DE102013203865A1

DE102013203865A1 - Elektrochemische Kupplung zweier Phenole, welche sich in ihrem Oxidationspotential unterscheiden

Info

Publication number: DE102013203865A1
Application number: DE102013203865.8A
Authority: DE
Inventors: Katrin Marie Dyballa; Robert Franke; Dirk Fridag; Siegfried R. Waldvogel; Bernd Elsler
Original assignee: Evonik Industries AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-11
Also published as: WO2014135236A1; JP2017110013A; SG11201507160SA; EP2964813A1; US9879353B2; JP6336145B2; KR20150124996A; JP6104412B2; TW201500591A; JP2016517397A; AR095046A1; CN105164318A; KR101779684B1; US20160010225A1; TWI586843B; MY197129A

Abstract

Elektrochemisches Verfahren zur Kupplung von zwei Phenolen, welche sich in ihrem Oxidationspotential unterscheiden, und neuartige Biphenole, welche durch diese elektrochemische Kupplung hergestellt werden können.

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren zur Kupplung von zwei Phenolen, welche sich in ihrem Oxidationspotential unterscheiden. Des Weiteren betrifft die Erfindung neuartige Biphenole, welche beispielsweise durch die elektrochemische Kupplung hergestellt werden können.
Der Begriff Phenole wird in dieser Anmeldung als Gattungsbegriff verwendet und umfasst somit auch substituierte Phenole. Zwei Phenole, welche ein unterschiedliches Oxidationspotential aufweisen, müssen somit auch unterschiedlich substituiert sein.
Eine direkte Kupplung zweier unterschiedlicher Phenole ist bis jetzt nur auf nicht elektrochemischem Wege beschrieben: Sartori et al. J. Org. Chem. 1993, 58, 7271–7273. Die Kupplung erfolgt hierbei unter Einsatz eines Oxidationsmittels wie FeCl₃, VOCl₃, p-Benzochinon, CuBr₂ oder 2,3-Dichlor-5,6-dicyano-1,4-benzochinon (DDQ) und unter Zusatz von AlCl₃.
Nachteile der von Sartori et al. beschriebenen Methoden ist die Notwendigkeit trockener Lösungsmittel und eines Luftausschlusses. Weiterhin werden große Mengen teils giftiger Oxidationsmittel (z. B. DDQ) verwendet. Während der Reaktion treten toxische Nebenprodukte auf, die vom gewünschten Produkt aufwendig abgetrennt und teuer entsorgt werden müssen.
Auf elektrochemischem Wege wurde bislang nur die Kupplung identischer Phenole erfolgreich durchgeführt und beschrieben: Kirste et al. Chem. Eur. J. 2011, 17, 14164–14169; Kirste et al. Org. Lett., Vol. 13, No. 12, 2011; Kirste et al. Chem. Eur. J. 2009, 15, 2273–2277.
Ein Problem, das bei der elektrochemischen Kupplung von unterschiedlichen Molekülen auftritt ist, dass die Reaktionspartner in der Regel unterschiedliche Oxidationspotentiale E_Ox haben. Dies hat zur Folge, dass das Molekül mit dem niedrigeren Oxidationspotential ein höheres Bestreben hat ein Elektron (e^–) an die Anode und ein H⁺-Ion an z. B. das Lösungsmittel abzugeben, als das Molekül mit dem höheren Oxidationspotential. Berechnen lässt sich das Oxidationspotential E_Ox über die Nernstsche-Gleichung: E_Ox = E° + (0,059/n)·lg([Ox]/[Red])

E_Ox:: Elektrodenpotential für die Oxidationsreaktion (= Oxidationspotential)
E°:: Standardelektrodenpotential
n:: Anzahl der übertragenen Elektronen
[Ox]:: Konzentration der oxidierten Form
[Red]:: Konzentration der reduzierten Form

Würde man die oben in der Literatur genannten Verfahren auf zwei unterschiedliche Phenole anwenden, so hätte dies zur Folge, dass überwiegend Radikale des Moleküls entstehen würden, welches ein niedrigeres Oxidationspotential hat, und diese würde dann mit sich selbst reagieren. Als deutlich überwiegendes Hauptprodukt würde man also ein Biphenol erhalten, welches aus zwei gleichen Phenolen entstanden ist. Dieses Problem tritt bei der Kupplung von identischen Molekülen nicht auf.
Die Aufgabe der folgenden Erfindung bestand darin, ein elektrochemisches Verfahren bereitzustellen, bei dem Phenole mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen miteinander gekuppelt werden können, und die Ausbeute des Biphenols aus zwei unterschiedlichen Phenolen über der liegt, wie sie mit den aus der Literatur bekannten elektrochemischen Methoden erzielt werden kann, also über der des Biphenols aus zwei unterschiedlichen Phenolen selektiver herzustellen.
Des Weiteren sollten neue Biphenole synthetisiert werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 8.
Verbindung gemäß einer der allgemeinen Formeln (I) bis (III):

wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰, R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl, -O-Alkyl, -O-Aryl, -S-Alkyl, -S-Aryl;
R⁸, R¹⁵, R¹⁷ für -Alkyl stehen;
R¹, R⁹, R²², R²³ ausgewählt ist aus: -H, -Alkyl;
und für den Fall, dass R³ für -Me steht, R¹ und R² nicht gleichzeitig für -H stehen.
Alkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatische Kohlenstoffkette mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise weist die Kohlenstoffkette 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf.
Aryl für aromatische (Kohlenwasserstoff-)Reste, vorzugsweise mit bis zu 14 C-Atomen, z. B. Phenyl-(C₆H₅-), Naphthyl-(C₁₀H₇-), Anthryl-(C₁₄H₉-), vorzugsweise Phenyl.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰, R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl, -O-Alkyl, -O-Aryl.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰, R²¹, R²⁴ ausgewählt aus: -H, -Alkyl.
In einer Ausführungsform der Erfindung stehen R⁴ und R⁵ für -H.
In einer Ausführungsform der Erfindung stehen R³ und R⁶ für -Alkyl.
In einer Ausführungsform der Erfindung steht R¹¹ für -O-Alkyl.
In einer Ausführungsform der Erfindung steht R¹³ für -Alkyl.
In einer Ausführungsform der Erfindung steht R¹⁹ für -Alkyl.
Neben den Verbindungen wird auch ein Verfahren beansprucht, mit welchem beispielsweise die oben genannten Verbindungen hergestellt werden können.
Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biphenolen umfassend die Verfahrensschritte:

a) Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches sowie eines Leitsalzes, in ein Reaktionsgefäß,
b) Zugabe eines ersten Phenols mit einem Oxidationspotential |E_Ox1| in das Reaktionsgefäß,
c) Zugabe eines zweiten Phenols mit einem Oxidationspotential |E_Ox2| in das Reaktionsgefäß, wobei gilt: |E_Ox2| > |E_Ox1| und |E_Ox2| – |E_Ox1| = |ΔE|, wobei das zweite Phenol gegenüber dem ersten Phenol im Überschuss zugesetzt wird, und das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass ΔE im Bereich von 10 mV bis 450 mV liegt,
d) Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung,
e) Anlegen einer Spannung an die Elektroden,
f) Kupplung des ersten Phenols mit dem zweiten Phenol zu einem Biphenol.

Die Verfahrensschritte a) bis d) können hierbei in beliebiger Reihenfolge erfolgen.
Ein Teilaspekt der Erfindung besteht darin, dass sich die Ausbeute der Reaktion über die Differenz der Oxidationspotentiale (|ΔE|) der beiden Phenole steuern lässt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu Beginn genannte Problem gelöst. Für eine effiziente Reaktionsführung sind zwei Reaktionsbedingungen notwendig:

– das Phenol mit dem höheren Oxidationspotential (zweites Phenol) muss im Überschuss zugegeben werden, und
– die Differenz der beiden Oxidationspotentiale (|ΔE|), muss in einem bestimmten Bereich liegen.

Ist die erste Bedingung nicht erfüllt, so entsteht als Hauptprodukt das Biphenol, welches durch die Kupplung aus zwei Molekülen des ersten Phenols entsteht.
Ist |ΔE| zu klein, so entsteht zu viel Nebenprodukt des Biphenols, welches durch die Kupplung aus zwei Molekülen des zweiten Phenols entsteht. Ist dagegen |ΔE| zu groß, so würde ein zu hoher Überschuss an dem zweiten Phenol benötigt, was die Reaktion unrentabel machen würde.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Kenntnis der absoluten Oxidationspotentiale der beiden Phenole nicht zwingend notwendig. Es ist ausreichend, wenn die Differenz der beiden Oxidationspotentiale zueinander bekannt ist.
Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung ist, dass sich die Differenz der beiden Oxidationspotentiale (|ΔE|), über die verwendeten Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische beeinflussen lässt.
So kann die Differenz der beiden Oxidationspotentiale (|ΔE|) durch geeignete Wahl des Lösungsmittels/Lösungsmittelgemisches in den gewünschten Bereich verschoben werden.
Geht man von 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol (HFIP) als Basislösungsmittel aus, so lässt sich ein zu kleines |ΔE| beispielsweise durch Zugabe von Alkohol erhöhen. Ein zu großes |ΔE| kann hingegen durch Zugabe von Wasser abgesenkt werden.
Die ablaufende Reaktionsfolge ist in dem folgenden Schema dargestellt:
Zuerst gibt die Verbindung A, welches das niedrigere Oxidationspotential besitzt, ein Elektron an die Anode ab. Die Verbindung A wird aufgrund der positiven Ladung zu einer sehr starken Säure und spaltet spontan ein Proton ab. Das so entstandene Radikal reagiert anschließend mit der Verbindung B, welches gegenüber der Verbindung A im Überschuss in der Lösung vorhanden ist. Das durch die Kupplung entstandene Biphenol AB-Radikal gibt ein Elektron an die Anode und ein Proton an das Lösungsmittel ab.
Wäre das Phenol B nicht im Überschuss zugesetzt, so würde das Phenol A-Radikal mit einem zweiten Phenol A-Radikal zu dem entsprechenden Biphenol AA reagieren.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens konnten erstmals Phenole mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen elektrochemisch in guten Ausbeuten gekuppelt werden.
In einer Variante des Verfahrens ist das Leitsalz ausgewählt aus der Gruppe von Alkali-, Erdalkali-, Tetra(C₁-C₆-alkyl)-ammonium-, 1,3-Di(C₁-C₆-alkyl)imidazolium oder Tetra(C₁-C₆-alkyl)-phosphoniumsalzen.
In einer Variante des Verfahrens sind die Gegenionen der Leitsalze ausgewählt aus der Gruppe von Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfate, Arylsulfate, Alkylsulfonate, Arylsulfonate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcarbonate, Nitrat, Tetrafluorborat, Hexafluorphosphat, Hexafluorsilikat, Fluorid und Perchlorat.
In einer Variante des Verfahrens ist das Leitsalz ausgewählt aus Tetra-(C₁-C₆-alkly)ammoniumsalzen und das Gegenion ist ausgewählt aus Sulfat, Alkylsulfat, Arylsulfat.
In einer Variante des Verfahrens wird das zweite Phenol gegenüber dem ersten Phenol mindestens in der doppelten Menge eingesetzt.
In einer Variante des Verfahrens liegt das Verhältnis von erstem Phenol zum zweiten Phenol im Bereich von 1:2 bis 1:4.
In einer Variante des Verfahrens weist entweder das erste Phenol oder das zweite Phenol eine -O-Alkyl-Gruppe auf.
In einer Variante des Verfahrens ist das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt, dass |ΔE| im Bereich von 20 mV bis 400 mV liegt, vorzugsweise im Bereich von 30 mV bis 350 mV.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von fluorierten Verbindungen.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von Übergangsmetallen.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von Substraten mit Abgangsfunktionalitäten ungleich Wasserstoffatomen. Bei dem beanspruchten Verfahren kann auf Abgangsgruppen an den Kupplungsstellen außer Wasserstoffatomen verzichtet werden.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von organischen Oxidationsmitteln.
In einer Variante des Verfahrens sind das erste Phenol und das zweite Phenol ausgewählt aus: Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, IIIb:
wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰ R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl, -O-Alkyl;
R⁸, R¹⁵, R¹⁷ für -Alkyl stehen;
R¹, R⁹, R²², R²³ ausgewählt ist aus: -H, -Alkyl,
und hierbei folgende Kombinationen möglich sind:

