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Oxidations- und Reduktionsprodukte einiger Hydroxymethyl-monoterpenone.

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788
Brieskorn und Ryu
Arch. Pharm.
Arch. Pharm. (Weinheim) 318, 788-800 (1985)
Oxidations- und Reduktionsprodukte einiger (Hydroxymethy1)monoterpenone
Carl Heinz Brieskorn* und Chung-Kyu Ryu’)
Institut fur Pharmazie und Lebensmittelchemie der Universitat Wiirzburg, Am Hubland,
8700 Wiirzburg
Eingegangen am 18. Mai 1984
Die alkoholische Gruppe der Hydroxymethylderivate von Thujan-3-on, Pinan-3-on, Caran-Con,
p-Menthan-2-on und p-Menthan-3-on wird zur Carboxyl- bzw. Methylgruppe sowie einigen
Zwischenprodukten oxidiert bzw. reduziert. Auf dabei sich ergebende Unterschiede im Verhalten
bicyclischer und monocyclischer Monoterpenone wird hingewiesen.
Oxidation and Reduction Products of Some (Hydroxy)monoterpenones
The alcoholic group of the hydroxymethyl derivatives of thujan-3-one, pinan-3-one, caran-Cone,
p-menthan-2-one and p-menthan-3-one is oxidized to the carboxy group or reduced to the methyl
group. Some intermediates are also produced. Differences in the reactivities of bicyclic and
monocyclic monoterpenones are discussed.
Die Hydroxymethylgruppe der kiirzlich beschriebenen Derivate des Thujan-3-011s (1)*),des
Pinan-3-ons (2), des Caran-Cons (3), des p-Menthan-2-011s (4) und des p-Menthan-3-011s (5)’)
(Abb. 1) latit sich zum Carbaldehyd oder zur Carbonsaure oxidieren und zur Methylgruppe
11
@
11
11
(.
5
n
6
9
1
2
3
3
,A
L
Abb. 1: (Hydroxymethy1)-monoterpenone
reduzieren. Diese Umsetzungen erfolgten weniger aus praparativen Griinden, sondern in der
Absicht, die Aussagen zur Stereochemie der (Hydroxymethy1)-monoterpenone1 bis 5 zu erharten
und unterschiedliches Verhalten der Derivate bicyclischer und monocyclischer Monoterpenone
aufzuzeigen.
0365-623318510909078 S 02.5010
CD VCH Verlagsgeselkhafi mbH,D-6940Weinheim, 1985
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Oxidations- und Reduktionsprodukte von (Hydroxymethy1)-monoterpenonen
789
Thujan-3-on-4P-carbaldehyd(la)
Bei schonender Oxidation von 4p-(Hydroxymethyl)-thujan-3-on (1) mit Pyridiniumdichromat4)wird nach Fraktionierung ein farbloses, fruchtig riechendes 61l a erhalten, das
bei 20" stabil ist. l a zeigt im IR-Spektrum die Aldehyd-Doppelbande bei 28252725 cm-'sowie die Carbonylbande der Aldehydgruppe bei 1720cm-'. Im 'H-NMR
Spektrum erscheint bei 6 = 9.4 ppm das Singulett des Aldehydprotons. Das Massenspektrum zeigt neben dem erwarteten Molpeak von 180 das Fragment m/e 152, entstanden
durch Eliminierung einer Molekel Kohlenmonoxid (M-28). Unter den gewahlten milden
Arbeitsbedingungen berechtigen diese Ezgebnisse zu der SchluSfolgerung, daB l a das
Carbaldehydderivat ist. Die Carbaldehydgruppe sollte gleichfalls wie die Hydroxymethylgruppe in 1 6-axiale Stellung einnehmen. Damit ist l a (lS,4S,SS)-Thujan-3-on4P-carbaldehyd. In Gegenwart von basischem Aluminiumoxid spaltet l a bei 20"
quantitativ Kohlenmonoxid ab (Abb. 2). Zuruck bleibt optisch reines (+)-Thujon. Daraus
wo..-*Wo
-co
10
10
(+)-Thujon
Abb. 2 Decarbonylierung von l a
wird gefolgert , daB die Decarbonylierung nach einem S,ZMechanismus stereospezifisch
ablauft. Uber 4p-(Carboxy)-thujan3-on (lb) und 4P-(Methyl)-thujan-3-on wurde bereits
friiher berichtet*).
Pinan-3-on-2a-carbaldehyd
(24
Unter gleichen Bedingungen wie bei l a lief3 sich auch 2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3-on(2)
zu 2a oxidieren. 2a ist ein farbloses nach Campher riechendes 61. Die Molmasse hat sich
gegeniiber 2 um zwei Masseneinheiten verringert und betragt 180. Irn IR-Spektrum ist die
typische Doppelbande der Aldehydschwingung bei 2800 und 2705 cm-' zu erkennen. Das
Proton der Aldehydgruppe erscheint bei 6 = 9.3 ppm. 2a sollte demnach (lR,2S,SR)Pinan-3-on-2a-carbaldehyd (Abb. 3) sein. Bei Raurntemperatur und in Gegenwart von
basischem Aluminiumoxid ist 2a stabil.
