 and C3.

Die Cope-Umlagerung zahlreicher Aza- und Azonia-1 ,5-hexadiene wurde fur synthe- tische Zwecke genutzt '). Acyclische Systeme bevorzugen dabei einen Sessel-Uber- gangszustand (Vier-Zentren-Mechanismus), wie am Beispiel arylsubstituierter 2-&a- und 2,5-Diaza-1 ,5-hexadiene gezeigt ~ u r d e ~ , ~ ' . Dagegen wird bei der Cope-Umlagerung cis-I ,2-disubstituierter Cyclopropane durch die Fixierung der zentralen Bindung ein Boot-Ubergangszustand (Sechs-Zentren-Mechanismus) erzwungen. Aza-Systeme dieses Typs, z. B. cis-2-Vinylcy~lopropylisocyanate~~~~ und das O,N-Dimethyl-cis-2- vinylcy~lopropanimidat~', lagern sich in Azepin-Derivate um. Staub und Vogtle erhiel- ten aus einigen trans-N, N'-Dibenzyliden-I ,2-cyclopropandiaminen, z. B. t 1 a') und g8,9' bei 120- 130°C sterisch einheitliche 2,3-Dihydro-lH-1,4-diazepine, z. B. 3a") und g9', deren Konfiguration jedoch unklar blieb ' I ) . Als Mechanismus der Umlagerung wurde eine primare trans + cis-Diastereomerisierung, eine anschlieRende Cope-Um- lagerung zu 2,3-Dihydro-6H-1,4-diazepinen 2 und schliel3lich deren Tautomerisierung zu 2,3-Dihydro-IH-l,4-diazepinen 3 angenommen. Da der diastereoselektive Schritt der Sequenz in der Cope-Umlagerung der cis-Bisimine c l bestehen durfte, war die Kon- figuration der isolierten 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepine 3 von besonderem Interesse. Wir berichten hier uber die Stereochemie der thermischen und der neuartigen, bei Raumtemperatur verlaufenden, saurekatalysierten Umlagerung von trans- und cis- N, N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiaminen 1 zu 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepinen 3'*).

At- A r

AT A r

t l e l 2 3

Synthese von N,N'-Dibenzyliden-1,t-cyclopropandiaminen Die diastereomerenreinen cis- und fruns-1,2-Cyclopropandiammoniumsalze c4 .

2HCl'3--'6', c4 . 2HBr'@, t4 . 2HCIR~13*'5-'8', 14 . 2HBr'6,'8', c5 2HBr und t5 . 2 HBr '6319) sind durch Curtius-Abbau entsprechender 1,2-Cyclopropandicarbonsaure-

Liebigs Ann. Chem. 1983

Diastereoselektive Umlagerung von N,N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiaminen 1209

Derivate bequem und in brauchbaren Ausbeuten zuganglich. Die Umsetzung der freien trans-Diamine t4 und t5 in Ether rnit aromatischen Aldehyden lieferte glatt die trans- Bisimine t l bzw. t6 (Tab. 1). Dabei hingen die Ausbeuten an t l wesentlich davon ab, wie sorgfaltig das mit konzentrierter Kaliumhydroxid-Ltisung freigesetzte, relativ gut wasserltisliche trans-Diamin t 4 mit Ether extrahiert wurde.

Die Konfiguration eines Bisimins der Konstitution 6% das aus einem konfigurativ nicht definierten Diamin 5') erhalten und als trans-Bisimin t6a angesprochen worden war", konnte jetzt durch Synthese aus dem trans-Diamin t 5 gesichert werden. Dagegen kommt dem aus Salicylaldehyd und dem gleichen stereochemisch ungeklarten Diamin 5 hergestellten Bisimin 6b (Schmp. 140 - 141 OC)') iiberraschenderweise nicht die vermu- tete trans-Konfiguration t6b, sondern die cis-Konfiguration c6b zu, wie der Schmelz- punktvergleich mit den beiden authentischen Bisiminen 6b beweist (Tab. I). Eine Er- kliirung dieses unerwarteten Ergebnisses ktinnte einerseits in der grol3en Umlagerungs- tendenz des hypothetischen cis-Bisimins c6a (siehe unten) und andererseits in dem enormen Unterschied der Ltislichkeit in Methanol zwischen dem sehr gut ltislichen 16b und dem schwerloslichen, sich nur langsam umlagernden c6b zu suchen sein: Geht man von einem cis-trans-Diastereomerengemisch 5 aus, entzieht sich c6a durch rasche Cope-Umlagerung, t6b durch seine grolje Ltislichkeit der Beobachtung.

\ At- \ At-

t l a -g , c lb t6a. b, e6b + 2 Ar-CH=O

NH2

4. 5

t la , c3a, t3a, t6a, 7a c lb , t lb, c3b. c6b, t6b, 7b t l e , c3c tld, c3d t l e , c3e t l f t lg . c3g

d a - d , [Dl0]-c3a, 7a

2 - OH-C 6 H 4

4- Me-C6H4

3,5- Me2-C,H3

2,4,6- Me3-C6H, 3.5- IBuz-C~H,

Im Gegensatz zu allen anderen cis-N,N'-Dibenzyliden-I ,2-cyclopropandiaminen c 1 (siehe unten) konnte man das schwerltisliche Salicylaldehyd-Derivat c6 b isolieren, sogar bei der Umsetzung von Salicylaldehyd mit dem cis-Diammoniumbromid c5 . 2HBr in


80'


Tab. 1 . Ausbeuten (bezogen auf 1,2-Cyclopropandiammoniumhalogenid), Schmelzpunkte (nach Kristallisation aus Methanol) und C = N-Frequenzen in den 1R-Spektren einiger N, N'-

Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiamine. Literaturangaben stehen in eckigen Klammern.

Verb. Ar % Ausb.

t l a

t l b

t l c

t l d t l e t l f t l g

16ab)

t6bb)

c6bb)

57 [22

82 - 83 881 8,

1561 8,

122-123 841 150-151a) 123 - 124 157 - 158 108 - 109

126- 127 126 - 1271 70-71

140-14118) 150- 151

152- 154

1021 8)

1630

1620

1635

1635 1630 1635 1630

1630

1625

1625

a) Kristallisiert aus MethanoVEther ( 1 : 1). - b, cis und fruns beziehen sich auf die relative Stel- lung der Aminogruppen. Die Phenylgruppe steht stets trans zu mindestens einer Aminogruppe.

Acetat-gepuffertem Methanol - also Bedingungen, unter denen sich seibst die isolierten truns-Bisimine t l und ta6 saurekatalysiert zu c3 bzw. 7a isomerisierten (siehe unten). Auch aus dem cis-Diamin c4 erhielt man mit Salicylaldehyd neben dem schwer1l)s- lichen, hochschmelzenden (Schmp. 227 - 228 "C) 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepin c3b ein in kaltem Methanol losliches Produkt (Schmp. 156 - 161 "C), das sich in Methanol langsam in c3 b umwandelte und dem daher die cis-N,N'-Disalicyliden-I ,2-cyclopropandiamin-Struktur ( c l b) zukommen durfte. Ahnliche Beobachtungen wurden bereits fruher ohne experimentelle Angaben erwahnt, wobei jedoch ein 20°C hdher schmel- zendes Produkt (Schmp. 246- 248°C) als c3b angesprochen wurde". Die besondere Stabilitat der N,N'-Disalicyliden-I ,2-cyclopropandiamine 1 b und 6b lP13t sich wie im Falle acyclischer N,N'-Disalicyliden-1 ,2-diamine2*3b.4bv20) auf intramolekulare Wasser- stoffbrucken zuruckfuhren.

Die Schmelzpunkte der gut kristallisierenden, an der Luft stabilen trans-N,N'-Di- benzyliden-l,2-cyclopropandiamine t 1 blieben bei wiederholter Kristallisation unver- lndert (Tab. 1). Die bei ca. 20"C/10-5 Torr langsam unzersetzt sublimierenden Ver- bindungen begannen beim Erhitzen noch vor Erreichen des Schmelzpunktes zu sintern, wobei bereits zum Teil Isomerisierung zu den cis-2,3-Diaryl-2,3-dihydro-lH-l,4-diazepinen c3 eintrat.

Die Konfiguration aller Bisimine t 1 und 6 ging aus den 'H-NMR-Spektren hervor (Tab. 5 ) . Das AA'XX'-System der Cyclopropanprotonen von t1 ergab nicht zwei Tripletts'', sondern zwei weitgehend lagekonstante Multipletts, nlherungsweise beste-



hend aus je vier Signalen etwa gleicher Intensittit, deren Analyse ohne besondere MeB- techniken praktisch nicht moglich ist").

Im Falle der 3-Phenylverbindungen 6 erweiterte eine W-Kopplung (5J = 0.35 H z ) ~ ~ ) des Benzylprotons (3-H) mit den beiden rn-Protonen das Spin-System der Cyclopro- panprotonen zu einem AzMX2-System bei c6b bzw. einem ABMXz-System bei t6a und b, deren Spektren mit Hilfe des Programms LAOCOON IIIt3) analysiert wurden. Die Zu- ordnung erfolgte im Falle von t6a und b aufgrund der Erfahrung, daB bei Cyclopropa- nen 3Jcis stets grdBer ist als 3Jtr0m24). Von den Cyclopropan-Protonen in Nachbarschaft zum Phenylring absorbierten die cis-stlndigen bei tieferem Feld als die trans-stlndigen und nicht umgekehrt, wie man aufgrund der Hochfeldverschiebung der Signale von Substituenten (Methyl, Methoxy, Methoxycarbonyl) vermuten konnte, die cis zu einem Phenylring ~tehen~'.~". Das Singulett des Protons der N = CH-Gruppe zeigte keinerlei Anzeichen einer Allylkopplung. Das spricht fur eine bevorzugte Konformation, in der die Bindungen H - C = N - C - H in einer Ebene liegen2'), der Cyclopropanring und die Ebene der Doppelbindung also senkrecht aufeinander stehen, wie das auch bei Vinyl- und Phenylcyclopropanen 28*30) der Fall ist.

cis-2,3-DiaryI-2,3-dihydro-lH-l,Cdiazepine durch thermische Isomerisierung von N,N'-DibenzyIiden-l,2-~yclopropandiaminen