erstes Phenol Ia Ib IIa IIb IIIa IIIb

zweites Phenol Ib Ia IIb IIa IIIb IIIa
Alkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatische Kohlenstoffkette mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise weist die Kohlenstoffkette 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf.
Aryl für aromatische (Kohlenwasserstoff-)Reste, vorzugsweise mit bis zu 14 C-Atomen, z. B. Phenyl-(C₆H₅-), Naphthyl-(C₁₀H₇-), Anthryl-(C₁₄H₉-), vorzugsweise Phenyl.
In einer Variante des Verfahrens stehen für den Fall, dass R³ für -Me steht, R¹ und R² nicht gleichzeitig für -H.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Figur näher erläutert.
Die 1 zeigt eine Reaktionsapparatur, in welcher die oben beschriebene Kupplungsreaktion durchgeführt werden kann. Die Apparatur umfasst eine Nickelkathode (1) und eine Anode aus Bor-dotiertem Diamant (BDD) auf Silizium (5). Die Apparatur kann mit Hilfe des Kühlmantels (3) gekühlt werden. Die Pfeile deuten hierbei die Durchflussrichtung des Kühlwassers an. Der Reaktionsraum ist mit einem Teflonstopfen (2) verschlossen. Das Reaktionsgemisch wird durch ein Magnetrührstäbchen (7) durchmischt. Auf der anodischen Seite wird die Apparatur durch Schraubzwingen (4) und Dichtungen (6) verschlossen.
Die 2 zeigt eine Reaktionsapparatur, in welcher die oben beschriebene Kupplungsreaktion im größeren Maßstab durchgeführt werden kann. Die Apparatur umfasst zwei Glasflansche (5'), über die durch Schraubzwingen (2') und Dichtungen Elektroden (3') aus Bor-dotiertem Diamant (BDD) beschichtete Trägermaterialien oder andere, dem Fachmann bekannte, Elektrodenmaterialien angepresst werden. Der Reaktionsraum kann über eine Glashülse (1') mit einem Rückflusskühler versehen werden. Das Reaktionsgemisch wird mit Hilfe eines Magnetrührstäbchens (4') durchmischt.
Analytik
Chromatographie
Die präparativen flüssigkeitschromatographischen Trennungen via „Flashchromatographie” wurden mit einem Maximaldruck von 1.6 bar an Kieselgel 60 M (0.040–0.063 mm) der Firma Macherey-Nagel GmbH & Co, Düren durchgeführt. Die Trennungen ohne Druckbeaufschlagung wurden an Kieselgel Geduran Si 60 (0.063–0.200 mm) der Firma Merck KGaA, Darmstadt durchgeführt. Die als Eluentien verwendeten Lösungsmittel (Essigsäureethylester (technisch), Cyclohexan (technisch)) wurden zuvor destillativ am Rotationsverdampfer gereinigt. Zur Dünnschichtchromatographie (DC) wurden PSC-Fertigplatten Kieselgel 60 F254 der Firma Merck KGaA, Darmstadt verwendet. Die Rf-Werte sind in Abhängigkeit vom verwendeten Laufmittelgemisch angegeben. Zur Anfärbung der DC-Platten wurde eine Cer-Molybdatophosphorsäure-Lösung als Tauchreagenz verwendet. Cer-Molybdatophosphorsäure-Reagenz: 5.6 g Molybdatophosphorsäure, 2.2 g Cer(IV)-sulfat-Tetrahydrat und 13.3 g konzentrierte Schwefelsäure auf 200 ml Wasser.
Gaschromatographie (GC/GCMS)
Die gaschromatographischen Untersuchungen (GC) von Produktgemischen und Reinsubstanzen erfolgte mit Hilfe des Gaschromatographen GC-2010 der Firma Shimadzu, Japan. Es wird an einer Quarzkapillarsäule HP-5 der Firma Agilent Technologies, USA (Länge: 30 m; Innendurchmesser: 0.25 mm; Filmdicke der kovalent gebundenen stationären Phase: 0.25 μm; Trägergas: Wasserstoff; Injektortemperatur: 250°C; Detektortemperatur: 310°C; Programm: Methode „hart”: 50°C Starttemperatur für 1 min, Heizrate: 15°C/min, 290°C Endtemperatur für 8 min) gemessen. Gaschromatographische Massenspektren (GCMS) von Produktgemischen und Reinsubstanzen wurden mit Hilfe des Gaschromatographen GC-2010 kombiniert mit dem Massendetektor GCMS-QP2010 der Firma Shimadzu, Japan aufgenommen. Es wird an einer Quarzkapillarsäule HP-1 der Firma Agilent Technologies, USA (Länge: 30 m; Innendurchmesser: 0.25 mm; Filmdicke der kovalent gebundenen stationären Phase: 0.25 μm; Trägergas: Wasserstoff; Injektortemperatur: 250°C; Detektortemperatur: 310°C; Programm: Methode „hart”: 50°C Starttemperatur für 1 min, Heizrate: 15°C/min, 290°C Endtemperatur für 8 min; GCMS: Temperatur der Ionenquelle: 200°C) gemessen.
Schmelzpunkte
Schmelzpunkte wurden mit Hilfe des Schmelzpunktbestimmungsgerätes SG 2000 der Firma HW5, Mainz gemessen und sind unkorrigiert.
Elementaranalyse
Die Elementaranalysen wurden in der analytischen Abteilung des Institutes für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz an einem Vario EL Cube der Firma Foss-Heraeus, Haunau angefertigt.
Massenspektrometrie
Alle Elektrosprayionisation-Messungen (ESI+) wurden an einem QTof Ultima 3 der Firma Waters Micromasses, Milford, Massachusetts durchgeführt. EI-Massenspektren sowie die hochaufgelösten EI-Spektren wurden an einem Gerät des Typs MAT 95 XL Sektorfeldgerät der Firma ThermoFinnigan, Bremen, gemessen.
NMR-Spektroskopie
Die NMR-spektroskopischen Untersuchungen wurden an Multikernresonanzspektrometern des Typs AC 300 oder AV II 400 der Firma Bruker, Analytische Messtechnik, Karlsruhe, durchgeführt. Als Lösungsmittel wurde CDCl₃ verwendet. Die ¹H- und ¹³C-Spektren wurden gemäß dem Restgehalt an nicht deuteriertem Lösungsmittel nach der NMR Solvent Data Chart der Fa. Cambridge Isotopes Laboratories, USA, kalibriert. Die Zuordnung der ¹H- und ¹³C-Signale erfolgte teilweise mit Hilfe von H,H-COSY, H,H-NOESY, H,C-HSQC und H,C-HMBC-Spektren. Die chemischen Verschiebungen sind als δ-Werte in ppm angegeben. Für die Multiplizitäten der NMR-Signale wurden folgende Abkürzungen verwendet: s (Singulett), bs (breites Singulett), d (Dublett), t (Triplett), q (Quartett), m (Multiplett), dd (Dublett von Dublett), dt (Dublett von Triplett), tq (Triplett von Quartett). Alle Kopplungskonstanten J wurden mit der Anzahl der eingeschlossenen Bindungen in Hertz (Hz) angegeben. Die bei der Signalzuordnung angegebene Nummerierung entspricht der in den Formelschemata angegebenen Bezifferung, die nicht mit der IUPAC-Nomenklatur übereinstimmen muss.
Allgemeine Arbeitsvorschrift
Die Kupplungsreaktion wurde in einer Apparatur durchgeführt, wie sie in 1 dargestellt ist.
5 mmol des ersten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox1 werden mit 15 mmol des zweiten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox2 in den in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Mengen in 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol (HFIP) und MeOH oder in Ameisensäure und MeOH gelöst. Die Elektrolyse erfolgt galvanostatisch. Der Außenmantel der Elektrolysezelle wird über einen Thermostaten auf etwa 10°C temperiert, während die Reaktionsmischung gerührt und auf 50°C mit Hilfe eines Sandbades erhitzt wird. Nach Ende der Elektrolyse wird der Zellinhalt mit Toluol in einen 50 ml Rundhalskolben überführt und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer bei 50°C, 200-70 mbar entfernt. Nicht umgesetztes Edukt wird mittels Kurzwegdestillation zurückerhalten (100°C, 10^–3 mbar). Elektrodenmaterial