2a-(Carboxy)-pinan-3-0~(2b)
2 wird mit Chromsaure zum dceinheitlichen oligen2b (Abb. 3) oxidiert. Das IR-Spektrum
weist die entstandene Carbonsaure bei 3200-2500cm-' aus. Da unter den gewahlten
Reaktionsbedingungen keine Umlagerung erfolgen durfte, sollte 2b (lR,2R,SR)-2a(Carboxy)-pinan-3-on sein. 2b decarboxyliert bei 20" quantitativ zd optisch reinem
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Arch. Pharrn.
-$+
' R+ &
10
7
R'
R
7
R
R'
R
R
2 C CH2OH
2
2a
2b
2d
2e
R
R'
CHiOH
HCO
CO2H
CH20H
CH3
=O
=O
=O
R'
p-OH,H
2~
R
R'
CHzOH
D-OH,H
e-OH,H
=O
Abb. 3: Derivate des 2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3-ons(2)
(-)-Isopinocamphon. Ein analoger Befund war bereits bei l b beobachtet worden*'. Wir
folgern daraus, dal3 auch 2b nach einem SE2-Mechanismus stereospezifisch decarboxyliert. Als Methylester ist 2b stabil.
2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3-ole(2c und M )
2 wird von LiAIH4zu den isomeren 2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3-olen2c und 2d (Abb. 4)
reduziert, deren gc ermittelte Ausbeuten 74.4% bzw. 25.6 % betragen. 2c und 2d sind
2d
2
2c
Abb.4: Reduktion von 2 zu 2c und 2d
kristallin mit zwei deutlich verschiedenen Schmelzpunkten. Im Massenspektrum tritt
weder bei 2c noch bei 2d ein Molpeak auf, sondern nur das Fragment m/e 166 (M-18). Bei
2c und 2d koppelt das 3-H unterschiedlich mit den beiden vicinalen 4-H. Die
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Oxidations- und Reduktionsprodukte yon (Hydroxymethyl)-monoterpenonen
791
Kopplungskonstanten betragen bei 2c mit dem 4f3-H J = 7.5 Hz, mit dem 4a-H J = 9.0 Hz.
Beide Kopplungskonstanten sind fast identisch mit denen des Pinocamphols'). Wird 2c die
Konformation des halbsesselforrnigen Pinocamphols zugrunde gelegt, dann nehmen 3-H
die a-axiale und die geminale Hydroxylgruppe die 0-aquatoriale Stellung ein. In der
Newman-Projektion (Abb. 5 ) eines so angeordneten 2c entsprechen die Winkel zwischen
LR-H
Abb.5: Newman-Projektion von 2c
3-H und 4P-H von 144" und zwischen 3-H und 4a-H von 24" den gefundenen
Kopplungskonstanten von J = 7.5 bzw. 9.0 Hz. 2c ist demnach (lR,2S,3R,SR)2a-(Hydroxymethyl)-pinan3P-o1.Bei 2d betragen die Kopplungskonstanten des 3-H mit
dem 4fi-H J = 9.2 Hz, mit dem 4a-H J = 5.3 Hz. Diese Kopplungskonstanten ahneln denen
des Isopino~amphols~).
Somit mu13 2d die semiwannenformige Konformation des
Isopinocamphols haben. In der Newrnan-Projektion von 2d (Abb. 6) entspricht der
c-2
2d
Abb.6: Newman-Projektion von M
Winkel zwischen dem 3-H und dem 4P-H mit 15" der Kopplungskonstanten J = 9.2 Hz,
wahrenc! der Winkel zwischen dem 3-H und dem 4a-H von 135" dem J = 5.25 Hz
zugeordnet werden kann. Die 3-OH-Gruppe mu8 somit a-aquatorial stehen. 2d sollte
daher (lR,2S,3S,5R)-2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3a-ol
sein. Die 1.5-Verbruckung des
Pinangeriistes hat einen inversen Reflexeffekt'), welcher das C-3 zur Ebene der C-Atome
Brieskorn und Rvu
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Arch. Pharm.
1-2, 4-5 absenkt. Die normale Wannenkonformation von 2d erfahrt dadurch eine
halbseitige Abflachung zur Semiwanne. Der Anteil von 74.4 % 2c beweist, dalj der Angriff
des LiAlH, an der 3-Oxogruppe von 2 hauptsachlich von der sterisch gunstigeren Si-Seite
erfolgt. Die Konformation des Reduktionsproduktes konnte zuerst wannenformig mit
p-axialer OH-Gruppe (Abb. 4) sein. Diese Konformation ist jedoch sehr gespannt, da sich
die axiale OH-Gruppe und die 9-Methylgruppe gegenseitig behindern. Die energiereiche
Ubergangskonformation schwingt daher in die Semisessel Grundzustandskonformation 2c
mit P-aquatorialer OH-Gruppe ein. Der Angriff des LiAIH, an 2 von der sterisch
behinderten Re-Seite fiihrt nur zu 25.6% 2d. Die Karplus Gleichung bestatigt beide
Konformationen6'.
2-(Methyl)-pinan-3-0~ (2e)
2 wird als Tosylester mit LiAIH, zu (Methyl)-pinan3-01 reduziert und anschlieljend mit
Chromsaure zu 2e oxidiert. 2e ist fliissig und riecht nach Campher. Seine Molmasse betragt
erwartungsgemalj 166. Die Carbonylbande wird irn IR-Spektrum bei 1710cm-' angezeigt.