Durch trockenes Erhitzen von trum-N,N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiarninen, z. B. t la'') und g9), in einer Schmelze bei 120- 130°C hatten Stuub und Vdgtle 2,3-Di- hydro-1 H-I ,4-diazepine 3 unbekannter Konfiguration erhalten. Dagegen blieb das Bis- imin t l b bei 120°C unvergndert und konnte bei 140°C/10-4 Torr sogar noch subli- miert werden. Erst bei seinem Schmelzpunkt zersetzte es sich unter Bildung von Am- moniak in undefinierter Weise. Beim Erhitzen der trans-Bisimine t la , c, g im evakuier- ten, zugeschmolzenen Rohr oder unter Stickstoff bei Normaldruck fanden wir weder Ammoniak noch andere fliichtige Basen. Nach 15 - 30 Minuten kristallisierten die Schmelzen wieder, obwohl erst nach 1.5 Stunden die trans-Bisimine vollstlndig umge- setzt waren ('H-NMR-Nachweis). Neben den cis-2,3-Dihydro-lH-l A-diazepinen c3a, c, g, die unter den Umlagerungsbedingungen stabil waren, entstanden geringe Mengen leicht in Methanol loslicher, zum Teil bei 115 "C/10-3 Torr sublimierbarer Verbindungen, die nicht kristallisierten und nicht identifiziert wurden. 2-Phenylpyrrol 31)

als Folgeprodukt einer Ringerweiterung durch 1 ,3-VerschiebungZ6) war unter den fluchtigen Verbindungen nicht nachweisbar.

Obschon die Konfiguration der 2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepine, wie wir jetzt fanden, sehr einfach aus den 'H-NMR-Spektren der entsprechenden 2,3-Dihydro-lH-1,4- diazepinium-Kationen hervorgeht (siehe unten), haben wir c3a und t 3a durch Konden- sation von meso- (meso-8) und rucemischem 1,2-Diphenyl-l ,Zethandiamin (rac-8) rnit Malonaldehyddianil-perchlorat 32) (9) synthetisiert . Der Vergleich rnit diesen authentischen 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepinen 3a weist dem Produkt der thermischen Umlage- rung von t l a die cis-Konfiguration c3a zu. Es gelang uns allerdings nicht. wie im Falle von c l g den angegebenen Schmelzpunkt von 3a [198"C (Zers.)")] zu reproduzieren, der dem des authentischen t3a (Schmp. 202- 204°C) naher kommt. Auch alle anderen


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aus 1,2-Cyclopropandiaminen erhaltenen 2.3-Dihydro-I H-I ,Cdiazepine besitzen die 2,3-cis-Konfiguration c3.

Aus dem 3-Phenylbisimin t6a wurde bei 80- 90°C in Lbsung ohne nahere Angaben ein 2,3-Dihydro-lH-I,4-diazepin ungekliirter Konfiguration erhalten"), dessen Schmelzpunkt mit dem des cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepins 7a ubereinstimmt, das aus t6a durch thermische Umlagerung in [DS]Brombenzol entstand (siehe unten). Wah- rend das trans-N, N'-Disalicyliden-I ,2-cyclopropandiamin (t6b) sich in drei Stunden bei 160°C genau wie t 1 b undefiniert zersetzte, lagerte sich das cis-Isomer c6b bei dieser Temperatur glatt in das cis-2,3-Dihydro-lH-1,4-diazepin 7b um.

c3a 9

A r

t6a, c6b 7a, b

Thermische Isomerisierungen in einer Schmelze sind nicht gebrauchlich, weil man unter diesen Bedingungen eher als in verdunnter Losung mit unubersichtlichen Neben- und Folgereaktionen rechnen muB. In [D,]Brombenzol bei 90°C lie0 sich die Umlage- rung der trans-Bisimine t l a , c - e und t6a bequem 'H-NMR-spektroskopisch verfol- gen, bevor die schwerlbslichen cis-2,3-Dihydro-l H-I ,Cdiazepine c3a, c - e und 7a aus- kristallisierten. ErwartungsgemaB waren die isolierten Ausbeuten wesentlich besser als bei der Umlagerung in der Schmelze bei 125°C (Tab. 2). Die Produkte c3c und e waren in [D5]Brombenzol bei 90°C uber 20 Stunden stabil, wahrend sich c3d in dieser Zeit weitgehend zersetzte. Das trans-3-Phenylbisimin t6a lagerte sich erheblich langsamer um als das in 3-Stellung unsubstituierte trans-Bisimin t l a . Neben 74% des erwarteten cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepins 7a isolierte man 7% 2,5-Diphenylpyrimidin (lo), das leicht an dem Singulett der Pyrimidin-Ringprotonen bei S = 9.26 erkennbar war und sich als Folgeprodukt des cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepins 7a hera~sstell te~~).

cis-2,3-Dihydro-lH-1,4-diazepine aus cis-l,2-Cyclopropandiaminen und aromatischen Aldehyden

Die glatte, diastereoselektive Umlagerung des relativ stabilen cis-N,N'-Disalicyliden- 1,2-cyclopropandiamins (c6 b) in das cis-2,3-Dihydro-lH-l,4-diazepin 7 b, die in [DIChloroform bereits bei Raumtemperatur ablief, sprach fur die vorgeschlagene") trans -+ cis-Diastereomerisierung als ersten Schritt der Umlagerung der trans-Bisimine



Tab. 2. Ausbeuten, Schrnelzpunkte (nach Kristallisation aus Methanol), IR- und UV-Daten der cis-2,3-Dihydro-lH-1,4-diazepine, die durch therrnische Isornerisierung aus den rruns-N,N'-Diben- zyliden-l,2-~ycIopropandiaminen t 1 bzw. 16a und dern cis-N,N '-Disalicyliden-I ,2-cyclopropandiamin c6b bei 125 "C in der Schmelze (Methode A) oder bei 90°C in [D5]Brombenzol (Methode B) entstanden. Literaturangaben (IR in Nujol, UV in Tetrahydrofuran) stehen in eckigen Klarnmern.

~

Me- Dauer % Schmp. IR [crn-'1 (KBr) UV (CH3CN) Verb' thode [hl Ausb. ["Cl N - H C = N , C = C k , , , a x [ ~ ] I g E

c3a A 1.5 56 [A 1 59 B 8 88

c3b a)

c3c A 1.5 54 B 19 90

c3d B 5 63 c3e B 19 77 c3g A 1.5 66

[A 1 50 7a B 140 74e)

[O 19 7b Ag) 0.5 80

Bh) 24 80

182-183 198, Zers.

227 - 228

209 - 210

181 - 182C) 185 d, 208 - 209 221 225 - 227d)

227 189-190

3190 3140-3170

2500 - 3500")

3180

3190 3190 3210

3200

3100-3200 2400 - 3500")

1625, 1530 306 3.826 1550 305 3.7851 lo)

1640, 1550 (br) 1620, 1525 307 3.826

1625, 1530 1620, 1525 1625, 1530 305 3.820 1540 3091 9' 1630, 1600, 1530 (br) 1525 323 3.7161 lo) 1645, 1595, 1530 (br)

a) Da t l b bei 120°C stabil ist und sich oberhalb seines Schmelzpunkts undefiniert zersetzt, wurde c3b aus c4 in Ether und Salicylaldehyd hergestellt (siehe Tab. 3). - OH -NH-Wasserstoff- brucken. - c, Kristallisiert aus Acetonitril. - d, Kristallisiert aus Brombenzol. - e, Daneben isolierte man 7% des Pyrimidins 1033). - 0 Durch Erhitzen von t6a kurz oberhalb des Schrnelz- punkts (126- 127°C) oder bei liingerern Erhitzen in Losung auf 80-90°C'0). - g) Bei 160°C. - h) In [D]Chloroform bei 20-25°C.

t l , t6 in die cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepine c3 bzw. 7. Versuche, durch Kondensa- tion der freien Diamine c 4 und c5 mit aromatischen Aldehyden zu den postulierten cis- Bisimin-Zwischenstufen zu gelangen, ergaben bereits bei Raumtemperatur stets nur die cis-2,3-Dihydro-IH-l,4-diazepine c3 bzw. 7a (Tab. 3) neben nicht identifizierten, etherldslichen Produkten. Im Falle des Salicylaldehyds und der alkylsubstituierten aromatischen Aldehyde konnten die durch Extraktion erhaltenen Etherldsungen des cis- Diamins c4 unmittelbar verwendet werden. Der Alkali-empfindlichere Benzaldehyd reagierte damit jedoch nicht zu c l a oder c3a, sondern in unubersichtlicher Weise zu einem Produktgemisch, aus dem ein farbloses Pulver mit Schmp. 235 - 236°C isoliert werden konnte, das in organischen Losungsmitteln auner Ameisensaure und Trifluor- essigsaure sehr schwer ldslich war und strukturell noch ungeklart ist. Mit einer destil- lierten, Alkali-freien Ldsung von c4 in Tetrachlorethen ergab Benzaldehyd dagegen ohne Nebenprodukte das 2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepin c3a. Die 'H-NMR-spektroskopische Verfolgung dieser Umsetzung mit [DJBenzaldehyd bei 0 - 10°C in Tetrachlorethen/[D,]Benzol lien nur unmittelbar nach dem Zusammengeben der Reak- tionspartner geringe Mengen eines Benzylidenamins erkennen (N = CH-Singulett bei 6 = 8.35). Das cis-3-Phenylcyclopropandiamin c5 ergab im Gegensatz zu c4 auch ohne vor- herige Destillation mit Benzaldehyd das cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepin 7a, wenn


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auch nur in mal3iger Ausbeute. Diese Ergebnisse zeigen, da8 die Cope-Umlagerung der intermediaren cis-N,N'-Dibenzyliden-I ,2-cyclopropandiamine c 1 zu den 2,3-Dihydro- 6H-1 ,Cdiazepinen c 2 auch in Abwesenheit von Saure bereits bei Raumtemperatur rasch verlauft .