Anode: Bor-dotierter Diamant (BDD) auf Si

Kathode: Ni-Netz

Elektrolysebedingungen:

Temperatur [T]: 50°C

Stromstärke [I]: 15 mA

Stromdichte [j]: 2.8 mA/cm²

Ladungsmenge [Q]: 2 F/mol Unterschusskomponente

Klemmspannung [U_max]: 3–5 V
Synthesen
Die Synthese der Biphenole erfolgte gemäß der oben beschriebenen allgemeinen Arbeitsvorschrift, und in einer Reaktionsapparatur, wie sie in 1 dargestellt ist.
2,2'-Dihydroxy-4',5-dimethyl-5'-(methylethyl)-3-methoxybiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.28 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 3-Methyl-4-(methylethyl)phenol in 33 ml HFIP gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 9:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 716 mg (50%, 2.5 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.87 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.43
m_p = 126.8°C (aus CH umkristallisiert)
¹H-NMR (600 MHz, DMSO) δ = 1.17–1.12 (m, 6H, 13-H), 2.24 (m, 6H, 9-H/12-H), 3.01 (dt, 1H, 11-H), 3.79 (s, 3H, 8-H), 6.55 (s, 1H, 6-H), 6.66 (d, 1H, 6'-H), 6.73 (d, 1H, 4-H), 6.96 (s, 1H, 3'-H), 8.16 (s, 1H, 7-H), 8.84 (s, 1H, 10-H);
Kopplungen: ⁴J_4-H,6-H = 2.2 Hz, ⁴J_6'-H,11-H = 2.9 Hz, ³J_11-H,13-H = 6.8 Hz;
¹³C-NMR (151 MHz, DMSO) δ = 18.73, 20.80 (C-9/C-12), 23.54 (C-13), 28.10 (C-11), 55.78 (C-8), 111.23 (C-4), 117.34 (C-6'), 123.42 (C-1'), 123.49 (C-6), 126.43 (C-1), 127.36 (C-5), 127.49 (C-3'), 134.40 (C-5'), 136.62 (C-4'), 141.12 (C-2), 147.65 (C-3), 151.69 (C-2').
HRMS für C₁₈H₂₂O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 309.1467, gef.: 309.1457
MS (EI, GCMS): m/z(%): 286 (50) [M]⁺, 271 (100) [M-CH₃]⁺, 244 (22) [M-C₃H₆]⁺.
Elementaranalyse für C₁₈H₂₂O₃: ber: C: 75.50%, H: 7.74%, gef.: C: 75.01%, H: 7.70%.
2,2'-Dihydroxy-5,5'-dimethyl-3-methoxybiphenyl
Es wurden 1.66 g (12 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 3.91 g (36 mmol, 3.0 Äquiv.) 4-Methylphenol in 65 mL HFIP und 14 mL MeOH gelöst, 1.63 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie" im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 440 mg (36%, 1.8 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 13.56 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.38
m_p = 162.0°C (aus CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, DMSO) δ = 2.18 (s, 3H, 9-H/11-H), 2.21 (s, 3H, 9-H/11-H), 3.76 (s, 3H, 8-H), 6.53 (s, 1H, 6-H), 6.71 (s, 1H, 4-H), 6.75 (d, 1H, 3'-H), 6.86–6.94 (m, 2H, 4'-H/6'-H), 8.53 (bs, 1H, 7-H/12-H);
Kopplungen: ³J_3'-H,4'-H = 8.4 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, DMSO) δ = 20.21, 20.77 (C-9/C-11), 55.79 (C-8), 111.36 (C-4), 115.69 (C-3'), 123.50 (C-6), 125.72 (C-1'), 126.16 (C-1), 127.20 (C-5), 127.30 (C-5'), 128.50 (C-6'), 131.83 (C-4'), 141.20 (C-2), 147.61 (C-3), 152.11 (C-2').
HRMS für C₁₅H₁₆O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 267.0997, gef.: 267.0999
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]⁺, 229 (64) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₅H₁₆O₃: ber: C: 73.75%, H: 6.60%, gef.: C: 73.81%, H: 6.54%.
2,5'-Dihydroxy-4',5-dimethoxy-2'-methylbiphenyl
Es wurden 1.66 g (12 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 4.49 g (36 mmol, 3.0 Äquiv.) 4-Methoxyphenol in 80 ml HFIP gelöst, 1.63 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 2.05 g (66%, 7.9 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.03 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.33
m_p = 118.7°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (600 MHz, DMSO) δ = 2.01 (s, 3H, 9-H), 3.66 (s, 3H, 8-H), 3.77 (s, 3H, 10-H), 6.53 (d, 1H, 6-H), 6.55 (s, 1H, 6'-H), 6.72 (dd, 1H, 4-H), 6.77 (s, 1H, 3'-H), 6.79 (d, 1H, 3-H), 8.73 (s, 1H, 11-H), 8.75 (s, 1H, 7-H);
Kopplungen: ³J_3-H,4-H = 8.7 Hz; ⁴J_4-H,6-H = 3.0 Hz
¹³C-NMR (151 MHz, DMSO) δ = 19.33 (C-9), 55.32 (C-8), 55.73 (C-10), 113.24 (C-4), 113.75 (C-3'), 115.99 (C-3), 116.07 (C-6), 117.40 (C-6'), 126.56 (C-2'), 129.06 (C-1), 130.95 (C-1'), 143.80 (C-5'), 146.52 (C-4'), 148.29 (C-2), 151.81 (C-5).
HRMS für C₁₅H₁₆O₄ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 283.0946, gef.: 283.0942
MS (EI, GCMS): m/z(%): 260 (100) [M]⁺, 245 (12) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₅H₁₆O₄: ber: 69.22%, H: 6.20%, gef.: C: 69.02%, H: 6.34%.
2,2'-Dihydroxy-3-methoxy-3',5,5'-trimethyl-biphenyl
