close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Komplexe Cyclisierung der Aminoxide isomerer Perhydrochinolizin-1-ole.

код для вставкиСкачать
2
Mohrle und Fietze
Arch. Pharm.
Arch. Pharm. (Weinheim) 313, 2-9 (1980)
Komplexe Cyclisierung der Aminoxide isomerer
Perhydrochinolizin-1-ole
Hans Mohrle* und Harald Fietze
Institut f i r Pharmazeutische Chemie der Universitat Diisseldorf,Universitatsstrak 1,D 4000 Diisseldorf
Eingegangen am 21. Marz 1979
Bei der Oxidation der Perhydrochinolizin-1-ole 1 und 2 entstehen nicht nur die Aminoxide 4 und 5 ,
sondern unter Stickstoff-Inversion auch 6 . Die Strukturen werden spektroskopisch gesichert. 4 und 6
geben die entsprechenden Borbetaine 7 und 8.
Complex Cyclization of Amine Oxides of Isomeric Perhydroquinolizin-1-01s.
Oxidation of the perhydroquinolizin-1-01s1 and 2 yields not only the amine oxides 4 und 5, but with
nitrogen inversion also 6. The conformations were determined spectroscopically. Compounds 4 and 6
cyclize to yield the boric betaines 7 and 8.
Wie wir fruher zeigen konnten'), bilden Sabadilla-Alkamine mit Hydroxydiphenylboran bzw. Tetraphenyldiboroxid nur einfache Salze der Diphenylborinsaure, die zur
Bestimmung der Stereochemie des Aminoalkoholanteils unbrauchbar waren.
Durch Herstellung der Aminoxide aus den Sabadilla-Alkaminen und anschlieBende
Umsetzung mit Borreagentien analog Kliege12)gelang es, cyclische Borbetaine zu erhalten
und damit das Vorliegen einer trans-Perhydrochinolizin-Struktur
nachzuweisen') entsprechend den Ergebnissen der Rontgenstr~kturanalyse~)
und der 'H-NMR-Me~sungen~).
Da sich Hydroxydiphenylboran bzw. Tetraphenyldiboroxid bei den Aminoxiden der
Sabadilla- Alkamine als stereospezifisches Komplexierungsreagens erwiesen hatte, sollte
die sterische Bestimmung der Hydroxylgruppe auch bei den isomeren Perhydrochinolizin-1-olen moglich sein, welche Modellsubstanzen fur Sabadilla-Alkamine darstellen.
&
H
fzqzq&
li 2
OH
1
0365~23318010101~002
$02.50/0
0 Verlag Chemie. GmbH, Weinheim 1980
2
313/80
Komdexe Cvclisierung von Aminoxiden
3
Entsprechend der friiheren D a r ~ t e l l u n g ~ * ~wurden
~ ' ~ * ) die Aminoalkohole in zwei
Racematen erhalten. Fur die Untersuchungen war die Stellung der Hydroxylgruppe am
C-1 von entscheidender Bedeutung, weshalb die Racemate mit axialer und aquatorialer
Hydroxylgruppe 1und 2 saulenchromatographisch nach Olbrich') getrennt wurden. Die
Ringe A und B liegen in Perhydrochin~lizin-l-olen~~~~~~~")
trans-verkniipft in Allsesselform vor (in den Formeln ist jeweils nur ein Enantiomer gezeichnet).
In Erganzung fruherer Arbeiten1,'2), die aus Perhydrochinolizin-1-olenmit Diphenylborinsaure keine Boroxazolidine erhalten hatten, wurden 1und 2 mit Tetraphenyldiboroxid umgesetzt, wobei ebenfalls kein Borkomplex 3 resultierte, der sich theoretisch aus 1
hatte bilden konnen.
Tetraphenyldrbor&d
OH
3
1
Damit trifft die von Olbrich') formulierte Struktur eines Boroxazolidins 3 nicht zu.
D a sich die Perhydrochinolizin-1-ole analog den Sabadilla-Alkaminen verhielten,
wurden die Aminoalkohole 1und 2 mit waBriger Wasserstoffperoxidlosung umge~etzt'~).
Aus 1 wurde das Aminoxid 4 erhalten, wahrend 2 uberraschenderweise zwei Aminoxide 5
und 6 lieferte. Die Aminoxide 5 und 6 konnten saulenchromatographisch getrennt werden.