Tab. 3. Reaktionsbedingungen und Ausbeuten bei der Synthese von cis-2,3-Dihydro-lH-l,4di- azepinen aus aromatischen Aldehyden und cis-I ,2-Cyclopropandiaminen in Ether bzw. cis- und/ oder ~runr-l,2-Cyclopropandiammoniumhalogeniden in Methanol in Gegenwart von Natriumacetat

Verb. Ausgangsverbindung Reaktionsdauer [h] vo Ausbeute

c3a

[ D I o I - c ~ ~ c3b c3c c3d c3g 7a l a . HBr

c4a) c 4 . 2HBr t 4 . 2HBr c 4 . 2HBr + 1 4 . (1 : 1) c4a) c4 c4 14 . 2HBr c4 c5 c 5 . 2HBr

3 43 20

2HBr 12

24 0.5 0.5

12 0.5 2 3

64 90 62 80

quant. ('H-NMR) 56 34 55 44 38 59

a) Destillierie Losung von c4 in Tetrachlorethen.

Umsetzung von cis- und trans-l,ZCyclopropandiammoniumhalogeniden mit aromatischen Aldehyden in Acetat-gepufferter Losung zu cis-2,3-Dihydro- 1H-1 ,Cdiazepinen

Da die Reaktionen von Carbonylverbindungen mit Aminen oft allgemein slureka- talysiert ~ i n d ~ ~ ) , lag es nahe, die cis-I ,2-Cyclopropandiammoniumhalogenide in Acetat- gepufferter Ltisung mit den aromatischen Aldehyden umzusetzen, um die etwas um- standliche Herstellung der freien 1,2-Cyclopropandiamine zu vermeiden. Erwartungs- gemal3 entstand in Methanol unter diesen Bedingungen aus Benzaldehyd und dem cis- Diammoniumbromid c4.2HBr glatt das 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepin c3a, aus c5 . 2HBr die entsprechende Phenylverbindung 7a (Tab. 3). Versuchte man, auch fur eine Synthese der truns-N,N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiamine t 1 das Freisetzen des trans-Cyclopropandiamins t4 zu umgehen und setzte t4 * 2HC1 (- 2HBr) mit aromatischen Aldehyden in Acetat-gepuffertem Methanol um, entstanden nicht etwa die erwarteten trans-Bisimine t 1, sondern unmittelbar in guten Ausbeuten die 2,3-Dihydro- 1H-1 ,Cdiazepine c 3 (Tab. 3). Diese uberraschende Reaktion ist der einfachste und okonomischste Weg zu diesen Verbindungen, zumal man auch von einem cis-trans- Gemisch der 1,2-Cyclopropandiammonium-Salze 4 . 2HC1 (. 2HBr) ausgehen kann (Tab. 3), eine Diastereomeren-Trennung der 1,2-Cyclopropandiamine oder ihrer Vorstufen 16) damit also iiberflussig wird.

Die cis-Konfiguration der Produkte c3 und 7a sprach fur ihre Bildung durch eine Cope-Umlagerung von c l bzw. c6a, die ja bei Raumtemperatur schon rasch verlauft

Liebigs Ann. Chern. 1983


(siehe oben). Damit muR die trans + cis-Diastereomerisierung der unter neutralen Be- dingungen stabilen trans-Bisimine t 1 der langsamste Schritt der Reaktionsfolge sein, die von dem trans-Cydopropandiammoniumhalogenid t 4 . 2HX ausgeht. Die Vermu- tung, dal3 dieser Schritt nicht nur thermisch, sondern auch saurekatalysiert ablluft, lieB sich leicht bestatigen: In der Iangere Zeit unveranderten Losung von t l a in Methanol oder [D]Chloroform bewirkte Zugabe von wenig Essigsaure in ein bis zwei Tagen vollstandige Umlagerung zum cis-2,3-Dihydro-lH-I ,Cdiazepinium-Salz c3 + HX. In Tri- fluoressigsaure zersetzte sich t 1 a dagegen unter Rotfarbung zu unbekannten Produkten.

s-rrans,s-frans-(E,E)-t 1 11

s-tmns,s-trans-(E,E)c I s-cis,s-cis<E,E))s 1 c2

Diskussion Die hier mitgeteilten prlparativen Ergebnisse ergeben ein in sich konsistentes mecha-

nistisches Bild, das im grofien und ganzen dem fruheren") entspricht, dieses jedoch teilweise korrigiert und erganzt. Danach durfte die trans + cis-Diastereomerisierung der trans-N,N'-Dibenzyliden-I ,2-cyclopropandiamine t 1 von der energielrmsten Struktur mit E, E-Konfiguration und s-trans,s-trans-Konformation ausgehen und (E, E)- c 1 in der gleichen stabileren Konformation ergeben. Diese trans + cis-Isomerisierung kann in inerten Losungsmitteln bei hoherer Temperatur thermisch oder in Methanol bei Raumtemperatur saurekatalysiert ablaufen. Es ist interessant, dal3 die unkatalysierte thermische trans + cis-Isomerisierung - wahrscheinlich via symmetrisches Diradikal 11 - erheblich mehr Energie kostet als die saurekatalysierte, bei der polare Zwischen- stufen mit durchlaufen werden.

Fur die Cope-Umlagerung der cis-Bisimine c l und c6 kommt nur ein Boot-Uber- gangszustand (Sechszentren-Mechanismus) in Frage, der aus der s-cis,s-cis-Konfor- mation entsteht. Die s-cis, s-trans-Konformation der (E,E)-Bisimine (E,E)-el wurde zu dem fruher angenommenen") Sessel-ubergangszustand (Vierzentren-Mechanismus) und damit zu truns-2,3-disubstituierten 2,3-Dihydro-6H-I ,Cdiazepinen mit einer truns- 4,5-Doppelbindung fuhren. Die cis-Konfiguration der Arylgruppen der 2,3-Dihydro- 1H-I ,Cdiazepine c3 und 7 beweist, dal3 die Cope-Umlagerung von einem cis-Bisimin ausgeht, dessen C = N-Doppelbindungen die gleiche Konfiguration besitzen. Wegen des



Raumbedarfs des cis-standigen Cyclopropanprotons an C3 ist nur die E, E-Kon- figuration mdglich. Es ist denkbar, dal3 die bei Raumtemperatur ohnehin schon rasche Cope-Umlagerung der cis-Bisimine c 1 und c6 durch Saurekatalyse noch beschleunigt wird, wie man das von anderen Ladungs-induzierten Cope-Umlagerungen von Iminium- ionen her kennt *).

8 NH2-R

NH,-R 20-25 OC I2

CH,Ph

NH-CH,Ph

I CH,Ph C H 2 P h

12’2 HX (K = CH2Ph)

13 14 15

R A r a CJ:: I {: R A r R

16 17

Es mag auf den ersten Blick uberraschen, dal3 in Acetat-gepuffertem Methanol die Umsetzung von zwei Molen eines aromatischen Aldehyds mit einem N, N‘-unsubstituierten 1,2-Cyclopropandiammonium-Salz c oder t 4 . 2 H X nur zu den 2,3-Dihydro-lH-1,4- diazepinium-lonen c3 . He, mit einem N, N‘-Dialkyl-I ,2-cyclopropandiammonium- Salz, z. B. c oder 112 . 2HX, nur zu l-Alkyl-2-arylpyrrolen, z. B. 15, fiihrt, wobei das Ergebnis nicht von der Konfiguration der 1,2-Cyclopropandiammonium-Salze abhangt3’). Das Fehlen von Pyrrolen irn ersten Fall zeigt, daB die Cope-Umlagerung einer mdglichen Ringerweiterung durch formale 1,3-Verschiebung den Rang ablauft. Andererseits beweist die Bildung der Pyrrole 15 anstelle von N,N’-Dialkyl-2,3-dihydro- IH-l,4-diazepinium-Ionen, daB die cis-Bisiminium-Dikationen 16 und ihre Cope- Umlagerung zu N,N’-Dialkyl-2,3-dihydro-6H-l,4-diazepinium-Dikationen 17 aus elek- trostatischen Grunden zu ungunstig sind, so dal3 in diesem Fall die formale 1,3-Ver- schiebung, z. B. 13 4 14, zum Zuge kommt.

IR-Spektren einiger 2,3-Dihydro-lH-l,4-diazepine Die 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepine c3 und t3a zeigen im IR-Spektrum zwei bis drei

Banden im Bereich 1645 - 1525 cm-’, die von dem konjugierten System herruhren

Liebigs Ann. Chern. 1983

Diastereoselek tive Umlagerung von N,N'-Dibenzyliden- 1,2-~yclopropandiaminen 1217

I I I I I

4000 3000 2000 1500 1000 500

Abb. 1. IR-Spektren der diastereomeren 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepine t3a (oben) und c3a (Mitte) sowie von [Dl0]-c3a (unten) in Kaliumbromid. Die Teilspektren im Bereich 2500-4000 cm-I wurden von verdunnten L6sungen in Tetrachlormethan mit 1 cm Schichtdicke (Quarz-lnfrasil-

Kuvetten) aufgenommen.

(Abb. 1, Tab. 2). Im festen Zustand (KBr) beobachtet man nur die breite Bande assozi- ierter NH-Gruppen bei 3180 - 3210 cm-' , die in verdunnter Tetrachlormethan-Losung zugunsten der scharfen Absorption monomerer NH-Gruppen bei 3450 cm-' ver- schwindet. Besonders ausgepragt ist der Unterschied in den IR-Spektren der Diastereo- meren c3 a und t3a im Bereich der ,,out-of-plane"-Deformationsschwingungen der Phenylprotonen. Die Veranderungen durch Einfiihrung von [D,]Phenylresten wie im Falle von [Dlo]-c3a erlauben eine sichere Zuordnung.

'H-NMR-Spektren einiger 2,3-Dihydro-lH-1,4-diazepine Die 'H-NMR-spektroskopische Untersuchung der freien Basen 3 wird durch ihre

Schwerldslichkeit und ihre hohe Basizitat 32) erschwert. die raschen HID-Austausch mit



[D]Chloroform und langsame Zersetzung des Ldsungsmittels unter Bildung der 2,3- Dihydro-1H-I ,4-diazepiniumchloride 3 . HCI bewirkt.