Es wurden 0.70 g (6 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.08 g (17 mmol, 3.0 Äquiv.) 2,4-Dimethylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 9:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als leichtgelber Feststoff erhalten.
Ausbeute: 663 mg (45%, 2.5 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 13.97 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.29
m_p = 119.7°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 2.34 (s, 3H, 10-H), 2.35 (s, 3H, 11-H), 2.38 (s, 3H, 9-H), 3.94 (s, 3H, 8-H), 6.16 (s, 1H, 12-H), 6.20 (s, 1H, 7-H), 6.76 (d, 1H, 4-H), 6.78 (d, 1H, 6-H), 6.98 (d, 1H, 6'-H), 7.03 (d, 1H, 4'-H);
Kopplungen: ⁴J_4-H,6-H = 1.7 Hz, ⁴J_4'-H,6'-H = 2.1 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 16.51 (C-9), 20.54 (C-10), 21.20 (C-11), 56.12 (C-8), 110.92 (C-4), 123.95 (C-6), 124.13 (C-1), 124.64 (C-1'), 126.18 (C-3'), 128.82 (C-6'), 129.59 (C-5'), 130.40 (C-5), 131.40 (C-4'), 139.46 (C-2), 146.35 (C-3), 149.42 (C-2').
HRMS für C₁₈H₁₆O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 281.1154, gef.: 281.1152
MS (EI, GCMS): m/z(%): 242 (100) [M]⁺, 227 (38) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₆H₁₈O₃: ber: C: 68.31%, H: 6.45%, gef.: C: 68.29%, H: 6.40%.
2,2'-Dihydroxy-3-methoxy-5-methyl-4'-(dimethylethyl)biphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.25 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 3-tert-Butylphenol in 33 ml HFIP gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 808 mg (63%, 3.1 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 13.97 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.29
m_p = 160.3°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.37 (s, 9H, 12-H), 2.36 (s, 3H, 9-H), 3.94 (s, 3H, 8-H), 6.25 (s, 1H, 7-H), 6.48 (s, 1H, 10-H), 6.75 (d, 1H, 6-H), 6.79 (d, 1H, 4-H), 7.08 (dd, 1H, 5'-H), 7.12 (d, 1H, 3'-H), 7.27 (d, 1H, 6'-H);
Kopplungen: ⁴J_4-H,6-H = 1.7 Hz; ³J_5'-H,6'-H = 8.0 Hz, ⁴J_3'-H,5'-H = 1.7 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 21.24 (C-9), 31.31 (C-12), 34.58 (C-11), 56.15 (C-8), 110.79 (C-4), 114.94 (C-3'), 118.30 (C-5'), 122.37 (C-1'), 123.88 (C-1), 123.94 (C-6), 130.45 (C-6'), 130.53 (C-4'), 139.24 (C-5), 146.32 (C-3), 152.91 (C-2'), 153.13 (C-2).
HRMS für C₁₅H₁₆C₄ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 309.1467, gef.: 309.1466
MS (EI, GCMS): m/z(%): 242 (100) [M]⁺, 227 (38) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₈H₂₂O₃: ber: 75.50%, H: 7.74%, gef.: C: 75.41%, H: 7.72%.
2,2'-Dihydroxy-4',5-dimethy-3-methoxylbiphenyl und 2,4'-Dihydroxy-2',5-dimethy-3-methoxylbiphenyl
Es wurden 0.70 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 1.65 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 3-Methylphenol in 33 ml HFIP gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und zwei Kreuzkupplungsprodukte als farblose Feststoffe erhalten. 2,2'-Dihydroxy-4',5-dimethy-3-methoxylbiphenyl (Nebenprodukt)
Ausbeute: 266 mg (21%, 1.1 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 13.72 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.25
m_p = 136.2°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 2.35 (s, 3H, 9-H/11-H), 2.37 (s, 3H, 9-H/11-H), 3.94 (s, 3H, 8-H), 6.17 (s, 1H, 10-H), 6.35 (s, 1H, 2-H), 6.74 (d, 1H, 4-H), 6.76 (s, 1H, 6-H), 6.88–6.83 (m, 1H, 5'-H), 6.90 (d, 1H, 3'-H), 7.21 (d, 1H, 6'-H);
Kopplungen: ⁴J_4-H,6-H = 1.8 Hz, ³J_5'-H,6'-H = 7.7 Hz, ⁴J_3'-H,5'-H = 1.5 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 21.11, 21.20 (C-9/0-11), 56.13 (C-8), 110.81 (C-4), 118.25 (C-3'), 121.97 (C-5'), 122.39 (C-1), 123.77 (C-1'), 123.85 (C-6), 130.50 (C-5), 130.68 (C-6'), 139.30 (C-4'), 139.54 (C-2), 146.31 (C-3), 153.33 (C-2').
HRMS für C₁₅H₁₆O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 267.0997, gef.: 267.1006
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]⁺, 229 (18) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₅H₁₆C₃: ber: C: 73.75%, H: 6.60%, gef.: C: 73.70%, H: 6.68%. 2,4'-Dihydroxy-2',5-dimethy-3-methoxylbiphenyl (Hauptprodukt)
Ausbeute: 285 mg (23%, 1.2 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 13.81 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.19
m_p = 61.9°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 2.17 (s, 3H, 10-H), 2.32 (s, 3H, 9-H), 3.92 (s, 3H, 8-H), 4.77 (s, 1H, 11-H), 5.45 (s, 1H, 7-H), 6.59–6.53 (m, 1H, 6-H), 6.74–6.68 (m, 2H, 4-H/5'-H), 6.76 (d, 1H, 3'-H), 7.09 (d, 1H, 6'-H);