Durch die Reduktion mu13 an C-2 eine weitere Methylgruppe (11-Me) stehen. Ihr kommt
im 'H-NMR-Spektrum ein Singulett bei 6 = 1.1, der 10-Methylgruppe das Singulett bei
6 = 1.2ppm zu. 2e sollte wie 2 in der Semiwannenform vorliegen, da sich bei einer
Sesselkonformation die 9-Methyl- und die 10-Methylgruppe gegenseitig behindern. 2e
reagiert nicht mit 2.4-Dinitrophenylhydrazin,da seine Oxogruppe, wie die des Pinocamphons, sterisch behindert ist. Somit wird 2e als (lR,5R)-2a-(Methyl)-pinan-3-on
charakterisiert.
3a-(Hydroxymethyl)-caran-4-ole(3a und 3b)
Bei der Reduktion der 4-Oxogruppe des 3a-(Hydroxymethyl)-caran-4-ons(3) mit LIAIH,
entstehen 3a und 3b (Abb. 7). Die laut GC nahezu doppelt so hohe Ausbeute an 3a (61 %)
-J&
6
R'
3
3a
3b
3c
R
R'
CHzOH
CHzOH
CHzOH
CH3
=O
@-OH,H
LY-DH,H
=O
Abb. 'I: Derivate des 3a-(Hydroxymethyl)-caran-4-ons(3)
im Vergleich zu 3b (39 %) weist darauf hin, daB der Angriff von der Re-Seite begunstigt
ist. 3a und 3b kristallisieren als farblose Nadeln mit deutlich unterschiedlichen
Schmelzpunkten. Sie haben beide den erwarteten Molpeak von 184. Aussagen zur
Konfiguration liefern die unterschiedlichen Kopplungen des 4-H von 3a und 3b mit den
beiden vicinalen 5-H. In der Newman-Projektion von 3a (Abb. 8) betragt der Diederwin-
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Oxidations- und Reduktionsprodukte von (Hydroxymethy1)-monoterpenonen
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5p-H
I
k-H
k
m
Abb. 8: Newman-Projektion von 3a
kel zwischen dem 4-H und dern 5a-H 50", zwischen dern 4-H und dem 5P-H 170". Die
Winkel entsprechen den gefundenen Kopplungskonstanten von J = 6.7 bzw. J = 10.5 Hz.
Danach sollte bei 3a das 4-H a-axial, die geminale Hydroxylgruppe P-aquatorial
angeordnet sein. Somit ist 3a (1S,3R,4S,6R)-3a-(Hydroxyrnethyl)-caran-4~-01.
Bei 3b
liefert das 4-H kein Doppeldublett wie bei 3a, sondern durch die Vicinalkopplung mit den
beiden 5-H ein Triplett. Nach der Newrnan-Projektion (Abb. 9) betragen die Winkel
60'
5a-H
OH
OH
7
3b
Abb. 9:Newman-Projektion von 3b
zwischen 4-H und 5P-H bzw. 5a-H jeweils 60". Beide Winkel entsprechen der
Kopplungskonstanten von J = 4.3 Hz. Somit sollte das 4-H P-aquatorial, die geminale
OH-Gruppe a-axial stehen. Nach diesen Erkenntnissen rnuB 3b (lS,3R,4R,6R)3a-(Hydroxymethyl)-caran-4a-olsein.
3-(Methyl)-caran-4-on(3c)
Der Tosylester von 3 wird, wie bei 2e beschrieben, rnit LiAIH, reduziert und die
3-(Methyl)-caran-4-ole rnit Pyridini~rndichrornat~)
zu 3c oxidiert (Abb. 7). 3c ist flussig rnit
einem Geruch nach Car-3-en. Auf Grund des Syntheseweges mussen vier Methylgruppen
vorliegen. Im 'H-NMR-Spektrum sind die beiden Singuletts bei 6 = 1.2 und 1.05 ppm der
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10-Methylgruppe und der durch Reduktion entstandenen 11-Methylgruppe zuzuordnen.
sein.
Somit muR 3c (lS,6R)-3a-(Methyl)-caran-4-0n
l~-(Carboxy)-p-menthan-2-on
(4a)
lfi-(Hydroxymethyl)-p-menthan-2-on
(4) wird mit Chromsaure zu 4a (Abb. 10)
oxidiert. 4a ist ein zahes 01 ohne Geruch. Im Verlaufe der Oxidation durfte keine
Umlagerung an 4 abgelaufen sein. Daher sollte 4a wie 4 die Konfiguration des
piimii-
4
4a
4b
4c
R
R'
pCH2OH
p-CO2H
p-CH20H
O-CH 3
=O
=O
(u-OH,H
=O
Abb. 10: Derivate des l~-(Hydroxymethyl)-p-menthan-2-ons
(4)
Isocarvomenthons haben und (lS, 4S)-lP-(Carboxy)-p-menthan-2-on sein. 4a ist nur als
Methylester stabil. Die freie Saure decarboxyliert bereits bei 20". Nach C02-Abspaltung
sind im verbleibenden 0 1 20 % (-)-Isocarvomenthon neben 80 % (-)-Carvomenthon gc
nachweisbar. Aus dem Entstehen beider Isomere ist zu folgern, da13 die Decarboxylierung
uber das 1.2-En01 (Abb. 11) verlaufen muR. Damit unterscheidet sich der Mechanismus
Carvomenthon
Abb. 11: Decarboxylierung von 49
der Decarboxylierung beim monocyclischen 4a charakteristisch von dem bei den
bicyclischen lb und 2b. Letztere sind offensichtlich aus sterischen Grunden behindert, die
fur das Erreichen des Enol-Zwischenzustandes erforderliche Aktivierungsenergie aufzubringen. Das starke Uberwiegen des Carvomenthons ist verstandlich, nachdem seine
Konfiguration die energetisch gunstigere ist.