Nach Staab und VOgtIe sollen die Ringprotonen 2-H und 3-H von 3 infolge raschen Austausches des N-Protons gleichwertig werden und daher keine Kopplung zeigen, so dal3 eine 'H-NMR-spektroskopische Unterscheidung zwischen cis- und trans- Konfiguration nicht moglich ist ''). Wir fanden jedoch in den 'H-NMR-Spektren von cis-2,3-Dihydro-IH-l ,Cdiazepinen c3 in [D]Chloroform, [D6]Dimethylsulfoxid, Tetra- chlorethen/[D6]Benzol und [D5]Brombenzol keinen so raschen Protonenaustausch, sondern diskrete, leicht verbreiterte Singuletts fur 2-H und 3-H, fur die Methinpro- tonen 5-H, 6-H und 7-H ABX-Spektren und die Signale zweier verschiedener Arylgrup- pen (Tab. 6). Den 'H-NMR-Spektren zufolge sirid die freien Basen c3 unsymmetrisch. Da der gleiche Spektrentyp aber auch fur die trans-Verbindungen 13 zu erwarten ist, sind die 'H-NMR-Spektren der 2,3-Dihydro-lH-l ,Cdiazepine 3 fur eine Konfigura- tionsbestimmung in der Tat kaum geeignet. Das Fehlen einer Kopplung zwischen 2-H und 3-H der freien Basen c3 durfte auf einen Torsionswinkel von ca. 90" zuruckzu- fiihren sein.

Die freien Basen c3 kdnnen prinzipiell in den diastereomeren Strukturen c3' und c3" vorliegen, die durch Protonenwanderung oder Ringinversion ineinander umgewandelt werden. Die hier mitgeteilten 'H-NMR-spektroskopischen Ergebnisse erlauben nicht, zwischen den Diastereomeren c3' und c3" bzw. einer raschen Diastereomerisierung c3' * c3" durch einen der beiden Prozesse zu unterscheiden. Scheinbare Symmetrie beobachtet man namlich 'H-NMR-spektroskopisch nur dann, wenn Protonenwanderung und Ringinversion bezuglich der 'H-NMR-Zeitskala rasch verlaufen.

Die Mesitylgruppen von c3g zeigten im 400-MHz-'H-NMR-Spektrum sechs Methyl- Singuletts, von denen zwei bei ungewohnlich hohem Feld erschienen. Selbst die rn-Protonen einer der beiden Mesitylgruppen ergaben zwei Signale (Tab. 6) . Diese Er- gebnisse sind wie im Falle des Kations c3g . H @ (siehe unten) nur durch Behinderung der Rotation um die C2- und C3-Aryl-Bindungen zu erklaren und damit ein Indiz fur das Vorliegen der cis-Konfiguration.

c 3' c3"


Diastereoselektive Urnlagerung von N,N'-DibenzyIiden-l,2-~yclopropandiaminen 1219

'H-NMR-Spektren einiger 2,3-Dihydro-1H-l,4-diazepinium-Kationen Die von Lloyd und Mitarbeitern untersuchten 2,3-Dihydro-iH-1,4-diazepinium-

Kationen liegen in einer Halbsessel-Struktur mit gestaffelter Konformation der C2 - C3-Bindung und quasi-planarem konjugiertem System vor 32*35). Die sterischen Verhaltnisse des gesattigten Molekulteils (NI - C2- C3 - C4) dieser Kationen gleichen denen der Sesselkonformation 1 ,Zdisubstituierter Cyclohexane mit dem einzigen Un- terschied, daR bei den Kationen die Diastereotopornerisierung von Gruppen an C2 und C3 durch Ringinversion wesentlich mehr Energie erfordert als bei Cyclohexanen (AGg4-277 = 47 - 59 kJ/mol bei 6-substituierten 2,2,5,7-Tetramethyl-2,3-dihydro-lH- 1,4-diazepinium-Kationen 9. Wahrend die trans-Kationen t3 . H@ in jeder beliebigen Konformation C2-symmetrisch sind, mu0 die NMR-spektroskopisch beobachtbare Symmetrie der cis-Kationen c3 H@ ganz offensichtlich von der Geschwindigkeit der Ringinversion abhangen.

Die aus den 'H-NMR-Spektren der diastereomeren Kationen c3a * H@ und t3a . H@ in Trifluoressigsaure jeweils ablesbare Symmetrie entsprach genau den Erwartungen bei einer langsamen Ringinversion des cis-Kations c3a H@ (Abb. 2). Die 'H-NMR- Spektren erlaubten damit eine einfache und zuverlassige Unterscheidung und Bestim- mung der Konfiguration solcher Kationen. Die in Tab. 7 angegebenen Zuordnungen der 'H-NMR-Signale wurden durch Entkopplungsexperimente, die auch die Kopp- lungskonstanten ergaben, und Messungen in [D]Trifluoressigsaure gesichert, in der die N-Protonen (1-H, 4-H) und 6-H durch Deuterium ausgetauscht wurden. Wie bei den freien Basen c3 beobachtete man auch bei den cis-Kationen c3 . H@ im allgemeinen keine Kopplung zwischen 2-H und 3-H. Lediglich im Fall des 2,3-Dimesityl-Kations c3g . H@ war diese nachweisbar (3.1 = 2 Hz). Diese Befunde lassen sich auf Torsions- winkel von ca. 90" wie bei den freien Basen c3 und die Diastereotopomerisierung durch Ringinversion (siehe unten) zuruckfuhren. Die von den Paaren 1,4-H und 2,3-H je- weiis bei tieferem Feld absorbierenden Protonen von c3a . He koppeln miteinander ( 3 J = 6.0 Hz), die beiden anderen dagegen nicht. Da nach Modellbetrachtungen und der Winkelabhangigkeit vicinaler Kopplungskonstanten 'J(NH-He) > 'J(NH-HA2l) gilt, sind die weniger abgeschirmten Protonen dieser Paare I-H und He = 2-H. Auch die aquatorialen Protonen von Cy~lohexanen~') sind weniger abgeschirmt als die axialen. C y ~ l o h e x a n ~ ~ ) und c3a . H@ zeigen aul3erdem praktisch die gleiche Differenz der chemischen Verschiebungen von Ha und H, (ca. 0.5 ppm). DaB Ha = 3-H des ck-Kations c3a . H@ und 2-H sowie 3-H des trans-Kations t3a . H@ die gleiche chemische Ver- schiebung aufweisen, spricht fur die angegebene Konformation von t3a 1 H@ mit zwei aquatorialen Phenylgruppen. Die Protonen des konjugierten Teils der cis-Kationen c 3 . H@ unterscheiden sich erwartungsgeman kaum in den chemischen Verschiebungen und Kopplungskonstanten von denen des trans-Kations t3a . H@ und anderer in diesem Teil unsubstituierter 2,3-Dihydro-IH-I ,4-diazepinium-Kationen3*).

Wahrend die Signale in den 'H-NMR-Spektren der freien cis-2,3-Dihydro-lH-l,4- diazepine c3 (Tab. 6) und die Multipletts der Phenylprotonen und der Methinprotonen 5-H, 6-H, 7-H des C2-symmetrischen trans-Kations t3a - H@ bei Raumtemperatur relativ scharf waren, zeigten alle cis-Kationen c3 H@ in Trifluoressigsaure bei 25 "C und zum Teil auch schon darunter (z. B. c3b * H@) mehr oder weniger starke Signalverbrei-


1220 H. Quast. H.-M. Seidenspinner und J. Stawitz

ii i 6 - H

Abb. 2. 90-MHz-'H-NMR-Spektrum des trans-Kations t3a . H@ (Unten) und des Cis-Kations c3a . H@ (dariiber) in Trifluoressigsaure sowie 90-MHz-'H-NMR-Spektrum des [1,4,6-D3]-cis-

Kations [D2]-c3a . Do in [D]Trifluoressigsaure in Abhangigkeit von der Temperatur (oben)

terungen (Abb. 2). Bei Temperaturerhohung beobachtete man Koaleszenz der Signale aller diastereotopen Protonen und danach ' H-NMR-Spektren von cis-Kationen, die durch rasche Ringinversion bezuglich der 'H-NMR-Zeitskala symmetrisch erschienen. Erheblich oberhalb der Koaleszenztemperaturen, z. B. bei 100°C im Falle von c3c . H@, ergaben alle Protonen, abgesehen von den N-Protonen, scharfe Signale. Um Kopplun- gen der N-Protonen auszuschalten und bei c3g . H@ Stiirungen durch das Multiplett



von 6-H zu vermeiden, bestimmten wir die Koaleszenztemperaturen T, der Signale von 2-H und 3-H an den deuterierten Kationen [1,6-D2]-c3 . DO in [D]Trifluoressigsaure (Abb. 2). Die Deuterierung von c3 . H@ hatte dabei keinen signifikanten EinfluD auf das Ergebnis, wie die Messungen von c3c . H@ und c3g . H@ in Trifluoressigsaure zeigten. Die aus T, und der Tieftemperaturaufspaltung A v e r re~hne ten~~) Freien Aktivie- rungsenthalpien der Ringinversion lagen erheblich hoher (Tab. 4) als die der 2,2,5,7- Tetramethyl-2,3-dihydro-l~-l,4-diazepinium-Kationen36'. Das wird plausibel, wenn man die Substituenten der C2 - C3-Bindung betrachtet, die im Ubergangszustand der Ringinversion ekliptisch stehen.

