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Pyrolyse des Furyl-2- und Thienyl-2-tert.-Butylcarbamats

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840
Reisch und Labitzke
Arch. Pharm.
165 (9), 154 (20), 151 (18), 149 (18), 135 (lo), 125 (211, 1 2 3 (35), 107 (21),97 (loo), 95
(35), 81 (27), 69 (43), 55 (35),43 (48), 41 (49).
5a, 1 0-Epoxi-2,2,9,9a-tetram ethyl- 1,2,5a,6,7,8,9,9a-octahy dro-1,4-meth ano- 3-benz oxepin-5,6(4H)-dion (8)
1 g (3,8 mmol) 7 in 15 ml Aceton wurde tropfenweise mit 8 ml Jones Reagens14) versetzt, 14 h
geriihrt und nach erneuter Zugabe von 2 ml Reagens weitere 5 Tage geriihrt. Nach Abdampfen
des Acetons wurde in Wasser aufgenommen und mit CHC13 extrahiert. Nach sc Trennung (Essigester/Petrolather (Sdp. bis 90') 7 : 3) ergaben die Fraktionen mit RF 0,62 weiBe Kristalle.
Schmp. 127' (Ather). IR (CHC13): 1735 ss, 1705 s (CGCO). 'H-NMR (CDC13): 6 (ppm) = 3.27
(lH, d, JAB = 3.6 Hz, JAx = 0), 3.84 (lH, q, JAB = 3.6 Hz), 1.1-2.78 (6H, m), 1.68 (3H, s),
1.55 (3H, s), 1.28 (3H, s), 1.0 (3H, d, J = 7 Hz).
13C-NMR (CDC13, Breitbandenentkopplung): 6 (ppm) = 205, 9; 201, 6 ; 91, 7; 84, 5; 60, 5; 57,
3; 50, 9; 50, 8; 50, 5; 36, 5; 32, 7; 32, 3; 29,8; 14,6 ; 11, 9. MS (70 eV): m/e (%) = 264 (7), 223
(3), 208 (2), 193 (41, 179 (4), 165 (8), 151 (8), 137 (81, 135 (7), 125 (25), 123 (30).
110 (28), 87 (loo), 95 (97), 83 (13), 81 (13), 79 (13), 77 (13),69 (30), 67 (16h 55 (451, 53
(29L 4 3 (30), 4 1 (65), 39 (30).
Anschrift: Prof. Dr. G. Rucker, Hittorfstr. 58-62, 44 Miinster/W.
[Ph 7841
Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 840-846 (1977)
Johannes Reisch und Henning Labitzke
Pyrolyse des Furyb(2)- und Thienyl-(2)-tert.-Butylcarbamats*)**)
Aus dem Institut fur Pharmazeutische Chemie der Westfdischen Wilhelms-Universitat, Miinster
(Eingegangen am 4. November 1976)
Furyl-(2b und Thienyl-(2>tert.-butyl-carbamatwurden thermoanalytisch unrersucht. Die P y r e
lyse-Gaschromatographie zeigt, dai3 die Bildung des 2-Aminothiophens und 2-Aminofurans durch
Pyrolyse der korrespondierenden Carbamate moglich ist.
Pyrolysis of the tert. Butyl Esters of 2-Furyl- and 2-Thienylcarbamic Acids
The tert. butyl esters of 2-furyl- and 2-thienylcarbdmic acids pyrolyse to yield 2-aminofuran and
2-aminothiophene, respectively.
* 12. Mitt.: Zur Synthese und Wirkung potentieller Arzneistoffe; 11. Mitt.:
**
J. Reisch und M. R.
Mahran; Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 259 (1977).
Im Rahmen der Dissertation H. Labitzke, Miinster 1975, durchgefuhrte Versuche.
Overlag Chemie, GmbH, Weinheim 1977
310177
Pyrolyse von tert. Butylcarbamaten
84 1
Wie fruher mitgeteilt') treten in den Massenspektren des Furyl-(2)- und des Thienyl(2)-tert.-butylcarbamates (la, 1b) die Ionen der freien Aminoheterocyclen in hohen
Ausbeuten auf, wodurch sich die Moglichkeit, diese Amine durch Pyrolyse der Carbamate zu gewinnen, andeutet. Auch hier sollten uber eine intramolekulare Wasserstoffverschiebung (Formelschema) die substituierte Carbamidsaure und 2-Methylpropen (3) entstehen. Die Carbamidiure durfte nach Decarboxylierung in das gewiinschte Amin (2a, 2b) ubergehen. Nahere Auskiinfte uber die Pyrolysebedingungen sollten
durch Thermoanalyse von l a u n d l b erhalten werden.