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Oxidations- und Reduktionsprodukte von (Hydroxymethy1)-monoterpenonen
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lp-(Hydroxymethyl)-p-mentban-2a-ol(4b)
4b,aus 4 durch Reduktion mit LiAlH, zu 89 % erhalten, kristallisiert aus n-Hexan in
feinen Nadeln. Die Konformation der an C-2 entstandenen sekundaren Hydroxylgruppe
bestimmten wir anhand der Bandenbreite des geminalen Protons (2-H, 6 =
4.2 - 3.2~pm)~.').Sie entspricht mit 26Hz fast der des 2-H im Isocarvomenthol (J =
25%). Die Halbhohenbreite betragt 17.5Hz. Ubersteigt 512 14Hz, so mu13 die
alkoholische Gruppe an C-2 aquatorial stehen'). Nach Kurtha7)ist im Carvomenthol die
alkoholische Gruppe an C-2 aquatorial angeordnet. 4b sollte daher die Konfiguration des
Isocarvomenthols haben und (lR, 2S, 4S)-lp-(HydroxymethyI)-p-menthan-2a-olsein.
1-(Methyl)-p-menthan3-on (4c)
4 wird, wie bei 2e beschrieben, zu (Methyl)-p-menthan-2-01 reduziert und dieses
anschlieBend mit Chromsaure zu 4c oxidiert. 4c ist eine farblose, nach (+)-Carvon
riechende Fliissigkeit. Aufgrund des Syntheseweges sollte die neue Methylgruppe
P-aquatorial an C-1 (11-Methyl, 6 = 1.05ppm) stehen und 4c damit (4S)-lp-(Methyl)pmenthan-2-on (Abb. 10) sein. Diese Aussagen zur Lage der neueingefiihrten Methylgruppe und zu ihrer Stereochemie konnte Bellumy'o) nicht treffen, der (Methyl)p-menthan-2-on aus Carvomenthon und Methyliodid in Gegenwart von Kaliumalkylat
herstellte. Wird von la-(Hydroxymethyl)-p-menthan-2-onstatt von 4 ausgegangen, so
werden die zu 4a,4b und 4c analogen Derivate erhalten. Sie besitzen die Konfiguration des
Carvomenthons').
4~-(Carboxy)-p-menthan-3-on
(5a)
4P-(Hydroxymethyl)-p-menthan-3-on(5) wird mit Chromsaure in 79 % Ausb. zu
zaholigem 5a oxidiert. Wahrend der Oxidation diirfte keine Umlagerung von 5 ablaufen.
Daher sollte sich 5a gleichfalls von Menthon ableiten und an C-4 eine p-axiale
Carboxylgruppe tragen. Seine absolute Konfiguration ware: ( l R , 4R)-4P-(Carboxy)p-menthan-3-on. 5a ist nur als Methylester stabil. Als freie Saure decarboxyliert 5a bei 20"
zu 52 % Menthon und 48 % Isomenthon. Aus dem Auftreten beider Isomere ist wiederum
zu folgern, daB die Decarboxylierung iiber eine Enol-Zwischenstufe, hier das 3.4-Enol,
verlauft (Abb. 12).
1"
/
Menthon
H
lsomenthon
Abb. U:Decarboxylierung von 5a
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Brieskorn und Ryu
Arch. Pharm.
4p-( Hydroxymethyl)-p-menthan-3P-ol(5b)
5 wird mit LiAlH, zu 5b (97%) reduziert, das aus n-Hexan in farblosen Nadeln
kristallisiert. Im 'H-NMR-Spektrum des Sb-Diacetylesters koppelt das 3-H mit dem
p-axialen 2-H (J = 10.8Hz, Diederwinkel 180") und mit dem a-aquatorialen 2-H (J =
3.4Hz, Diederwinkel 60") (Abb. 13). Die Diederwinkel entsprechen den nach der
2p-H
I
3-H
5b -0iatetylester
Abb. W: Newman-Projektion von Sb-Diacetylester
Karplus-Gleichung errechneten Kopplungskonstanten. Danach miissen das 3-H a-axial,
die geminale Acetoxygruppe 0-aquatorial stehen. 5b muB dementsprechend (lR, 3R,
4S)-4P-(HydroxymethyI)-p-menthan-3P-olsein.
4-(Methyl)-p-menthan-3-on(Sc)
5-Tosylester wird mit LiAlH, zu den 4-(Methyl)-p-menthan-3-olen reduziert, die
anschliel3end mit Chromsaure zu 5c oxidiert werden. 5c ist ein farbloses, nach Menthol
riechendes 01.Das 'H-NMR-Spektrum von Sczeigt ein Singulett bei 6 = 0.82 ppm, das der
durch Reduktion gewonnenen 11-Methylgruppe zuzuordnen ist. Sie sollte p-axial an C-4
des p-Menthan-3-011s stehen, in gleicher Position, wo vor der Reduktion die Hydroxymethylgruppe sich befand. Die absolute Konfiguration von 5c ist von Djerassi'1"2), der es
auf anderem Wege herstellte, durch ORD-Messungen bereits festgelegt. Er ordnete der
Methylgruppe in 5c die p-axiale Lage am Cyclohexanring zu. Dieses Ergebnis erleichterte
uns in der vorausgegangenen Mitt.3)den beiden dort beschriebenen 4-(Hydroxymethy1)p-menthan-3-onen die absoluten Konfigurationen zuzuordnen. Demnach ist 5c (1R,
4S)-4p-(Methyl)-p-menthan-3-on.Wird statt von 5 von 4a-(Hydroxymethyl)-p-menthan3-on ausgegangen, so werden zu 5a, Sb und Sc analoge Derivate erhalten. Sie leiten sich
jedoch vom Isomenthon ab').
