46 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

PHENYLIERUNGEN AROMATISCHER VERBINDUNGEN

PHENYLGENERATOREN*

von ROLF HUISGEN und RUDOLF GRASHEY~)

Aus dem lnstitut fur Organische Chemie der Universitat MUnchen Eingegangen am 22. Februar 1957

MIT PHENYL-AZO-TRTPHENYLMETHAN UND ANDEREN

Die Phenylierung aromatischer Verbindungen mit Phenyl-azo-triphenylmethan folgt den gleichen Orientierungsregeln wie diejenige mit Benzol-diazo-acetat (Nitroso-acetanilid) oder Benzoylperoxyd. Das aus Chlorbenzol erhaltene Chlor- diphenyl-Gemisch enthalt 57% 0-, 27% m- und 16% p-Isomeres. Naphthalin in Benzollbsung gibt 80 % 1-Phenyl- und 20 % 2-Phenyl-naphthalin. Entgegen der Erwartung zeigt das Isomeren-Verhaltnis der Phenyl-naphthaline eine Abhan- gigkeit vom Losungsmittel. - Die einfachste Interpretation der Phenylierung, die mit freien Radikalen, vermag dem ,,verabredeten" Angriff auf das Losungs- mittel nicht Rechnung zu tragen. Nachdem sich fur die fruher vermutete Son- derstellung des Phenyl-azo-triphenylmethans als Phenylierungsmittel kein An- haltspunkt mehr ergibt, wird die ,,Verabredung" nicht mehr vor, sondern nach

der Homolyse des Radikal-Generators vermutet.

PROBLEMSTELLUNG

Mit der im Jahre 1915 beginnenden und sich uber mehr als 2 Jahrzehnte erstrecken- den Arbeitsreihe ,,uber das Auftreten freier Radikale bei chemischen Reaktionen" gaben H. WIELAND und seine Mitarbeiter den Auftakt zur Beschiiftigung rnit kurz- lebigen Radikalen bei Losungsreaktionen. Waren Phenylierungen aromatischer Ver- bindungen mittels zerfallendem Nitroso-acetanilid2), Benzol-diazo-hydroxyd3) oder Dibenzoyl-peroxydQ bereits beschrieben, so erkannten doch erst H. WIELAND und K. HEYMANN~) sowie D. H. HEY^) diesen Typus der aromatischen Substitution als das Werk des Phenylradikals. Bei der Beweisfuhrung kam dem Phenyl-azo-triphenyl-

* 1 Meinem hochverehrten Lehrer, Herrn Geheimrat Prof: Dr. H. Wieland, zum achtzigsten

1) Didomarbeit R. GRASHEY. Univ. Miinchen 1956.

--

Geburtstag in Dankbarkeit gewidmet. R. HUISGEN

2 ) O.KUHLING, Ber. dtsch. chem. Ges. 28,41(1895); E.BAMBERGER, ebenda 30,366 (1897); 53. 2313 (1920).

.3 ) E.BAMBERGER, Ber. dtsch. chem. Ges. 28, 403 (1895); O.KUHLING, ebenda 28, 523 (1895); 29, 165 (1896); M.GOMBERC und W.E.BACHMANN, J. Amer. chem. SOC. 46, 2339 (1924); M.GOMBERG und J.C. PERNERT, ebenda 48, 1372 (1926).

4) H. GELISSEN und P. H. HERMANS, Ber. dtsch. chem. Ges. 58, 285, 476 (1925). 5 ) Liebigs Ann. Chem. 514, 145, 154 (1934). 6 ) W.S. M.GRIEVE und D.H.HEY, J. chem. SOC. [London] 1934, 1797; D.H. HEY, ebenda

1934, 1966.

1957 Phenylierungen arornatischer Verbindungen rnit Phenyl-azo-triphenylmethan 47

methun als Radikal-Generator eine besondere Bedeutung zu; der Nachweis des Tri- phenylmethyl-Radikals beim ZerfaIl in Losung?) lieB beziiglich der Natur des kurz- lebigen zweiten organischen Spaltstiicks keine Wahl. Das Bruttoschema einer solchen Phenylierung ist folgendes :

C6H5-N=N-C(C6H& + Ar-H - c 6 H s - A ~ + N1 + HC(CbH5)3

Da stets die Freisetzung des Radikals aus seinem Generator oder andere vorge- lagerte Reaktionen geschwindigkeitsbestimrnend auftreten, verrnag die kinetische Untersuchung keinen Beitrag zum Akt der Phenylierung selbst zu liefern. In der Dis- kussion um den Chemismus der Phenylierung aromatischer Verbindungen kommt daher der Konkurrenz-Phenylierung eine bedeutsame Rolle zu. Die Konkurrenz ver- schiedener aromatischer Verbindungen oder verschiedener Positionen ein und des- selben Benzolabkomrnlings urn das radikalische Agens gibt uber relative Reaktions- geschwindigkeiten des Phenyls Auskunft.

Die ersten systernatischen Versuche zur intermolekularen Konkurrenz durften wohl von R. KRIEGER~) in unserern Laboratorium durchgefiihrt worden sein. Wir iiberliel3en 3 -5 % Nitroso-acetanilid im Gemisch zweier aromatischer Losungsmittel dern Zerfall. Die Kombination neutraler und basischer Aromaten schlol3 eine einfache Trennung der Phenylierungsprodukte ein; allerdings war die Aufarbeitung durch Destillation maneels eindeutirzer Tabelle 1

Relative Grund bislang nicht veroffentlichten, in der Tabelle 1 wiedergegebenen relativen Geschwindigkeitskonstan- Verbindung RG-KonstanteLl)

Aromatische

ten der Aromaten-Phenylierung stimmen jedoch recht gut mit neueren Werten, mit besserer analytischer Me- thodik von anderenLaboratorien ermittelt lo), iiberein.

Auch die alteren Versuche zur intrumolekularen Konkurrenz verschiedener Positionen eines Benzol- abkommlings zeugen von der Unzuverlassigkeit einer praparativen Trennung der lsomerengernische durch fraktionierte Destillation oder Kristallisation. Die konstante o,p-Phenylierung, unabhangig von der Art des Erstsubstituenten, ist als ,,Orientierungsregel

Benzol F'yridin Chlorbenzol Brombenzol Toluol Anisol Xylol Diphenyl Nitrobenzol Benzonitril Mesitylen Chinolin Naphthalin

1 .o 1 .o 1.5 1.8 1.8 2.0 2.6 2.7 3.1 3.4 6.3

8-10 17-2011)

7) H.WIELAND, E.POPPER und H.SEEFRIED, Ber. dtsch. chem. Ges. 55, 1816 (1922). 8) R. HUISGEN und R. KRIEGER, unvereffentl. ; Diplomarbeit R. KRIEGER, Univ. Munchen

9 ) Unter den schlechten Laboratoriumsbedingungen der ersten Nachkriegsjahre standen

10) Ubersicht: C.S.RONDESTVEDT IR. und H. S. BLANCHARD, J. org. Chemistry 21, 229

11) R.HUISGEN und G.SORGE, Liebigs Ann. Chem. 566, 162 (1950).

1949.

uns weder UV- noch IR-Spektrophotometer zur Verfigung.