+
R-NH-COOH
H,C%H,
I
2a
2b
2c
Bekanntlich werden mit der Thermoanalyse die Temperaturbereiche festgestellt,
in denen eine Substanz beim Erwarmen Energie absorbiert oder freisetzt'). Dabei
wird die zu untersuchende Substanz und eine thermisch inerte Vergleichssubstanz
synchron erhitzt. Die Differenz zwischen den Temperaturen beider Stoffe wird als
Funktion der Aufheiztemperatur registriert. Aus der Energieabsorption oder -freisetzung der Probe resultiert eine Kurve, dig Auskunft uber h r e Reinheit, charakteristischen Enthalpien und uber Umwandlungsprozesse gibt.
la und l b wurden zunachst unter Atmospharendruck bei Aufheizgeschwindigkeiten von 20 und 100"lmin analysiert***). In beiden Fallen zeigte das Diagramm von
l a zwei Abweichungen vom linearen Temperaturanstieg. Bei 20"lmin schmolz l a
zwischen 94 und 97". Dariiberhinaus lie8 sich bei 182" eine zweite endotherme Reaktion extrapolieren (Abb. 1). Bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 100"/min ernied1 J. Reisch und H. Labitzke, Arch. Pharm. (Weinheim) 308, 203 (1975).
*** Herrn Dr. J. P. Schulz, W. C. Heraeus GmbH, 645 Hanau, danken wir fiu die Durchhhrung
der Thermoanalysen.
2 R. C. Mackensie: "Differential Thermal Analysis" Academic Press, London u. New York 1972.
842
Reisch und Labitzke
Arch. Pharm.
rigte sich der Schmelzbereich auf 89 bis 94'. Der zweite endotherme ProzeB verschob
sich dagegen in den hoheren Temperaturbereich von 2 17-22 1".
w30
EEiI
50
100
150
200
250
450
300 Ternperatur
Abb. 1: Thermoanalyse-Diagrammdes FuryE-(2)-carbamid~ure-tert.-butylesters
(Aufheizgeschwindigkeit 20°/min)
Die Thermoanalyse von 1b ergibt bei beiden Aufheizgeschwindigkeiten Schmelzpunkte zwischen 146 und 147" (Abb. 2). Der zweite endotherme ProzeB. der auch
hier auftritt, verschiebt sich unter erhohter Aufheizgeschwindigkeit ebenfalls in einen
hoheren Temperaturbereich, und zwar von 167-192" auf 200-205".
I!
,
1
FjiBE
50
100
150
1
200
250
300 Temperatur
Abb. 2: Thermoanalyse-Diagrammdes Thieny1-(2)-carbamidsaure-tert.-butylesters
(Au.fieizgeschwindigkeit 20°/min)
Pyrolyse von tert, Bu tylcarbamaten
3ior77
843
Noch deutlicher wird das unterschiedliche Verhalten von l a und l b bei einer unter dem eigenen Dampfdruck durchgefkhrten Thermoanalyse. Dazu wurden die Substanzen in Glasrohrchen mit einer Wandstiirke von 0,7 mm und 5 mm AuBendurchmesser eingeschmolzen und in einer MeBzelle programmiert aufgeheizt. Abb 3 und 4
geben die bei der Aufheizgeschwindigkeit von 20"lmin erhaltenen MeBwerte wieder,
die sich erheblich von den bei Atmospharendruck erhaltenen unterscheiden. ErwartungsgemaB verschoben sich die Schrnelztemperaturen zu hoheren Werten hin. Bei
l b trat eine zudtzliche exotherme Umwandlung nach dem zweiten endothermen Prozefi ein. l a erfuhr anstelle der zweiten endothermen Umwandlung unter Normaldruck
eine exotherme Umwandlung.
E
a,
I
5
8
w
I
t
4
Y
5rn
r
0
U
w
c
50
100
150
200
250
300 Temperatur
Abb. 3. Thermoanalyse-Dlagramm des Fury1-(2)-carbamidsaure-tert.-butylesters
im geschlossenen Rohr
FE!B!Z
50
100
150
200
250
300 Temperatur
Abb. 4: Thermoanalyse-Diagramm des Thienyl-(2)-carbamidsci'ure-tert.-butylesters
im geschlossenen Rohr
844
Reisch und Lahitzke
Arch. Pharm.
Die Befunde der Thermoanalyse hatten weitere Anhaltspunkte fur eine Pyrolyse
von la und l b gegeben. Oh die Reaktion den gewiinschten Verlauf nimmt, sollten
Versuche am Pyrolyse-GC erweisen.