Wir haben zu danken: Der Firma DRAGOCO, Holzminden, fur die Uberlassung von Thujon, Herrn
Professor Dr. U.Pindur und H e m Dozent Dr. A . Mosandl, beide Wurzburg, fur Diskussionen zur
Stereochemie.
318185
Oxidations- und Reduktionsprodukre von (ffydroxyrnethy1)-monoterpenonen
797
Experimeateller Teil
Allgemeine Angaben vgl. ').
1. Thujan-3-on-4P-carbaldehyd
(la)
1.Og (5.49mmol) 1, gelost in 10ml CH2C12,wird mit 3.5g (9.3mmol) Pyndini~mdichromat~'
bei 20"
24 h unter Ruhren oxidiert. Nach Verdunnen rnit 20 ml Wasser wird das Reaktionsprodukt rnit Ether
extrahiert. Die etherischen Extrakte werden mit 30ml Wasser gewaschen, dann uber Na2S0, (so
uberall) getrocknet, das Liisungsmittel abdestilliert und der Ruckstand i. Vak. fraktioniert: la, 0.7 g
(70%); Sdp.2 81"; n g = 1.4462; IR (kap): 3065,3020 (C-H, Cyclopropan); 2980-2890, 2825-2725
(Aldehyd); 1760 (Aldehyd); 1720 (C=O); 1465, 1390-1370, 1160, 1080cm-'. 'H-NMR (CDCI,): 6
(ppm)=9.4(1H,s,Aldehyd),2.65(1H,dd,2P-H,Jgem=
18Hz,J2~-H,6~~~.~=2.5Hz),2.15(1H,d,
2a-H, Jgem= 18Hz), 1.69 (lH, dd, 5-H, J~.H,kxo.H= 7.5Hz, J.j.H, &"do."= 4.5Hz), 1.3 (lH, m,
7-H), 1.25 (3H, s, 10-Me), 1.05 u. 0.95 (6H, d, Isopropyl, J = 6Hz), 0.73 (lH , m, 6exo-H), 0.15 (lH,
m,6endo-H).MS(20eV): m/e= 180(0.5%,M+), 152(28%,M-28).C1,H1602(180.3)Ber.C73.2H
8.88 Gef. C 73.2 H 9.5l.h-2.4-Dinitrophenylhydraon:
Schmp. 184185". Decarbonylierung von la:
0.5 g la werden rnit 5 g A1203(basisch, Merck) in 20 ml CH2C1224 h bei 20" geriihrt. Nach Verdunnen
mit 30ml Wasser wird mit Ether extrahiert. Die ether. Auszuge werden getrocknet und der Ether
abdest.: 0.45g (100%) (+)-Thujon; nAo= 1.4484; [alp= +80.7" (c = 6.4, CHCI,).
2. Pinan-3-on-2a-carbaldehyd
(24
1.Og (5.49mmol) 2, in 10ml CH2C12gelost, wird wie unter 1. oxidiert und das Reaktionsprodukt
fraktioniert: 2a,0.63g (63 %), Sdp., 83"; n g = 1.4491. IR (kap): 2970,2920 (C-H); 2800 und 2705
(Aldehyd); 1720 (C=O, Aldehyd); 1700 ( C = O ) ;1460,1450, 1380-1360cm-'. 'H-NMR (CDCI,): 6
(ppm)= 9.3(1H,s,Aldehyd),2.6(2H,m,4-H),2.55-1.7(4H,
m,verdeckt5-H,7-H, 1-H), 1.4(3H,
s, %Me), 1.33(3H, s, 10-Me),0.97 (3H, s, 9-Me). MS (20eV): d e = 152 (12 %, M+),124 (9 %), 110
(81 %), 95 (59 %), 81 (100 %), 68 (78 %). 2s-2.4-Dinitrophenylhydrazon:Schmp. 169-170'.
3. 2a-(Carboxy)-pinan-3-on(2b)
2.0 g (10.99mmol) 2,gelost in 80mI Aceton, werden unter Ruhren bei 0" mit 6mI einer tropfenweise
zugefugten Losung von 13.36 g CrO,, 11.5 ml H,SO,, Wasser ad 50 ml, oxidiert. Nach 30min wird mit
l00ml Wasser verdunnt und dreimal mit je 50ml Ether extrahiert. Die vereinigten ether. Losungen
werden rnit 30ml Wasser gewaschen, dann dreimal rnit je 30ml einer ges. NaHCO,-Losung
extrahiert, die nach dem Ansauern mit l8proz. HCI ausgeethert wird: 2b, 1.92g (89 %). Nach dem
Verestern rnit Diazomethan und Entfernen des Losungsmittels: 2b-Methylester, farbloses 61. IR
(kap): 3000,2960,2880,1740 (Ester); 1720 (C=O); 1450,1430,1390-1370,1250 u. 1150 (C=O und
Ester); 1080, 1060cm-I. 'H-NMR (CDCI,): 6 (ppm) = 3.65 (3H, s, COOMe), 2.65 (2H, m, 4-H),
2.6-1.7 (4H, m, 1-H, 5-H, 7-H), 1.45 (3H, s, 10-Me), 1.35 (3H, s, %Me), 0.9 (3H, s, 9-Me).
