H. Scheibler u. H. Stein. Umsetzungen von Ester-Enolaten UBW. 105

Mitteilung aus dem Organischen Laboratorium der Technischen Hochschule Berlin

Umsetzungen v-on Ester-Enolaten mit Halogen- acyl-Verbindungen

(YVII. Mitteilung fiber Ester-Enolate und Keten-acetale)

Von Helmuth Scheibler und Bans Stein (Eingegangen am 6. November 1933)

In Erggnzung fruherer Versuche l) wurden einige Ester- Enolate rnit Halogen-acylverbindungen in Reaktion gebracht. Hierbei entstehen die 0- und C-Substitutionsprodukte meist nebeneinander, z. B,, wie bereits friiher beschrieben, bei der Umsetzung von Benzoylchlorid mit Kalium - Phenylessigester. Hier lie6 sich die Trennung der beiden krystallisierten Re- aktionsprodukte: Phenyl-keten-athyl-benzoyl-acetal und P h en yl- b en z o yl- e s s ig e s t e r in einfacher Weise durchfuhren. Dagegen war bisher rnit Chlor-ameisensaureester nur das 0-Substitutionsprodukt : P h e n y1 -k e t e n -at h yl- c a r b a t h ox y - a c e t a l erhalten worden. Es gelang nun, auch die isomere Verbindung, den P h en y 1-m a1 o n s a u r e - d i a t h y le s t e r , unter den Reaktionsprodukten zu isolieren. Phenyl-keten-Bthyl- carbithoxy-acetal, das durch Behandlung rnit Edelmetall- gatalysatoren bereits bei Zimmertemperatur eine Umlagerung in die isomere C-Verbindung erfahrt2), lif3t sich durch Alkali- gthylat nicht umlagern, wie dies beim Phenyl-keten-athyl- benzoyl-acetal festgestellt wurde. Das isolierte Anlagerungs- produkt von Kaliumathylat am Phenyl-keten-iithgl-carbathoxy- acetal liefert bei der Zersetzung mit trocknem Kohlendioxyd

1) H. Scheibler , E. Marhenkel u. D. Bassanoff , Ber. 68,1198 (1925); H. S c h e i b l e r , A. Emden u. W. Krabbe, Ber. 63, 1568 (1930).

2) H. S c h e i b l e r , Ber. 68, 1205 (1925).

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das Ketenacetal zuruck (Reinigungsmethode), wahrend es beim Erhitzen mit Alkohol unter Abspaltung von Phenyl-essigester gespalten wird.

C,H,.CH: C(OC,H,)O.CO.OC,H, f C,H,OK - -- f C,H, . CH : C(OC,H,)O. C(OC,H,),OH ‘sHsoH __ - + C,H, . CH, .GO. OG,E, + C,H,OC,H, + CO(OC,H,)OB

Diese Versuche zeigen, da6 man bei der Umsetzung von Ka- lium-Phenylessigester mit Chlorameisensaureester die Ent- stehung des C-Substitutionsproduktes nicht durch Urnlagerung aus zunachst gebildetem 0-Substitutionsprodukt erklaren kann. Da es sich beim Kalium-Phenyl-essigester und bei allen Ester- Enolaten um homogene 0-Salze handelt, so entsteht wahr- scheinlich bei der Umsetzung zunachst ein einheitliches Addi- tionsprodukt (Molekiilverbindung) aus Ester-Enolat und Halogen- acyl-V6rbindung.l) Dieses spaltet sofort Kaliumchlorid ab und liefert in dem vorliegenden Falle die 0- und C-Verbindung nebeneinander, wahrend in anderen Fallen, namentlich bei Umsetzungen mit Halogen-alkylen, die C-Verbindungen so gut wie ausschlieBlich entstehen.