Die Kombination von Pyrolyse mit der GC ist ein zur Unrersuchung thermolabiler
Substanzen besonders geeignetes Verfahren3). Hierbei werden die Proben zunachst
in einem Pyrolysator bei Temperaturen zwischen 100 und 1200" in inerter Atmosphare fragmentiert und dann die Spaltprodukte in einem GC analysiert. Das Ergebnis
wird in einem Programni festgehalten. Der Anwendungsbereich der Pyrolyse-GC liegt
derzeit noch vornehmlich auf dem technischen Gebiet, z. B. der Analyse von Hochpolymeren, sie hat sich aber auch bei der Analyse kleiner Molekule bewahrt. Abb. 5
zeigt die Prinzipskizze einer Apparatur zur Pyrolyse-GC.
r--------T
I
1
l N 21
I Reguiterventil A
I
I
I
-
Abb. 5 : Schema der Kombination Pyrolysator-Gaschromtograph
Um festzustellen, ob die Pyrolyse-GC grundsatzlich zur Losung des vorliegenden
Problems geeignet war und um eine Vorstellung uber das Pyrogramm zu erhalten,
wurde zunachst l c eingesetzt, da hier das freie Amin als Vergleichssubstanz zur Verfugung stand. Das Ergebnis entsprach den Erwartungen. Die Pyrogramme enthielten
ah einer Pyrolysetemperatur von 200" drei Peaks, von denen der mittlere als p-Chloranilin identifiziert werden konnte. Daraus sowie aufgrund der von la und l b bei der
Massenspektrometrie erhobenen Befunde, ihren Retentionsvolumina und den bekannten Pyrolyseprodukten des tert.-Butylacetat~~)
kann davon ausgegangen werden, dai3
der erste der drei Peaks 3, der mittlere p-Chloranilin und der letzte dem unzersetzten
Carbamat entspricht. Tatsachlich besteht also ein Zusammenhang zwischen dem ms
Zerfall und der Pyrolyse der Carbamidsaureester. Auch die Pyrogramme der Zersetzungsprodukte von l b liei3en ab 250" drei dem Pyrogramm von l c entsprechende
Peaks erkennen. Bei hoheren Temperaturen waren nur die Signale von 3 und 2b
zu erkennen. Die Reaktion sollte daher im gewiinschten Sinne abgelaufen sein. 2b ist
~
~
3 W. G. Fischer, GI-'I-Fachz. Lab. 11, 1086 (1967).
4 C. D. Hurd und F. H. Blunck, J. Am. Chem. SOC.60, 2419 (1938).
310177
Pyrolyse von tert. Butylcarbamaten
845
bereits friiher von anderer Seite hergestellt worden5). Das Pyrogramm von l a enthalt
in weiten Temperaturbereichen und bei verschiedenen Pyrolysezeiten im wesentlichen
nur die Peaks von 3 und la. Ein schwacher aber deutlicher Peak zwischen diesen beiden Signalen sollte dem 2-Aminofuran (2a) zugeschrieben werden. 2a konnte kurzlich
auf anderem Wege hergestellt werden6).
In weiteren Versuchen sollte festgestellt werden, ah welcher Temperatur eine Spaltung im Pyrolysator eintritt und ob die Ergebnisse der Pyrolyse mit denen der Thermoanalyse vergleichbar sind.
Bei diesen Versuchen wies l b auf eine Spaltungstemperatur entsprechend den
Werten der Thermoanalyse hin, denn bei 220" war eine merkliche Zersetzung zu r e p
strieren. l a zerfiel dagegen nicht in dem von der Thermoanalyse fur die Spaltung aufgezeigten Temperaturbereich zwischen 182 und 247". Der dem freien Amin zuzuordnende Peak trat erst bei 275" auf und war auch durch Erhohung der Pyrolysetemperatur nicht wesentlich zu verstarken. Moglicherweise entstehen unter den Bedingungen im Pyrolysator aus 2a Oligomere. Die Bereitschaft der 2-Aminofurane in diesem
Sinne zu reagieren, geht aus den Versuchen am 2-Amino-3-cyano-4-methylfuran
hervor7).
Dem Fonds der Chemischen Industrie danken wir fur Sachbeihilfen.
ExperimentellerTeil
1) pChlorphenylcarbamidsaure-tert.-butylester (lc)
3.1 g (0,02 rnol) p-Chlorbenzoesaure wurden wie friiher beschrieben') rnit Phosphorsaure-diphenylesterazid urngesetzt. Schmp.: 97O (P. Ae). Ausb.: 3,5 g (75 7% d. Th.). l c CllH14NOZC1 (227,7)
Ber.: C58,01H6,20N6,15;Gef.: C 5 8 , 0 5 H 6 , 0 2 N 6 . 0 4 .
1
H-NMR (CDC13): 8 (ppm) = 1,6 (s, 9 H tert. Butyl-), 7,35 (br; 4 H, arornat.).