Decarboxylierungvon 2b: 1.Og 2b bleibt 14d bei 20" stehen. Der Ruckstand wird destilliert: 0.71 g
(93 %) (-)-Isopinocamphon, Sdp.2 63"; [a];'= +7" (c = 5,1, CHCI,); ndo = I .4673.
4. 2a-(Hydroxymethyl)-pinan-3-oIe
(2c und
M)
1.Og (5.5mmol) 2, in absol. Ether gelost, wird bei 0" und Ruhren zu einer Suspension von 0.5g
LiAIH, (13.2mmol) in 20ml absol. Ether getropft und anschlieaend bei 20" 5 h geriihrt. Nach
Zersetzung des entstandenen Komplexes rnit Wasser und verd. H2S04wird die Etherphase, welche 2c
und 2d enthalt, abgetrennt und die Wasserphase zweimal mit je lOml Ether extrahiert. Die
vereinigten Etherlosungen werden getrocknet und vom Usungsmittel befreit . Aus dem in n-Hexan
gelosten Ruckstand kristallisierenaus: 0.36g (35 %) ZC,farblose, feine Nadeln, Schmp. 102-103". Die
798
Brieskorn und Rvu
Arch. Pharm.
n-Hexan Mutterlauge wird eingedampft und das verbleibende 61mit noch 2c und 2d durch SC (SiO,,
CH,CI,) aufgetrennt: 0.29g (28.5 %) Zd, feine Nadeln, Schmp. 4344".
2c: rR (KBr): 3320 (OH); 3070,3000,2980-2870, 1460, 1385, 1070, 1045, l020,945cm-'. 'H-NMR
&-H= 9.OHz, J~.H,
4 p . ~ = 7 . 5 H ~ )3.28
,
(2H, AB
(CDCI3IDZO): 6 (ppm)= 4.1 (lH, dd, 3-H, J ~ . H,
Syst.,CH,OD, J = 9.8Hz), 1.23(3H,s,8-ME), 1.08(3H,s,9-Me), 1.02(3H,s, 10-Me). MS (20eV):
m/e = 169 ( 1 . 5 8 , M-15), 166 (2%, M-18), 153 (3%, M-31), 148 (2%, M-2x18), 70 (100%).
2d: IR (KBr): 3360 (OH); 3000, 2940, 2880, 1450, 1390-1370, 1050, 1020cm-'. 'H-NMR
(CDCI,/D,O): 6 (ppm) = 4.17 (lH, dd, 3-H, J3.H.4p.H = 9.2Hz, J~.H,,.H = 5.3 Hz), 4 . 1 0 ~3.09
. (2H,
AK-Syst.,CH,OD,J= 10.5Hz),2.7-1.3(6H,m),1.22(3H,s,8-Me),1.16(3H,s,lO-Me);0.97(3H,
s,9-Me). MS(20eV): m/e= 1 6 6 ( 3 8 , M-18); 149(3%); 135 (2%),68(100%). CllH2002(184.27)
Ber. C 71.7 H 11.00 Gef. C 71.5 H 11.37.
5. 2-(MethyI)-pinan-jl-on(2e)
3.0g (16.5 mmol) 2, gelost in trockenem Pyridin, werden bei 0" portionsweise mit 6.0g (31.4mmol)
p-Toluolsulfonsaurechlondversetzt und 1h riickflieaend erhitzt. Nach dem Erkalten werden 30 ml
12proz. HCI zugesetzt, die Mischung rnit Ether extrahiert, der Ether rnit Hydrogencarbonat und
Wasser gewaschenund getrocknet. Nach Abdest. des Ethers verbleibt ein gelbes 01, das aus n-Hexan
3.9g (72 %) 2-Tosylester ergibt, farblose Blattchen, Schmp. 98-99". Zu 3.9g (11.60mmol)
2-Tosylester, in 301111 Ether gelost, wird innerhalb 5min eine Suspension aus 0.7g (18.5mmol)
LiAIH, in 30ml Ether getropft und 40h bei 20" geriihrt. Nach dem Erkalten wird der Komplex rnit
Wasser und verd. HzS04hydrolysiert und mit Ether ausgeschiittelt. Der Ether wird rnit Wasser, mit
Hydrogencarbonatlosung und nochmals rnit Wasser gewaschen, getrocknet und abdest. 2.1 g des
erhaltenen Oles werden in 40ml Aceton gelost und bei 15" innerhalb 5min unter Riihren mit 7.3 ml
einer Chromsaure-Losungwie unter 3. oxidiert. Nach lOmin Ruhren wird der Reaktions-Ansatz mit
20 ml Ether ausgeschiittelt,dieser gewaschenund getrocknet. Nach dem Abdest. des Ethers verbleibt
-32.6"
ein 01, das i. Vak. fraktioniert wird: 0.93g (44.2 %) 2e, Sdp.3 68-69"; nAo = 1.4491; [a];"
( c = 7.4, CHCI,). IR (kap): 2980, 2910, 2870 (C-H); 1710 (C=O); 1470, 1360, 1330, 1050cm-'.