Kopplungen: ³J_5'-H,6'-H = 8.2 Hz, ⁴J_3'-H,5'-H = 2.7 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 20.04 (C-10), 21.09 (C-9), 55.97 (C-8), 110.51 (C-4), 112.53 (C-5'), 116.62 (C-3'), 123.47 (C-6), 127.28 (C-1), 128.74 (C-5), 130.02 (C-1'), 131.17 (C-6'), 138.56 (C-2'), 140.49 (C-2), 146.24 (C-3), 154.84 (C-4').
HRMS für C₁₅H₁₆O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 267.0997, gef.: 267.0995
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]⁺, 229 (18) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₅H₁₆O₃: ber: C: 73.75%, H: 6.60%, gef.: C: 73.70%, H: 6.70%.
2,2'-Dihydroxy-3-methoxy-4'-5,5'-trimethylbiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 1.83 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 3,4-Dimethylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 9:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 688 mg (52%, 2.6 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.52 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.29
m_p = 152.3°C (aus DCM/CH umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 12.25 (s, 3H, 11-H), 2.28 (s, 3H, 12-H), 2.36 (s, 3H, 9-H), 3.93 (s, 3H, 8-H), 6.19 (s, 1H, 7-H), 6.25 (s, 1H, 10-H), 6.73 (d, 1H, 4-H), 6.76 (s, 1H, 6-H), 6.88 (s, 1H, 3'-H), 7.08 (s, 1H, 6'-H);
Kopplungen: ⁴J_4-H,6-H = 1.7 Hz;
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 18.89 (C-11), 19.60 (C-12), 21.24 (C-9), 56.14 (C-8), 110.74 (C-4), 118.93 (C-3'), 122.54 (C-1), 123.82 (C-6), 123.97 (C-1'), 129.03 (C-5), 130.46 (C-4'), 131.69 (C-6'), 137.94 (C-5'), 139.26 (C-2), 146.31 (C-3), 151.36 (C-2').
HRMS für C₁₆H₁₈O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 281.1154, gef.: 281.1157
MS (EI, GCMS): m/z(%): 258 (100) [M]⁺, 243 (10) [M-CH₃]⁺.
Elementaranalyse für C₁₆H₁₈O₃: ber: 74.39%, H: 7.02%, gef.: C: 74.32%, H: 7.20%
2,2'-Dihydroxy-5'-isopropyl-3-methoxy-5-methylbiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.05 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 4-Isopropylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als bräunliches Öl erhalten.
Ausbeute: 0.53 g (39%, 1.9 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.23 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.30
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.27 (m, 6H), 2.36 (s, 3H), 2.91 (dt, J = 13.8, 6.9, 6.9 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H), 6.13–6.27 (m, 2H), 6.82–6.65 (m, 1H), 6.25 (m, 2H), 6.75 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.99 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.19–7.12 (m, 2H);
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 21.25, 24.27, 33.40, 56.18, 110.92, 117.60, 123.91, 124.23, 125.07, 127.29, 128.80, 130.57, 139.29, 141.42, 146.31, 151.51.
HRMS für C₁₇H₂₀O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 295.1310, gef.: 295.1297
MS (EI, GCMS): m/z(%): 272 (80) [M]⁺, 257 (100) [M-CH₃]⁺.
2,2'-Dihydroxy-3-methoxy-5-methyl-5'-tert-butylbiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.26 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 4-Tert-butylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als gelbliches Öl erhalten.
Ausbeute: 0.48 g (34%, 1.7 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.52 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.24
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.34 (s, 9H), 2.37 (s, 3H), 3.94 (s, 3H), 6.17 (s, 1H), 6.24 (s, 1H), 6.75 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.99 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.31–7.29 (m, 1H), 7.33 (dd, J = 8.4, 2.5 Hz, 1H).
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 21.28, 31.61, 34.20, 56.18, 110.91, 117.25, 123.92, 124.41, 124.63, 126.38, 127.78, 130.58, 139.32, 143.70, 146.32, 151.22.
HRMS für C₁₈H₂₂O₃ (ESI+) [M+Na⁺]: ber: 309.1467, gef.: 309.1476
MS (EI, GCMS): m/z(%): 286 (28) [M]⁺, 271 (100) [M-CH₃]⁺.
2,2'-Dihydroxy-3',5'-di-tert-butyl-5-methyl-3-methoxybiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 3.12 g (15 mmol, 3.0 Äquiv.) 2,4-Di-tert-butylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 9:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als farbloser Feststoff erhalten.
Ausbeute: 0.41 g (24%, 1.2 mmol)
GC (Methodehart, HP-5): t_R = 15.15 min
R_f(CH:EE = 9:1) = 0.35
m_p = 120.2°C (inn-Pentan umkristallisiert)