Tab. 4. Koaleszenztemperaturen T, [ "C], Tieftemperaturaufspaltungen Av = v(2-H) - v(3-H) (Angaben in Hz, bei 90 MHz und ca. 25°C) und Freie Aktivierungsenthalpien AG: (kJ/mol der Ringinversion der cis-[l ,4,6-D3]-2,3-Dihydro-l H-1.4-diazepinium-Kationen [DJ-c3 . D b in

[D]Trifluoressigsaure

Verbindung T, ["CI Av [Hz] ACT [kJ/mol]

[D2]-c3a . Do 50 46.5 67 [DJ-cJb . Do ca. 30 ca. 40 ca. 60 [ D J - c ~ c . Do 55 45.5 68 [Dz]-c3g . Do 88 41 .O 15.5

Das Dimesityl-Kation c3g . H@ zeigte in Trifluoressigsaure fiinf Methylsinguletts, von denen zwei bei ungewohnlich hohem Feld erschienen. Alle o-Methylgruppen sind demnach diastereotop, wobei sich zwei (2 und 3) im Abschirmbereich des benachbarten Arylrings befinden. Ringinversion und Rotation um die C2- , C3 - Aryl-Bindungen verlaufen also langsam bezuglich der 'H-NMR-Zeitskala. Temperaturerhohung uber 50°C fuhrte zur Verbreiterung aller o-Methylsignale, die bis 106 "C, der hochsten Mefitempe- ratur, zunahm. Ringinversion ergibt nur Diastereotopomerisierung der Methylgrup- penpaare (1,3) und (2,4), Rotation um die C2-, C3-Aryl-Bindungen nur die der o-Methylgruppen, die am gleichen Ring stehen [(1,2) und (3,4)]. Fur eine vollstandige Diastereotopomerisierung aller o-Methylgruppen sind beide Prozesse notwendig. Die sehr bequem und mit groDer Variationsbreite der Arylsubstituenten zuganglichen cis-2,3-Diaryl-2,3-dihydro-lH-l ,Cdiazepine c3 und die Kationen c3 . Ho bieten sich an fur stereochemische Studiena).

Wir danken Frau H. Heinze fur einige 90-MHz-'H-NMR-Spektren, Herrn Dr. W. uon der Saul fur die 400-MHz-'H-NMR-Spektren sowie Frau Dr. G. Lunge und Herrn Dr. N . Pelz fur die Mas- senspektren. Der Deutschen Forschungsgemeinschafr und dem Fonds der Chernkchen Industrie schulden wir Dank fur gronzugige finanzielle Unterstutzung. H.-M. S. dank1 besonders dem Fonds der Chemischen Industrie fur ein zweijahriges Doktorandenstipendium.


1222

Experimenteller Teil

H. Quast, H.-M. Seidenspinner und J. Stawifz

Allgemeine Vorbemerkungen: IR-Spektren: Gerate IR-10, IR-ZOA, IR-33 und Acculab 4 der Fa. Beckman, Gerat 157G der Fa. Perkin-Elmer; Eichung mit Polystyrol. - 'H-NMR-Spektren: Spektrorneter HFX 90 und WM 400 der Fa. Bruker-Physik AG, Spektrometer T 60, EM 360 bzw. EM 390 der Fa. Varian; Tetramethylsilan, in [D5]Brombenzol [D18]Cyclosilan bei 6 = - 0.32741), als interner Standard. Fur Messungen in Trifluoressigsture und (D]Trifluoressigsaure bei hoherer Temperatur wurden die NMR-Probenrohre 0.5 h rnit Stickstoff gespult und zugeschmolzen. Die Analyse von 'H-NMR-Spektren rnit dem Programrn LAOCOON 111 23) wurde im Rechenzentrum der Universitat Wurzburg an der Rechenanlage TR 440 der Fa. Telefunken durchgefuhrt. - 70-eV-Massenspektren: Spektrorneter C H 7 oder SM 1 BH der Fa. Varian-MAT. - UV-Spektren: Gerat Cary 17 der Fa. Varian. - Schmelzpunkte wurden mit einem Gerat der Fa. Buchi bzw. nach Kofler mit einem Mikroheiztisch der Fa. Reichert, Wien, bestimmt. - Die in den Tab. 1 - 3 angegebenen Ausbeuten beziehen sich auf die reinen Produkte. Cyclopropandiammoniumchloride und -bromide ergaben die gleichen Ausbeuten. - Basenaquioalentmassen wurden durch Titra- tion mit 0.1 N Perchlorsaure in Eisessig gegen Kristallviolett b e ~ t i m m t ~ ~ ) .

Bei Raumtemperatur fliissige Aldehyde wurden im Wasserstrahlpurnpenvakuum destilliert. - [DdDimethylsulfoxid wurde rnit Calciumhydrid getrocknet. - Aus Umlaufapparaturen unter Stickstoff wurden destilliert: Ether uber Natriumhydrid, Acetonitril Uber Calciumhydrid. - Nachgereinigter Stickstoff und nachgereinigtes Argon wurden rnit Diphosphorpentoxid getrocknet.

Folgende Vorstufen wurden nach Literaturangaben hergestellt: 3,5-Dimethyl- und 3,5-Bis-(l, I - dimerhylethyl)benzaldehyd43). - meso- (meso-8)" und rac-l,2-Diphenyl-1,2-ethandiamin 45)(rac- 8). - N-Phenyl-N-[3-(phenylamino)-2-propenyliden]ammoniumperch~ora1 (Malonaldehyddianil- perchlorat) 32e) (9). - cis- und trans-l,2-Cyclopropandiammoniumchlorid und -bromid (c4 . 2HC1, c 4 . 2HBr. t 4 .2HCI, t4 * 2HBr) sowie I-3-Pheny/-r-l,c-2- (c5 . 2HBr) und c-3-Phenyl-r-l,f-2- cyclopropandiarnmoniumbrotnid j6) ( t 5 . 2HBr).

Vergleichsverbindungen

cis-2,3-Dihydro-2,3-diphenyl-IH-l,I-diazepin (c3a): Die Losungen von 880 mg (2.7 mmol) 9 und 600 mg (2.8 mmol) meso-8 in je 100 ml Methanol wurden innerhalb von 2 h zu 500 ml siedendem Methanol getropft. Nach 20 h bei 20°C erhielt man nach Abdestillieren des Ldsungsmittels i. Vak. ein rotes, nicht kristallisierbares Harz, das in Dichlormethan gelost und zweirnal rnit 50ml 2 N Natriumhydroxidlosung extrahiert wurde. Man trocknete mit Kaliumcarbonat und destillierte das Losungsmittel i. Vak. ab. Der kristalline Riickstand ergab nach wiederholter Kristallisation aus Ethanol 356 mg (53%) farblose Kristalle rnit Schmp. 182-183°C (Zers.). - IR und UV: Tab. 2. - 'H-NMR: Abb. 2, Tab. 6 und 7. - MS (70 eV): m/e = 248 (21V0, Ma). 144 (100, M - C,H,N).

C17H,6NZ (248.3) Ber. C 82.22 H 6.49 N 11.28 Gef. C 81.96 H 6.54 N 11.34 Basenaquivalentmasse Gef. 249.0

Aus einer Losung von c 3 a in 0.1 N Perchlorsaure in Eisessig wurde mit Ether das Perchlorat c 3 a . HCIO, gefallt. Nach wiederholter Kristallisation aus Ethanol erhielt man farblose Kristalle mit Schmp. 194-196"C(Zers.). - IR(KBr): 3290(NH), l635,1570,1545cm-'(C=N,C=C). - UV (Acetonitril): h,,, (lg E) = 333 nm (4.12).

frans-2,3-Dihydro-2,3-diphenyl-IH-l,I-diazepin (t3a): Nach der Vorschrift fur c 3 a erhielt man aus 880 mg (2.7 mmol) 9 und 600 mg (2.8 rnmol) roc-8 ein gelbes, kristallines Rohprodukt, das nach wiederholter Kristallisation aus Methanol 234 mg (35%) blafigelbe Kristalle rnit Schmp.


Diastereoselektive Umlagerung von N. N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiaminen

202-204°C ergab. - IR (KBr): 3200 (NH), 1630, 1565, 1530 cm-' (C=N, C=C) . - UV (Acetonitril): Lax (lg E) = 306 nm (3.83). - 'H-NMR: Abb. 2, Tab. 7. - MS(70 eV): m/e = 248

1223 .

(43%. Mo). 144 (100, M - C7H6N).

CI-JHI~N, (248.3) Ber. C 82.22 H 6.49 N 11.28 Gef. C 82.03 H 6.58 N 11.41 Basenlquivalentmasse Gef. 249.4

Aus einer Lbsung von t3a in 0.1 N PerchlorsPure in Eisessig wurde rnit Ether das Perchlorat t3a . HCIO, geftllt. Nach wiederholter Kristallisation aus Ethanol erhielt man bldgelbe Kristalle rnit Schmp. 226-228°C (Zers). - IR (KBr): 3300 (NH), 1635, 1575, 1550 cm-' (C=N, C=C) . - UV (Acetonitril): Lax (Ig E) = 334 nm (4.12).

Versuche

trans-N,N'-Dibenzyliden-1,2-cyclopropandiamine. - Allgemeine Vorschrifr: 1.45 g (1 0.0 mmol) t4 ' 2HCI oder 2.34 g (10.0 mmol) t 4 . 2HBr bzw. 3.10 g (10.0 mmol) 15. 2HBr wurden rnit 25 ml Ether ilberschichtet und rnit 25 ml ca. 50proz. waoriger Kaliumhydroxidlbsung versetzt. Die wlRrige Phase wurde fiinfmal rnit je 25 ml Ether extrahiert. Die 0.25 h rnit Natriumsulfat getrocknete Etherlbsung wurde rnit 20.0 mmol Aldehyd versetzt und 2 h bei 20 - 25 "C geriihrt. Der nach Abdestillieren der flikhtigen Anteile bei 50-60°C - zuletzt i. Vak. - verbliebene Ruckstand wurde wie angegeben aufgearbeitet. Ausb., Schmp., zur Kristallisation verwendete Lbsungsmittel und 1R: Tab. 1. - 'H-NMR: Tab. 5.

trans-N,N'-Diben~liden-1,2-cyclopropandiamin (t 1 a): Der teils blige, teils kristalline Riick- stand wurde mit Ether digeriert und ergab nach wiederholter Kristallisation farblose Kristalle, deren Schmelze bei ca. 145 "C kristallisierte und erneut bei 171 - 175 "C schmolz. - MS (70 eV): m/e = 248 (39%. Mo), 132 (100, M - C,H6N).

CI7Hl6N2 (248.3) Ber. C 82.22 H 6.49 N 11.28 Gef. C 82.41 H 6.68 N 11.01

trans-N,N'-Bis(2-hydroxybenzyliden)-I,2-cyclopropandIamin (t 1 b): Der teils olige, teils kristalline Ruckstand wurde rnit Ether digeriert. Die gelben Kristalle wurden 0.5 h rnit 50 ml Ethanol gekocht und heiR filtriert. Man erhielt blaRgelbe Kristalle. 11 b sublimierte bei ca. 130°C/10-5 Torr unzersetzt. - MS (70 eV): m/e = 280 (26%, Ma), 148 (100, M - C,H,NO).

Cl,H16Nz02 (280.3) Ber. C 72.84 H 5.75 N 9.99 Gef. C 73.16 H 5.92 N 9.79

trans-N, N'-Bis(4-methylbenzyliden)-1,2-cyclopropandiamin (t 1 c): Die farblosen Kristalle ergaben nach wiederholter Kristallisation farblose Nadeln, deren Schmelze bei ca. 150 "C kristallisierte und erneut bei 186- 193°C schmolz. - MS (70 eV): / r i le = 276 (3670, Ma), 146 (100,

C,,H,N, (276.4) Ber. C 82.57 H 7.29 N 10.14 Gef. C 82.67 H 7.27 N 10.15

trans-N,N'-Bis(4-chlorbenzyliden)-I,2-cyclopropandiamin (t 1 d): Die farblosen Kristalle ergaben nach Kristallisation farblose Bltttchen, deren Schmelze langsam kristallisierte und erneut bei 170- 180°C schmolz.

M - CgHaN).

Cl7Hl4CI2N2 (317.2)

wurden wiederholt kristallisiert.


Ber. C 64.37 H 4.45 N 8.83 Gef. C 63.99 H 4.36 N 8.56

trans-N, N'-Bis(3.5-dimethylbenzyliden)-1,2-cyclopropandiamin (1 1 e): Die farblosen Kristalle

trans-N,N'-Bis[3.5-di(l, I-dimethylethyl)benz~liden]-I,2-cyclopropandiamin (t I f): Der farblose Ruckstand wurde zweimal mit 30 ml kaltem Methanol digeriert. Man erhielt ein farbloses Pulver.

C3,H4,N2 (472.8) Ber. C 83.84 H 10.23 N 5.93 Gef. C 84.02 H 10.27 N 5.81


81

1224 H. Quast, H,-M, Seidenspinner und J. Stawitz

trans-N,N'-Bis(Z, 4,6-trimethylbenzyliden)-I ,2-cyclopropandiamin (I 19): Der olige Ruckstand, der sehr langsam kristallisierte, wurde mit Ether digeriert und zweimal kristallisiert. Man erhielt farblose Nadeln, deren Schmelze bei ca. 150°C erstarrte und erneut bei 180- 185 "C schmolz. - MS (70 eV): m/e = 332 (17%, M@), 174 (100, M - Cl,H12N).

CZ3H2,N2 (332.5) Ber. C 83.08 H 8.49 N 8.42 Gef. C 82.57 H 8.57 N 8.35

N,N'-Dibenzyliden-c-3-phenyl-r-I, t-2-cyclopropandiamin ((6 a): Der gelbe, Blige Riickstand

N,N~-Bis(2-hydroxybenzyliden)-c-3-phenyl-r-l, I-2-cyclopropandiamin (t 6 b): Das blaBgelbe 01

ergab nach Kristallisation blangelbe Kristalle.

wurde zweimal bei - 40°C kristallisiert und ergab ein blangelbes Pulver. C,3H20N202 (356.4) Ber. C 77.50 H 5.66 N 7.86 Gef. C 77.20 H 5.80 N 7.59

N, N'-Bis(2-hydroxybenzyliden)-l-3-phenyl-r-l,c-2-cyclopropandiamin (c6b): 310 mg (1 .O mmol) c5 . ZHBr, 281 mg (2.3 mmol) 2-Hydroxybenzaldehyd und 180 mg (2.2 mmol) Natriumacetat wurden in 15 ml Methanol 24 h bei 20°C geriihrt. Die Halfte des Losungsmittels wurde bei 30°C i . Vak. abdestilliert. Nach 2 h bei 0 ° C erhielt man ein blaRgelbes Pulver. Ausb., Schmp., zur Kristallisation verwendetes Losungsmittel und IR: Tab. 1. - 'H-NMR: Tab. 5.

C23H20N202 (356.4) Ber. C 77.50 H 5.66 N 7.86 Gef. C 77.41 H 6.14 N 7.85

Tab. 5 . Chemische Verschiebungen (&Werte) und Kopplungskonstanten [Hz] in den 90-MHz- ' H-NMR-Spektren der N,N'-DibenzyIiden-l,2-~yclopropandiamine 1 und 6 in (D]Chloroform. Die Teilspektren der Cyclopropanprotonen der 3-Phenylverbindungen 6 wurden mit dem Pro-

gramm LAOCOON 111 23) analysiert.

Cyclopropanring Substituenten Verb. C H CH2 N = C H Ar - H Aryl-Substituenten

(mc) (mc) (S) (mc) (9

t l a t l b t l c t l d t l e

t l f t l g

~

3.50 1.66 8.36 7.2 - 7.4 3.43 1.68 8.47 6.8 - 7.5 3.56 1.68 8.43 7.4 3.50 1.65 8.43 7.5 3.50 1.63 8.39 7.02 (4H)

7.30 (2H) 3.53 1.67 8.51 7.4- 7.7 3.56 1.66 8.79 6.9

- 12.49 ( 2 0 H ) 2.40 (2Me)

2.32 (4Me) -

1.35 (4 tBu) 2.31 (2Me) 2.43 (4Me)

t6ab' 3.907 3.945 3.047 2.32 8.24 4.92 8.35 7.2-7.8 - 8.42

t6bb) 3.629 3.769 3.028 2.20 8.56 4.97 8.37 6.7 - 7.5 11.86 (OH) 8.47 12.47 (OH)

c6bb) 3.661 3.045 - 4.59 8.57 6.7 - 7.5 12.60 (20H)

a) Durch eine W-Kopplung ('J = 0.35 Hz)22) mit den beiden m-Protonen der Phenylgruppe ver- breitert. - b) cis und trans beziehen sich auf die relative Stellung der Aminogruppen. Die Phenyl- gruppe steht stets trans zu mindestens einer Aminogruppe.

cis-2.3-Diaryl-2,3-dihydro- IH- I.4-diazepine. - Allgemeine Vorschriften: Reaktionsdauer, Ausbeuten, Schmelzpunkte und zur Kristallisation verwendete Losungsmittel sowie IR und UV: Tab. 2 und 3. - 'H-NMR: Tab. 6 und 7.


Diastereoselektive Umlagerung von N,N'-Dibenzyliden- 1,2-cyclopropandiaminen 1225

Tab. 6. Chemische Verschiebungen (BWerte) in den 90- bzw. 400-MHz-'H-NMR-Spektren einiger cis-2,3-Dihydro-lH-l,4-diazepine c 3

Arylgruppen 2,3-Dihydro-l ,Cdiazepin-Ring 6-H 2,3-H Ar-H Ar-Me Verb. Solvens 1-H 5,7-H

(br) (verbr.d)a) (mc)b)

c3a C6D5Br [D,o]-c3a Tetrachlor-

ethen/[D6]- Benzol (1 : 1)

c3c [ D,] DM SO c3d C,D,Br c, c3e [ D,]DMSO e,

7.67") 4.77 4.47, 5.01 6.5-7.5 4.7 6.83, 7.38 4.73 4.43, 4.98

3.4 7.53d) 4.86 4.47, 5.12 6.5-7.3 2.24, 2.36 7.51d) 4.87 4.44, 5.17 6.4-7.4 7.18, 7.52 4.89 4.40, 5.04 6.20 (0-H) 2.17 (2Me)

6.84 (p-H) 2.32 (2Me) 6.94 (0-H) 6.97 (p-H)

3.43 7.33, 7.59 4.85 5.17, 5.73 6.63 (2H) 1.30, 1.63, 6.83 (1 H) 2.22, 2.23, 6.86 (1 H) 2.33, 2.40

a) Mehr oder weniger stark verbreiterte ,,Dubletts" (AB-Teil eines ABX-Spektrums). - b, Vier scharfe Linien nahezu gleicher Intensitat (X-Teil des ABX-Spektrums). - c, Die Losungen wurden durch Erhitzen der trans-Bisimine t 1 auf 90°C erhalten. - d, Das Signal des zweiten Protons wird von dem Multiplett der Aromatenprotonen verdeckt. - e) Bei 400 MHz.

Tab. 7. Chemische Verschiebungen (BWerte), Multiplizitaten und Kopplungskonstanten ' J (Angaben in Hz, beide in eckigen Klammern in den 90 MHz-'H-NMR-Spektren einiger 2,3- Dihydro-lH-l,4-diazepinium-Kationen 3 . Hd und 7 . Ho bei 25 - 30°C in Trifluoressigsaure

2,3-Dihydro-l,4-diazepinium-Ring Arylgruppen

(NH, breit) (mc) (t) (m) (9 Verb. 1-H 4-H 5.7-H 6-H 2-He 3-Ha Ar-H Aryl-Substituenten

1 3 a . Ho 8.5 7.79 5.51a) 4.61 b, 6.9-7.4

c 3 a . Ho 8.9 8.1 7.64 5.39 5.13 4.62 6.5-7.3 [d, 81 [t, 8.41 (7.61

Id, 6.01

Id, 5.91 [Dlo]-c3a . Hoe) 8.9 8.0 7.67 5.40 5.12 4.65

c 3 b . H@ 8.6 7.82 5.53 5.1 - 6.OC) 6.5 - 7.4 d)

C ~ C . H@ 9.0 8.2 7.76 5.48 5.20 4.69 6.5- 7.3 2.34 (2Me) It, 8.41

[d, 5.51 c3d . H@ 9.3 8.3 6.83 5.63 5.33 4.83 7.2-8.0 c 3 e . H @ 9.0 8.2 6.47 5.57 5.20 4.67 7.1 -7.8 2.27 (4Me) c3g ' Ho 8.6 8.1 7.70 5.47 5.98 5.53 6.69, 6.92 1.36, 1.56,

Idd IJ2.3 = 21 2.23 (ZMe), J I J = 6, 2.29, 2.44 J2,3 = 21

7 a . H@C) 9.0 8.2 6.96 - 5.33 4.97 6.7-7.6 7 b . H@C) 8.8 6.95 - 4.46 4.13 6.9-7.9 9.16(2OH)

a) Jede Linie des Tripletts wird durch 4JaH, = 1.6 Hz zum Triplett aufgespalten. - b, Beide Protonen stehen axial. - c, Bei 60 MHz. - 8 Das Signal der OH-Protonen wird nicht beobachtet.