(1956).

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der radikalischen Substitution" in die Literatur eingegangen. Die spektroskopische Analyse der Phenylierungsgemische zeigte spater, daD die m-Substitution haufig starker ist als die Substitution in der p-Position; die leichte Erfanbarkeit der schwer- loslichen p-substituierten Diphenyle tauschte die erwahnte Regel vor.

Um die Ermittlung der partiellen Geschwindigkeitskonsranten der Phenyliemng aro- matischer Verbindungen, die die beiden obengenannten Typen der Konkurrenz ein- schliek, haben sich im Hinblick auf Methodik und SystematikD.H. HEY undMitarbb. grol3e Verdienste erworben. Sie vermochten zu zeigen, da8 die Orientierungsregeln der Arylierung zmabhhgig vom Arylgenerator sind : Benzol-diazo-hydroxyd und Benzoylperoxyd gaben mit Nitrobenzol Nitro-diphenyl-Gemische, die laut IR-Analyse innerhalb der allerdings nicht unbetrachtlichen Versuchsfehler gleichen Isomerenge- halt aufwiesen; die Einwirkung des p-Tolyl-Radikals auf Nitrobenzol fuhrte zu glei- chem AusmaI3 von m-Substitution, wobei auch noch das Nitroso-acyl-arylamin und das Aryl-dimethyl-triazen als Radikalquelle einbezogen wurden 12). Als noch geeigneteres Model1 envies sich die Phenylierung des Chlorbenzols ; G o ~ ~ ~ ~ c - R e a k t i o n 3 ) und Benzoylperoxyd-Zl ergaben gleiches Isomerengemischl3J4). Spater wurden noch Blei-tetrabenzoat und Phenyl-jodoso-benzoat 15) als Phenylgeneratoren verglichen.

Der SchluB der englischen Arbeitsgruppe, die Unabhangigkeit vom Phenylgenerator beweise das Auftreten des freien Phenylradikals als fur die radikalische Substitution verantwortlichem Agens, erscheint uns nicht ganz bindend. Zeigen d i e s Versuche doch lediglich, dal3 sich die Phenylierungen nach iibereinstimmendem Chemismus voll- ziehen ; das freie Radikal bietet allerdings die einfachste Interpretation.

Andererseits fuhrte die Annahme einer Homolyse und der Phenylierung als rascher Folgereaktion der freien Radikale hinsichtlich des Schicksals des Acyloxyl-Radikals, des aktiven Wasserstoffgehalts u. a. zu Widerspriichen, die bis zum heutigen Tag unge- lost bliebenl6). R. HUISGEN und G. H O R E L D ~ ~ ) stellten einen ,,kryptoradikalischen" Chemismus mit vorbestimmtem Weg der Radikale zur Diskussion; die Moglichkeit eines Elektroneniibergangs als F'rimkschritt wurde erwogen.

12) D. H. HEY, A.NECHVATAL und T. S. ROBINSON, J. chem. SOC. [London] 1951,2892; D. F. DETAR und H. J. SCHEIPELE JR., J. Amer. chem. SOC. 73, 1442 (1951), gelangten zu einem ahn- lichen Resultat mittels UV-Analyse, wobei die Fehlergrenze allerdings noch hoher lag.

13) D. R.AUGOOD, D.H.HEY und G.H. WILLIAMS, J. chem. SOC. [London] 1953,44. 14) C. S. RONDESTVEDT JR. und H. S. BLANCHARD, J. Amer. chem. SOC. 77, 1769 (1955), ver-

glichen in analoger Weise die Isomerenverhaltnisse bei der Phenylierung der Alkylbenzole mit Benzoylperoxyd, Nitroso-acetanilid und Phenyl-dimethyl-triazen.

1s) D.H.HEY, C. J. M.STIRLING und G.H. WILLIAMS, J. chem. SOC. [London] 1954, 2747; 1956, 1475.

16) H. WIELAND und G.RASUWAJEW, Liebigs Ann. Chem. 480, 157 (1930); R.HUISGEN und GHORELD, ebenda 562, 137 (1949); R.HUISGEN und H.NAKATEN, ebenda 573, 181 (1951); M. S. KHARASCH, A. FONO und W.NUDENBERG, J. org. Chemistry 16, 105 (1951); G.S.HAM- MOND, J.T. RUDESILL und F. J. MODIC, J. Amer. chem. SOC. 73, 3929 (1951).

1957 Phenylierungen aromatischer Verbindungen mit Phenyl-azo-triphenylmethan 49

Neuere kinetische und praparative Versuche rnit Phenyl-azo-triphenylmethan von R. HUISGEN und H. NAKATEN~~) vermochten eine Zerfallskette im aromatischen Lo- sungsmittel auszuschliekn und boten auch dem kryptoradikalischen Ablauf der Phenylierung keine Stiitze. Phenylierungen im System Benzol/2.6-Dimethyl-chinolin schienefi auf abweichende Konkurrenz-Konstanten fur Nitroso-acetanilid und Phenyl- azo-triphenylmethan hinzuweisen ; allerdings zwang die umsthdliche praparative Aufarbeitung und Trennung der Phenylierungsprodukte zu einiger Reserve.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Orientierungsregeln der Phenylierung rnit Phenyl-azo-triphenylmethan an giinstigen Modell-Systemen zu studieren und rnit denen anderer Phenylgeneratoren zu vergleichen. Eine nach AbschluB unserer Ver- suche veroffentlichte Arbeit von D. H. HEY, C. J. M. STIRLING und G. H. WILLIAMS^^) bietet einen solchen Vergleich mit Pyridin als Losungsmittel. Die Ubereinstimmung des Isomerenverhiiltnisses war im Falle des Phenyl-azo-triphenylmethans an eine etwas problematische Voraussetzung gebunden : Bei einer zuerst in unserem Laborato- riuml7) in beachtlicher Ausbeute isolierten Verbindung C J O H ~ ~ N miiDte es sich umdas Ergebnis einer Tritylierung primk gebildeten c+Phenyl-pyridins handeln. Jedoch er- wies sich das eigens synthetisierte cc-(4-Trityl-phenyl)-pyridin als nicht identisch.

PHENYWERUNG DES CHLORBENZOLS

Das Auftreten je einer spezifischen Bande in den IR-Spektren der drei isomeren Chlor-diphenyle, die durch Chlorbenzol nicht, durch hohere Phenylierungsprodukte nur maRig gestort werden, machte das Chlorbenzol zu einer gunstigen Modellverbin- dung.

Vorausgeschickt sei, daD die Orientierungsregeln bzw. die partiellen RG-Konstan- ten fur 0-, m- undp-Position auch bei praziser Analysenmethode einen gewissen Grad von Fragwiirdigkeit behalten. Alle Phenylierungen sind von mehr oder minder starker Harzbildung begleitet. Diaryl-Ausbeuten von 50 % d. Th. werden selten iiberschritten; in der Literatur finden sich zuweilen Versuche mit Ausbeuten von 15 % und weniger ausgewertet. Auch durch groBen UberschuB des aromatischen Losungsmittels 1aBt sich die Polyphenylierung nicht unterdriicken, da die Konkurrenz der Phenylierungs- produkte rnit dem Ausgangsmaterial bei zunehmender Ausdehnung des konjugierten aromatischen Systems immer wirkungsvoller wird. Versuche mit unterschiedlicher Konzentration des Phenylgenerators miissen jeweils lehren, ob und wie weit eine Ent- mischung der Isomeren-Systeme durch vorzugsweise Einbeziehung einzelner Kompo- fienten in die Harzbildung auftritt.

