DE10012962A1

DE10012962A1 - Verfahren zur Parallelsynthese von mindestens zwei organischen Farbstoffen sowie substituierte Cumarinderivate und Arylboronsäurepropandiolester

Info

Publication number: DE10012962A1
Application number: DE2000112962
Authority: DE
Inventors: Peter Baeuerle; Marc-Steffen Schiedel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: WO2001068635A2; DE10012962B4; AU2001246503A1; WO2001068635A3

Abstract

Es wird ein Verfahren zur parallelen Synthese von mindestens zwei Farbstoffen, vorzugsweise substituierte Cumarinderivate mit Aryl-, Acetylen- oder Alkenresten, sowie derartige Cumarinderivate und zur Herstellung der Cumarinderivate benötige Arylboronsäurepropandiolester beschrieben. Das Parallelsyntheseverfahren besteht darin, daß jeweils mindestens zwei Reaktionskomponenten in einer matrixartigen Anordnung von Reaktionsgefäßen unter Bildung von Reaktionsmischungen zusammengegeben werden und die jeweiligen Syntheseaktionen durch Einstellen geeigneter Reaktionsbedingungen gleichzeitig durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Parallelsyn these von mindestens zwei Fluoreszenzfarbstoffen, ins besondere von Cumarinderivaten. Außerdem betrifft die Erfindung substituierte Cumarinderivate und Arylbo ronsäurepropandiolester.

Fluoreszenzfarbstoffe vermögen ultraviolettes Licht zu absorbieren und längerwelliges, sichtbares Licht wieder zu emittieren. Diese Eigenschaft wird bei vielen Anwendungen ausgenutzt, beispielsweise zur optischen Aufhellung von Textilien. Weißwäsche wirkt durch derartige Stoffe, die beim Waschvorgang in die Faser eindringen, besonders hell, wenn diese UV-Licht enthaltendem Tageslicht ausgesetzt wird. Diese Farb stoffe werden auch in der medizinischen Forschung und Diagnostik für spezifische Nachweismethoden in der Fluoreszenzanalyse und als Fluoreszenzsonden zur spe zifischen Markierung in der Immunologie eingesetzt. Die Stoffe dienen ferner zur Untersuchung von Enzymen und Proteinen. Fluoreszenzfarbstoffe werden außerdem als Hilfsstoffe in Briefmarken, von Werbedrucken sowie zum Anfärben von Kunststoffen und Lacken verwendet.

Wegen der vielfältigen Anwendungen bestehen auch viel fältige Anforderungen an die Eigenschaften dieser Stoffe. Beispielsweise müssen die Stoffe mit den Matrices, mit denen sie verbunden werden (Kunststoffe, Lacke) mischbar sein. Lichtechtheit, geringe gesundheit liche Bedenklichkeit, einfache Herstellbarkeit und hohe Fluoreszenzquantenausbeute sind nur einige weitere Kriterien, unter denen geeignete Farbstoffe für ein bestimmtes Anwendungsgebiet ausgewählt werden.

Wegen der gewünschten Eignung zur optischen Aufhellung oder zur Bildung eines "versteckten" (Fluoreszenz)- Bildes beispielsweise in Briefmarken ist eine hohe Fluo reszenzquantenausbeute erwünscht. Allerdings bereitet die gezielte Suche nach Fluoreszenzfarbstoffen mit einer besonders hohen Quantenausbeute Probleme, da keine ver läßlichen Kriterien für die Optimierung im Hinblick auf diese Eigenschaft bekannt sind. Insbesondere sind Struk tur-/Wirkungsbeziehungen nur bedingt herstellbar.

Zum Auffinden von Hochtemperatur-Supraleitern vom Kupferoxidtyp mit einer besonders hohen Sprungtem peratur, von Materialien des Typs Ln_1-xM_xCoO_z (Ln = Lanthanidelement, M = Ca, Sr, Ba, Pb, Cd), die bestimmte magnetische Eigenschaften aufweisen, ferner von organischen Polymeren mit einer bestimmten Härte und von Zeolithen ist in WO-A-9611878 ein Verfahren zur kom binatorischen Synthese von neuartigen Materialien vorge schlagen worden, bei dem die Edukte zur Herstellung dieses Materials nacheinander in einer matrixartigen Anordnung auf ein Substrat aufgebracht und nach dem Aufbringen die Edukte in den einzelnen Reaktionsmi schungen miteinander zur Reaktion gebracht werden.

Hierbei wird die Zusammensetzung der einzelnen Bereiche auf dem Substrat variiert und damit eine Vielzahl von Substanzen parallel hergestellt. Beispielsweise wurden Y₂O₃, La₂O₃, Co, BaCO₃, SrCO₃, CaO und PbO zur Herstellung der Kobaltoxid-Spezies in mehreren Lagen übereinander auf einem LaAlO₃-Substrat durch Sputtern gebildet. Dabei wurde eine Matrix von Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt.

In WO-A-9815805 ist ferner ein Verfahren zum Charakteri sieren von durch kombinatorische Synthese hergestellten Materialien beschrieben. Dabei wurden die optischen Eigenschaften der gebildeten Materialien unter anderem unter Verwendung einer CCD-Kamera räumlich aufgelöst untersucht.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem auf einfache Weise organische Farbstoffe, insbesondere Fluoreszenzfarb stoffe mit ausreichender Reinheit und in ausreichenden Mengen hergestellt und diese Stoffe schnell und prob lemlos auf ihre Eignung als Fluoreszenzfarbstoffe getestet werden können. Außerdem sollen neue Fluores zenzfarbstoffe gefunden werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die neuartigen substituierten Cumarinderivate nach Anspruch 14 und Arylboronsäurepropandiolester nach Anspruch 16.

Zur effizienten Synthese von organischen Farbstoffen, insbesondere Fluoreszenzfarbstoff wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem mindestens zwei Farbstoffe F_i mit i = 2 bis n durch Zusammengeben von jeweils mindestens zwei Reaktionskomponenten K_ij mit j = 1 bis m in einer matrixartigen Anordnung von Reaktionsgefäßen G_i mit fol genden Verfahrensschritten gebildet werden (Parallel synthese):

a) Zunächst werden mindestens zwei Reaktions gefäße G_i bereitgestellt, die matrixartig angeordnet sind.
b) Durch Zugeben der jeweiligen Reaktionskompo nenten K_ij in die Reaktionsgefäße G_i werden anschließend Reaktionsmischungen M_i in den Reaktionsgefäßen G_i gleichzeitig hergestellt.
c) Nach Herstellung der Reaktionsmischungen M_i werden die jeweiligen Synthesereaktionen R₁ in den Reaktionsgefäßen G_i gleichzeitig durch geführt, indem die geeigneten Reaktionsbe dingungen eingestellt werden. Bei den Reak tionen werden die Produktmischungen P_i gebil det.

Um unterschiedliche Farbstoffe in der matrixartigen Anordnung bilden zu können, gibt es je nach Reaktionstyp prinzipiell zwei Alternativen: Entweder wenigstens eine Reaktionskomponente K_iq für die zu bildenden Farbstoffe F_i umfaßt jeweils unterschiedliche Verbindungen, oder die Reaktion wird für jeden Farbstoff unter verschie denen Bedingungen (beispielsweise hinsichtlich der Tem peratur und/oder des Druckes) durchgeführt.

Zur Vereinfachung der Verfahrensdurchführung werden die Reaktionsmischungen M_i vorzugsweise durch folgende Verfahrensschritte hergestellt:

1. Zunächst werden jeweils eine erste Reaktions komponente K_i1 in die Reaktionsgefäße G_i gege ben.
2. Anschließend wird die jeweils zweite Reak tionskomponente K_i2 in die Reaktionsgefäße G_i gegeben.
3. bis (m) In geicher Weise wird zur Bildung der Reaktionsmischungen M_i fortgefahren: es wird die jeweils weitere Reaktionskomponente K_ij, wobei j eine ganze Zahl von 3 bis q darstellt, in die Reaktionsgefäße G_i gegeben, bevor die jeweils nachfolgende Reaktionskomponente zugegeben wird.

Zur Herstellung der organischen Farbstoffe ist eine Reaktionskomponente K_ip, ein Lösungsmittel für die übri gen Reaktionskomponenten K_ij, wobei j ≠ p, wenn die Reak tion in Lösung abläuft. Nach Durchführung der jeweiligen Reaktionen R_i wird dieses Lösungsmittel unter Bildung von Rohprodukten X_i der Farbstoffe F_i aus den in den Reaktionsgefäßen G_i enthaltenen Reaktionsmischungen M_i wieder entfernt, vorzugsweise durch Verdampfen in einem Evaporator.

Anschließend werden die Rohprodukte X_i mit einem Lösungsmittel aufgenommen und die dadurch erhaltenen Lösungen von Begleitstoffen B_ik mit k = 1 bis 0 durch Abfiltrieren befreit.

Zur Durchführung der Reaktionen R_i sind die Reaktionsge fäße G_i derart ausgeführt, daß sie verschlossen werden können. Dadurch können länger andauernde Reaktionen ohne Substanzverlust auch bei höheren Temperaturen durchge führt werden.

Nach Abschluß der Reaktionen, gegebenenfalls auch nach dem Entfernen des Lösungsmittels und der Begleitstoffe B_ik werden die Farbstoffe F_i, sofern erforderlich, durch semi-präparative HPLC gereinigt.

Zur Identifizierung der Farbstoffe F_i nach Durchführung des Herstellungsverfahrens kann mindestens ein analytisches Verfahren angewandt werden, ausgewählt aus der Gruppe der Methoden, bestehend aus GC-MS und HPLC. Diese Verfahren können sowohl zur Identifizierung der Farb stoffe F_i in den Produktmischungen P_i vor der Aufrei nigung durch semi-präparative HPLC als auch nach der Reinigung im erhaltenen Reinstoff durchgeführt werden.

Um für die Fluoreszenzfarbstoffe die Fluoreszenzeigen schaften der erhaltenen Farbstoffe schnell und einfach zu testen, wird die scheinbare Fluoreszenzquantenaus beuten ϕ'_i der aufgereinigten Farbstoffe F_i im Anschluß an die Durchführung der Reaktionen R_i mit Hilfe einer CCD-Kamera bestimmt. Als scheinbare Fluoreszenzquanten ausbeute ϕ_i wird die auf die eingestrahlte Gesamtinten sität I der UV-Strahlung bezogene Fluoreszenzstrahlungs intensität E_i verstanden (ϕ = E_i/I). Die absolute Fluor eszenzquantenausbeute ergibt sich dagegen durch Normie rung der Intensität E_i auf die jeweils absorbierte Strahlungsintensität I_abs,i.

Die Messung wird bevorzugt in folgender Weise durchgeführt:

a) Zunächst werden die Farbstoffe F_i in Vertie fungen V_i einer Mikrotiterplatte überführt.
b) Danach werden die Farbstoffe F_i mit einer breitbandigen UV-Strahlungsquelle, beispiels weise einer Hg-Dampflampe, die eine bestimmte Strahlungsintensität I aufweist, bestrahlt.
c) Die jeweils emittierten Fluoreszenzstrahlungen ϕ_i im sichtbaren Wellenlängenbereich wird auf die Abbildungsebene der CCD-Kamera abgebildet.
d) Anschließend werden die jeweiligen Fluoreszenz strahlungsintensitäten E_i bestimmt. Hierzu werden die durch Abtastung der abgebildeten Fluoreszenzmuster erhaltenen elektrischen Aus gangssignale der CCD-Kamera gemessen und den einzelnen Farbstoffen F_i zugeordnet.
e) Die scheinbaren Fluoreszenzquantenausbeuten ϕi werden nach folgender Formel bestimmt:
ϕ_i = E_i/I,
wobei die den Strahlungsintensitäten E_i ent sprechenden elektrischen Signale mit einem der Strahlungsintensität I entsprechenden elektri schen Signal, das mit einem photoelektrischen Element gemessen werden kann, nach obiger Beziehung verglichen wird.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren können insbe sondere substituierte Cumarinderivate als Fluoreszenz farbstoffe schnell und effizient, in ausreichender Menge und Reinheit hergestellt werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin substituierte Cumarin derivate der nachfolgenden allgemeinen Formel I

wobei:
R₁ = Aryl, substituiertes Aryl, Heteroaryl, substituiertes Heteroaryl, Vinyl, substituiertes Vinyl, Ethinyl, substituiertes Ethinyl und
R₂= H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆=H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅, R₆ gleich oder unterschiedlich sind
R₃ = H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅, R₆ gleich oder unterschiedlich sind und
R₄ = H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅R₆ gleich oder unterschiedlich sind

Bevorzugt betrifft die Erfindung in 3-Stellung substi tuierte Cumarinderivate. Diese besitzen neben ihrer Eigenschaft als Fluoreszenzfarbstoffe ein nicht unerheb liches pharmakologisches Potential. Sie haben die allge meine chemische Formel II:

wobei
R₁ = Aryl, substituiertes Aryl, Heteroaryl, substituiertes Heteroaryl, Vinyl, substituiertes Vinyl, Ethinyl, substituiertes Ethinyl und
R₂ = H, Alkyl, insbesondere CH₃, Alkoxy, insbesondere OCH₃, OH, NR₅R₆mit R_5,R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅ und R₆ gleich oder unterschiedlich sind.

Zur Herstellung dieser Verbindungen wurde ein Synthese verfahren eingesetzt, bei dem ein 3-Halogencumarin mit der allgemeinen Formel:

wobei R₂ die vorstehend angegebene Bedeutung hat und X = Cl, Br, I,
in einer nukleophilen Substitutionsreaktion in Gegenwart eines Organo-Palladium(0)-komplexes nach folgender Reak tion umgesetzt wird:

und zwar entweder durch Umsetzung des 3-Halogencuma rinderivats

A) mit einem Boronsäureester oder
B) mit Alkinen mit der allgemeinen Formel
R₃-C∼C-H (IV)
wobei R₃ = Alkyl, substituiertes Alkyl, OH, Alkoxy, substituiertes Alkoxy, Alkoxycarbonyl, substituiertes Alkoxycarbonyl, Aryloxycar bonyl, substituiertes Aryloxycarbonyl, Aryl, substituiertes Aryl, Heteroaryl, substituiertes Heteroaryl, Silyl, substituiertes Silyl, oder
C) mit Alkenen mit der allgemeinen Formel
wobei R₄ = Alkyl, substituiertes Alkyl, OH, Alkoxy, substituiertes Alkoxy, Alkoxycarbonyl, substituiertes Alkoxycarbonyl, Aryloxycarbonyl, substituiertes Aryloxycarbonyl, Aryl, sub stituiertes Aryl, Heterocyclyl, substituiertes Heterocyclyl, Silyl, substituiertes Silyl.

Besonders geeignet ist 3-Bromcumarin als 3-Halogen cumarin. Als Boronsäureester werden vorzugsweise Arylboronsäurepropandiolester mit der allgemeinen Formel:

verwendet,
wobei R₁ die vorstehend angegebene Bedeutung aufweist.

Zur Herstellung von in 3-Stellung substituierten Cuma rinderivaten wird unter Argon das 3-Bromcumarin in Gegenwart des Palladiumkatalysators, beispielsweise Tetra-kis-(triphenylphosphin)-palladium, Bis-(triphenyl phosphin)-palladiumchlorid oder Tris-(dibenzyliden aceton)-dipalladium (Pd₂(dba)₃) gelöst, der Lösung der Boronsäureester zugegeben und das Reaktionsgemisch erhitzt (Suzuki-Kupplung). Anschließend wird das Lösungsmittel am Evaporator wieder entfernt und das Rohprodukt gereinigt.

Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:

Die als Ausgangsverbindungen verwendeten Boronsäurepro pandiolester werden folgendermaßen hergestellt:

Zunächst wird eine Grignardverbindung aus der entspre chenden Bromarylverbindung synthetisiert. Diese Verbin dung wird dann mit Borsäuretrimethylester versetzt, um die entsprechende Arylboronsäuremethylesterverbindung zu erhalten. Anschließend wird durch saure Esterspaltung das Boronsäurederivat gebildet. Das gereinigte Boron säurederivat wird anschließend mit 1,3-Propandiol umge setzt, um den gewünschten Ester zu bilden.

In einer alternativen Verfahrensweise kann das Vorpro dukt zur Bildung der Arylboronsäuremethylesterverbindung auch durch Reaktion der Bromarylverbindung mit Butylli thium hergestellt werden.

Zur Herstellung von in 3-Stellung mit Acetylenen sub stituierten Cumarinderivaten wird das Halogenocumarin derivat unter Argon unter Zusatz der vorgenannten Palla diumverbindungen, ferner einer starken Base (Hünig-Base: Ethyldiisopropyl-amin)), der Acetylenkomponente, Kupferiodid und Triphenylphosphin in einem Lösungsmittel gelöst, zuerst bei Raumtemperatur gerührt und dann das Reaktionsgemisch erhitzt (Sonogashira-Hagihara-Kupp lung). Das Lösungsmittel wird wiederum entfernt und das Rohprodukt gereinigt.

Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:

Zur Herstellung der in 3-Stellung mit Alkenen substitu ierten Cumarinderivate wird das Halogenocumarinderivat unter Zusatz der vorgenannten Palladiumverbindungen, ferner einer Base (Hünig-Base bzw. Cäsiumcarbonat), der Alkenkomponente, einem Silbersalz und einem Phosphin in einem Lösungsmittel gelöst und das Reaktionsgemisch erhitzt (Heck-Kupplung). Das Lösungsmittel wird wiederum entfernt und das Rohprodukt gereinigt.

Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:

Mit den vorgenannten Verfahren wurden neuartige Verbin dungen synthetisiert, wobei das erfindungsgemäße Parallelsyntheseverfahren zur vereinfachten Herstellung der Substanzen erheblich beitrug. Es handelt sich hier bei um in 3-Stellung substituierte Cumarinderivate mit der allgemeinen Formel

wobei R₁ = 4-Biphenylyl, 2-[3-Dodecyl-thienyl], 5-[4,3'- Dihexyl-2,2'-bithienyl] oder ein Rest mit der allgemeinen Formel

-C∼C-R₃ (IV')

wobei R₃ = n-Butyl, tert.-Butyl, Methoxy methyl, 3-Cyano-n-propyl, Phenyl, 4-Methyl phenyl, 4-Fluorophenyl, 4-Nitrophenyl, Benzyl, 9-[9-Hydroxyflourenyl], 2-Pyridyl, 1-Benzo trazolyl-methyl oder Trimethylsilyl oder ein Rest mit der allgemeinen Formel

wobei R₄ = tert.-Butyl, Ethoxymethyl, 2- hydroxy-2-propyl, Methoxy-carbonyl, n-Butoxy carbonyl, Benzyloxycarbonyl, 4-Methylphenyl, 4-tert.-Butyl-phenyl, 4-Fluorophenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 2-Naphthalinyl, 1-Carbazolyl oder Trimethylsilyl
und wobei R₂= H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆=H, Acyl, Alkyl, Aryl, Aralkyl, wobei R₅, R₆ gleich oder unterschiedlich sind.

Gleichfalls wurden neuartige Arylboronsäurepropandiol ester mit folgender allgemeiner Formel hergestellt:

wobei R₁ = 4-Cyanophenyl, 4-Fluorophenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 1-Naphthalinyl, 4-Biphenylyl, 2-Furanyl oder 2-Thienyl.

Nachfolgend werden Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren und die Herstellung der Arylboronsäurepro pandiolester sowie der in 3-Stellung substituierten Cumarinderivate gegeben.

Die erfindungsgemäße Parallelsynthese wurde zur Her stellung der Cumarinderivate eingesetzt. Es wurde wie folgt vorgegangen:

Verfahrensschema für die Parallelsynthese der in 3- Stellung substituierten Cumarinderivate

1. Die Verbindungen wurden in Schott-Gefäßen synthe tisiert, die in einem modifizierten Evaporator (Rapidvap Evaporation System von Labconco Corp., Kansas, Miss., USA) untergebracht wurden.
Bei den Schott-Gefäßen handelte es sich um einseitig verschlossene Glasröhrchen mit einer Länge von etwa 100 mm und einem Innendurchmesser von etwa 19 mm. Um diese Röhrchen während der Reaktion verschlossen zu halten, waren sie am offenen Ende mit einem DIN-Gewinde versehen, so daß Schraubdeckel GL 25 mit PTFE-Dichtung (Schott-Glas) aufgesetzt werden konnten.
Der Evaporator war zur Aufnahme von bis zu 24 Schott-Gefäßen ausgelegt. Er enthielt einen aus Aluminium bestehenden Probenblock, in welchen die Schott-Gefäße eingesetzt werden konnten.
2. Die Edukte wurden in die Schott-Gefäße eingebracht, wobei in die Gefäße entsprechende Kombinationen der Ausgangsstoffe eingefüllt wurden. Dann wurden die in den Beispielen angegebenen Reaktionsbedingungen eingestellt.
3. Nach Beendigung der Reaktion wurde das in den Reak tionsgemischen enthaltene Lösungsmittel in dem Eva porator entfernt.
4. Der daraus erhaltene Rückstand wurde mit Dichlor methan oder Dichlormethan/Essigsäureethylester wieder aufgenommen. Danach wurde die Mischung über Kieselgel mit Hilfe einer SPE-Station (VacMaster SPE processing station von IST International Sorbent Technology, Großbritannien) abfiltriert (SPE: Solid Phase Extraction). Dabei wurden zehn mit Kieselgel gefüllte Spritzen parallel einge setzt.
5. Anschließend wurde die Struktur der erhaltenen Cumarinderivate mittels GC-MS und HPLC im Reakti onsgemisch bestimmt.
6. Anschließend wurde das Lösungsmittel im Evaporator wieder entfernt, wobei in diesem Fall 66 Proben parallel bearbeitet werden können.
7. Die vorgereinigten Proben wurden dann mit semi- präparativer HPLC weitergereinigt.
8. Die gereinigten Proben wurden erneut mittels GC-MS zum Nachweis der Verbindungen und mittels analyti scher HPLC zum Reinheitsnachweis untersucht.

Experimentelle Bedingungen für die Überprüfung der Reinheit bzw. Identität der Boronsäureester und der Cumarinderivate

a) Festpunkt: Schmelzpunkte wurden mit einem Gerät von Büchi, Modell SMP-20 bestimmt und sind unkorri giert.
Die Festpunkte der bekannten Produkte entsprachen den veröffentlichten Werten.
b) GC-MS: Durchführung mit einem Gerät von Varian (Varian 3800), Detektion mit Varian Saturn 2000, Ionisierung mit EI (Electron-Impact);
Temperaturprogramme: 1.) Start: 50°C, dann 10°C/min Steigerung bis 260C, 2.) Start: 100°C, dann 160°C/min Steigerung bis 300°C.
Es konnte das jeweilige Molekulargewicht (±1) nachgewiesen werden.
c) Kernresonanzspektroskopie (NMR): ¹H- und ¹³C-Spek tren wurden bei Raumtemperatur an einem Bruker AMX 500 bzw. einem AC200 Spektrometer gemessen. Die chemische Verschiebung der Signale im ppm bezieht sich bei Verwendung von Deuterochloroform (CDCl₃) auf die Signale des internen Standards Tetramethyl silan. Bei den in Hexadeuterodimethylsulfoxid (DMSO-d₆) gemessenen Spektren beziehen sich die Angaben in ppm auf die Signale der Restprotonen. Die ¹H- und ¹³C-Signale der erhaltenen Verbindungen konnten jeweils eindeutig zugeordnet werden.
d) HPLC: Zur Reinigung der Substanzen mittels semi- präparativer HPLC und zu Reinheitsuntersuchungen mittels analytischer HPLC wurde eine Nitrophenyl säule und als Laufmittel ein Dichlormethan/n-Hexan- Gemisch verwendet.

Herstellung der 3-Arylcumarinderivate mittels Parallel synthese Beispiele 1 bis 12

Gemäß vorstehendem Verfahrensschema zur Herstellung der Cumarinderivate wurden die in Tabelle 1 angegebenen Arylboronsäurepropandiolester mit 3-Bromcumarin umge setzt. Hierzu wurden jeweils Mischungen in den Schott- Gefäßen in dem Evaporator hergestellt, die aus den jeweiligen Boronsäureestern und 3-Bromcumarin, sowie weiteren Bestandteilen bestanden:

In absolutem Dioxan wurden unter Argon 3-Bromcumarin, Pd(PPh₃)₄ (5 Mol-%), der Boronsäureester (1,5 Äquivalente bezüglich 3-Bromcumarin) und Cäsiumfluorid (4 Äquiva lente bezüglich Boronsäureester) gelöst. Anschließend wurde 8 Stunden lang auf 85°C im Evaporator erhitzt, wobei eine Vortex-Speed von 50% eingestellt wurde (Vortex-Speed: Schüttelgeschwindigkeit, wobei 100% 1250 Umdrehungen/Minute entspricht, 50% also 625 Umdrehun gen/Minute).

Anschließend wurde das Lösungsmittel im Evaporator aus allen Reaktionsgefäßen entfernt und die entstandenen Rohprodukte mit Hilfe einer SPE-Station über Kieselgel abfiltriert, wobei als Laufmittel Dichlormethan einge setzt wurde.

Danach wurde mittels GC-MS überprüft, ob die Zielverbin dungen im Rohgemisch enthalten waren. Nachdem mit Hilfe analytischer HPLC (Nitrophenylsäule) ein Lösungsmittel gemisch für das spezifische Trennproblem optimiert wor den war, wurde die Aufreinigung an einer semi-präparati ven HPLC-Anlage (Nitrophenyl-Säule) durchgeführt.

Die sich anschließende Reinheitsüberprüfung der erhalte nen Substanzen wurde mit analytischer HPLC und GC-MS überprüft.

In Tabelle 1 sind die erhaltenen 3-Arylcumarine gelis tet. Es sind zusätzlich die Ausbeuten in %, sowie die per HPLC erhaltenen längstwelligen Absorptionsmaxima angegeben. Die Reinheit der Stoffe nach der Reinigung betrug in allen Fällen < 99%.

Die Stoffe 38-00-02, 38-00-14 und 38-00-15 sind nicht bekannt.

Herstellung der 3-Acetylencumarinderivate mittels Parallelsynthese Beispiele 13 bis 26

Gemäß vorstehendem Verfahrensschema zur Herstellung der Cumarinderivate wurden die in Tabelle 2 angegebenen Alkine mit 3-Bromcumarin umgesetzt. Hierzu wurden jeweils Mischungen in den Schott-Gefäßen in dem Evapo rator hergestellt, die aus den jeweiligen Alkinen und 3- Bromcumarin, sowie weiteren Bestandteilen bestand:

In absolutem Dioxan wurden unter Argon 3-Bromcumarin, N- Ethyldiisopropyl-amin (1,5 Äquivalente bezüglich 3- Bromcumarin), die jeweiligen Alkine (1,5 Äquivalente bezüglich 3-Bromcumarin), Kupferiodid (1,2 Mol-%), Triphenylphosphin (2,5 Mol-%) und Pd(PPh₃)₂Cl₂ (5 Mol-%) gelöst. Anschließend wurde zuerst 16 Stunden lang bei Raumtemperatur geschüttelt und dann 8 Stunden lang auf 50° im Evaporator erhitzt, wobei eine Vortex-Speed von 50% eingestellt wurde.

Die weiteren Schritte zur Entfernung des Lösungsmittels im Evaporator, der Aufreinigung des entstandenen Rohpro dukts und des Reinheitsnachweises bzw. der Charakterisie rung der erhaltenen Farbstoffe waren mit dem Vorgehen bei den Beispielen 1 bis 12 identisch.

In Tabelle 2 sind die erhaltenen 3-Acetylencumarine gelistet. Es sind zusätzlich die Ausbeuten in %, sowie die per HPLC erhaltenen längstwelligen Absorptionsmaxima angegeben. Die Reinheit der Stoffe nach der Reinigung betrug in allen Fällen < 99%.

Die Stoffe 38-03-00, 38-03-01, 38-03-05, 38-03-08, 38- 03-16, 38-03-17, 38-03-20, 38-03-21, 38-03-23, 38-03-24, 38-03-25, 38-03-26 und 38-03-28 sind nicht bekannt.

Die Synthese der mit 2-Methyl-3-butinol substituierten Verbindung wurde bereits von Mitra et al. mit einer Ausbeute von 66% beschrieben, wobei hier zum ersten Mal eine Sonogashira-Hagihara-Kupplung bzw. eine Heck-Kupp lung am 3-Bromcumarin durchgeführt wurde (A. K. Mitra, A. De, N. Karchandhuri, J. Mitra, J. Chem. Research (S), 1998, Seiten 766, 767). Die hierbei durchgeführten Umsetzungen beinhalteten allerdings nur oben erwähntes Beispiel für die Sonogashira-Hagihara-Kupplung und fünf Beispiele für die Heck-Kupplung, wobei allerdings keine Aromaten umge setzt wurden.

Herstellung der 3-Alkencumarinderivate mittels Parallelsynthese (Heck-Kupplung von Alkenen (a.) bzw. aktivierten Alkenen (b.)) Beispiele 27 bis 42

Gemäß vorstehendem Verfahrensschema zur Herstellung der Cumarinderivate wurden die in Tabelle 3 angegebenen Alkene mit 3-Bromcumarin umgesetzt. Hierzu wurden jeweils Mischungen in den Schott-Gefäßen in dem Evapo rator hergestellt, die aus den jeweiligen Alkinen und 3- Bromcumarin, sowie weiteren Bestandteilen bestand:

a) In absolutem Dioxan wurden unter Argon 3-Bromcu marin, N-Ethyldiisopropylamin, die jeweiligen Alkene (1,5 Äquivalente bezüglich 3-Bromcumarin), Silberacetat (5 Mol-%), Tri-(o-tolyl)-phosphin (5,5 Mol-%) und Pd₂(dba)₃ (5 Mol-%) gelöst. Anschließend wurde 24 Stunden lang auf 90°C im Evaporator erhitzt, wobei eine Vortex-Speed von 50% einge stellt wurde.

Die weiteren Schritte zur Entfernung des Lösungsmittels im Evaporator, der Aufreinigung des entstandenen Roh produkts und des Reinheitsnachweises bzw. der Charakte risierung der erhaltenen Farbstoffe waren mit dem Vor gehen bei den Beispielen 1 bis 12 identisch.

a) In absolutem Dioxan wurden unter Argon 3-Bromcumarin, Cäsiumcarbonat (1,1 Äquivalente bezüglich 3-Bromcu marin), die jeweiligen Alkene (1,5 Äquivalente bezüglich 3-Bromcumarin), Silberacetat (5 Mol-%), Tri-(tert.-butyl)-phosphin (5,5 Mol-%) und Pd₂(dba)₃ (5 Mol-%) gelöst. Anschließend wurde 24 Stunden lang auf 90°C im Evaporator erhitzt, wobei eine Vortex-Speed von 50% eingestellt wurde.

In Tabelle 3 sind die erhaltenen 3-Alkencumarine, die mit beiden Verfahren erhalten wurden, gelistet. Es sind zusätzlich die Ausbeuten in %, sowie die per HPLC erhal tenen längstwelligen Absorptionsmaxima angegeben. Die Reinheit der Stoffe nach der Reinigung betrug in allen Fällen < 99%. Bei den Stoffen 38-04-02, 38-04-31 und 36- 04-32 konnte das Isomer nicht abgetrennt werden.

Die Stoffe 38-04-01, 38-04-02, 38-04-05, 38-04-23, 38-04-25, 38-04-26, 38-04-31, 38-04-32, 38-04-35 und 38- 04-37 sind nicht bekannt.

In der Literatur (T. Janecki, R. Bodalski, Synthesis, 1989, 7, Seiten 506-510) ist die isomerenreine Verbin dung 38-04-00 bisher nur einmal über eine achtstufige Reaktionsfolge nach Horner-Emmons beschrieben worden.

Die vorgenannten Farbstoffe werden dann auf eine Mikro titerplatte übertragen und wie oben beschrieben die scheinbare Fluoreszenzquantenausbeute unter Zuhilfenahme einer CCD-Kamera ermittelt.

Herstellung der Boronesterverbindungen über eine Grignard-Reaktion Beispiele 43 bis 52

Zur Herstellung der Arylboronsäurepropandiolester wurden die entsprechenden Bromarylverbindungen in einem ersten Verfahrensschritt in absolutem Tetrahydrofuran mit Magnesium zu den entsprechenden Grignard-Verbindungen umgesetzt. Anschließend wurden diese Verbindungen bei - 30°C mit Borsäuretrimethylester versetzt, um die Arylboronsäuremethylesterverbindungen zu erhalten.

Daran schloß sich eine saure Esterspaltung mit 1 M Salz säurelösung zu den Boronsäurederivaten an. Diese Mischungen von THF mit wäßriger Salzsäurelösung wurde mehrmals mit Diethylether ausgeschüttelt und die ver einigten organischen Extrakte mit Wasser neutral gewa schen. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat und dem Entfernen des Lösungsmittels wurden amorphe Feststoffe erhalten. Diese wurden in Toluol aufgenommen, mit 1,3- Propandiol versetzt und unter wasserschleppenden Bedin gungen 6 Stunden lang erhitzt, bzw. in THF aufgenommen mit Molekularsieb (0,4 nm) versetzt und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt.

Nach dem Entfernen des Wasserschleppers wurde in Petrol ether bzw. Petrolether/Dichlormethan aufgenommen und über Cellite (Filterhilfsmittel, bestehend aus Kieselgur mit verschiedenen Korngrößen, Warenzeichen von Manville Corp. USA) abfiltriert. Anschließend wurde das Lösungs mittel entfernt und in einigen Fällen über eine kurze Säule abfiltriert (neutrales Aluminiumoxid, desaktiviert mit 5% Wasser, Laufmittel Dichlormethan : Petrolether 4 : 1).

Die erhaltenen Stoffe wurden über den Festpunkt sowie mittels ¹H- und ¹³C-NMR und GC-MS charakterisiert.

In Tabelle 4 sind die erhaltenen Arylboronsäurepropan diolester gelistet. Es sind zusätzlich die Ausbeuten in % angegeben.

Die Stoffe 38-01-12, 38-01-13, 30-01-14 und 38-01-15 sind nicht bekannt.

Herstellung der Boronesterverbindungen über eine Metallierung Beispiele 53 und 54

Zur Herstellung weiterer Arylboronsäurepropandiolester wurde die entsprechende Bromarylverbindung oder Aryl verbindung in absolutem Tetrahydrofuran gelöst. Bei -80°C bis -100°C wurde n-Butyllithium zugetropft, ca. 2 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten und an schließend direkt mit Borsäuretrimethylester gequencht. Danach wurde die Reaktionsmischung bis auf Raumtem peratur erwärmt.

Nach der sauren Esterspaltung mit 1 M Salzsäurelösung zum Borsäurederivat wurde die Mischung aus THF und wäßriger Salzsäurelösung mehrmals mit Diethylether ausgeschüttelt und die vereinigten organischen Extrakte mit Wasser neutral gewaschen. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat und dem Entfernen des Lösungsmittels wurden braune Fest stoffe erhalten. Diese wurden in Toluol aufgenommen, mit 1,3-Propandiol versetzt und unter wasserschleppenden Be dingungen 6 Stunden lang erhitzt, bzw. in THF aufgenom men mit Molekularsieb (0,4 nm) versetzt und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt.

Nach dem Entfernen des Wasserschleppers wurde in Petrol ether bzw. Petrolether/Dichlormethan aufgenommen und über Cellite abfiltriert. Anschließend würde das Lösungsmittel entfernt und über eine kurze Säule abfil triert (neutrales Aluminiumoxid, desaktiviert mit 5% Wasser, Laufmittel Dichlormethan : Petrolether 4 : 1) bzw. umkristallisiert.

Der Stoff 38-01-06 ist nicht bekannt.

Tabelle 1

3-Arylcumarine

Tabelle 2

3-Acetylencumarine

Tabelle 3

3-Alkencumarine

Tabelle 4

Arylboronsäurepropandiolester

Claims

1. Verfahren zur Parallelsynthese von mindestens zwei organischen Farbstoffen F_i mit i = 2 bis n durch Zusammengeben von jeweils mindestens zwei Reak tionskomponenten K_ij mit j = 1 bis m in einer matrixartigen Anordnung von Reaktionsgefäßen G_i mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Bereitstellen der mindestens zwei Reaktions gefäße G_i in der matrixartigen Anordnung,
b) gleichzeitiges Herstellen von Reaktionsmi schungen M_i in den Reaktionsgefäßen G_i durch Zugeben der jeweiligen Reaktionskomponenten K_ij in die Reaktionsgefäße G_i,
c) gleichzeitiges Durchführen von jeweiligen Synthesereaktionen R_i in den Reaktionsgefäßen G_i durch Einstellen der geeigneten Reaktions bedingungen, wobei Produktmischungen P_i gebil det werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fluoreszenzfarbstoffe synthetisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reaktionsmischungen M_i durch folgende Verfahrensschritte hergestellt werden:

1. Zugeben jeweils einer ersten Reaktionskompo nente K_i1 in die Reaktionsgefäße G_i,
2. Zugeben jeweils einer zweiten Reaktionskompo nente K_i2 in die Reaktionsgefäße G_i,
3. bis (m) In geicher Weise Fortfahren beim Zugeben jeweils weiterer Reaktionskomponenten K_ij mit j = 3 bis q in die Reaktionsgefäße G_i.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reaktionskompo nente K_ip ein Lösungsmittel für die übrigen Reak tionskomponenten K_ij ist, wobei p ≠ j, und Entfernen des Lösungsmittels nach Durchführung der jeweiligen Reaktionen R_i aus den Reaktionsmischungen M_i unter Bildung von Rohprodukten X_i der Farbstoffe F_i.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel durch Verdampfen in einem Evaporator entfernt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohprodukte X_i mit einem Lösungsmittel aufgenommen und die dadurch erhaltenen Lösungen von Begleitstoffen B_ik mit k = 1 bis o durch Abfiltrieren befreit werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgefäße G_i verschlossen werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Farb stoffe F_i nach Durchführung der Reaktionen R_i durch semi-präparative HPLC gereinigt werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Identität der Farbstoffe F_i durch mindestens ein analytisches Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe der Methoden, bestehend aus GC-MS und HPLC, nachgewiesen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine analytische Verfahren zum Nachweis der Farbstoffe F_i sowohl vor einer Aufrei nigung durch semi-präparative HPLC in den Produkt mischungen P_i als auch nach der Aufreinigung durch geführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Durchführung der Reaktionen R_i die scheinbare Fluoreszenzquantenausbeuten ϕ_i der aufgereinigten Farbstoffe F_i mit Hilfe einer CCD-Kamera bestimmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die scheinbaren Fluoreszenzquantenausbeuten ϕ_i mit folgenden Verfahrensschritten bestimmt wird:

a) Überführen der Farbstoffe F_i in Vertiefungen V_i einer Mikrotiterplatte,
b) gemeinsames Bestrahlen der Farbstoffe F_i mit einer breitbandigen UV-Strahlungsquelle mit einer vorbestimmten Betrahlungsintensität I,
c) ortsaufgelöste Abbildung der emittierten Fluoreszenzstrahlungen ϕ_i im sichtbaren Wellenlängenbereich auf die Abbildungsebene der CCD-Kamera,
d) Bestimmen der jeweiligen Fluoreszenzstrah lungsintensitäten E_i,
e) Ermitteln der scheinbaren Fluoreszenzquanten ausbeuten ϕ₁ nach folgender Formel:
ϕ_i = E_i/I.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß substituierte Cumarinderivate als Fluoreszenzfarbstoffe hergestellt werden.

14. Substituierte Cumarinderivate mit der allgemeinen Formel I
wobei:
R₁ = Aryl, substituiertes Aryl, Heteroaryl, substituiertes Heteroaryl, Vinyl, substituiertes Vinyl, Ethinyl, substituiertes Ethinyl und
R₂= H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R_5,R₆ gleich oder unterschiedlich sind
R₃= H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅, R₆ gleich oder unterschiedlich sind und
R₄= H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Arylalkyl, wobei R₅R₆ gleich oder unterschiedlich sind.

15. Substituierte Cumarinderivate nach Anspruch 14 mit der allgemeinen Formel II
wobei R₁ = 4-Biphenylyl, 2-[3-Dodecyl-thienyl], 5- [4,3'-Dihexyl-2,2'-bithienyl] sowie ein Rest mit der allgemeinen Formel
-C∼C-R₃ (IV')
wobei R₃ = n-Butyl, tert.-Butyl, Methoxy methyl, 3-Cyano-n-propyl, Phenyl, 4-Methyl phenyl, 4-Fluorophenyl, 4-Nitrophenyl, Benzyl, 9-[9-Hydroxyflourenyl], 2-Pyridyl, 1- Benzotriazolyl-methyl, Trimethylsilyl oder, ein Rest mit der allgemeinen Formel
wobei R₄ = tert.-Butyl, Ethoxymethyl, 2- hydroxy-2-propyl, Methoxy-carbonyl, n- Butoxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl, 4- Methylphenyl, 4-tert.-Butyl-phenyl, 4- Fluorophenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2-Naphthalinyl, 1-Carbazolyl, Trimethylsilyl
und R₂ = H, Alkyl, Alkoxy, OH, NR₅R₆ mit R₅, R₆ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Aralkyl, wobei R₅ und R₆ gleich oder unterschiedlich sind.

16. Arylboronsäurepropandiolester mit der allgemeinen Formel
wobei R₁ = 4-Cyanophenyl, 4-Fluorophenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 1-Naphthalinyl, 4- Biphenylyl, 2-Furanyl, 2-Thienyl