81'


a) Durch thermische Isomerisierung aus t 1 bei 125 "C bzw. c 6 b bei 160 "C (Methode A): Ca. 1 mmol 11 bzw. c6b wurde in einer mit einem alkalischen Reinigungsmittel behandelten und bei 200°C getrockneten Ampulle bei Torr 0.5 h auf 35 -40°C erwarmt. Man beluftete mit Ar- gon, evakuierte erneut auf Torr und schmolz die Ampulle zu, die dann im Dampf von siedendem Octan erhitzt wurde. b) Durch thermische lsomerisierung aus 11 bzw. t6a bei 90°C in [DJBrombenzol bzw. c6b bei 20-25"Cin[DJChloroform(MethodeB):50-100mg11, t6abzw.c6bwurdeninca.0.6ml Lo- sungsmittel unter Stickstoff in NMR-Probenrohren erhitzt, die mit einem alkalischen Reinigungs- mittel behandelt und bei 200°C getrocknet wurden. c) Aus arornatischen Aldehyden undc4 bzw. c5 in Ether (Methode C): Nach der allgemeinen Vor- schrift fur trans-hr,N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiamine wurden aus 1.45 g (10.0 mmol) c4 . 2HCI oder 2.34 g (10.0 mmol) c4 . 2HBr bzw. 3.10 g (10.0 mmol) c5 . 2HBr die Basen c 4 bzw. c5 freigesetzt und mit Ether extrahiert. Die Losungen wurden mit 20mmol Aldehyd bei 20- 25 "C geruhrt und i. Vak. eingedampft.

d)AusaromatischenAldehydenundc4. 2HX bzw. c 5 . 2HBr(MethodeD)sowiet4.2HXbzw. 15 . 2 HBr (Methode E) in Acetat-gepuffertem Methanol: 734 mg (5.1 mmol) 4 . 2HC1 oder 1.19 g (5.1 mmol) 4 . 2HBr bzw. 1.58 g (5.1 mmol) 5 . 2HBr und 930 mg (11.4 mmol) Natriumacetat in 40 ml Methanol wurden mit 11.4 mmol Aldehyd bei 20 - 25 "C geruhrt. Der nach Abdestillieren des Losungsmittels i. Vak. erhaltene Riickstand wurde in 50 ml Dichlormethan aufgenommen und zweimal mit je 50 ml 2 N Natriumhydroxidldsung extrahiert. Man trocknete mit Kaliumcar- bonat und destillierte das Losungsmittel i. Vak. ab.

cis-2,3-Dihydr0-2,3-diphenyl-lH-l,I-diazepin (c3a): a) Methode A; die Schmelze erstarrte nach ca. 15 min und wurde nach 1 . 5 h zweimal kristallisiert. - b) Methode B; nach 8 h digerierte man mit Ether, kuhlte 24 h auf - 20°C und kristallisierte um. - c) Methode C; in Abwandlung der allgemeinen Vorschrift wurden 352 mg (15.0 mmol) Natriumhydrid und 723 mg (5.0 mmol) c 4 . 2HCl in 10 ml Tetrachlorethen unter Zusatz von 1 Tropfen Wasser 20 min bei 25°C geruhrt. Die Ldsung der freien Base c4 wurde bei 1 O - j Torr in einer mit flussigem Stickstoff gekuhlten Falle kondensiert und unter Argon mit 1.30 g (12.0 mmol) Benzaldehyd versetzt. Nach 3 h bei 25°C destillierte man das Losungsmittel bei Torr a b und kristallierte den Ruckstand. - d) Methoden D und E; der kristalline Ruckstand wurde einmal kristallisiert. - e) 9.59 g (41.0 mmol) c + I 4 . 2HBr (1 : l ) , 7.38 g (90.0 mmol) Natriumacetat und 9.66 g (91 .O mmol) Benz- aldehyd in 320 ml Methanol wurden 3 d bei 20°C geruhrt. Man destillierte das Lbsungsmittel i. Vak. ab, nahm den Ruckstand in 150 ml Dichlormethan auf, extrahierte mit 100 m12 N Natrium- hydroxidlosung, trocknete mit Natriumsulfat und destillierte das Lbsungsmittel i. Vak. ab. Der Ruckstand wurde einmal kristallisiert.

cis-2,3-Dihydro-2,3-bis(pentadeureriophenyl)-IH-I,I-diazepin ([Dlo]-c3 a): Methode C; in Ab- wandlung der allgemeinen Vorschrift wurden 120 mg (5.0 mmol) Natriumhydrid, 230 mg (1.6 mmol) c 4 . 2HCI und 1 Tropfen Wasser 0.5 h in 1 ml Tetrachlorethen bei 25°C geruhrt. Die Losung der freien Base c 4 wurde bei lo-' Torr in einer rnit flussigem Stickstoff gekuhlten Falle kondensiert und unter Argon durch gepulvertes Kaliumhydroxid filtriert. Die Losung wurde bei 0 ° C in einem NMR-Probenrohr unter Argon vorsichtig mit [D6]Benzol und 300 mg (2.8 mmol) [D,]Benzaldehyd uberschichtet. Unmittelbar vor der Messung wurde gemischt. Nach ca. 20 min begann [Dlo]-c3a auszukristallisieren, das nach 20 h bei 25 "C abgesaugt und einmal kristallisiert wurde.

cis-2,3-Bis(2-hydroxyphenyI)-2,3-dihydro-IH-l,I-diazepin (c3 b): Methode C; man erhielt 2.55 g gelbes Rohprodukt mit Schmp. 156- 161 OC (Zers.: vermutlich c l b ) , das langsam in kaltem Methanol oder nach 5 min in siedendem Methanol ein gelbes Pulver mit Schmp. 215 -218°C


Diastereoselektive Umlagerung von N,N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopro~andiaminen 1227

(Zers.) ergab. Kristallisation ergab hellgelbe Kristalle mit Schmp. 227 - 228 "C (Zers.). - MS (70 eV): m/e = 280 (9270, M@), 263 (25, M - NH,), 210 (100, M - C&N,), 172 (47, M - C,H,O), 160 (36, M - CTH6NO).

C1,H,,N2O2 (280.3) Ber. C 72.84 H 5.75 N 9.99 Gef. C 72.97 H 6.01 N 9.60 Basenaquivalentmasse Gef. 285

cis-2,3-Bis(4-methylphenyl)-2,3-dihydro-IH-I,4-diuzepin (12312): a) Methode A; das Edukt t 1 c schmolz nach ca. 5 min. Die Schmelze erstarrte nach ca. 20 min und wurde nach 1.5 h einmal kristallisiert. - b) Methode B; nach 19 h wurden die farblosen Kristalle abgesaugt und rnit Ether gewaschen. - c) Methode C; das Rohprodukt wurde mit Ether digeriert und einmal kristallisiert. - MS (70 eV): m / e = 276 (3470, M@), 146 (100, M - C,H,N).

Cl9Hz0N2 (276.4) Ber. C 82.57 H 7.29 N 10.14 Gef. C 82.80 H 7.49 N 9.96 Basenaquivalentmasse Gef. 277.3

cis-2,3-Bis(4-chlorphenyl)-2,3-dihydro-IH-l,4-diuzepin (c3d): a) Methode B; nach 5 h kiihlte man 20 h auf - 20°C und kristallisierte das Produkt aus Brombenzol oder trockenem Acetonitril. - b) Methode E; der braune, schmierige Riickstand kristallisierte aus trockenem Acetonitril in blaR- gelben Bllttchen.

C17H,,CI,N2 (317.2) Ber. C 64.37 H 4.45 N 8.83 Gef. C 64.87 H 4.99 N 8.77

cis-2,3-Bis(3,S-dimethylphenylJ-2,3-dihydro-IH- I, 4-diazepin (c3e): Met hode B; nach 19 h wurde 20 h auf 0°C gekuhlt. Nach Waschen rnit Ether erhielt man ein farbloses, mikrokristallines Pulver.


cis-2.3-Bis(2,4,6-trimethylphenyl)-2,3-dihydro-IH-I,4-diuzepin (c 3g): a) Methode A: Nach ca. 30 min erstarrte die Schmelze. Kristallisation nach 1.5 h aus wenig Methanol ergab farblose Na- deln. - b) Methode C; man digerierte mit Ether und kristallisierte den Ruckstand einmal. - MS (70 eV): m / e = 332 (4270, M@), 186 (100, M - C,,H,,N).

C,,H,,N, (332.5) Ber. C 83.08 H 8.49 N 8.42 Gef. C 82.73 H 8.66 N 8.48

cis-2,3-Dihydro-2,3,6-lriphenyl-IH-l,4-diazepin (7a): a) Methode B; nach 140 h kiihlte man 20 h auf 0°C. Waschen der farblosen Nadeln rnit Ether ergab reines 7a. Nach Abdestillieren des Lo- sungsmittels bei lo-' Torr und Kristallisation aus Methanol erhielt man 7% 2,5-Diphenylpyri- midin (10) mit Schmp. 182 - 184"C33). - b) Methode C; der gelbe, zum Teil kristalline Riick- stand wurde aus vie1 Methanol kristallisiert. - c) Methode D; der Ruckstand wurde dreimal aus vie1 Methanol kristallisiert. Man erhielt 7a . HBr als blangelbe, sehr schwer losliche Kristalle. - MS (70 eV, Tiegeltemp. 250°C): m/e = 324 (1870, M@ der Base 7a, vgl. Lit.46)), 307 ( 5 , M - NH3), 220 (100, M - C,H,N).