Die Aufarbeitung und Vorbereitung der Diaryl-Fraktion flir die IR-Analyse bedarf groBer Sorgfalt und muB in Abhangigkeit vom Phenylgenerator zweckentsprechend variiert werden. Bei den Versuchen mit Phenyl-azo-triphenylmethan wurden die Chlor-diphenyle vom Tri-

17) Liebigs Ann. Chem. 586, 70 (1954). 18) J. chem. SOC. [London] 1955, 3963.

Liebigs Ann. Chem. Bd. 607 4

50 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

phenylmethan durch dessen selektive und quantitative Oxydation nit 2n Salpelersaure zu Tritanol befreit ; nach Auskristallisieren der Hauptmenge des Carbinols wurde der Rest mit Schwefelsaure entfernt. Im AnschluB an die Phenylierungen mit Nitroso-acetanilid mul3 ein- geschlepptes Acetanilid sauer verseift werden. Die orangerote Fabung der Chlordiphenyl- Fraktion, vermutlich von Azoverbindungen herriihrend, st6rt nicht; die Versuche zur Entfar- bung waren stets mit hderungen des Isomerenverhaltnisses verbunden. Nach der Phenylie- rung mit Benzoylperoxyd muB die Benzoesaure entzogen und der Esteranteil alkalisch hy- drolysiert werden. Die vollstbdige Entfernung farbiger Verunreinigungen mit konz. Schwefel- same erwies sich auch hier als gefahrlich, da sie mit einem Verlust an p-Chlor-diphenyl ver- bunden ist.

Die Tabelle 2 faDt die Resultate zusammen, wobei die Fehlergrenze der TR-analyti- schen Isomeren-Bestimmung f 1.5 % betrggt.

Tabelle 2. Radikalische Phenylierung des Chlorbenzols

mMol Phenyl- Molares Verhlltnis Chlordiphenyle Phenylgenerator : Ausbeute Isomerenverhaltnis in %

Chlorbenzol d.Th. 0- m- P- generator

Phenyl-azo-triphenylmethan bei 45 57 1 : l O 115 1:lO 100 1:50

59 1:lO 128 1:lO 128 1 :47

200 1 : l O 200 1:lO 144 1:50 120 1 :50 24.813) 1:65

16713) 1:lO

Nitroso-acetanilid bei 20-25'

Benzoylperoxyd bei 80"

Benzol-diazohydroxyd (GOMBERG-Reaktion)

21 15 46

32 29 50

35

59 58 51

16 (33)

57.1 28 .o 14.3 58.8 28.2 13.0 58.2 27.5 14.3

55.6 28.4 16.0 55.5 28.4 16.1 57.4 28.2 14.4

57.0 26.6 16.4 56.9 27.5 15.6 58.7 25.5 15.8 55.2 21.2 17.6 59.7 26.3 14.0

64.7 21.6 13.7

Vermutlich haben die zuweilen etwas grokren Abweichungen in der Ausfuhrung der Destillation ihre Ursache ; eine vollige Standardisierung im Schneiden der Frak- tionen ist wohl nicht moglich. Steigende molare Konzentration des Phenylgenerators hat einen beachtlichen Riickgang in der Chlordiphenyl-Ausbeute zur Folge; iiberra- schenderweise fehlt aber eine deutliche Auswirkung auf das Isomerenverhaltnis. Die drei Chlordiphenyle treten offensichtlich statistisch in die Weiterphenylierung bei hoher Konzentration an Phenylgenerator ein.

Das wesentliche Ergebnis der Tabelle 2 ist das Fehlen einer AusnahmesteZZung des Phenyl-azo-triphenylmethans als Radikalquelle. Die Isomerenverhaltnisse stimmen innerhalb der Versuchsfehler iiberein. Wiihrend unsere Daten fur Benzoylperoxyd

1957 Phenylierungen arornatischer Verbindungen rnit Phenyl-azo-triphenylmethan 5 1

auch recht befriedigend rnit denen der englischen Autorenl3) in Einklang stehen, iiber- schreitet die beim Produkt des Benzol-diazohydroxyd-Zerfalls auftretende Abwei- chungl3) die Fehlergrenze. Da die GOMBERG-Reaktion erfahrungsgemao zu den am starksten verunreinigten Produkten fiihrt, halten wir eine Storung der IR-Analyse hier fur moglich.

PHENYLIERUNG DES NAPHTHALINS

Die in unserem Arbeitskreis bereits vorliegenden Erfahrungen rnit der Phenylierung des Naphthalinsll) sowie die Aussicht auf nur zwei Stellungsisomere waren fur die Wahl der zweiten Modellverbindung ma8gebend.

Spezifische IR-Banden ermbglichen auch hier nicht nur die Relativ-, sondern auch die Ab- solutbestirnrnung, wenn man die Extinktion der Cyclohexanlosung bei fixer Schichtdicke rniDt. Naphthalin, Diphenyl oder Triphenylrnethan storen nicht. Das Naphthalin wurde daher in benzolischer Lbsung phenyliert. Nach Abziehen des Benzols wurde das Ciberschussige Naph- thalin destilliert und aus Methanol umkristallisiert ; die Endmutterlauge wurde mit dem hoher- siedenden Anteil vereinigt. Bei der anschlieaenden Destillation der Phenylnaphthaline im Wasserstrahlvakuum wurde das optimale Schneiden der Fraktion in Vorversuchen mittels IR-Analyse kontrolliert. Naturlich bedarf es auch hier der Entfernung des Acetanilids bzw. der Benzoesaureester-Fraktion.

Die Tabelle 3 raumt dem Phenyl-azo-triphenylmethan wiederum keine Sonder- stellung ein. Das Verhaltnis der isomeren Phenylnaphthaline ist unabhangig vom Phenylgenerator und betragt im Mittel 79.9% des 1- und 20.1 % des 2-Isomeren. Die uberlegenheit der IR-Analyse gegenuber der friiher geubten gravimetrischen Bestim- mung des 2-Phenyl-naphthalins als Molekiilverbindung ergibt sich aus dem in die Tabelle 3 aufgenommenen Vergleichswert. Ekes groBen Naphthalin-uberschusses bedarf es offenbar nicht, um ein zuverlassiges Isomerenverhaltnis zu erhalten; der er- hebliche Benzol-UberschuB wirkt ,,puffern#'.

Tabelle 3. Phenylierung desLNaphthalins in1Benzol

Mol Mol Mol Molares Verhaltnis Phenyl-naphthaline Phenyl- Naph- Benzol Phenylgenerator : Ausbeute Isomere in %

generator thalin Naphthalin % d.Th. 1- 2-

Phenyl-azo-triphenylmethan bei 45

Nitroso-acetanilid bei 20-25" 0.120 1.2 3.0 1:lO 47 79.8 20.2

0.115 0.25 2.69 1:2.2 79.5 20.5 0.129 1.2 3.0 1 : 9.2 49 79.1 20.9 0.5511) 1.41 6.95 1:2.6 33 (83.4) (16.6) 19)

0.120 1.2 3.0 1:lO 26 81.2 18.8 Benzoylperoxyd bei 80"

19) Aus dem Isomerengernisch wurde das 2-Phenyl-naphthalin rnit 2.4.7-Trinitro-fluorenon als Molekulverbindung abgeschieden und gewogen. Das fliissige 1-Isomere konnte seinerzeit nur durch CH-Analyse und qualitative Derivatbildung charakterisiert werdenll).

4'

52 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

Bei der Reaktion mit Benzoylperoxyd lauft neben der Phenylierung eine Benzoxy- Iierung des Naphthalins einher, die in unserem Arbeitskreis bereits bekannt war20). Die recht erhebliche Esterfraktion des Versuchs (Tab. 3) lieferte ein Naphthol, das 76 % 1- und 24 % 2-Isomeres enthalt. Der radikalischen Benzoxylierung kommt somit keine grorjere Selektivitat zu als der Phenylierung. Nach R. L. DANNLEY und M. GIPPIN~~) tritt die Benzoxylierung beim 1-Brom-, 1-Chlor- und 1-Nitro-naphthalin noch starker in den Vordergrund und findet bevorzugt in 4-Stellung statt.

Ein uberraschendes Phanomen trat schon bei den 8 Jahre zuriickliegenden prapara- tiven Versuchen zur Naphthalin-Phenylierung20) zutage und wurde jetzt mit verbesser- ter Analysenmethode kontrolliert und erweitert : Das Isomerenverhaltnis der Phenyl- naphthaline weist eine Abhangigkeit vom Losungsmittel auf ! Die in der Tabelle 4 auf- gefiihrten Verschiebungen liegen weit aufierhalb der Fehlergrenzen. In Pyridinlosung ist das Selektionsvermogen zwischen der 1- und 2-Stellung des Naphthalins am ge- ringsten. Da nur das 2-Phenyl-naphthalin bei Raurntemperatur kristallisiert ist, ver- riet auch bereits die Konsistenz der in Pyridin oder Cyclohexan erhaltenen, rohen Phenyl-naphthalim-Fraktion den hoheren Gehalt am 2-Isomeren.

Tabelle 4. Phenylierung des Naphthalins rnit Nitroso-acetanilid bei 20 -25" in verschiedenen Usungsmitteln

Mol Mol Phenyl-naphthaline Nitroso- Naphtha- Mol Lijsungsmittel Ausbeute Isomere in % acetanilid lin % d.Th. 1- 2-

0.183 0.132 0.115 0.130 0.105 0.231 0.120 0.54320) 0.130

1.8 1.2 0.25 1.2 1 .o 1.2 0.25 1.41 1.2

6.35 .khylenchlorid 3.4 Aceton 2.69 Benzol 3.0 Benzol 2.5 Dimethylformamid 6.9 Cyclohexan 2.75 Pyridin 7.38 Pyridin 3.0 Pyridin

63 83.5 16.6 50 81.3 18.7

79.5 20.5 49 79.1 20.9 34 75.9 24.1 13 72.1 21.9 19 70.7 29.3 35 72.3 27.719) 49 71.6 28.4

Ein einfacher Zusammenhang zwischen der Forderung der Naphthalin-2-Phenylierung und den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Solventien ist nicht er- kennbar. Dieses unerwartete Phanomen deutet jedenfalls auf eine Wechselwirkung des radikalischen Agens mit dem Lhwzgsmittel hin, die man nach Belieben Solvatation oder Bildung von Molekiilverbindungen nennen kann.

Eine Interpretation der gefundenen Orientierungsregelnl@ liegt ebenso aukrhalb unserer Absicht wie die noch verfriiht erscheinende, erneute Diskussion des Chemis- mus der radikalischen Phenylierung. Die beschriebenen Experimente zeigen lediglich,

20) vgl. G. SORGE, Dissertation Univ. Tubingen 1950. 21) J. Arner. chem. SOC. 74, 332 (1952); nach Angabe dieser Autoren sol1 es gar nicht zu

einer Phenylierung dieser Naphthalin-Derivate kommen.

I957 Phenylierungen aromatischer Verbindungen rnit Phenyl-azo-triphenylmethan 53

daD dem Phenyl-azo-triphenylmethan keine Sonderstellung als phenylierendem Agens bezuglich der Orientierungsregeln zukommt. Schon eingangs wurde auf Widerspruche rnit dem Wirken freier Radikale hingewiesen 16) : Befunde, die fur einen verubredeten Angrzy der bei der Homolyse freigesetzten Radikale auf eine Molekel rnit gerader Elektronenzahl sprechenu). Die neuen Versuche legen nahe, diese ,,Verabredung" nicht fur einen Zeitpunkt vor, sondem nach der Homolyse des Radikalgenerators an- zunehmen.

Der DEUTSCHEN FORSCHUNGSGEMEINSCHAPT und dem FONDS DER CHEMISCHEN INDUSTRIE sprechen wir fur die Forderung dieser Arbeit unseren Dank aus. Herrn Dr. H.WALZ und Frau W. JIRA schulden wir Dank fur die Ausarbeitung der IR-Analysenmethode.

BESCHREIBUNG DER VERSUCHE

Unter Mitarbeit von R. KRIEGER und G. SORGE Darstellitng der Vergleichs- Verbindungen

p-Chlor-diphenyl wurde aus p-Chlor-nitroso-acetanilid und Benzol in farblosen Blattchen vom Schmp. 78.5" erhaltenz3); 0- und m-Chlor-diphenyl sind mittels GoMBERc-Reaktion zu- ganglich24). Das o-Isomere geht bei 131 - 132"/11 Torr als farbloses t)l uber und erstarrt zu Nadeln vom Schmp. 34"; die m-Verbindung ist olig, Sdp.11 142-143". - 1- und 2-Phenyl- naphthalin, vgl. R. HUISCEN und G. SORGE~~) .

IR-Spektrophotometrische Analyse 1) Isomere Chlor-diphenyle. - Wir fanden kein Losungsmittel, dessen Eigenabsorption

nicht die spezifischen Banden mindestens eines der drei Isomeren iiberdeckte. Eine Dreistoff- Analyse mittels zweier Banden ist nur moglich, wenn das System keine weiteren Verunreini- gungen enthalt. Diese Voraussetzung ist bei den Phenylierungs-Gemischen nie erfullt. Die Chlor-diphenyl-Gemische waren erfahrungsgeman so arm an der p-Verbindung, da8 diese bei Raumtemperatur nicht auskristallisierte. Wir nahmen daher die Analyse ohne Losungsmittel vor in einer Steinsalzkuvette mit fixem Abstand von 0.1 mm unter Verwendung des LEITZ-IR- Gerats. Das Isomerengemisch wurde mittels einer lnjektionsspritze in die KUvette eingebracht, nach der Messung durch sauberes Cyclohexan auf gleiche Weise verdrangt ; Durchblasen trockener, staubfreier Luft diente der Trocknung. Eine Leerkuvette im Vergleichsstrahlen- gang sorgte fur den Streulichtausgleich.