'H-NMR (CDCI,): 6 (ppm) = 2.55 (2H, m, 4-H), 2.5-1.2 (4H, m,1-H, 5-H,
7-H), 1.4 (3H, s, 8-Me),
1.2 (3H, s, lOP-Me), 1.1 (3H. s, 11-Me), 0.9 (3H, s, 9-Me). MS (70eV): m/e = 166 (5 %, M+),151
(1 %, M-15), 139 (1 %, M-27), 123 (5%), 109 (13 %), 69 (100%). C,,H180 (166.24) Ber. C 79.5 H
10.91 Gef. C 79.2 H 11.28.
6. 3a-(Hydroxyrnethyl)-caran-l-ole(3a und 3b)
1.Og (5.5 mmol) 3 wird wie bei 4. reduziert. Aus n-Hexan: 0.23 g (23 %) 3a, farblose Nadeln, Schmp.
131-132"; [a];' = +58.2" (c = 4.5, CHCI,). Die eingedampfte Mutterlauge enthalt neben3a noch3b,
die mittels SC (SiO,, CH,CI,) getrennt werden: 0.27g (27%) 3b, aus n-Hexan Nadeln, Schmp.
83".
3a: IR (KBr): 3350 (OH); 3000, 2940, 2850 (C-H); 1460, 1360, 1060, 1040, 1020cm-'. 'H-NMR
,
(2H, S,
(CDCI3@0): 6 (ppm) = 3.65 (lH, dd, 4-H, J4.H, s p - ~= 10.5H2, J~.H,Sa.H = 6 . 7 H ~ )3.50
CHzOD), 1.25 (3H, s, 10-Me),0.94 (3H, s, 9-Me), 0.86 (3H, s, &Me), 1.1-0.4 (2H, m, 6-H, 3-H). MS
(20eV): m/e= 184 (3%, M+), 166 (8%, M-18), 153 (5%, M-31), 148 (5%. M-2x18), 135
(100%).
3b: IR (KBr): 3350 (OH);2990,2930,2830 (C-H); 1420,1360,1030cm~'.'H-NMR (CDCI,/D,O): 6
(ppm) = 4.30 und 3.45 (2H, AK-Syst., CH,OD, J = 12Hz), 3.35 (lH, t, 4-H, J = 4.3Hz), 0.95
( 2 x 3H,s,9-Me, lO-Me),0.85 (3H,s,8-Me). MS(20eV)de: 166(7%,M-18), 153(5%,M-31), 148
(6%, M-2~18),135 (100%).
318185
Oxidations- und Reduktionsprodukte von (Hydroxymethy1)-monoterpenonen
799
7. 3-(Merhyl)-caran-4-on(3c)
3.0g (15.5mmol) 3 werden wie unter 5. beschrieben, reduziert. Die dabei erhaltenen 3(Methyl)-caran-4-olewerden in DMF mit 18g (46 mmol) Pyridiniumdi~hromat~'
oxidiert. Nach dem
Fraktionieren verbleiben 0.92g (45 %) 3c, Sdp., 72-74'; n;" = 1.4660; [a];*= -121" (C= 8.2,
CHCI,). IR (kap): 2950,2920,2860,1700 (C=O); 1450,1400,1370,1100cm~1.
'H-NMR (CDCI,): 6
(ppm)=2.63(1H,dd,5a-H,J=
17.5H~,J~,.,,~.,=8.0Hz),2.1(1H,dd,5~-H,J=
17.5H~,J,~.,,
6+, = 3.2Hz), 1.21 (3H,s, 10-Me), 1.05(3H,s, 11-Me).MS(70eV):mIe= 166(56%, M+), 151 (9%,
M-15), 138 (6%, M-28), 123 (47 %). 3c-2.4-Dinitrophenylhydrazon:Schmp. 149-150". C,,H22N,0,
(346.4) Ber. C 58.9 H 6.35 N 16.2 Gef. C 58.5 H 6.22 N 15.9.
8. 1 fi-(Carboxy)-p-menthan-2-on
(4a)
1.Og (5.5 mmol) 4 wird, wie unter 3. beschrieben, oxidiert: 4a, zahes c)1,0.9g (90 %) wird sofort mit
Diazomethan verestert. 4a-Methylester: 'H-NMR (CDC1-J: 6 (ppm) = 3.7 (3H, s, OCH,), 1.38 (3H,
s, 7-Me), 0.97-0.88 (6H, d, Isopropyl, J = 4.5 HE). Decarboxylierungvon 4x3: 0.5g 4a bei Raumtemp.
2 Wochen stehen lassen: 0.35 g (90 %) Carvomenthon-Isomere. Durch Kapillar GC (Saule
10m X 0.25 mm,stationare Phase SP 2100, loo", 4min, 4"/min, 300"): 82.7 % (-)-Carvomenthon und
17.3 % (-)-Isocarvomenthon.
9. 1 fi-(Hydroxymethyl)-p-menthan-2a-o1(4b)
1.Og 4 (5.5mmol) wird nach 4. umgesetzt: 4b (91 %). Aus n-Hexan 0.64g (64%), feine Nadeln,
Schmp. 118-119"; [a];'= -56.25" (c= 1.2, CHCI,). IR (KBr): 3300 (OH); 2960,2940,2860,1465,
1380,1360,1065, 1035-1015cm-'. 'H-NMR (CDCI,ID,O): 6 (ppm) = 3.85-3.2 (lH, m,2-H), 3.47
(2H, s, CH20D), 0.96 (3H, s, 7-Me), 0.85 (6H, d, Isopropyl, J = 5.7Hz). MS (20eV): m/e = 168
(5%,M-18), 153(14%), 150(36%), 137(63%), 125(87%),81 (100%). C,lH2202(186.31)Ber.C
70.9 H 11.90 Gef. C 70.1 H 11.89.
10. l-(Methyl)-p-menthan-2-on
(4c)
3.0g (16.6mmol) 4 werden wie bei 5. als Tosylester reduziert, dann oxidiert: 1.6g (78 %) 4c,Sdp.,
75"; nA0= 1.4554; [a];'= +40.42" (c= 7.4, CHCI,). IR (kap): 2960-2880, 1710 (C=O); 1460,
1375-1365,1030cm-'. 'H-NMR (CDCI,): 6 (ppm) = 2.3 (2H, m, 3-H), 1.15 (3H, s, 7-Me), 1.05 (3H,
s, 11-Me),0.94 (6H,d, Isopropyl, J = 6Hz). MS (70eV): d e = 168(10%, M'), 153(1 %, M-15), 124
(100 %), 109 (42 %). 4c-Semicarbazon, Schmp. 151-152"; 4c-2.4-DinitrophenyIhydrazor1,
Schmp.
118-119".
11. 4(3-(Carboxy)-p-menthan-3-on
(5a)
1.Og (5.5mmol) 5 wird wie bei 3. oxidiert: 5a, 0.8g (79%), das sofort mit Diazomethan verestert
wird. 5a-Methylester, olig: IR (kap): 2960-2860, 1730 (Ester); 1700 (C=O); 1450, 1380-1360, 1235
(Ester); 1040cm-I. 'H-NMR (CDC13): 6 (ppm) = 3.7 (3H, s, OCH,), 2.7-1.2 (8H, m) 0.95 (6H, d,
Isopropyl, J = 3.4Hz), 0.84 (3H, d, 7-Me, J = 3.2Hz). Das zaholige 5a decarboxyliert langsam bei
20": 60 % Menthonisomere, die It. Kapillar GC (Bedingungens. 8.) aus 52 % (-)-Menthon und 48 %
(+)-Isomenthon bestehen.
12. 4f3-(Hydroxymethyl)-p-menthan-3~-ol(5b)
1.Og 5 (5.5 mmol) wird wie bei 4. reduziert. Aus n-Hexan Sb, 0.67 g (67 %), farblose Nadeln, Schmp.
109-110". MS(20eV): m/e = 168(3 %, M-18), 155 (3 %, M-31), 153(5 %), 150(7 %), 137(12 %), 124
(100%). C,,H,,O~ (186.31) Ber. C 70.9 H 11.90 Gef. C 70.1 H 12.18. 5b-Diacetylester erhalten aus
5b in Pyridin rnit Acetanhydrid: IR (kap): 3000, 2950, 2860, 1700 (Ester); 1450, 1380-1360, 1230
800
Brieskorn und Ryu
Arch. Pharm.
(Ester); 1020cm-'. 'H-NMR (CDCI,): 6 (ppm) = 4.9 (lH, dd, 3-H, J3.H. 2p-H = 10.8Hz, J ~ - HZa.H
, =
3.4Hz), 4.0 (2H, AB Syst., CH,OAc, J = l l . l H z ) , 2.14 ( l H , sept, 8-H, J = 6.8Hz), 2.04 (3H, s,
Acetyl); 2.0 (3H, s, Acetyl), 1.1 (3H, d, 7-Me, J = 7.2H.z). 0.91 (6H, d, Isopropyl, J = 6.8H.z).
13. 4-(Merhyl)-p-menfhan-3-on
(5c)
1.Og (5.5 mmol) 5, mit 2 g p-Toluolsulfonsaurechlorid in den Tosylester (73 %, farblose Blattchen,
Schmp. 6G68") iiberfuhrt, wird mit 0.5g LiAIH4 in Ether reduziert. Das erhaltene (Methyl)p-menthan-3-01, gelost in Aceton, wird wie bei 5. mit Chromsaure zu 5c oxidiert: 0.48g (53 %) 5c;
Sdp.2610;n 2 - 1.4727; 1c@=
+48.60" (c = 8.3, CHCI,). IR (kap): 2950-2840,1700 (C=O); 1450,
1390, 1020cm-'. 'H-NMR (CDCI,): 6 (ppm)= 2.2 (2H, m, 2-H), 2.0-1.2 (6H, m), 1.0 (6H, d,
Isopropyl, J = 7.1 Hz),0.82 (3H, s, 11-Me), 0.7 (3H, d, 7-Me, J = 7.1 Hz). MS (20eV): d e = 168
(12 %, M'), 153 (8 %, M-15), 135 (1 %), 126 (100 %, M-42). Sc-2.4-Dinitrophenylhydrazon,Schmp.
151-152"
152-153').
Literatur
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12 E. J. Eisenbraun, F. Burian, J. Osiecki und C. Djerassi, J. Am. SOC.82,3476 (1960).
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[Ph 9581
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