Urn sicher zu gehen, daB es bei der Oxidation der Aminoalkohole nicht zu
unerwunschten Nebenreaktionen gekommen war, wurden die Aminoxide mit Triphenylphosphin in Eisessig wieder r e d ~ i e r t ' ~ )Diinnschichtchromatographisch
.
konnten anschlieoend nur die Ausgangsverbindungen 1und 2 nachgewiesen werden.
Die erwarteten Strukturen der 1-Hydroxyperhydrochinolizin-5-oxidekonnen unter
Beibehaltung der trans-Verkniipfung wie folgt zugeordnet werden:
4
5
I
Tetraphenyldiboroxid
q
Y'
b H 5
hH5
1
hem Borbetain
4
Mohrle und Fierze
Arch. Pharm.
Zur Aufklarung der Konforrnation wurden alle Arninoxide mit TPDBO urngesetzt,
wobei mit 4 und 6 die Borbetaine 7 bzw. 8 erhalten wurden. Urn das Vorliegen von Salzen
der Diphenylborinsaure auszuschliefien, wurde in basischem Fliefimittel chromatographiert. Die Borbetaine wurden irn Gegensatz zu den Hydrochloriden nicht zerlegt.
Da die fur 5 angegebene Struktur keinen Borkornplex liefern kann, mufi es bei der
Oxidation von 2 zum Teil zu einer Veranderung der stereochemischen Verhaltnisse
kornrnen, die dann zur Struktur 6 fiihrt.
Zu weiteren Aufschliissen iiber die Stereochernie von 6 wurden IR-Spektren in stark
verdiinnter Losung aufgenornmen. Nach Hohaus und Umlar~d'~)
war zu erwarten, dafi die
Arninoxide, die Wasserstoffbriicken ausbilden, auch in der Lage sind, cyclische Borbetaine
zu bilden, da fur beide Bindungsmoglichkeiten eine ausreichende Nahe zwischen
Hydroxylgruppe und Aminoxidsauerstoff gegeben sein rnufi.
4000
3500
3000
00
3 / cm-'
Abb. 1: Ausschnitte aus den IR-Spektren von 4 (oben), 5 (Mitte) und 6 (unten) in CCI, ( - 1 W 3 m ;
Schichtdicke 2 cm)
5
Komplexe Cyclisierung von Aminoxiden
313/80
Neben C-H-Valenzschwingungen gesattigter Kohlenstoffverbindungen zeigt 4 erwartungsgemal3 zwischen li; = 2500-3500 cm-' Valenzschwingungen von Hydroxylgruppen
mit Wasserstoffbriickenbindung, wahrend 5 bei 7 = 3695 cm-' die Absorptionsbande
freier OH-Gruppen zu erkennen gibt. Das Aminoxid 6 enthalt Wasserstoffbriicken und
freie Hydroxylgruppen, was ein Konformerengemisch des Stereoisomers nahelegt.
Die 'H-NMR-Spektren der Aminoxide und ihrer Hydrochloride stiitzen diese
Vermutung. Die chemische Verschiebung des Hydroxylprotons IaBt Riickschliisse auf das
Vorliegen von intramolekularen Wasserstoffbriicken zu (Tab. 1).
-OH
8.8
5 .o
9.2, 4.8
4
5
6
4 . HC1
5 . HC1
6 . HC1
8.0, 5.0
-
-OH
8 .O
5.4
6.0
Die Resonanzsignale bei niedrigem Feld diirften intramolekulare Wasserstoffbriicken,
die bei hohem Feld freie Hydroxylgruppen anzeigen, so daB bei 6 die Existenz beider
Formen bestatigt wird. Eine Verkniipfungsanderung der Ringe A und B durch die
Protonierung ist auszuschlieBen6).
Das zur Hydroxylgruppe geminale Proton besitzt im 'H-NMR-Spektrum in Deuterochloroform/Deuterodimethylsulfoxidbeim Aminoxid 4 eine wesentlich geringere Bandenbreite von 10 Hz als bei 5, fur das ein 30 Hz breites Signal registriert wird.
40
35
40
35
40
35
6 /PPm
Abb. 2: Ausschnitte aus den 100-MHz-'H-NMR-Spektren von 4 (links), 5 (Mitte) und 6 (rechts) in
CDCI,/[D,]DMSO 2 1
+
6
Mohrle und Fietze
Arch. Pharm.
Diese Werte (gemessen in einem Fiinftel der Gesamtsignalhohe) zeigen bei 4 eine axiale
und bei 5 eine aquatoriale Hydroxylgruppe6) an. Die Breite des entsprechenden
Protonensignals bei 6 liegt mit 12 Hz zwischen diesen Richtwerten, wobei aufgrund der
Signalform zum groaten Teil mit einer axialen Hydroxylgruppe gerechnet werden mul3.