C,,H20N, . HBr (405.3) Ber. C 68.15 H 5.22 N 6.91 Gef. C 67.93 H 5.42 N 6.94

10.1 mg (0.025 mmol) 7a . HBr und 5.6 mg (0.1 mmol) Kaliumhydroxid in 2 ml Methanol wurden unter RiickfluB zum Sieden erhitzt, bis alles geldst war. Man kiihlte auf 0°C. zentrifugierte und kristallisierte den Ruckstand aus Methanol. Man erhielt 7.1 mg (88Sro) 7a als farblose Nadeln mit Schmp. 225-227°C (Lit.1o): 227°C).

cis-2,3-Bis(2-hydroxyphenyl)-2,3-dihydro-6-phenyl-IH-l,4-diazepin (7 b): a) Methode A; nach 30 min bei 160°C wurde das Produkt rnit Methanol digeriert und abgesaugt. - b) Methode B; aus der Losung von c6b in [DIChloroform fie1 7 b nach ca. 0.5 h als blaBgelbes Pulver aus, das nach 24 h bei 20- 25°C abgesaugt und rnit Chloroform gewaschen wurde.

C,,H20N202 (356.4) Ber. C 77.50 H 5.66 N 7.86 Gef. C 77.30 H 6.09 N 7.74


1228 H. Quast, H . M . Seidenspinner und J. Stawitz

I ) Die Ergebnisse sind Teile der Dissertationen von J. Stawitz, Univ. Wilrzburg 1978, und H.-M. Seidenspinner, Univ. Wiirzburg 1982.

2, Zusammenfassung: H. Heimgartner. H.-J. Hansen und H. Schmid, Adv. Org. Chem. 9, 655 (1979); D. J. Hart und T.-K. Yang. Tetrahedron Lett. 23, 2761 (1982); P. M . M. Nossin, J . A . M . Hamersma und W. N. Speckamp, ebenda 23, 3807 (1982); L. E. Ooerman, L. T. Mendelson und L. A. Flippin, ebenda 23, 2733 (1982); L. E. Oaerman und E. J . Jacobsen, ebenda 23, 2737, 2747 (1982) und dort zitierte Literatur.

3, 3a) F. Vdgtle und E. Goldschmitt, Angew. Chem. 86, 520 (1974); Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 13, 480 (1974). - 3b) F. Vdgtle und E. Goldschmitt, Chem. Ber. 109, 1 (1976).

4, D. Brombach und F. Vdgtle, Synthesis 1977,800. - 4b) D. Brombach, Dissertation, Univ. WUrzburg 1977.

5, E. Vogel, R. Erb, G. Lenz und A. A. Bothner-By, Liebigs Ann. Chem. 682, 1 (1965). 6, T. Sasaki, S. Eguchi und M. Ohno, J. Org. Chem. 37, 466 (1972). ') L. A . Paquette und G. D. Ewing, J. Am. Chem. SOC. 100, 2908 (1978). 8) H. A. Sraab und F. VUgtle. Chem. Ber. 98, 2691 (1965). 9, F. Vdgtle, Dissertation, Univ. Heidelberg 1965.

lo) H. A. Staab und F. Vdgtle, Chem. Ber. 98, 2701 (1965); Tetrahedron Lett. 1965, 51.

12) Vorlaufige Mitteilung: H. Quasf und J . Stawitz, Tetrahedron Lett. 1977, 2709. 13) c 4 wurde ohne experimentelle Angaben in sehr geringer Ausbeute erhalten und ebenso wie t4

als Dipikrat isoliert: T. Shono, T. Morikawa, R.-I. Okayama und R. Oda, Makromol. Chem. 81, 142 (1965); T. Shono, T. Morikawa und R. Oda, Kogyo Kagaku Zasshi 67, 979 (1964) [Chem. Abstr. 62, 2832e (1965)].

14) D. T. Witiak, H. J. Lee, H. D. Goldman und B. S. Zwilling, J. Med. Chem. 21, 1194 (1978). M. W. Majchrzak, A. Kotelko und R. Guryn, Synth. Commun. 11, 493 (1981).

la) H. Quast, J . R. Reinhardt, H.-M. Seidenspinner, J. Stawitz und W. von der Saal, Liebigs Ann. Chem., Veroffentlichung in Vorbereitung; H.-M. Seidenspinner, Dissertation, Univ. Wilrzburg 1982.

17) D. T. Witiak, H . J. Lee, R. W. Hart und R. E. Gibson, J . Med. Chem. 20, 630 (1977). C. G. Ooerberger und T. Nishiyama, J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 19, 311 (1981).

19) Durch Curtius-Abbau eines Gemisches diastereomerer 3-Phenyl-1.2-cyclopropandicarbonsaure-diethylester uber ein stereochemisch scheinbar einheitliches 3-Phenyl-l,2-~yclopropan- dicarbonsaure-N,N'-bis(l-methylethyliden)dihydrazid (Schmp. 244 "C) war 5 . 2 HCI mit nicht niiher spezifizierter Konfiguration erhalten worden*). ~-3-Phenyl-r-l,t-2-cyclopropandicarbonsaure-N,W-bis( 1 methy1ethyliden)dihydrazid schmilzt bei 254 - 255 "C, 1-3-Phenyl-r-1,- c-2-cyclopropandicarbons~ure-N,N'-bis(l-methylethyliden)dihydrazid schmilzt bei 244 bis 245"C'6).

20) R. Bonnett in The Chemistry of the Carbon-Nitrogen Double Bond (Ed. S. Patai), 1. Aufl., S. 181, Interscience Publishers, Wiley, London 1970.

21) H. Giinther, NMR-Spektroskopie, 1. Aufl., S. 112, 196, Thieme, Stuttgart 1973. 22) Vgl. dazu die W-Kopplung des Aldehydprotons mil den m-Protonen im Falle des Benzalde-

hyds (5J = 0.4 Hz): Lit.21), S. 126. 23) A. A. Borhner-By und S. M. Castellano in Computer Programs for Chemistry, (Ed. D. F.

DeTar), 1. Aufl., Bd. 1, W. A. Benjamin, New York 1968. 24) H. Booth, Progr. Nucl. Magn. Spectrosc. 5, 149 (1969). 2 5 ) Die chemischen Verschiebungen von Cyclopropanprotonen vicinal zu Phenylsubstituenten

kannen im allgemeinen nicht als Kriterium filr die Konfigurationszuordnung dienen, siehe z. B.: E. 0. Fischer und K. H . DUtz, Chem. Ber. 103, 1273 (1970); K. H. DUtz und E. 0. Fischer, ebenda 105, 1356 (1972).

26) R. Huisgen, R. Sustmann und K. Bunge, Chem. Ber. 105, 1324 (1972). 27) K. A . W. Parry, P. J. Robinson, P. J . Sainsbury und M . J . Waller, J. Chem. SOC. (B) 1970,

28) F. H. Allen, Acta Crystallogr., Sect. B, 36, 81 (1980). 29) Zusammenfassung: S. Sarel, J. Yoaell und M. Sarel-lmber, Angew. Chem. 80, 592 (1968);

Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 7, 577 (1968); A. de Meijere und W. Liittke, Tetrahedron 25, 2047 (1969); G. Schrumpf. Tetrahedron Lett. 1970, 2571.

H. A . Staab und C . Wunsche, Chem. Ber. 98. 3479 (1965).

700.

30) W. J . E. Purr und T. Schaefer, J. Am. Chem. SOC. 99, 1033 (1977). 31) H. Quast, W. uon der Saul und J. Stawitz, Angew. Chem. 93,619 (1981); Angew. Chem., Int.

Ed. Engl. LO, 588 (1981). 32) 32a) F. D. Popp und A. C. Noble, Adv. Heterocycl. Chem. 8, 21 (1967). - jZb) D. Lloyd,

H. P. Cleghorn und D. R. Marshall, Adv. Heterocycl. Chem. 17, 1 (1974). - 32c) D. Lloyd


Diastereoselektive Umlagerung von N, N'-Dibenzyliden-l,2-~yclopropandiaminen 1229

und H. McNab, Angew. Chem. 88,4% (1976); Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 15,459 (1976). - 32d) D. Lloyd und H. McNab, Heterocycles 11, 549 (1978). - 32e) D. Lloyd, H. McNab und D. R. Marshall. Synthesis 1973, 791.

33) H. Quasf, H.-M. Seidenspinner und J . Sfawifz, Liebigs Ann. Chem. 1983, 1230 (nachstehend).

34) W. P. Jencks, Acc. Chem. Res. 9. 425 (1976). 35) G. Ferguson. W. C. Marsh, D. Lloyd und D. R. Marshall, J . Chem. Soc., Perkin Trans. 2,

1980,74; D. Lloyd, R. K. Mackie, H. McNab, K. S. Tucker und D. R. Marshall, Tetrahedron 32, 2339 (1976).

36) D. Lloyd, R. K. Mackie, H. McNab und D. R. Marshall, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1973, 1729.

37) Lit.*'), S. 77 und 262. '*) K. Feldmann, E. Dalfrozzo und G. Scheibe, Z. Naturforsch., Teil B, 22, 722 (1967); E. Dal-

trozzo und K. Feldmann, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 72,1140 (1968); D. Lloyd, H. McNab und D. R. Marshall, J . Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1975, 1260.

39) G. Binsch und H. Kessler, Angew. Chem. 92, 445 (1980); Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 19, 411 (1980). Vgl. z. B.: L. D. Field, S. Sternhell und A. S. Tracey, J . Am. Chem. Soc. 99, 5249 (1977); G. Bott, L. D. Field und S. Sfernhell, ebenda 102, 5618 (1980); L. D. Field und S. Sternhell, ebenda 103, 738 (1981).

41) L. Pohl und M. Eckle, Angew. Chem. 81, 394 (1969); Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 8, 380 (1 969).

42) W. Huber, Titrations in Nonaqueous Solvents, 1. Aufl., Academic Press, New York und Lon- don 1967.

43) H. Quast, B. Milller, E.-M. Pefers, K. Peters und H. G. uon Schnering, Chem. Ber. 115, 3631 (1982).

44) H. Staab und F. Vdgtle, Chem. Ber. 98, 2681 (1965). 45) I. Lijschifz und J . G. Bos, Rec. Trav. Chim. Pays-Bas 59, 173 (1940). 46) Der Elektronenstobinduzierte Zerfall von 2,3-Dihydro-IH-l,4diazepinen11) und von 2,3-

Dihydro-lH-l,4-diazepinium-Salzen wurde schon massenspektrometrisch untersucht. Die Sal- ze zeigen mit wenigen Ausnahmen als hOchste Masse das Molekiil-Ion der freien Base: D. Lloyd, H. McNab und D. R. Marshall, Aust. J . Chem. 30, 365 (1977).

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