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.36 (s, 9H), 1.50 (s, 9H), 2.38 (s, 3H), 3.96 (s, 3H), 6.00 (s, 1H), 6.05 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 7.16 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.39 (d, J = 2.5 Hz, 1H).
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 21.23, 29.88, 31.69, 34.40, 35.23, 56.17, 111.03, 123.96, 124.17, 125.09, 125.50, 130.42, 136.73, 139.72, 142.36, 146.45, 149.82.
MS (EI, GCMS): m/z(%): 342 (22) [M]⁺, 327 (100) [M-CH₃]⁺.
2,2'-Dihydroxy-3',5-dimethyl-3-methoxy-5'-tert-butylbiphenyl
Es wurden 0.69 g (5 mmol, 1.0 Äquiv.) 4-Methylguajacol und 2.47 g (15 mol, 3.0 Äquiv.) 2-Methyl-4-tert-butylphenol in 27 mL HFIP und 6 mL MeOH gelöst, 0.68 g MTES zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie” im Laufmittel 4:1 (Cyclohexan:Essigsäureethylester) aufgereinigt und das Produkt als gelbliches Öl erhalten.
Ausbeute: 0.69 g (46%, 2.3 mmol)
GC (Methode hart, HP-5): t_R = 14.79 min
R_f(CH:EE = 4:1) = 0.33
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.37 (s, 9H), 2.39 (d, J = 2.4 Hz, 6H), 3.94 (s, 3H), 6.15 (s, 1H), 6.17 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.79 (s, 1H), 7.17 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.24 (d, J = 2.4 Hz, 1H);
¹³C-NMR (101 MHz, CDCl₃) δ = 16.90, 21.28, 31.67, 34.12, 56.16, 110.94, 124.02, 124.17, 124.59, 125.41, 125.65, 127.86, 130.47, 139.50, 143.07, 146.40, 149.41.
MS (EI, GCMS): m/z(%): 300 (18) [M]⁺, 285 (100) [M-CH₃]⁺.
Versuchsergebnisse
In Tabelle 1 sind die Ausbeuten und Selektivitäten aufgelistet:
Tabelle 1:
Tabelle 1 zeigt, dass ein großes Spektrum strukturell unterschiedlicher Phenole mit der oben beschriebenen Methode zur direkten Kreuzkupplung gebracht werden können.
Vergleichsversuche
In einer ersten Versuchsreihe (VR1), welche unter erfindungsgemäßen Bedingungen erfolgte, wurden die allgemeine Arbeitsvorschrift dahingehend abgewandelt, dass 0.757 mmol des ersten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox1 und 2,271 mmol des zweiten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox2 gelöst wurden.
Als Vergleichsversuche wurde eine zweite Versuchsreihe (VR2) durchgeführt. Hier wurden die allgemeine Arbeitsvorschrift dahingehend abgewandelt, dass 0.757 mmol des ersten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox1 und 0.757 mmol des zweiten Phenols mit einem Oxidationspotential E_Ox2 gelöst wurden. Im Vergleichsversuch lagen also die beiden Phenole zu gleichen Teilen vor. Tabelle 2: Vergleich von Ausbeuten und Selektivitäten bei Reduzierung des Überschusses einer Phenolkomponente auf ein Äquivalent
Elektrolyseparameter: n(Phenol1) = 0.757 mmol, Leitsalz: MTES, c(MTES) = 0.09 M, V(Lösungsmittel) = 5 mL, Anode: BDD/Si, Kathode: BDD/Si, j = 2.8 mA/cm², T = 50°C, Q = 2 F*n(Phenol1). Die Elektrolyse erfolgt galvanostatisch.
^a: isolierte Ausbeute bezogen auf n(Phenol1);
^b: via GC bestimmt. AB: Kreuzkupplungsprodukt, BB: Homokupplungsprodukt.
Der Tabelle 2 kann klar entnommen werden, dass bei nicht erfindungsgemäßen Bedingungen, also in der zweiten Versuchsreihe (VR2), deutlich schlechtere Ausbeuten erzielt wurden, als in der ersten Versuchsreihe (VR1) unter erfindungsgemäßen Versuchsbedingungen.
Einfluss des Lösungsmittels
Tabelle 3: Einfluss des MeOH-Zusatzes auf das Oxidationspotential
1. Phenol:
2. Phenol:
Für die beiden dargestellten Phenole wurde in einer Messreihe jeweils deren Oxidationspotential bestimmt. Die Bestimmung erfolgte hierbei in 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol (HFIP) und Methanol (MeOH), wobei die Menge an Methanol (MeOH) variiert wurde. (Die Angaben sind Vol-%)
Arbeitselektrode: Glaskohlenstoff, Gegenelektrode: Glaskohlenstoff,
Referenzelektrode: Ag/AgCl, v = 10 mV/s,
Oxidationskriterium: l = 0.1 mA/cm², c(Phenol) = 0.152 M,
Leitsalz: MTES, c(MTES) = 0.09M.
Lösungsmittel: HFIP und MeOH
Die Versuchsreihe zeigt deutlich, dass durch die Zugabe von Methanol die Differenz der beiden Oxidationspotentiale (ΔE) merklich erhöht werden kann.
Einfluss der Oxidationspotentialdifferenzen (ΔE_Ox) auf Ausbeuten und Selektivitäten
Cyclovoltammetrische Messungen eingesetzter Substrate ergeben, dass Unterschiede einzelner Oxidationspotentialdifferenzen (ΔE_Ox) mit Selektivitäten und Ausbeuten der elektrochemischen Kreuzkupplung von Phenolen korrelieren. Eine größere Potentialdifferenz ergibt bessere Ausbeuten und verbesserte Selektivitäten. Tabelle 4: ΔE_Ox in Abhängigkeit der para-Substituenten