Die chemischen Verschiebungen sind ungefahr gleich groR.
Die Erklarung fur die Ergebnisse der IR- und 'H-NMR-Spektren kann nur darin liegen,
da13 bei der Oxidation des Aminoalkohols 2 die trans-Verkniipfung der Ringe zum Teil in
eine cis-Verknupfung iibergegangen ist. Fur das cis-verknupfte 6 gibt es zwei begiinstigte
Moglichkeiten der Konformation; nach den spektroskopischen Ergebnissen diirfte in den
verwendeten Losungsmitteln zu ungefahr 90 % die Form B mit axialer Hydroxylgruppe
vorliegen, die dann verstandlicherweise auch in der Lage ist, das Borchelat 8 zu bilden.
Die 'H-NMR-Spektren von 7 und 8 in Deuterodimethylsulfoxid zeigen mit der
Bandenbreite fur das geminale Proton zur veresterten Hydroxylgruppe von jeweils 10 Hz
axiale Stellung der Sauerstoff-Funktion an. Im Spektrum von 7 wird entsprechend den
formulierten Strukturen eine groBere Ahnlichkeit der ,,Perhydrochinolizin-Protonen"
beobachtet als bei dem von 8 .
Die bei der Bildung der Aminoxide beobachteten stereochemischen Verhaltnisse sind
offensichtlich mit denen bei der Darstellung der Methoiodide nicht vergleichbar; wahrend
bei den Methoiodiden der Perhydrochinolizin- 1-ole beim axialen trans-Perhydrochinolizin-1-01 1 eine Anderung der Ringverkniipfung und damit die Bildung einer &Perhydrochinolizinium-Struktur beobachtet worden war5s6),kommt es bei der Aminoxid-Bildung
des thermodynamisch stabileren Aminoalkohols 2 mit aquatorialer Hydroxylgruppe zu
einer Stickstoff-Inversion.
Nach K1iege/'6) konnen Verbindungen vom Typ 7 und 8 grundsatzlich durch
thermolytische Umlagerung und Ringverengung in Borheterocyclen mit Phenyl- und
Phenoxysubstitution am Boratom iibergehen. Eine solche Umlagerung der Borbetaine zu
9 und 10 konnte nicht erreicht werden, was nach den vergeblichen Cyclisierungsversuchen
der Perhydrochinolizin-1-ole auch zu erwarten war.
7
Komplexe Cyclisierung von Aminoxiden
313/80
Eine weitere Moglichkeit der Komplexierung mit Hydroxydiphenylboran konnte, unter
Zusatz von Formaldehyd, zu sechs- bzw. siebengliedrigen Borheterocyclen fuhren”). Bei
Einsatz von 1 und 2 in die Reaktion konnten keine entsprechenden Verbindungen erhalten
werden, obwohl die giinstige Konformation 1 eine direkte Cyclisierung zu 11 zulassen
sollte, wahrend beim Aminoalkohol 2 eine h d e r u n g der Ringverknupfung durch
Stickstoffinversion Voraussetzung fur die Reaktion zu 12 gewesen ware.
H6
’
Cevin
Partialstruktur der
Sabadiila - Aikamtne
Im Hinblick auf den Modellcharakter der Perhydrochinolizin-1 -ole fur die SabadillaAlkamine muB allgemein festgestellt werden, daB Ruckschlusse auf die Stereochemie von
Aminoalkoholen iiber die ,,komplexe Cyclisierung“ der entsprechenden Aminoxide mit
Borreagentien nur dann zulassig sind, wenn bei der Aminoxidation eine Stickstoff-lnversion ausgeschlossen werden kann.
Dem Fonds der Chemischen Industrie danken wir fur die Unterstutzung unserer Arbeiten.
Experimenteller Teil
Schmp.: Linstrom, nicht korr. ZR: Perkin-Elmer-Spektralphotometer237. NMR: Bruker HX 90,
Varian XL-100; int. Stand. TMS. MS Varian CH 7. DC: DC-Alufolien Kieselgel60 F 254 (Merck),
Laufstrecke 15 cm, Kammersattigung mit flieBmittelgetranktemFilterpapier. FlieDmittel (ml ml): I
Methanol, I1 Ethanol/ konz. Ammoniak 100 5, Ill Ethanol/Chloroform/konz.
Ammoniak 60
60 5. Detektion: Fluoreszenzloschung unter UV-Licht bei 254 und 350 nm; Ioddampf.