Die spezifischen Banden bei 10.57, 1 1.34 und 12.00 p fur das 0-, m- und p-Isomere ermog- lichten es, mittels 10 kiinstlicher Mischungen der reinen Isomeren Eichkurven aufzustellen. Wegen geringfugiger gegenseitiger Beeinflussung der Banden zeigten die Extinktionen keine

22) Neben der ausbleibenden Decarboxylierung des Acyloxyls bietet die Reaktion des Triphenylmethyls mit Benzoylperoxyd im aromatischen Losungsmittel ein besonders auf- fallendes Phanomen dieser Art: H. WIELAND, TH. PLOETZ und H. INDEST, Liebigs Ann. Chem. 532,166 (1937); H.WIELAND und A. MEYER, ebenda 551,249 (1942); vgl. G.S.HAMMOND und Mitarbb. 16).

23) GATTERMANN-WIELAND, Die Praxis des organischen Chemikers, 37. Aufl., S . 252, W. de Gruyter & Co., Berlin 1956.

24) J. ELKS, J. W. HAWORTH und D.H. HEY, J. chem. SOC. [London] 1940, 1284.

54 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

streng lineare Abhangigkeit von der Konzentration. Bei der Bestimmung der optischen Durch- lassigkeit wurde die Tangente an die beiden, die Bande einrahmenden Absorptionsminima als Basislinie verwendet. Die Extinktionen der drei Banden machten eine Absolutbestimrnung der drei Chlor-diphenyle moglich. Zur Kontrolle diente eine kiinstliche Mischung, die angenahert das Isomerenverhaltnis der Analysenprobe enthielt, wobei kleine Abweichungen linear extra- poliert werden durfen. Storungen durch Verunreinigungen konnen bei dieser Methodik nur dann erkannt werden, wenn sie zu einer Veranderung der Bandenform fuhren.

2) Phenyl-naphthaline. - Die ausgepragten Banden bei 12.49 und 1 2 . 2 2 ~ fur 1- und 2-Phenyl-naphthalin bieten sich fur die quantitative Bestimmung an. 4 bis 12-proz. Losungen in Cyclohexan wurden bei 0.1 mm Schichtdicke gemessen (reines Losungsmittel bei gleicher Schichtdicke im zweiten Strahlengang). Das teilweise kristallisierte Isomerengemisch wurde vor der Einwaage durch Schmelzen und Ruhren homogenisiert. Auch hier waren die Eich- kurven nicht streng linear. Wenn man den Vergleich rnit kiinstliGhen Mischungen einbezieht, durfte der Fehler bei der Absolutbestimmung der Isomeren kaum grbl3er als & 1% sein. Wiederholungen ein und derselben IR-Messung waren meist innerhalb 0.5 % reproduzierbar. DaI3 Naphthalin, Diphenyl und Triphenylmethan keine storenden Banden im betreffenden Spektralbereich aufweisen, kann als besonders glucklicher Umstand gelten. Alle Bestimmun- gen wurden prinzipiell rnit 2 oder 3 unabhangigen Einwaagen ausgefuhrt. In die Tabellen 3 und 4 wurden Mittelwerte der Isomerenverhgltnisse aufgenommen.

Phenylierung des Chlorbenzols

1 ) Mit Phenyl-azo-triphenylmethan (Versuch 3 der Tabelle 2) . - 34.858 (100 mMol) Phenyl-azo-triphenylmethan7) wurden in 563 g (5.0 Mol) reinem Chlorbenzol gelost und unter Stickstoff im oilbad zunachst 4 Stdn. auf 45 & 2", alsdann noch 20 Stdn. auf 55 f 2" erwarmt (Heizplatte mit Energieregler). Die mittels einer Mariotteschen Flasche gemessene Stickstoff- entwicklung war dann mit 2455 ccm (95 % d. Th.) abgeschlossen. Beim Durchsaugen von Luft trat eine Farbaufhellung der Reaktionslosung von Kirschrot nach Gelb auf; vom geringfugi- gen Niederschlag des Trityl-peroxyds wurde abgesaugt. Das Chlorbenzol wurde zunkhst bei 50 Torr rasch abgezogen, dann aber noch einmal uber eine wirksame Kolonne rnit Rack- fluI3regler feindestilliert ; der Ruckstand wurde rnit dem Reaktionsgut vereinigt. - Ein in- zwischen ausgeschiedener Kristallkuchen wurde scharf abgesaugt, mehrfach rnit wenig Methan- ol ausgekocht und nach dem Erkalten jeweils filtriert: 12.55 g Triphenyfmethan vom Schmp. 90.5 -91.5". Die gesammelten Filtrate wurden vom Lbsungsmittel befreit und bei 11 Torr destilliert ; zwischen 140 und 260" Badtemperatur gingen 19.7 g Reaktionsprodukt uber. Zur Oxydation restlichen Triphenylmethans wurde rnit 50ccm Eisessig und 200ccm 2n HNO3 14 Stdn. unter RiickfluI3 gekocht, wobei nach 8 Stdn. nochmals 7ccm konz. Salpetersaure zugefugt wurden. Nach Aufnahme in Petroltither (Sdp. 40-80"), wobei auch der Kuhler ausgespiilt wurde, sammelte sich das kristalline Triphenyl-carbinol an der Grenzflache und wurde abgesaugt ; der noch gelbste Rest wurde durch mehrfaches Ausziehen der organischen Phase rnit eiskalter, konz. Schwefelsaure entfernt. - Nach Waschen rnit Wasser, Trocknen iiber CaC12 und Abziehen des Losungsmittels uber eine kurze Kolonne wurde aus dem Claisen- Kolben destilliert; der Hauptteil ging als blaI3gelbes 61 bei 136--148"/11 Torr iiber, ein Restanteil wurde bis 200" (Badtemp.) ubergefachelt : 9.5 g. die nach IR-Analyse 92 % Mono- chlor-diphenyle enthielten, was einer Ausbeute von 46 % d. Th. entspricht.

1957 Phenylierungen aromatischer Verbindungen rnit Phenyl-azo-triphenylmethan 55

In einem weiteren Ansatz (Versuch 1 der Tabelle 2 ) wurden 20g Azoverbindung in 65 g Chlorbenzol sofort auf 55" erhitzt. Die kraftige, nach 2.5 Stdn. bereits abgeschlossene Stick- stoff-Entbindung (98.5 "/, d. Th.) lie13 keinen Zweifel daran, daD die exotherme Reaktion unter unkontrollierter Selbsterwarmung vonstatten ging. Unter Vereinfachung der oben beschrie- benen Aufarbeitung wurde das gesamte Triphenylmethan oxydiert. Mit 91 % Chlor-diphenylen kam die 2.558 starke Fraktion einer Ausbeute von 21 % d.Th. gleich. - Beim Versuch 2 der Tabelle 2, ebenfalls mit molarem Verhaltnis 1 : 10 ausgefiihrt, war, trotz strenger Temperatur- kontrolle beim Zerfall, die Ausbeute am Phenylierungsprodukt rnit 15 :d d.Th. noch geringer.

2) Mit Nitroso-acetanilid ( Versuch 3 der Tabelle 2 ) . - 22.0g Nitroso-acetanilid rnit 95.7 % aktivem Gehaltzs) (128 mMol) wurden in 675g (6.0 Mol) Chlorbenzol bei Raumtemperatur gel6st. In den ersten Stunden wurde die Zerfallsreaktion des Benzol-diazo-acetats durch Ein- stellen in ein Wasserbad von 15" gemaBigt. Nach 20-stdg. Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde das Chlorbenzol zusammen rnit der gebildeten Essigsaure zunachst bei 40-50 Torr ab- gezogen und anschlieBend noch einmal feinfraktioniert, urn Verluste an Chlor-diphenylen zu vermeiden. Bei der Destillation der Ruckstande im Schmitt-Coutelle-Kolben bei 10 Torr gingen bis zu einer Badtemperatur von 260" 20.6g braunrotes 61 iiber; 6g eines dunklen Teers blieben zuriick. Das Destillat wurde mit 70ccm Athanol und 50ccm konz. Salzsaure 3.5 Stdn. zur Verseifung des Acetanilids unter RuckfluB gekocht. Nach Abdestillieren des Alkohols iiber eine kleine Kolonne wurde in Benzol aufgenommen, von der salzsauren Phase getrennt, mit verd. Salzsiiure und rnit Wasser gewaschen und getrocknet. Nach Abziehen des Benzols iiber eine Kolonne ging aus dem Claisen-Kolben die Diaryl-Fraktion im wesentlichen bei 133-147"/11 Torr iiber, wobei wie S. 54 letzte Reste bis zur Badtemperatur 220" iiber- gefilhrt wurden: 13.6g orangerotes 01, das nach IR-Analyse 95 Chlor-diphenyle enthalt; Ausbeute somit 50 "/, d.Th., bezogen auf das Phenylierungsmittel.

Die Aufarbeitung der beiden weiteren in Tabelle 2 aufgefuhrten Versuche schloB sich der vorstehend beschriebenen eng an.

3) Mit Benzoylperoxyd. - Den vier in die Tabelle 2 aufgenommenen Versuchen gingen sechs weitere zur Ermittlung der optimalen Bedingungen der Aufarbeitung voraus. Eine scharfe Fraktionierung der Chlor-diphenyle bei der Destillation aus dem Claisen-Kolben erwies sich als unvorteilhaft. Die folgenden Daten beziehen sich aufeinen Versuch mit 0.2 MoZ Benzoylperoxyd und 2.0 Mol Chlorbenzol nach Verseifung des Esteranteils :

enthielten noch beachtliche Siedegrenzen Fraktion Auf 100 "/, berechnetes Isomerenverhaltnis 0- m- p- Anteile an Chlor-diphenylen; bei 11 Torr in g

die Verschiebung des Isomeren- verhtiltnisses wird vor allem 30-132" 2.15 58 18 24 von der leichteren Fliichtigkeit 133 -138" 9.54 53 30 17

2. I 32 43 25 21 48 31

des o-Chlor-dinhenyls verur- 138-144" sacht.

Auch die von den englischen Autorenl3) vorgeschlagene Behandlung des Rohdestillats mit konz. Schwefelsuure erschien uns nicht vorteilhaft. Schon kurzes Schiitteln [siehe b) der folgen- den Tab.] fuhrte zwar zur teilweisen Entfarbung, anderte aber das Isomerenverhaltnis nicht.

Auch Vor- und Nachlauf

144 - 220" 0.6

25) Der Gehaltsbestimmung diente die gravimetrische Azokupplung mit P-Naphthol in Methanol: R. HUISGEN und GHORELD]~) .

56 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

Eine drastische Saurebehandlung war dagegen mit groRem Materialverlust (Sulfonierung) verbunden. Obwohl offensichtlich die Verunreinigungen bevorzugt entfernt wurden, verbot eine Verschiebung des Isomerenverhaltnisses diese Operation.

Behandlung der Rohfraktion mit Gewichts- Gehalt an Isomerenverhaltnis konz. Schwefelsaure verlust Chlordiphenylen 0- m- p -

a) ohne Behandlung - 89.1 % 57.0 26.4 16.6 b) Petrolatherlosung 3 ma1 mit eiskalter

Saure im Scheidetrichter geschuttelr 5 % 91.3% 57.0 26.6 16.4 c) Mehrstiindiges Ruhren unter mehr-

facher Erneuerung der Saure 40 % 98.6% 63.5 25.0 11.5

Folgende Bedingungen haben sich bewfihrt und erwiesen sich ais reproduzierbar (Versuch 4 der Tabelle 2) : In 675 g (6.0 Mol) Chlorbenzol, auf 80 & 2" gehaiten, wurden im Laufe von 10 Stdn. portionsweise 30.0g Benzoylperoxyd (97-proz. Praparat; 120 mMol) eingetragen. Nach weiteren 80 Stdn. war die Reaktion abgeschlossen. Wie oben wurde das Chlorbenzol zunachst rasch abgezogen, dann noch einmal iiber eine Fiillktlrperkolonne feinfraktioniert. Die in Ather aufgenommenen Destillationsruckstande wurden wiederholt mit kalter 3.5 n KOH ausgezogen, alsdann gewaschen und getrocknet. Der alkalische Extrakt gab mit starker Salzslure 9.8g rohe Benzoesdure frei. - Nach Abziehen des bithers wurde durch Kochen mit 200ccm 10-proz. methanol. Natronlauge der Esteranteil verseift und anschlieDend mit Wasser-Methylenchlorid aufgearbeitet. Ansauern lieferte noch einmal2.2g rohe, braunge- farbte Benzoesaure, wobei auf die vollstandige Erfassung des Phenolanteils kein Wert gelegt wurde. - Nach Entfernung des Methylenchlorids wurde das Rohprodukt zunachst aus dem Schmitt-CoutelleKolben in breitem Siedebereich iibergetrieben und anschlieBend noch ein- ma1 im Claisen-Kolben destilliert, wobei die Hauptmenge (14.55g) bei 133-147°/11 Torr als goldgelbes 61 uberging. Dieses enthielt laut IR-Analyse (2. Bestimmung in Klammern) 49.6 (50.4) % 0-, 24.6 (24.7) % m- und 16.5 (15.4) % p-Chlordiphenyl; insgesamt somit 90.7 (90.5) % Phenylierungsprodukt, entsprechend einer Ausbeute von 58 % d. Th., bezogen auf Benzoylperoxyd.