2) erolyse-gc Untersuchung von l a - l c
Geratekornbination a) Pyrolysator vom Typ Pyroprobe 100, Model1 18580 A (Fa. Chemical Data
Systems)****). b) Gaschrornatograph. Hp 5700 A (Fa. Hewlett-Packard); Saule: 10 OV 101,
V4A-Stah1, 80/100 mesh Gaschrom Q, 1/8 Zoll6 Fud. - Da der GC nicht f i r den Anschlud des
Pyrolsysators ausgelegt war, wurden einige Andemngen vorgenornrnen. 1 ) Es wurde eine Halterung fiir das Heizungsteil (Interface) des Pyrolysators angefertigt und dieses Teil fest auf dem Injektor der A-Saule des GC installiert (Abb. 5). 2) Kurz hinter dem Ventil zur Regulierung des
Tragergasstrornes fur die B-Saule wurde die Gasleitung unterbrochen und eine neue Leitung zum
Heizungsteil des Pyrolysators verlegt Mit dern ehernaligen Regulierventil der Saule B lief3 sich
dann der Tragergasstrom einstellen. Das Ventil fur die Saule A blieb wahrend der Messungen geschlossen. Lediglich bei Wechseln des Inserts, mit dern die Probe in die Pyrolysekammer einge-
5 D. L. Eck und G. W. Stacy, J. Heterocyclic Chem. 6, 147 (1969).
6 J. Reisch und H. Labitzke, Arch. h a r m . (Weinheim) 308, 713 (1975).
7 J. L. Isidor, M. S. Brockhart und R. L. McKee, J. Org. Chern. 38, 612 (1973).
**** Herrn Dr. Wessely, Hewlett-Packard GmbH, 703 Boblingen, danken wir fur das Leihen des
Pyrolysators.
846
Dusernund
Arch. Pharm.
bracht wird, wurde das Ventil der A-Saule aufgedreht, so d& der austretende Stickstoffstrom
das Eindringen von Luftsauerstoff verhinderte.
Fur die Pyrolyseversuche wurden Proben im Mikrogrammbereich mit Hilfe eines Inserts in die
Pyrolysekammer eingefiihrt. Das Insert ist ein mit Schraubgewinde und Elektrokabel versehener
Metallstab, an dessen Ende sich in einer Art Ose ein dunner Platinstreifen von 40 mm Lange und
2 mm Breite befindet. Das Platin wurde elektrisch aufgeheizt.
Vor dem Einfuhren in den Pyrolysator wurden die Proben mit basischem Aluminiumoxid
oder Seesand (1+ 9) verrieben und dann in ein beidseitig offenes Quarzglas-Kapillarrohrchen gefullt. Die Kapillare wurde von der Platinspirale des Inserts in der Pyrolysekammer erhitzt. Bei
anderen Versuchen wurden die Carbamate als atherische Losungen direkt auf den Platinstreifen
des Inserts aufgebracht und erhitzt.
Die Pyrolysetemp. konnte, durch das elektronische Steuergerat auf f 2' genau eingestellt,
durch Schockheizung in Bruchteilen einer Sek. erreicht und auf 500 Millisek. bis 20 Sek. begrenzt
werden. Sie lag bei den Versuchen zwischen 150 und 970'. Die Pyrolysezeit betrug 2 bis 20 Sek.
[Ph 7851
Anschrift: Prof. Dr. Dr. med. J. Reisch, Hittorfstr. 58/62, 4400 Munster.
Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 846-850 (1977)
Jurgen Dusemund
Synthese und Eigenschaften von 3-( 2-CarboxyphenyI)-isochinolonund
3 4 2-Carboxybenzyliden)-phthalimidin
Aus dem Institut fur Pharmazie der Freien Universitat Berlin
(Eingegangen am 8. November 1976)
Das Isochinolon 2a 1aiSt sich durch alkalische Hydrolyse des Thiatriazins 1, des Endiamids 5 sowie durch Kondensation der Sauren 4 und 6 mit Ammoniak darstellen. Aus dem Spirodilacton
7 und Ammoniak entsteht das isomere (Z)-Phthalimidin 3a, das iiber 5 in 2a umgewandelt werden
kann.
Synthesis and Properties of 3-(2-Carboxyphenyl)-isoquinoloneand 3-(2-CarboxybenzyIidene)phthalimidine
The isoquinolone 2a was prepared by alkaline hydrolysis of the thiatriazine 1 and the enediamide
5 or by condensation of the acids 4 and 6 with ammonia. From the spirolactone 7 and ammonia
the isomeric /Z)-phthalimidine 3a is obtained which can be transformed via 5 in to 2a.
a v e r l a g Chemie, GmbH, Weinheim 1977
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