+
+
+
+
Diphenylborchelate (allg. Vorschrift)
2 - 6 mmol Hydroxyaminoxid und 1-3 mmol Tetraphenyldiboroxid wurden in moglichst konzentrierten Losungen in Methanol oder Ethanol vereinigt und das auskristallisierte Produkt umkristallisiert.
trans-Perhydrochinolizin-l(a)-olund -l(e)-01 (1und 2)
Die Darstellung erfolgte analog5-*),die Trennung der Stereoisomeren sc nach9).Saule: Lange: 70 cm;
Durchmesser: 5 cm; Sorbens: Kieselgel (Merck) 0.063-0.2 m m ; Eluationsmittel: Methanol. Es
8
Mohrle und Fierze
Arch. Pharm.
wurden jeweils 8-10 g Substanzgemisch uber 600 g Kieselgel in 50-ml-Fraktionen getrennt;
Mischfraktionen wurden nicht aufgearbeitet. Ausb.: 80 % d.Th. (1 : 2 = 1 : 1). DC: 1 : einheitlich; Rf
= 0.08 (FMI) 2 : einheitlich; Rf = 0.25 (FMI). Die erhaltenen Aminoalkohole wurden in die
Hydrochloride uberfuhrt.
DC: 1 . HCI: einheitlich; Rf = 0.48 (FMII); 0.45 (FMIII)
2 HCI: einheitlich; Rf = 0.55 (FMII); 0.60 (FMIII).
Schmp.: 1 . HCI: 209-211"; 2 . HCI: 226-228".
Die Identitat der Aminoalkohole und ihrer Hydrochloride wurde dc mit R e f e r e n z ~ u b s t a n z e n ~ ~ ~ )
nachgewiesen. DC: FM I, 11, 111.
1(a)- Hydroxy- trans-, 1(e)-Hydroxy- trans- und 1(a,e)-Hydroxy-cis-perhydrochinolizin-5-oxid
(4, 5
und 6 )
Auf die aus den Hydrochloriden freigesetzten Basen 1 und 2 lie8 man die Sfache Menge 30proz.
H,O,-Lij~ung'~)bei Raumtemp. 24 h einwirken. Dann wurde mit wenig Wasser verdunnt und mit
K,CO, gesattigt, anschlieBend mit CHCI, erschopfend ausgeschuttelt. Aus CHCI, wurde mit Ether
mehrmals umgefallt: gelblichwei8e amorphe bis kleinkristalline Substanzen, die sich beim Aufbewahren langsam braun farben. Ausb.: 75 % d. Th.
Ansatz Aminoalkohol 1:DC: einheitlich (4) (FM 11, 111).
Ansatz Aminoalkohol 2: DC: zwei Substanzen ( 5 und 6 ) (FMII, 111).
Die Aminoxide 5 und 6 wurden sc getrennt. Saule: Lange: 50 cm; Durchmesser: 3 cm; Sorbens:
Kieselgel (Merck) 0.063-0.2 m m ;Eluationsmittel: EthanollChloroformikonz. Ammoniak 12 12
1. Es wurden jeweils 2 g Substanzgemisch uber 1 5 0 g Kieselgel in 50-ml-Fraktionen getrennt;
Mischfraktionen wurden nicht aufgearbeitet. Aus CHCI, wurden mit Ether die Aminoxide
kristallisiert. Ausb.: 85 % d.Th. (5 : 6 = 1 : 1); DC: einheitlich (FMII).
4: Schmp.: 205" (Zers.). DC: Rf = 0.35 (FMII); 0.46 (FMIII). C,H,,NO, (171.2) Ber.: C 63.1 H
10.01 N 8.2; Gef.: C 62.8 H 10.01 N 8.2. IR-Spektrum: Yicm-' = 930 (N-0-Val.).
5:Schmp.: 209-210" (Zers.). DC: Rf = 0.27 (FM 11); 0.30 (FM 111). C,H,,NO, . H,O (189.3) Ber.: C
57.1 H 10.12 N 7.4; Gef.: C 57.7 H 9.83 N 7.4. IR-Spektrum: Yicm-' = 945 (N-0-Val.).
6:Schmp.: 164-166"(Zers.). DC: Rf = 0.30 (FM 11); 0.38 (FMIII). C,H,,NO, . H,O (189.3) Ber.: C
57.1 H 10.12 N 7.4; Gef.: C 57.7 H 9.80 N 7.5. IR-Spektrum: Yicm-' = 955 (N-0-Val.).
Massenspektren (35"): mie = 171 (M'), 154 (M-17) bei allen Aminoxiden.