Phenylierung des Naphthalins in Benzollosung

1) Mit Phenyl-azo-triphenylmethan. - 49.1 g (120 mMol) der Azoverbindung wurden in einer Losung von 153.8g (1.2 Mol) Naphthalin in 234g (3.0 Mol) absol., thiophenfreiem Benzol durch je 5-stdg. Erwarmen auf 45" und 55" zum Zerfall gebracht (2730ccm Nz = 90 % d.Th.). Nach Durchsaugen von Luft und Entfernen des Trityl-peroxyds wurde von der gelben Reaktionslosung das Benzol abdestilliert, anschlieeend - uber eine weite Destillations- briicke ohne Kuhlmantel ~ bis zur Badtemperatur von 160" bei 11 Torr 144% Rohnaphthalin. Beim Umkristallisieren des letzteren aus Methanol wurden in 3 Fraktionen 133.78 Naphthalin vom Schmp. 78 - 80.5" erhalten. Die Mutterlauge wurde mit dem Destillationsriickstand ver- einigt und im Schwertkolben destilliert, wobei von 86-99"/11 Torr 6.05g eines Gemischs von Naphthalin und Diphenyl iibergingen. Bei einer Badtemperaturvon 165 -245"/1 lTorr wur- den 35.05 g eines olivgriinen 0 1 s iibergetrieben, in welchem ein Gemisch von Triphenylmethan und Phenyl-naphthalin vorliegt. - Die Storungsfreiheit der IR-Banden der isomeren Phenyl-

1957 Phenylierungen aromatischer Verbindungen rnit Phenyl-azo-triphenylmethan 57

naphthaline erlaubte die Analyse ohne weitere Vorbehandlung. 1.250g des Rohprodukts ent- hielten 328mg I-Phenyl- und 83mg 2-Phenyl-naphfhalin. Mit einem Gehalt von 32.9% an Phenyl-naphthalinen kam das einer Phenylierungsausbeute von 47 % gleich.

2) Mit Nitroso-acetanilid (Versuch 2 der Tabeile 3). - 22.0g Nitrosokarper (96.1-proz.; 129 mMol) wurden in 1.2 Mol Naphthalin und 3.0 Mol thiophenfreiem Benzol gelast und bei 15 -25" der Isomerisierung zum Benzol-diazo-acetat und dessen Zerfall uberlassen. Nach 24 Stdn. wurden Benzol und Naphthalin wie oben abgezogen und das letztere zur Entfernung mitgefiihrter Phenylierungsprodukte aus Methanol umgelost (1 32g Naphthalin zuruckgewon- nen). Nach Vereinigung rnit der methanol. Endmutterlauge wurde das Reaktionsprodukt im Wasserstrahlvakuum in weiten Temperaturgrenzen iibergetrieben, wobei 4 g eines schwarzen, sprbden Harzes verblieben. Das braunrote Destillat (23.5 g) befreite man durch 4-stdg. Ko- chen rnit 60ccm k h a n 0 1 und 50ccm konz. Salzsaure vom Acetanilid. Nach Abziehen des Alkohols wurde in Benzol aufgenommen und, nach mehrfachem Ausziehen basischer Anteile mit Salzsaure, gewaschen, getrocknet und eingeengt. Nach Entfernen von Diphenyl und restlichem Naphthalin (zusammen4.6g) bis zu einer Badtemperatur 160" bei 11 Torr, ging der groBte Teil der Phenyl-naphthaline aus dem Claisen-Kolben bei 180- 19O"jll Torr uber; letzte Reste wurden bis zur Badtemperatur 240" ubergefachelt: 15.2g gelbes 61. Die 1R-Ana- lyse fuhrte zu 79.1 : 20.9 als lsomerenverhaltnis; mit einem Gehalt des 0 1 s von 89 % Phenyl- naphthalin ergibt sich die Ausbeute zu 49 % d. Th., bezogen auf Nitroso-acetanilid.

3 ) Mit Benzoylperoxyd. - In die Losung von 153.8 g (1.2 Mol) Naphthalin in 234g (3.0 Mol) absol. Benzol wurden bei 80" 30.0g Benzoylperoxyd (97-proz.) chargenweise innerhalb von 10 Stdn. eingetragen und noch weitere 80 Stdn. auf dieser Temperatur gehalten. Nach Aus- schutteln mit insgesamt 400ccm 20-proz. Kalilauge (beim Ansluern 13.5 g rohe Benzoesaure) wurde gewaschen, das Benzol abdestilliert und der Ruckstand mit 3OOccm 10-proz. methanol. Kalilauge zur Verseifung des Esteranteils gekocht. Nach Uberfuhren des Unverseifbaren in Methylenchlorid wurde das Naphthalin (133.3 g) wie in den voranstehenden Versuchen ent- fernt. Die Phenyl-naphthaline wurden dann zunachst durch grobe Destillation im Schmitt- Coutelle-Kolben von hochmolekularem Material befreit. AnschlieBend destillierten aus dem Claisen-Kolben bei 85-97"/11 Torr 4.5g Diphenyl + Naphthalin, alsdann bei hoherer Temperatur die Phenyl-naphthaline: 8.45g eines gelben GIs, das sich als 81.2-proz. am Isome- rengemisch erwies; Ausbeute somit 26 % d. Th., bezogen auf das Phenylierungsmittel. - Die wa0rig-alkalische Verseifungslosung wurde nach Ansauern rnit Ather ausgezogen. Der Ather- Riickstand wog 10.45g und bestand aus einem Gemisch von Benzoesaure, Phenol und Naph- tholen. Nach Ausziehen von 6.6 g Benzoesaure rnit NaHCO3-Lbsung aus atherischem Medium wurden gegen 160"/11 Torr aus dem Mikrokolbchen 1.8g eines Gemischs der Naphthole iiber- getrieben. Da kein geeignetes, nicht storendes Solvens gefunden wurde, nahmen wir die 1R- Analyse im Kaliumbromid-PreOling vor. Zur Konzentrationsbestimmung des 1-Naphthols standen die Banden bei 9.22,9.60, 9.85, 12.67 und 13.05 p zur Verfiigung, fiir 2-Naphthol die- jenigen bei 11.02, 11.85 und 12.30 p. Die Auswertung der genannten Banden in 2 PreRlingen fuhrte zum Verhaltnis 76% I- und 24% 2-Nuphthol. wobei der Fehler f 5 % betragen kann.

Weitere Versuche zur Phenylierung des Naphthalins mit Benzoylperoxyd finden sich in der Dissertation G. SORGEZO). Hier sei lediglich erwahnt, daB ein Ansatz rnit 1 15 g Benzoylperoxyd zu 1 I .2g einer bei 210-280"/11 Torr ubergehenden Fraktion fuhrte, die beim Stehen kristalli- sierte und beim Anreiben mit Aceton 2.9 g farblose, fettige Blattchen ergab. Nach Urnlosen

58 R. HUISGEN und R. GRASHEY Bd. 607

aus Benzol-Alkohol lag der Schmp. bei 143 - 144"; die erstarrte Schmelze vediissigte sich erneut bei 159". Die Analyse weist auf ein Diphenyl-naphthalin, das mit keinem der bekannten lsomeren iibereinstimmt.

C22H16 (280.4) Ber. C 94.24 H 5.75 Gef. C 94.32 H 5.90 Mo1.-Gew. (Campher) 269

Die Phenylierung des Naphthalins mit Nitroso-acetanilid in anderen Losungsrnitteln

Von den Versuchen der Tabelle 4 sei nur der zweite der in Pyridin durchgefiihrten kurz skizziert. Bei den iibrigen Solventien wurde die Aufarbeitung sinngemafi variiert.

Nach AbschluD des Zerfalls von 22.0g Nitroso-acetanilid (96-proz.) in 1.2 Mol Naphthalin und 3.0 Mol Pyridin wurde die Hauptmenge des basischen Solvens iiber eine Kolonne rnit RuckfluOregler langsam abdestilliert. Beim Ausziehen des in Benzol aufgenommenen Riick- standes rnit starker Salzsaure erschwerte eine Dunkelfbbung die Schichtentrennung. Die sauren Extrakte, zum SchluB konz. Salzsaure, wurden wieder mit Benzol gewaschen, letzteres mit der Benzollosung des Reaktionsproduktes vereinigt. - Die basischen Reaktionsprodukre wurden nach Alkalischmachen der salzsauren Losung in Methylenchlorid aufgenommen und nach Waschen und Trocknen vom LBsungsmittel befreit. Bei 137-160"/11 Torr gingen 3.1 g rohe Phenyl-pyridine als gelbes 81 iiber. Eine Reinheitskontrolle wurde nicht durchgefiihrt ; eine Verunreinigung durch Acetanilid ist wahrscheinlich. -- Die Benzollbsung der Neutral- produkte wurde wie s. 57 aufgearbeitet und ergab 13.5 g einer Phenyl-naphthalin-Fraktion, deren letzte Anteile (2-Phenyl-naphthalin angereichert) sofort kristallin erstarrten. TR-Ana- lyse (Doppelbestimmung): 547 (507) mg enthielten 380 (345) mg I- und 152 (135) mg 2-Phe- nyl-nuphthulin. Das Isomerenverhaltnis betrug somit 71.4: 28.6 (71.9: 28.1), der Phenyl- naphthalin-Gehalt des 61s 97.3 (94.6) %, die Ausbeute an Phenyl-naphthalin 49 % der Theorie.

Wenn man die Phenyl-pyridin-Fraktion als rein annimmt, errechnet sich die relative Phenylierungsgeschwindigkeit des Naphthalins zu 8.3 (bez. auf Pyridin = 1 .O). Dieser Wert diirfte die untere Schwelle sein. Bei einem von G. SORGE~O) mit 896 aktivem Nitroso-acetanilid durchgefiihrten Konkurrenzversuch Pyridin-Naphthalin wurde der Phenyl-pyridin-Anteil sorgraltiger gereinigt ; nach der Verseifung des Acetanilids wurde das Anilin als Phthalanil- saure entfernt. Hier ergab sich der Vorzug der Naphthalin-Phenylierung vor der des Pyridins als 13 fach zu erkennen.

Einige Konkurrenr-Phenylierungen mittels Nitroso-acetanilid (R. KRIEGER~)) 1) BenzollPyridin. - In der Mischung von je 3 Mol der beiden aromatischen Solventien

wurden 31.50g (3.2 Mol- %) aktives Nitroso-acetanilid bei Raumtemperatur dem Zerfall iiber- lassen. Nach 24 Stdn. wurden Benzol und Pyridin iiber eine kurze Kolonne abdestilliert. Die alsdann im Schwertkolben bei 12 Torr innerhalb weiter Siedegrenzen iibergetriebene Phenylierungsfraktion wurde in Chloroform aufgenommen, mehrfach rnit halbkonz. Salz- saure ausgeschiittelt und schliefilich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Nach Abziehen des Chloroforms gingen bei 115-135"/12 Torr 7.76g (50 mMol) beim Erkalten erstarrendes Diphenyl iiber. Die salzsaure Losung der Basen wurde rnit starker Natronlauge alkalisch ge- macht und rnit Chloroform ausgezogen. Die gewaschene Chloroformlosung wurde durch Destillation aufgearbeitet : 7.4 g (48 mMol) eines blaegelben oligen Gemischs der Phenyl- pyridine bei 135 - 160"/13 Torr. Die Konkurrenzkonstante Benzol-Pyridin hat also den Wert 1.04.

1957 H. STETTER und J. MARX 59

In einem zweiten Versuch reagierten 97 mMol Nitroso-acetanilid mit 3 Mol Benzol und 1 Mol Pyridin; die Aufarbeitung gab 5.86g (38 mMol) Diphenyl und 2.02g (13.0 mMol) Phenyl-pyridin. Die Konkurrenzkonstante errechnet sich zu 0.97.

2) fyridin/AnisoZ. - Im Vorversuch fuhrte der Zerfall in Anisol allein zu 49% d.Th. an rohem Isomerengemisch der Methoxy-diphenyle, die bei 140- 160"/12 Torr ubergingen. - Nach Zerfall von 117 mMol Nitroso-acetanilid im Gemisch von je 2 Mol Pyridin und Anisol wurde wie oben aufgearbeitet. 3.68 g Phenyl-pyridin und 8.79 g Phenyl-anisole entsprachen einer Gesamtausbeute von 62 % d.Th. an Phenylierungsprodukt. Aus dem molaren Verhalt- nis 1 : 2.0 ergab sich die relative RG-Konstante des Anisols zu 2.0, bezogen auf Benzol = 1.0 als Standard.

3) Pyridin/Nitrobenzol. - Im Vorversuch ergab Nitrobenzol allein 49 % d.Th. an Nitro- diphenylen vom Sdp. 180-22O0/12Torr. - Beim Zerfall von 54 mMol(1.35 Mol-%) Nitroso- acetanilid in je 2 Mol Pyridin und Nitrobenzol entwichen innerhalb 24 Stdn. 91 % d.Th. Stickstoff. 1.02g (6.5 mMol) Phenyl-pyridin (Destillation im Mikrokolbchen) und 4.01 g (20.2 mMol) Nitro-diphenyle entsprachen einer Gesamtausbeute von 49 % d. Th. Die relative RG-Konstante des Nitrobenzols wurde somit zu 3.10 gefunden.

Zur Kenntnis der makrocyclischen Ringsysteme 1111)

EINE EINFACHE METHODE ZUR HERSTELLUNG MAKROCYCLISCHER DIAMIDE

von HERMANN STETTER und JOACHIM MARX

Herrn Geheimrat Professor Dr. Heinrich Wieland zum 80. Grburtstag gewidmet

Aus dem Institut fur Organische Chemie der Universitat Munchen und dem Chemischen Institut der Universitat Bonn

Eingegangen am 9. Januar 1957

Es wird eine einfache Methode zur Herstellung von makrocyclischen Diamiden beliebiger RinggrbBe durch Kondensation von a,w-Diaminen mit Dicarbon- saurechloriden beschrieben. Durch Reduktion niit Lithiumalanat lassen sich die

Diamide zu den entsprechenden Diiminen reduzieren.

Die ersten makrocyclischen Verbindungen, die unter Anwendung des Verdiinnungs- prinzips hergestellt wurden, waren makrocyclische Diamide, die P. RUGGLI~) aus Diamino-tolanen durch Kondensation mit Dicarbonsaurechloriden erhielt. Es ist er- staunlich, daB diese Kondensationsreaktion spater nicht mehr auf die Herstellung makrocyclischer Verbindungen angewandt wurde, obwohl die Amid-Bildung aus Saurechlorid und Amin in fast idealer Weise die Anforderungen erfiillt, welche an Cyclisierungsreaktionen beim Arbeiten nach dem RUGGLI-ZIEGLERSChen Verdiin-

11. Mitteilung: H.STETTER und E.-E.Roos, Chem. Ber. 88, 1390 (1955). 2) Liebigs Ann. Chem. 392,92 (1912); 399, 174 (1913); 412, 1 (1917).