Bei den bisher erhaltenen Ketenacetalen 3, handelte es sich stet8 um &do-ketenacetale H,C : C(0Q und H R C : C(OR),; Keto-ketenacetale R,‘C : C(OR), sind bisher noch nicht be- schrieben worden. Um einen Vertreter der Keto-keten-alkyl- acyl-acetale herzustellen, wurde das Ester-Enolat des Iso- buttersaureesters mit Benzoylchlorid umgesetzt. Die Darstel- lung dieses Ester-Enolats gelang weder rnit Alkalimetallen, noch mit Alkaliathylaten oder Natriumamid. Im ersteren B’alle entstehen Hydrierungsprodukte ”); Natriumathylat und ebenfalls Magnesiumathylat und AluminiumiLthylat erwiesen sich als zu wenig reakt i~nsfahig~) und Natriumamid reagiert

l) Vgl. A. Hantzsch, Ztschr. f. anorgan. u. allgem. Chemie 209, 215 (1932); H. Scheibler , Ber.65, 994(1932); F. A d i c k e s , G.v.Hess- l i n g u. S. v. Mul lenheim, Ber. 66, 826 (1933); F. Arndt, Ann. Chem. 499, 262, Anm. 1 (1932).

H. S c h e i b l e r u. H. Ziegner,Ber.&, 792 (1922); H. Scheibler , E. Marhenkel u. R. Niko l id , Ann. Chem. 458, 21 (1927).

9 L. B o u v e a u l t u. Locquin, B1. SOC. Chim. de France [3] 36, 653 (1906); H. Scheibler u. F. Emden, Ann. Chem. 434, 283 (1923).

4, Der sich vom Isobuttersiiureester nur durch den Ersatz der beiden Methyl-Gruppen durch Athoxy-Gruppen unterscheidende Diathoxy-

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wenigstens zum gr6Bten Teil unter Bildung der Natriumverbin- dung des l s o b u t te rsaure-amids :

(CH,),CH.CO. OC,H, + NaNH2 + (CH&.CH.~OC,EI,)(NH,)ONs --f (CH,),C : C(NH,)ONa + C,H,OH

Die bei der Reaktion beobachtete Ammoniakentwicklung wird also durch die Einwirkung von uberschiissigem Natriumamid auf den wahrend der Reaktion abgespaltenen Alkohol bewirkt.3 Ferner wurde noch Di- i so b u t t e r s au re -amid erhalten, das sich wahrscheinlich durch Einwirkung von Isobuttersaureester auf die Natriumverbindung des Isobuttersiiure-amids bildet.

Dagegen fiihrte die Reaktion von Triphenyl-methyl-natrium mit Isobuttersaureester zur Bildung des Ester-Enolats2):

Bei seiner Umsetzung mit Benzoylchlorid lie6 sich nur das C-Substitutionsprodukt, der Dime thy 1- b enz oy 1-essig- 9 a u r e - a t h y 1 e 9 t e r (CH,),( C,H, . C0)C. CO . 0 C, H, 3, durch De- stillation abtrennen. Ob auch die isomere 0-Verbindung vor- handen war, konnte nicht festgestellt werden, hierfiir spricht die Abscheidung von Benzoesaure nach rangerem Stehen des iiligen Reaktionsproduktes.

Beschreibung der Versuche E i n w i r k u n g von Benzoylchlor id aaf Kalium-Phenyl-essigester

Das aus 11,7 g Kalium (0,3 At.) und 44,3 g Phenylessig- ester (0,27 Mol.) in beschriebener Weise dargestellte Ester- Enolat wurde in atherischer Suspension mit 65 g Benzoyl- chlorid (0,46 Mol.) umgesetzt. - P h e n y 1- k e t en- a t h y 1- b en- zoyl -ace ta l vom Schmp. 103-104° murde, wie angegeben4),

essigester reagiert dagegen sehr leicht mit Natriumathylat, vgl. H. Scheibler , W . B e i s e r u. W. Krabbe, Dies. Journ. [2] 133, 133 (1932). - Dasselbe gilt auch fur @,/%Di%thoxyacryIsaureester, vgl. H. Scheibler u. H. S t e i n , Ber. 66, 1784 (1933).

1) Vgl. Einwirkung von Natriumsmid auf Diiithoxy - essigester, H. S c h e i b l e r u. A. Schmidt , Ber. 66, 502 (1933).

2, Vgl. W. Schlenk, H. H i l l e m a n n u. J. R o d l o f f , Ann. Chem. 467, 135 (1931).

Beilsteins Handb. d. Organ. Chem. (4. Aufl.) XII. 712. 3 Ber. 63, 1569 (1930).

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durch Krystallisation isoliert. Dle Ausbeute betrug 11,O g oder 17,2O/, d. Th. Der in ;ither geloste sirupose Anteil wurde durch aufeinanderfolgende Behandlung rnit Kaliumpulver und mit Sodalosung in verschiedene Bestandteile getrennt und lieferte:

Losung I (mit Kalium nicht reagierende Bestandteile). 1. Fraktion Sdp. 106--125O/14 mm: 12,3 g, Benzoesaure- a t h y l e s t e r . 2. Fraktion Sdp. 125-215*/14 mm: 5,3 g, aus der sich beim Iangeren Stehen 0,7 g Phenyl -benzoyl -ess ig- e s t e r (Schmp. 84-88°) abschieden.

Losung I1 (mit Kalium reagierende, mit Sodalosung nicht reagierende Bestandteile): 13,O g P hen y 1- b enz o y 1- e s sig- e s t e r vom Schmp. 80-84O (Rohprodukt), also zusammen 13,7 g oder 21,5O/, d. Th.

Losung I11 (mit Kalium und mit Sodaliisung reagierende Bestandteile): 24,O g B en z o e s a u r e + P h en y 1 e s s i g s a u r e.

Ein weiterer Versuch, bei dem aquimolekulare Mengen von Kalium-Phenyl-essjgester und Benzoylchlorid zur Anwen- dung kamen, lieferte eine etwas griigere Ausbeute an Acetal (13:O g oder 20,4O/, d. Th.), dagegen eine geringere Menge von Phenyl-benzoyl-essigester (6,6 g oder 10,3O/, d. Th.).

E inwi rkung von Chlor-ameisensiiureester auf Kal ium-phenyl -ess iges te r

Aus 12,9 g Kaliumpulver (0,33 At.) und 49,3 g Phenyl- essigester (0,3 Mol.) wurde in atherischer Suspension das Ester-Enolat dargestellt, grundlich mit Petrolather aus- gewaschen (zur Entfernung geringer Mengen von freiem Phenyl- essigester), wieder in Ather suspendiert und mit 32,6 g Chlor- ameisensaureester (0,3 Mol.) umgesetzt. Die Aufarbeitung mit Kaliumpulver war in diesem E’alle nicht anwendbar, da Phenyl- keten-iithyl-carbathoxy-acetal nicht krystallisierte und im oligen Gemisch der Reaktionsprodukte verblieb. Ihre Trennung er- folgte daher durch Vakuumdestillation. Es wurden folgende Fraktionen erhalten :

1. Fraktion: 40-120°/15 mm 33,8 g‘, 2. Fraktion: 120 bis 180°/15 mm 11,7 g, 3. Fraktion: 180-240°/15 mm 11,0 g. Ruckstand 7,O g.

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Der in der 1. Fraktion noch enthaltene Chlor-ameisen- saureester wurde in atherischer Losung durch Schiitteln mit Ammoniakwasser in Xthyl-urethan iibergefiihrt , das in die waBrige Losung ging. Bei nochmaliger Destillation wurden erhalten: 4,5 g Kohlensaurees t e r (Sdp. 124--127O/760 mm) und 1 1 , O g Pheny les s iges t e r (Sdp. 220--224O/760 mm). Der letztere ist aus Kalium-Phenyl-essigester neu gebildet worden, wahrscheinlich bei der Einwirkung des im Verlaufe der Reak- tion entstehenden starker sauer reagierenden Phenyl-malon. saureesters.

Aus Fraktion 2 wurden durch Fraktionieren 6,7 g reinee Phenyl-keten-athyl-carbathoxy-acetal vom Sdp. 155 bis 160/14 mm isoliert und aus Fraktion 3 8,5 g eines vom 191 bis 195O/14 mm siedenden Oles, das auf folgende Weise als P h en y 1 - m a l o n siiur e e s t e r identifiziert wurde:

1,23 g wurden in 5 ccm absolutem Alkohol gelost und mit iiberschiissiger alkoholischer Natronlauge versetzt, die aus 0,3 g Natrium, 5 ccm absolutem Alkohol und 3 Tropfen Wasser frisch bereitet war. Nach lostundigem Stehen wurde das in Alkohol schwer losliche Salz abgetrennt (1,23 g), mit verdiinnter Schwefelsaure zersetzt und ausgeathert. Nach dem Trocknen mit Natriumsulfat und Verdampfen des lithers hinterblieb ein bald krystallinisch erstarrendes 01 (0,83 g). Nach dem Um- krystallisieren aus Ather + Petrolather zeigte die Substanz den Schmelzpunkt der Pheny l -ma lonsaure 140-142O u. Zers. Eine Probe der Substanz wurde 1 Stunde lang auf 160° er- hitzt, bis die bereits beim Schmelzen eintretende Iiohlensaure- entwicklung beendigt war. Nach dem Erkalten erstarrte die Schmelze krystallinisch. Aus nenig Wasser umkrystallisiert, hatte die Substanz den Schmelzpunkt der Phenyl -ess ig- s l u r e 74-76O; sie besa5 auch den charakteristischen Geruch dieser Saure. - Die Fraktion vom Sdp. 1Y1-195°/14 mm bestand also aus Phenyl-malonsaureester.

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Einwi rkung yon Ka l iuma thy la t au f Phenyl -ke ten- a thy l - ca rba thoxy-ace ta l

1. Versuch. 4,72 g Acetal (Sdp. 155-160°/14 mm) wurden in 5 ccm h h e r gelost und unter Eiskuhlung eine Xthylatlijsung, die %us 0,78 g Kalium und 10 ccm absolutem

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Alkohol frisch bereitet war, zugegeben. Die Liisung f k b t e sich gelb und nach etwa 'la Minute erstarrte der Kolbeninhalt infolge reichlicher Krystallabscheidung. Nach Zugabe von 15 ccm absolutem Ather blieb das Gemisch uber Nacht stehen, dann wurde abgesaugt, mit h e r gewaschen und im Vakuum getrocknet (4,08 g).

Das so gewonnene Anlagerungsprodukt von Kaliumathylat an Phenyl-keten-athyl-carbiithoxy-acetal wurde nun in 40 ccrn absolutem Alkohol suspendiert und unter Durchleiten von trocknem Kohlendioxyd 4 Stunden lang auf 70° erhitzt. Nach dem Abkuhlen wurden 20 ccm absoluter Ather zugesetzt, das ungeloste athyl-kohlensaure Kalium abfiltriert, mit Ather ge- waschen und im Vakuum getrocknet (1,824 g). Das Filtrat wurde nach dem Verdampfen der Losungsmittel destilliert und lieferte neben einem unbedeutenden Vorlauf 2,O g einer farb- losen Flussigkeit vom Sdp. 150-151 O/15 mm, welche soda- alkalische Permanganatlasung entfarbte. Nach der Analyse handelt es sich urn viillig reines P h en yl- ke t en- ii t h yl- ca rb - a thoxy-ace ta l .

0,2295 g Subst.: 0,5540 g CO, , 0,1380 g H,O. C,,H,,O, (236,13) Ber. C 66,06 H 6,83

Gef. ,, 65,84 )7 6973 Eine weitere Menge (0,4 g) konnte noch aus dem Filtrat

von 4,08 g Anlagerungsprodukt (vgl. oben) nach Zersetzung mit Kohlendioxyd gewonnen werden.

2. Versuch. 5 g Acetal, gelost in 50 ccm absolutem Alkohol, wurden mit 20 ccm &hylatliisung, die aus 0,8 g Kalium bereitet war, versetzt und 2 Stunden auf 75O erhitzt. Beim Erkalten trat eine reichliche Krystallabscheidung ein, von der abfiltriert wurde. Durch Einleiten von trocknem Kohlendioxyd in das trube, eingeengte Filtrat wurde ein weiterer Nieder- schlag erhalten (insgesamt 3,22 g). Beim Destillieren des ein- gedampften Filtrats blieben 2,8 g einer von 224--226O/760 mm siedenden Fliissigkeit zuriick, die durch den Siedepunht und Geruch als P h enyl- e s s i ge s t e r erkannt wurde.