Es wurden die Hydrochloride der Aminoxide hergestellt: amorphe bis kleinkristalline gelblichweiae
Substanzen (Tab. 2).
DC: einheitlich (FMII. 111); es ergaben sich dieselben Rf-Werte wie bei den Aminoxiden.
+
+
Tab. 2: Hydrochloride der Aminoxide 4-6
Elcmentaranalysen
CgH17N02. HCI (207.7)
4 . HCI
5 ' HCI
6 . HC1
Schmp.'
Ber.: C 52.1
H 8.74
N 6.7
156-157 (Zers.)
189-190 (Zen.)
167-168 (Zcrs.)
Gef.: C 52.0
Gef.: C 52.1
Gef.: C 51.8
H 8.63
H 8.67
H 8.54
N 6.8
N 6.5
N 6.6
313/80
Komplexe Cyclisierung von Aminoxiden
9
Reduktion der Aminoxide mit Triphenylphosphin
Die Aminoxide wurden in Eisessig mit wenig Triphenylphosphin versetzt und einige min zum Sieden
erhit~t'~).
Dann wurde dc untersucht, nachdem der Eisessig nach dem Auftragen der Substanzen
abgedampft worden war. Die Detektion erfolgte mit Dragendorffs Reagens"), wobei sich die
Aminoxide violett, die Aminoalkohole rot farbten. Aus dem Aminoxid 4 entstand der Aminoalkohol
1, aus 5 und 6 der Aminoalkohol 2. DC: FMII, 111.
Diphenylhrchelate 7 und 8
Die Darstellung erfolgte nach Arbeitsvorschrift aus l(a)-Hydroxy-trans- und l(a,e)-Hydroxy-cisperhydrochinolizin-5-oxid (4 und 6 ) mit Tetraphenyldiboroxid: kleine weiRe Kristalle aus Ethanol/
Chloroform mit Ether. Ausb.: quantitativ.
7: Schmp.: 150-152" (Zers.). DC: einheitlich; Rf = 0.41 (FMII). Cz,Hz6BNOz(335.3) Ber.: C 75.2
H 7.82 N4.2; Gef.: C75.3 H7.61 N4.3.MS(15Oo): m/e(rel.Int./%) = 334 (M-l;3), 318 (M-17;2),
258 (M-77; 12), 242 (M-93;5), 154 (M-181;29), 136 (M-198-1;31), 83 (100).
8: Schmp.: 155-157" (Zers.). DC: einheitlich; Rf = 0.41 (FMII). C21H26BNOz(335.3) Ber.: C 75.2
H 7.82 N 4.2; Gef.: C 75.1 H 7.84 N 4.0. MS (100"): m/e = 334 (M-1); Fragmentierung analog 7.
Literatur
1 H. Mohrle und E. ClauB, Arch. Pharm. (Weinheim) 306, 721 (1973).
2 W. Kliegel, Z. Chem. 9, 112 (1969).
3 W. T. Eeles, Tetrahedron Lett. 1960, 24.
4 S. Ito, J. B. Stothers und S. M. Kupchan, Tetrahedron 20,913 (1964).
5 Dissertation Chr. Karl, Tiibingen 1968.
6 H. Mohrle, Chr. Karl und U. Scheidegger, Tetrahedron 24,6813 (1968).
7 R. Willstatter, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 29, 389 (1896).
8 S. F. Mason, K. Schofield und R. J. Wells, J. Chem. SOC.C 1967,626.
9 Dissertation F. Olbrich, Braunschweig 1964.
10 H. Mohrle und Chr. Karl, Arch. Pharm. (Weinheim) 301,530 (1968).
11 H. Mohrle und Chr. Karl, Arch. Pharm. (Weinheim) 301, 728 (1968).
12 Chr. Karl, unveroffentlichte Versuche im Rahmen der Dissertation, Tiibingen 1968.
13 H. Freytag in Methoden der organischen Chemie (Houben-Weyl-Muller), 4. Aufl., Bd. XI/2, S.
192, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1958.
14 L. Horner und H. Hoffmann, Angew. Chem. 68,473 (1956).
15 E. Hohaus und F. Umland, Chem. Ber. 102,4025 (1969).
16 W. Kliegel, Justus Liebigs Ann. Chem. 763,61 (1972).
17 W. Kliegel, Angew. Chem. 80,614 (1968).
18 H. Thies und F. W. Reuther, Naturwissenschaften 41, 230 (1954).
[Ph 981
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
347 Кб
Теги
perhydrochinolizin, der, isomeren, komplexy, aminoxiden, cyclisierung, ole
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа