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Die
vorliegende Erfindung betrifft neuartige Monoether-Derivate von
Diolen, deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung zu Kohlenstoffatomen
mit π-Elektronenpaaren befinden, sowie Verfahren zu ihrer
Herstellung. Die erfindungsgemäßen Monoether-Derivate
sind Diole, bei denen eine der beiden OH-Gruppen mit einer Schutzgruppe
-CHR1R2 verethert
ist. R1 ist eine Alkylgruppe, R2 steht
für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe. Die Schutzgruppe
enthält mindestens ein Halogenatom, bevorzugt Fluor. Die
monoveretherten Diole ermöglichen die gezielte Herstellung
von Derivaten solcher Diole, deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung
zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren befinden. So
lassen sich beispielsweise gezielt die korrespondierenden Aminoalkohole
und Aminocarbonsäuren von benzylischen, allylischen und
propargylischen Diolen herstellen.
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Beschreibung und Einleitung
des allgemeinen Gebietes der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Gebiete organische Chemie und
Schutzgruppenchemie.
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Stand der Technik
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Benzylische,
allylische und propargylische Diole sind wichtige Ausgangsstoffe
für die Herstellung weiterer Benzyl-, Allyl- und Propargylverbindungen,
da Hydroxygruppen sich bekanntermaßen in eine Vielzahl
anderer funktioneller Gruppen überführen lassen.
Die genannten Diole werden daher beispielsweise für die
Herstellung von Spacern oder Bausteinen in Pharmazeutika oder als
Monomere für die Kunststoffsynthese verwendet.
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Es
ist wünschenswert, vor Einführung weiterer funktioneller
Gruppen eine der beiden Hydroxygruppen des Diols zu schützen,
um die Bildung von Produktgemischen zu verhindern. Die Schutzgruppe
sollte selektiv nur an eine der beiden OH-Gruppen des Diols binden
und sich nach der Reaktion der freien OH-Gruppe leicht wieder abspalten
lassen. Eine häufig verwendete Methode zum Schutz bzw.
zur Maskierung von OH-Gruppen ist deren Veretherung.
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In X
Wu, RR Schmidt: „Solid-Phase Synthesis of Complex Oligosaccharides
Using a Novel Capping Reagent". J Org Chem 2004, 69, 1853–1857 wird
die Monoveretherung von (4-Hydroxymethylphenyl)-methanol mit Tritylchlorid
beschrieben. Die Tritylgruppe ist eine bekannte Schutzgruppe für
primäre Alkohole und lässt sich im schwach Sauren
leicht wieder abspalten. Für sekundäre und tertiäre
Alkohole ist sie jedoch weniger geeignet, da der Umsetzungsgrad
dieser Alkohole mit der Tritylgruppe deutlich geringer ist. Zudem
wird grundsätzlich die Tritylgruppe abgespalten, da sie
ein sehr stabiles Carbeniumion bildet. Eine direkte Substitution
von Trityloxygruppen durch andere funktionelle Gruppen ist daher
nicht möglich.
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Die
selektive Monomethylierung von Diolen und Dicarbonsäuren
mit Dimethylsulfat in Gegenwart von Alkali ist in H Ogawa,
Y Ichimura, T Chihara, S Teratani, K Taya: „Methylation
of Alcohols, Phenols, and Carboxylic Acids, and Selective Monomethylation
of Diols and Dicarboxylic Acids with Dimethyl Sulfate by Use of Alumina.
Bull. Chem. Soc. Jpn. 1986, 59, 2481–2483 beschrieben.
Die Edukte werden vor der Reaktion an Aluminiumoxid adsorbiert.
Diese Reaktion liefert hohe Ausbeuten an Monomethylether. Nachteilig
ist jedoch, dass das verwendete Dimethylsulfat hoch giftig ist.
Außerdem lässt sich die noch freie OH-Gruppe zwar
in viele weitere funktionelle Gruppen überführen,
doch Methylether sind nur schwer zu spalten, so dass eine Überführung
der Methylethergruppe in andere funktionelle Gruppen sehr schwierig
ist. Daher eigenen sich die monomethylierten Reaktionsprodukte nur
bedingt für weitere Synthesen.
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Auch
in QH Zheng, X Liu, X Fei, JQ Wang, DW Ohannesian, IC Erickson,
KL Stone, TD Martinez, KD Miller, GD Hutchins: „Synthesis
of radiolabeled O⁶-benzylguanine derivatives as new potential
PET tumor imaging agents for the DNA repair Protein O⁶-alkylguanine-DNA
alkyltransferase". J Label Compd Radiopharm 2002, 45, 1239–1252 wird
die selektive Überführung von (4-Hydroxymethylphenyl)-methanol
in den korrespondierenden Monomethylether beschrieben. Dabei wird
(4-Hydroxymethylphenyl)-methanol mit Methyliodid und Natriumhydrid
umgesetzt, wobei wasserfrei gearbeitet werden muss. Nachteilig ist
auch hier, dass Methylether schwer spaltbar sind.
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P
Licence, WK Gray, M Sokolova und M Polioakoff schlagen in „Selective
Monoprotection of 1,n-Terminal Diols in Supercritical Carbon Dioxide:
A Striking Example of Solvent Tunable Desymmetrization." J
Am Chem Soc 2005, 127, 293–298 vor, 1,n-terminale
Diole mit Alkoholen in superkritischem CO2 mit einem sauren Katalysator
zu Verethern. Die selektive Monoveretherung erfordert jedoch Drücke
von 200 bar, was einen erheblichen apparativen Aufwand erfordert.
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Eine
weitere Methode der Monoveretherung von (4-Hydroxylmethylphenyl)-methanol
ist in H Miyabe, C Konishi, T Naito: „Diastereoselective
Solid-Phase Radical Addition to Oxime Ether Anchored to Polymer Support".
Chem Pharm Bull 2003, 51, 540–544 dargestellt.
Hierbei erfolgt die Monoveretherung mit TBSCI (tert.-Butyldimethylsilylchlorid);
der Ether kann mit PPTS (Pyridinium-p- toluolsulfonat) wieder gespalten
werden. Allerdings müssen sowohl die Veretherung als auch
die Etherspaltung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt
werden.
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Die
DE 600 20 430 T2 beschreibt
perfluorgruppenhaltige Epoxidverbindungen. Diese Verbindungen dienen
der Herstellung Wasser und Öl abstoßender Polymere.
Die Herstellung der perfluorgruppenhaltigen Epoxidverbindungen erfolgt
entweder durch Umsetzung eines perfluorgruppenhaltigen Mono- oder
Dialkohols mit einem halogenierten 2-Methyloxiran oder durch Reaktion
eines Perfluorgruppen enthaltenden Mono- oder Dialkohols mit einem
halogenierten Allyl und anschließende Oxidation des Reaktionsproduktes
mit einer Persäure. Methoden zur selektiven Monoveretherung
von Diolen, deren Hydroxygruppen an Kohlenstoffatome in 2-Stellung
zu einem π-Elektronensystem gebunden sind, werden jedoch
nicht beschrieben.
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Dem
Fachmann ist bekannt, dass sich Hydroxygruppen besonders gut eignen,
um weitere funktionelle Gruppen in organische Moleküle
einzuführen. So lassen sich beispielsweise sekundäre,
tertiäre und benzylische Hydroxygruppen mit Hilfe der Ritter-Reaktion
in die korrespondierenden Amine überführen. Bei
der Ritter-Reaktion werden Nitrile oder Blausäure mit in
situ erzeugten Carbokationen zu den entsprechenden N-Alkylamiden
umgesetzt. Durch saure oder basische Hydrolyse lässt sich
daraus das Amin gewinnen. Alternativ lässt sich die Reaktion
auch mit Chloralkylnitrilen anstelle von Nitrilen oder Blausäure
durchführen. Dies ist beispielsweise in A Jirgensons,
V Kauss, I Kalvinsh, MR Gold: "A Practical Synthesis of
tert-Alkylamines via the Ritter Reaction with Chloroacetonitrile".
Synthesis 2000, 12, 1709–1712 beschrieben.
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Bislang
gibt es aber keine Schutzgruppe, mit der man selektiv eine der beiden
Hydroxygruppen eines benzylischen, allylischen oder propargylischen
Diols verethern kann, und die gleichzeitig leicht wieder abgespalten
bzw. in andere funktionelle Gruppen überführt
werden kann. Zudem erfordern die bisherigen Methoden zur Herstellung
von Monomethylethern solcher Diole häufig das Arbeiten
unter Schutzgasatmsophäre, einen relativ hohen apparativen
Aufwand und/oder die Verwendung giftiger Methylierungsmittel wie
Dimethylsulfat.
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Die
vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem sie eine
neue Schutzgruppe bereitstellt, mit der solche Diole selektiv monoverethert
werden können, bei denen sich die Hydroxygruppen in 2-Stellung
zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren befinden. Die
erfindungsgemäße Schutzgruppe lässt sich
leicht einführen und auch leicht wieder abspalten. Zudem
ist es je nach den gewählten Reaktionsbedingungen möglich, entweder
nur die Schutzgruppe selbst abzuspalten und dabei die OH-Gruppe
wieder freizusetzen oder die Schutzgruppe und das daran gebundene
Sauerstoffatom gemeinsam abzuspalten. Damit eröffnen sich
vielfältige Möglichkeiten, die genannten Diole
gezielt und selektiv zu substituieren.
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Aufgabe
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, neuartige Monoether-Derivate
von Diolen, deren Hydroxygruppen sich in 2-Stellung zu Kohlenstoffatomen
mit π-Elektronenpaaren befinden, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
bereitzustellen.
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Lösung der Aufgabe
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Die
Aufgabe der Bereitstellung von Monoether-Derivaten von Diolen, deren
Hydroxygruppen sich in 2-Stellung zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren
befinden, wird erfindungsgemäß gelöst
durch Verbindungen der Formel (I)
worin
- – Z
ausgewählt ist aus
• einer zweiwertigen Gruppe
-ArR7R8R9R10-, worin Ar für
eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder für
eine Heteroarylgruppe mit 5 bis 18 Ringatomen steht, wobei im Falle
einer Heteroarylgruppe 1 oder 2 Ringatome Heteroatome sind, ausgewählt
aus Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel,
• einer Alkenylgruppe
-CR11=CR12- und
• einer
Alkinylgruppe -C≡C-,
- – R1 für eine lineare
oder verzweigte Alkylgruppe -CnHpXq steht,
• worin
n eine natürliche Zahl von 1 bis 25 ist,
• p
eine ganze Zahl zwischen 0 und 50 und q eine natürliche
Zahl zwischen 1 und 51 ist,
• und die Summe von q
und p (2n + 1) ergibt,
- – R2 für Wasserstoff
oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe -CmHrXs steht,
• worin
m eine natürliche Zahl von 1 bis 25 ist,
• r
und s ganze Zahlen zwischen 0 und 51 sind,
• und die
Summe von r und s (2m + 1) ergibt,
- – X für ein Halogen, ausgewählt aus
Fluor, Chlor oder Brom steht,
- – R3, R4,
R5 R6, R11 und R12 unabhängig
voneinander darstellen: Wasserstoff,
eine lineare oder verzweigte
Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
eine cyclische
Alkylgruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen,
eine Arylgruppe
mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
eine Heteroarylgruppe mit 5
bis 18 Ringatomen, von denen 1 oder 2 Atome Heteroatome sind, ausgewählt aus
Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel,
- – R7, R8,
R9 und R10 unabhängig
voneinander darstellen: Wasserstoff, F, Cl, Br, I, -NH2
eine
lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
eine
cyclische Alkylgruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen,
eine
Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
eine Heteroarylgruppe
mit 5 bis 18 Ringatomen, von denen 1 oder 2 Atome Heteroatome sind,
ausgewählt aus Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel,
wobei
für den Fall, dass Z eine Heteroarylgruppe mit 5 Ringatomen
ist, R10 kein Atom darstellt.
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Überraschend
wurde gefunden, dass sich Gruppen gemäß Formel
(II)
als Schutzgruppen für
die Maskierung von Hydroxygruppen eignen. Dabei sind R
1 und
R
2 wie oben beschrieben definiert.
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Die
erfindungsgemäßen Monoether-Derivate von Diolen,
deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren
befinden, sind nachfolgend erläutert, wobei die Erfindung
alle nachfolgend aufgeführten bevorzugten Ausführungsformen
einzeln und in Kombination miteinander umfasst.
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In
den erfindungsgemäßen Monoether-Derivaten von
Diolen, deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung zu Kohlenstoffatomen
mit π-Elektronenpaaren ist eine der beiden Hydroxygruppen
durch eine Schutzgruppe gemäß Formel (II) maskiert,
und zwar in Form eines Ethers. Erfindungsgemäße
Monoether-Derivate von Diolen, deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung
zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren werden daher
nachfolgend auch als „Monoether” bezeichnet.
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Bei
den zugrundeliegenden Diolen, deren OH-Gruppen sich in 2-Stellung
zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren befinden, handelt
es sich um Verbindungen gemäß Formel (III)
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Die
beiden OH-Gruppen des Diols (III) sitzen an Kohlenstoffatomen, die
wiederum direkt an ein Kohlenstoffatom der Gruppe Z gebunden sind.
Die beiden Kohlenstoffatome, an welche Hydroxygruppen gebunden sind,
werden nachfolgend als „Hydroxy-C-Atome” bezeichnet.
Definitionsgemäß ist Z eine Aryl- oder Heteroarylgruppe,
eine Alkenyl- oder eine Alkinylgruppe. Damit befinden sich die Hydroxy-C-Atome
in direkter Nachbarschaft zu π-Elektronenpaaren, da sie
an Kohlenstoff aome von Z gebunden sind, die an π-Bindungen beteiligt
sind. Im Falle der Abspaltung einer OH-Gruppe entsteht aus dem Hydroxy-C-Atom
ein Carbeniumion, dessen positive Ladung durch Resonanz mit der
benachbarten π-Bindung stabilisiert wird. Definitionsgemäß handelt
es sich bei den Diolen gemäß Formel (III), die
den erfindungsgemäßen Monoethern zugrundeliegen, um
benzylische, allylische oder propargylische Diole, so dass die Abspaltung
einer OH-Gruppe zu resonanzstabilisierten benzylischen, allylischen
oder propargylischen Carbeniumionen führt. Im Rahmen der
vorliegenden Erfindung steht „benzylische Diole” für
alle Diole gemäß Formel (III), bei denen Z eine
aromatische oder heteroaromatische Gruppe ist.
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Solche
Carbeniumionen werden auch als stabile Carbeniumionen bezeichnet.
Es ist bekannt, dass nucleophile Substitionsreaktion bevorzugt dann
nach SN1 ablaufen, wenn als Zwischenprodukt
ein stabiles Carbeniumion gebildet werden kann. Ist Z eine Alkinylgruppe
-C≡C-, so ist jedes der beiden Alkinyl-C-Atome an zwei
p-Bindungen beteiligt, die jedoch senkrecht zueinander stehen. Eine
dieser beiden p-Bindungen steht daher senkrecht zur Hauptebene des
Diols (III) und kann daher nicht in Resonanz zum Carbeniumion treten. Auch
im Falle, dass Z eine Alkinylgruppe ist, wird daher ein Carbeniumion
durch genau eine π-Bindung von Z stabilisiert, nämlich
durch diejenige, die in Resonanz treten kann.
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Überraschend
wurde gefunden, dass die Fähigkeit der Diole (III), stabile
Carbeniumionen zu bilden, genutzt werden kann, um diese Diole selektiv
in erfindungsgemäße Monoether (I) zu überführen.
Diese Fähigkeit der Bildung stabiler Carbeniumionen wird
erfindungsgemäß genutzt, um Monoether (I) bereitzustellen.
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Gemäß obiger
Definition sind an die erfindungsgemäßen Monoether
Substituenten R3, R4,
R5 und R6 gebunden.
Die Substituenten R3, R4,
R5, R6, R11 und R12 stehen
gemäß obiger Definition unabhängig voneinander
für Wasserstoff, eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe,
eine cyclische Alkylgruppe, eine Aryl- oder eine Heteroarylgruppe.
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Handelt
es sich bei R3, R4,
R5, R6, R11 und/oder R12 um
eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, so enthält jede
dieser Alkylgruppen unabhängig voneinander 1 bis 20 Kohlenstoffatome.
Bei diesen Alkylgruppen handelt es sich beispielsweise um Methyl,
Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, tert.-Butyl, 1-Pentyl, 2-Pentyl,
3-Pentyl, 3-Methylbutyl, 2,2-Dimethylpropyl, sowie alle Isomere
von Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl.
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Handelt
es sich bei R3, R4,
R5, R6, R11 und/oder R12 um
eine cyclische Alkylgruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, so wird
diese bevorzugt ausgewählt aus Cyclopentyl, Cyclohexyl,
Cycloheptyl.
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Handelt
es sich bei R3, R4,
R5, R6, R11 und/oder R12 um
eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, so wird diese ausgewählt
aus Phenyl, Naphthyl, Anthracenyl, Phenanthrenyl, Tetracenyl.
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Bei
R3, R4, R5, R6, R11 und/oder
R12 kann es sich des Weiteren um eine Heteroarylgruppe
mit 5 bis 18 Ringatomen handeln, von denen 1 oder 2 Atome Heteroatome
sind, ausgewählt aus Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel.
Die Heteroarylgruppe wird ausgewählt aus Furanyl, Benzofuranyl,
Isobenzofuranyl, Pyrrolyl, Indolyl, Isoindolyl, Thiophenyl, Benzothiophenyl,
Benzo[c]thiophenyl, Imidazolyl, Benzimidazolyl, Pyrazolyl, Indazolyl, Oxazolyl,
Benzoxyzolyl, Isoxazolyl, Benzisoxazolyl, Thiazolyl, Benzothiazolyl,
Pyridinyl, Chinolinyl, Isochinolinyl, Pyrazinyl, Chinoxalinyl, Acridinyl,
Pyrimidinyl, Chinazolinyl, Pyridazinyl, Cinnolinyl.
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Bei
R1 handelt es sich um eine lineare oder
verzweigte Alkylgruppe -CnHpXq. Darin ist n eine natürliche Zahl
von 1 bis 25, p eine ganze Zahl zwischen 0 und 50 und q eine natürliche
Zahl zwischen 1 und 51. Die Summe aus p und q beträgt (2n
+ 1).
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Bei
R2 handelt es sich um Wasserstoff oder um
eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe -CmHrXs. Darin ist m
eine natürliche Zahl von 1 bis 25, und r und s sind ganze
Zahlen zwischen 0 und 51. Die Summe aus r und s beträgt
(2m + 1).
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Das
Halogenatom X in R1 und R2 ist
ausgewählt aus Fluor, Chlor und Brom. Damit handelt es
sich bei R1 formal um eine Alkylgruppe -CnH2n+1, bei der mindestens eines
und maximal alle Wasserstoffatome durch ein Halogenatom X ausgetauscht
sind. Bei R2 handelt es sich um eine Alkylgruppe
-CmH2m+1, bei der
kein einziges bis alle Wasserstoffatome durch ein Halogenatom X
ausgetauscht sind, sofern R2 nicht für
ein Wasserstoffatom steht.
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Stehen
R1 bzw. R2 für
mindestens einfach halogenierte und maximal perhalogenierte Alkylgruppen -CnH2n+1 bzw. -CmH2m+1, so handelt
es sich dabei beispielsweise um die entsprechend obiger Definition
halogenierten Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, 1-Butyl-,
2-Butyl-, tert.-Butyl-, 1-Pentyl-, 2-Pentyl-, 3-Pentyl-, 3-Methylbutyl-,
2,2-Dimethylpropyl-Gruppen sowie um alle Isomere der entsprechend
obiger Definition halogenierten Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-,
Decyl-, Undecyl-, und Dodecyl-Gruppen. Analog kann es sich bei R2 auch um die entsprechenden nicht halogenierten
Alkylgruppen handeln.
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Die
Summe von n und m ist dabei eine natürliche Zahl zwischen
1 und 25. Gemäß der hier angegebenen Definitionen
von R1, R2, m, n,
p, q, r und s enthält die erfindungsgemäße
Schutzgruppe -CHR1R2 demnach
mindestens zwei und maximal 26 Kohlenstoffatome.
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Dabei
können R1 bzw. R2 natürlich
nur dann verzweigt sein, wenn n bzw. m mindestens gleich 3 ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem
Halogenatom X um Fluor.
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Bei
Z handelt es sich um eine zweiwertige Gruppe -ArR7R8R9R10-,
eine Alkenylgruppe -CR11=CR12- oder
eine Alkinylgruppe -C≡C-. Dabei sind R7,
R8, R9, R10, R11 und R12 wie oben definiert.
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Ar
steht dabei für eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder für eine Heteroarylgruppe mit 5 bis 18 Ringatomen,
wobei im Falle einer Heteroarylgruppe 1 oder 2 Ringatome Heteroatome
sind, ausgewählt aus Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel.
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„Zweiwertig” bedeutet
dabei, dass zwei Ring-Kohlenstoffatome der Aryl- oder Heteroarylgruppe
Z wie in Formel (I) beschrieben an Kohlenstoffatome gebunden, die
in den Diolen, welche den erfindungsgemäßen Monoethern
zugrunde liegen, die OH-Gruppen tragen. Ist Z ein einkerniger Aromat
oder Heteroaromat, so können die Kohlenstoffatome, welche
die OH-Gruppen tragen, zueinander ortho-, meta- oder paraständig
sein. Ist Z ein mehrkerniger Aromat oder Heteroaromat, so können
die Kohlenstoffatome, welche die OH-Gruppen tragen, am selben oder
an verschiedenen aromatischen Ringen gebunden sein.
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Steht
Ar für eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
so ist diese ausgewählt aus Phenyl, Naphthyl, Anthracenyl,
Phenanthrenyl, Tetracenyl.
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Steht
Ar für eine Heteroarylgruppe mit 5 bis 18 Ringatomen, bei
der 1 bis 2 Ringatome Heteroatome sind, ausgewählt aus
Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, so wird diese Heteroarylgruppe
ausgewählt aus Furanyl, Benzofuranyl, Isobenzofuranyl,
Pyrrolyl, Indolyl, Isoindolyl, Thiophenyl, Benzothiophenyl, Benzo[c]thiophenyl,
Imidazolyl, Benzimidazolyl, Pyrazolyl, Indazolyl, Oxazolyl, Benzoxyzolyl,
Isoxazolyl, Benzisoxazolyl, Thiazolyl, Benzothiazolyl, Pyridinyl,
Chinolinyl, Isochinolinyl, Pyrazinyl, Chinoxalinyl, Acridinyl, Pyrimidinyl, Chinazolinyl,
Pyridazinyl, Cinnolinyl. Besteht die Heteroarylgruppe aus insgesamt
5 Ringatomen, so ist R10 kein Atom, da an
jedes Ringatom nur ein einziges weiteres Atom bzw. nur eine einzige
funktionelle Gruppe gebunden sein kann: An zwei Kohlenstoffatome
des Heteroarylsystems sind die beiden Kohlenstoffatome gebunden,
die im Diol, welcher dem erfindungsgemäßen Monoether
zugrunde liegend, die beiden OH-Gruppen tragen. An die drei verbleibenden
Ringatome des Heteroarylsystems sind die Reste R7,
R8 und R9 gemäß obiger
Definition gebunden.
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Handelt
es sich bei Z um eine Alkenylgruppe, so sind auch an diese Alkenylgruppe
Substituenten (R11 und R12)
gemäß obiger Definition gebunden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist Z ausgewählt
aus -ArR7R8R9R10-, worin Ar für
eine Phenylgruppe steht, einer Alkenylgruppe -CR11=CR12- und einer Alkinylgruppe -C≡C-.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stehen die Reste
R3 und R4 jeweils
für ein Wasserstoffatom und die Reste R5 und
R6 jeweils für eine lineare oder
verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Steht Z in
dieser Ausführungsform für eine Alkenyl- oder
Alkinylgruppe, so handelt es sich bei dem zugrundeliegenden Diol
(III) um einen sekundären Alkohol.
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Des
Weiteren sind solche Ausführungsformen bevorzugt, in denen
R3 und R4 für
Wasserstoff stehen und R5 und R6 identisch
sind. Ganz besonders bevorzugt sind solche Monoether-Derivate von
Diolen, bei denen R3 und R4 für
Wasserstoff stehen sowie R5 und R6 identisch sind und für eine lineare
oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich
bei Z um eine Alkenyl- oder Alkinylgruppe, und R3 bis
R6 stehen nicht für Wasserstoff,
so dass es sich bei den zugrundeliegenden Diolen (III) um tertiäre
Alkohole handelt. Besonders bevorzugt sind in diesem Fall Monoether
von Alkenyl- oder Alkinyldiolen, bei denen R3 gleich
R4 und R5 gleich
R6 ist.
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Falls
Z eine Alkenylgruppe ist, sind solche Ausführungsformen
besonders bevorzugt, bei denen R3 bis R6 nicht für Wasserstoff stehen,
R3 gleich R4 und
R5 gleich R6 und
R11 gleich R12 ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich
bei den erfindungsgemäßen Monoether-Derivaten
von Diolen um Verbindungen, bei denen die Schutzgruppe gemäß Formel
(II)
insgesamt 2 bis 12 Kohlenstoffatome
enthält.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
die Schutzgruppe gemäß Formel (II) insgesamt 2
bis 12 Kohlenstoffatome, und bei dem Halogenatom X handelt es sich
um Fluor.
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Am
meisten bevorzugt sind Schutzgruppen -CHR1R2, ausgewählt aus
-O-CH2-CF3, -O-CH2-CF2H, -O-CH2-CF2-CF3,
-O-CH2-CF2-CF2H,
-O-CH-(CF3)2,
-O-CH2-(CF2)2-CF3, -O-CH2-(CF2)2-CF2H,
-O-CH2-(CF2)3-CF3, -O-CH2-(CF2)3-CF2H.
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Die
erfindungsgemäßen Monoether-Derivate von Diolen
werden hergestellt, indem ein Diol (III) mit einem halogenierten
Alkohol (IV) in Gegenwart einer Brönsted- oder Lewis-Säure
als Katalysator gemäß
reagiert.
Dabei sind R
1, R
2,
R
3, R
4, R
5, R
6 und Z wie oben
definiert.
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Bei
der Reaktion von Diol (III) und Alkohol (IV) zum Monoether (I) gemäß obiger
Gleichung handelt es sich um eine SN1-Reaktion,
wobei das Diol (III) wie oben beschrieben im ersten Schritt ein
stabiles Carbeniumion bildet.
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Überraschend
wurde gefunden, dass sich Diole gemäß Formel (III)
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens selektiv
in die korrespondierenden Monoether (I) überführen
lassen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Monoether-Derivaten von Diolen. deren Hydroxygruppen sich in 2-Stellung
zu Kohlenstoffatomen mit π-Elektronenpaaren befinden, umfasst
folgende Schritte:
- a) Mischen eines Diols HO-CR4R5-Z-CR3R6-OH mit einem halogenierten Alkohol CHOHR1R2, wobei R1, R2, R3,
R4, R5, R6 und Z wie oben definiert sind,
- b) Zugabe einer Katalysatorsäure,
- c) Rühren bei –20°C bis 100°C,
- d) Beenden der Reaktion durch Zugabe von einem Amin oder Wasser,
- e) Isolieren des rohen Endproduktes,
- f) Reinigen des rohen Endproduktes.
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Das
Mischungsverhältnis von Diol und halogeniertem Alkohol
spielt dabei für das Gelingen der Reaktion, d. h. für
die erfolgreiche Bildung des erfindungsgemäßen
Monoethers, keine Rolle. Bei der Mischung aus Diol und halogeniertem
Alkohol kann es sich dementsprechend um konzentrierte oder verdünnte
Lösungen oder auch um Suspensionen handeln.
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Bevorzugt
werden fluorierte Alkohole verwendet, beispielsweise HO-CH2-CF3, HO-CH2-CF2H, HO-CH2-CF2-CF3,
HO-CH2-CF2-CF2H, HO-CH-(CF3)2, HO-CH2-(CF2)2-CF3,
HO-CH2-(CF2)2-CF2H, HO-CH2-(CF2)3-CF3, HO-CH2-(CF2)3-CF2H.
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Die
Verwendung fluorierter Alkohole ist wegen ihrer niedrigen Siedepunkte
im Vergleich zu den nicht fluorierten Analoga besonders vorteilhaft.
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Als
Katalysatorsäure wird eine Brönsted- oder Lewis-Säure
ausgewählt. Geeignete Katalysatorsäuren sind beispielsweise
CF3SO3H und p-Toluolsulfonsäure.
Es werden vorteilhaft 10–5 Vol-%
bis 10 Vol-% Katalysatorsäure, bevorzugt etwa 0,1 Vol-%,
bezogen auf das Volumen der Lösung des ladungsstabilisierten
Diols, zugegeben.
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Nach
Zugabe der Katalysatorsäure wird das Reaktionsgemisch bei
etwa –20°C bis 100°C gerührt.
Bevorzugt ist eine Reaktionstemperatur von etwa 25°C bis
40°C. Welche Reaktionszeit bei einer gegebenen Kombination
aus Diol und halogeniertem Alkohol gewählt werden sollte,
kann der Fachmann durch Routineversuche und ohne den Schutzbereich
der Patentansprüche zu verlassen leicht ermitteln.
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Die
Veretherungsreaktion zwischen Diol und halogeniertem Alkohol kann
durch Zugabe eines Amins oder durch Zugabe von Wasser beendet werden.
Durch Zugabe eines Amins wird die Katalysatorsäure neutralisiert.
Geeignete Amine sind beispielsweise Triethylamin und Diisopropylethylamin
(DIPEA). Wird die Reaktion durch Zugabe eines Amins beendet, so
wird das rohe Endprodukt vorteilhaft durch Entfernen des Lösungsmittels
isoliert.
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Alternativ
kann die Reaktion durch Zugabe von Wasser gestoppt werden. Im Falle
der Beendigung der Reaktion durch Wasserzugabe wird das rohe Endprodukt
durch Extraktion aus dem Reaktionsgemisch isoliert, beispielsweise
mit Chloroform.
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Das
Beenden der Reaktion durch Zugabe eines Amins ist bevorzugt, da
in diesem Fall höhere Ausbeuten des Monoethers erzielt
werden als beim Stoppen der Reaktion durch Wasserzugabe. Bei Beenden
der Reaktion durch Wasserzugabe sind außerdem mehr Arbeitsschritte
erforlich (Extraktion, Entfernen des Extraktionsmittels).
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Die
Reinigung des rohen Endproduktes erfolgt mit Hilfe von dem Fachmann
bekannten Methoden, beispielsweise mittels Säulenchromatographie.
Reinigungsmethoden für Derivate von Diolen sind dem Fachmann
bekannt und können verwendet werden, ohne den Schutzbereich
der Patentansprüche zu verlassen.
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Die
erfindungsgemäßen Monoether (I) der Diole (III)
können zur gezielten Herstellung weiterer Derivate von
Diolen verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ritter-Reaktion
der freien Hydroxygruppe mit einem halogenierten Carbonsäurenitril
zu einem Amid gemäß
-
Dabei
sind R1 bis R6 wie
oben definiert, R7 steht für eine
lineare, verzweigte oder cyclische Alkylengruppe -CtH2t-, worin t eine natürliche Zahl
von 1 bis 11 ist, und Y für ein Halogenatom, ausgewählt
aus Fluor, Chlor, Brom, Iod.
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Zur
Durchführung der Ritter-Reaktion wird der Monoether (I)
in Eisessig gelöst und bei Raumtemperatur mit dem halogenierten
Nitril versetzt. Anschließend wird konzentrierte Schwefelsäure
zugegeben. Die Reaktion wird durch Wasserzugabe beendet. Geeignete
Nitrile für die Ritter-Reaktion sowie die erforderlichen Reaktions bedingungen
sind dem Fachmann bekannt und können verwendet werden,
ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.
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Die
Nitrile werden beispielsweise ausgewählt aus halogeniertem
Acetonitril, Propionitril, Butyronitril, Valeronitril, Capronitril,
Heptansäurenitril, Octansäurenitril, Nonansäurenitril,
Decansäurenitril, Undecansäurenitril, Laurinsäurenitril
und Cyclopropancarbonsäurenitril. Bevorzugt werden chlorierte
Nitrile verwendet.
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Die
bei dieser Reaktion entstehenden Amide der Monoether werden nachfolgend
als „Monoether-Amide” bezeichnet.
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Die
auf diese Weise gebildeten Monoether-Amide können verwendet
werden, um Aminocarbonsäuren oder Aminoalkohole der funktionalisierten
Diole herzustellen.
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Um
Aminoalkohole herzustellen, wird im ersten Schritt eine Hydroxygruppe
eines Diamantan-Diols mit einer Schutzgruppe -CHR1R2 maskiert.
-
Dieser
Monoether wird wie oben beschrieben in einer Ritter-Reaktion zum
korrespondierenden Monoether-Amid umgesetzt. Anschließend
reagiert die Alkyloxygruppe -O-CHR1R2 des Monoether-Amids mit Trifluoressigsäure.
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Zuletzt
werden beide Alkanoylgruppen (-OC-CF3 und
-COR7Y) entfernt, indem mit Thioharnstoff,
Ethanol und Eisessig erhitzt und die Reaktionslösung anschließend
mit einer wässrigen Lauge, beispielsweise NaOH oder KOH,
alkalisch gestellt wird. Zuletzt wird der rohe Aminoalkohol aus
dem Reaktionsgemisch isoliert und gereinigt.
-
Aus
diesem Aminoalkohol lässt sich die korrespondierende Aminocarbonsäure
herstellen. Hierzu wird der Aminoalkohol mit mit einer Mischung
aus Oleum und 100%iger Ameisensäure bei Temperaturen zwischen –20°C
und 0°C umgesetzt. Anschließend wird eine Lauge
zugegeben, beispielsweise NaOH oder KOH, um das rohe Aminocarbonsäuresalz
auszufällen. Das Aminocarbonsäuresalz wird dann
abgetrennt, gereinigt und getrocknet. Anschließend wird
es mit Thionylchlorid/Methanol zum korrespondierenden Aminocarbonsäuremethylester
umgesetzt. Dieser wird anschließend isoliert und gereinigt.
-
Alternativ
können Aminocarbonsäuren der Diamantoide hergestellt
werden, indem ein Monoether-Amid mit Thioharnstoff, Ethanol und
Eisessig erhitzt wird. Anschließend wird die Reaktionslösung
mit Wasser verdünnt und mit einer Lauge, beispielsweise
NaOH oder KOH, alkalisch gestellt, dann wird das erhaltene Monoether-Amin
isoliert und gereinigt.
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Des
Weiteren lassen sich Aminocarbonsäuren auch herstellen,
indem das korrespondierende Monoether-Amin mit Schwefelsäure/Ameisensäure
umgesetzt wird.
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Die
Herstellung von Aminocarbonsäuren durch Überführung
des korrespondierenden Aminoalkohols in den Methylester und anschließende
Verseifung des Esters mit einer starken Mineralsäure ist
dabei bevorzugt.
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Aminoalkohole
und Aminocarbonsäuren der erfindungsgemäßen
Monoether-Derivate von Diolen eignen sich besonders gut, um andere
funktionelle Gruppen gezielt einzuführen. So können
beispielsweise aus den Aminoalkoholen der Monoether-Derivate der
Diole die korrespondierenden Nitroalkohole hergestellt werden, beispielsweise
durch Reaktion mit meta-Chlorperbenzoesäure (mCPBA).
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Weitere
Möglichkeiten, Amino-, Hydroxy- und Carboxylgruppen in
andere funktionelle Gruppen zu überführen, sind
dem Fachmann bekannt.
-
Die
erfindungsgemäße Schutzgruppe -CHR1R2 lässt sich durch Behandlung mit
einer starken Säure, beispielsweise CF3COOH
oder H2SO4, und
anschließende Neutralisation mit einer Lauge, z. B. NaOH
oder KOH, wieder in eine OH-Gruppe überführen.
-
Mit
Hilfe der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Monoether-Derivaten
von Diolen lassen sich beispielsweise medizinisch relevante Diole
gezielt und in höherer Ausbeute und Reinheit als bisher
herstellen.
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Aminocarbonsäuren
und Aminoalkohole gestatten ferner die Einführung von funktionellen
Gruppen für die Polykondensation und auch für
die Herstellung von Peptiden.
-
Ausführungsbeispiele
-
Ausführungsbeispiel 1:
-
Herstellung
von [4-(2,2,2-Trifluorethoxymethyl)-phenyl]-methanol
-
0,3
mmol (41,4 mg) (4-Hydroxymethyl-phenyl)-methanol mit einer Reinheit
von > 97% wurden in
40 ml 2,2,2-Trifluorethanol gelöst und bei Raumtemperatur
mit 10 μL CF3SO3H
versetzt. Nach 14,5 h Rührens bei gleicher Temperatur wurde
die Säure mit 20 μL Triethylamin neutralisiert
und das Lösungsmittel bis zur Trockene abgezogen. Das ölige
Rohprodukt wurde auf Kieselgel mit Ethylacetat:Hexan 8:2 (V/V) als
Laufmittel getrennt. Dabei wurden 42,4 mg (64%, Rf =
0.34) des reinen Monoethers (langsam auskristallisierendes Öl) erhalten.
Weiterhin wurden Spuren des Diethers und 7,8 mg (19%, Rf =
0.29) des Eduktes erhalten.
- Spektroskopische Daten für
[4-(2,2,2-Trifluorethoxymethyl)-phenyl]-methanol:
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 7.39-7.30 (4H,
m), 4.71-4.64 (4H, m), 3.81 (2H, q, J = 8.8 Hz), 1.91 (1H, OH, br
s)
13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ:
141.0, 135.8, 128.2, 127.2, 124.1 (q, J = 279.7 Hz), 73.8, 67.1
(q, J = 34.2 Hz), 65.0
19F-NMR (376
MHz, CDCl3) δ: –73.89
IR-Daten
(KBr): 3369.9, 3029.9, 2933.0, 2874.9, 1516.8, 1423.8, 1278.9, 1164.2,
1121.2, 1007.4, 965.7, 827.1, 666.3 cm–1
Schmelzpunkt:
32°C
HRMS: berechnet für C10H11F3O2:
220.0711; gefunden: 220.0702
C, H, N: berechnet für
C10H11F3O2 (220,19): C 54.55, H 5.04; gefunden: C
54.52, H 5.14
-
Ausführungsbeispiel 2:
-
Herstellung
von 2,5-Dimethyl-5-(2,2,2-trifluorethoxy)-hex-3-in-2-ol
-
7
mmol (1 g) 2,5-Dimethyl-hex-3-in-2,5-diol mit einer Reinheit von > 99% wurden in 50 ml
2,2,2-Trifluorethanol gelöst und bei Raumtemperatur mit
20 μL CF3SO3H
versetzt. Nach 30 min Rührens bei gleicher Temperatur wurde
die Säure mit 40 μL Triethylamin neutralisiert
und das Lösungsmittel bis zur Trockene abgezogen. Das ölige
Rohprodukt wurde auf Kieselgel mit Ethylacetat:Hexan 8:2 (V/V) als
Laufmittel getrennt. Dabei wurden 904,6 mg (57%, Rf =
0.65) des reinen Monoethers als farblose Flüssigkeit erhalten.
Weiterhin wurden Spuren des Diethers (Rf =
0.75) sowie 166,1 mg (17%, Rf = 0.38) des
Eduktes erhalten.
- Spektroskopische Daten für 2,5-Dimethyl-5-(2,2,2-trifluorethoxy)-hex-3-in-2-ol:
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.92
(2H, q, J = 8.8 Hz), 1.92 (1H, br s, OH), 1.54 (6H, s), 1.49 (6H,
s)
13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ:
124.1 (q, J = 277.7 Hz), 90.2, 82.3, 71.9, 65.1, 62.4 (q, J = 34.2
Hz), 31.4, 28.5
19F-NMR (376 MHz, CDCl3) δ: –74.24
IR-Daten
(Film): 3374.0, 2987.7, 2940.6, 1418.7, 1366.1, 1284.2, 1259.7,
1160.9, 1111.5, 969.6 cm–1
Brechungsindex
(nD 20): 1.4009
C,
H, N: berechnet für C10H15F3O2 (224,22):
C 53.57, H 6.74; gefunden: C 53.59, H 6.70
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - X Wu, RR Schmidt: „Solid-Phase
Synthesis of Complex Oligosaccharides Using a Novel Capping Reagent”.
J Org Chem 2004, 69, 1853–1857 [0005]
- - H Ogawa, Y Ichimura, T Chihara, S Teratani, K Taya: „Methylation
of Alcohols, Phenols, and Carboxylic Acids, and Selective Monomethylation
of Diols and Dicarboxylic Acids with Dimethyl Sulfate by Use of
Alumina. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1986, 59, 2481–2483 [0006]
- - QH Zheng, X Liu, X Fei, JQ Wang, DW Ohannesian, IC Erickson,
KL Stone, TD Martinez, KD Miller, GD Hutchins: „Synthesis
of radiolabeled O⁶-benzylguanine derivatives as new potential
PET tumor imaging agents for the DNA repair Protein O⁶-alkylguanine-DNA
alkyltransferase”. J Label Compd Radiopharm 2002, 45, 1239–1252 [0007]
- - P Licence, WK Gray, M Sokolova und M Polioakoff schlagen in „Selective
Monoprotection of 1,n-Terminal Diols in Supercritical Carbon Dioxide:
A Striking Example of Solvent Tunable Desymmetrization.” J
Am Chem Soc 2005, 127, 293–298 [0008]
- - H Miyabe, C Konishi, T Naito: „Diastereoselective
Solid-Phase Radical Addition to Oxime Ether Anchored to Polymer
Support”. Chem Pharm Bull 2003, 51, 540–544 [0009]
- - A Jirgensons, V Kauss, I Kalvinsh, MR Gold: ”A Practical
Synthesis of tert-Alkylamines via the Ritter Reaction with Chloroacetonitrile”.
Synthesis 2000, 12, 1709–1712 [0011]