E inwi rkung von Na t r iumamid auf I sobu t t e re i iu rees t e r Zu 8,5 g feingepulvertem, mit Ather uberschichtetem

Natriumamid (0,22 Nol.) wurde unter Ruhren eine iitherische

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Lijsung von 23,2 g Isobuttersaureester (0,2 Mol.) zugetropft und die Reaktion durch Erwarmen bis zum Sieden im Laufe von 2 Tagen bis fast zum Aufhoren der Ammoniakentwick- lung fortgesetzt. Dann wurde unter Eiskuhlung tropfenweise mit 21,7 g Chlor-ameisensaureester (0,2 Mol.) versetzt und 15 Stunden aufbewahrt. Aus der filtrierten atherischen Lijsung wurden durch Destillation Isobuttersaureester (Sdp. 110 O) und Koh lensaurees t e r (Sdp. 126")isoliert, ferner ein hochsiedender Ruckstand, der beim Abkiihlen krystallinisch erstarrte (9,6 g). Durch Behandlung mit kaltem Wasser wurde ein 1i)slicher und ein unloslicher Anteil erhalten. Der erste bestand aus I so- b u t t e r s a u r e - a m i d (3,2 g) vom Schmp. 12S-130° und der zweite aus Di - i sobu t t e r sau re -amid (4,s) vom Schmp. 172 bis 1'74O.

Umsetzungen von Ester-Enolaten usw.

0,1560 g Subst.: 21,5 ccm N (2l0, 756 mm). C,H,ON (87,08) Ber. N 16,09 Gef. N 15,92

C,H,,O,N (157,13) Bcr. N 8,92 Gef. N 8,55

Andere, hijher siedende Substanzen, die durch Einwirkung von Chlor-ameisensaureester auf Isobuttersaureester-Enolat hatten entstehen konnen, waren nicht aufzufinden.

0,1680 g Subat.: 12,4 ccm N @On, 756 mm).

Einwi rkung von Benzoyl -ch lor id auf d a s Reak t ionsp roduk t von I s o b u t t e r s a u r e e s t e r

u n d Tr iphenyl -methyl -na t r ium In einer Stickstoffatmosphare wurde aus 300 g 1 prozent.

Natriumamalgam und 9 g Triphenyl-chlormethan eine atherische Losung von Triphenyl-methyl-natrium dargestellt und 6 g Iso- buttersaureester hinzugetropft. Die tiefrote Losung wurde dabei allmahlich orangefarben und veranderte sich auch beim Stehen uber Nacht nicht mehr. Wahrend dieser Operation wurde peinlichst auf AusschluB von Luftsauerstoff mid Feuchtigkeit geachtet. Der Ather wurde am nachsten Tage iiber eine Kolonne abgedampft, das zuruckbleibende Ester-Enolat durch wiederholtes Dekantieren mit Petrolather (Sdp. 30-50 O) vom beigemengten Triphenyl-methan befreit und noch feucht in ein tariertes Wegeglaschen gebracht. Es wog nach dem Trocknen im Vakuum uber Paraffin 4,O g.

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Das Ester-Enolat wurde nun in Ather suspendiert, und nach Zugabe von 5 g Benzoylchlorid 6 Stunden am RiickfluE- kuhler zum Sieden erhitzt. Nach dem Verdampfen des Athers wurde das Benzoylchlorid im Vakuum abdestilliert. Der auch nach liingerem Aufbewahren nicht krystallisierende, olige Ruck- stand wurde unter vermindertem Druck destilliert. Der Vor- lauf (bis 130 O/14 mm 0,s g) bestand aus unverkdertem Benzoyl- chlorid. Die Hauptfraktion (130-185°/14 mm: 2,s g) schied bei mehrtiigigem Stehen farblose Krystallblattchen ab, die durch Schmelzpunkt und Mischprobe als Benzoesaure erkannt wurden. Daher wurde das 01 durch Waschen mit Sodalosung von der Benzosaure befreit und nach dem Aufarbeiten erneut destilliert. Dabei konnten 0,3 g einer zwischen 150 und 160°/14 mm uber- gehenden Flussigkeit isoliert werden, die nach der Analyse aus D i m e thy 1- b e n z o yl- e s si g e s t e r best and.

0,1235 g Subst.: 0,3230 g CO,, 0,0830 g H,O. C,,H,,O, (220,131 Ber. c 70,87 H 7,32

Gef. ,, 71,33 97 7,52

Der uber 185O/14 mm siedende Nachlauf wog 0,4 g.

Der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft sprechen wir fur ihre Unterstutzung unseren verbindlichsten Dank aus.