Arbeitselektrode: Glaskohlenstoff, Gegenelektrode: Glaskohlenstoff, Referenzelektrode: Ag/AgCl in ges. LiCl/EtOH, v = 10 mV/s, Oxidationskriterium: l = 0.05 mA/cm², c(Phenol) = 0.152 M, Leitsalz: MTES, c(MTES) = 0.09M. Lösungsmittel: HFIP. ΔE_Ox = E(Ox.Pot._{Kupplungspartnet} – Ox.Pot._{Tabelleneintrag}). NP: Nebenprodukt; GC: Gaschromatographische Integration von Produktverhältnissen.
Tabelle 4 zeigt, dass hier größtmögliche ΔE_Ox von Vorteil sind. Eintrag 1 zeigt eine um 10 mV größere ΔE_Ox im HFIP/MeOH-System als in reinem HFIP, wodurch eine hervorragende Selektivität zur Bildung des Kreuzkupplungsproduktes gegeben ist. Nebenprodukte wie Homokupplungsprodukte sind die Folge auch bei Eintrag 2: Hier scheint ΔE_Ox = –0.22 V zu klein zu sein, um eine Homokupplung zu vermeiden. Nebenreaktionen können die Ausbeute auch drastisch reduzieren, wie Eintrag 3 zeigt. Hier bedingt eine ΔE_Ox in HFIP/MeOH von lediglich – 0.05 V einen Einbruch der Menge an gebildetem Kreuzkupplungsprodukt. Tabelle 5: ΔE_Ox in Abhängigkeit der meta-Substituenten
Arbeitselektrode: Glaskohlenstoff, Gegenelektrode: Glaskohlenstoff, Referenzelektrode: Ag/AgCl in ges. LiCl/EtOH, v = 10 mV/s, Oxidationskriterium: l = 0.05 mA/cm², c(Phenol) = 0.152 M, Leitsalz: MTES, c(MTES) = 0.09 M. Lösungsmittel: HFIP. ΔE_Ox = Ox.Pot._{Kupplungspartner} – Ox.Pot._{Tabelleneintrag.} NP: Nebenprodukt; Gaschromatographische Integration von Produktverhältnissen.
Tabelle 5 zeigt in Eintrag 1, dass möglicherweise weder in reinem HFIP noch mit 18% MeOH-Anteil das optimale ΔE_Ox-Fenster getroffen worden ist. In beiden Fällen treten Nebenprodukte auf und die GC-Produktintegrale lassen nur kleinere Mengen des Kreuzkupplungsproduktes vermuten. Eintrag 2 zeigt mit einer steigenden ΔE_Ox (hier |ΔE| = 0.25 V) eine Einbuße der Ausbeute. Das Optimum scheint hier bei 0.13 V < |ΔE_optimal| < 0.25 V zu liegen. Die Grenze von |ΔE| = 0.13 V wird in Eintrag 3 untermauert. Hier tritt keine Kreuzkupplungsproduktbildung auf, wohingegen bei leicht größerer ΔE_Ox in reinem HFIP hier Spuren des gewünschten Biphenols isolierbar sind. Tabelle 6: ΔE_Ox weiterer Phenol-Substitutionsmuster

Arbeitselektrode: Glaskohlenstoff, Gegenelektrode: Glaskohlenstoff, Referenzelektrode: Ag/AgCl in ges. LiCl/EtOH, v = 10 mV/s, Oxidationskriterium: l = 0.05 mA/cm², c(Phenol) = 0.152 M, Leitsalz: MTES, c(MTES) = 0.09 M. Lösungsmittel: HFIP. ΔE_Ox = Ox.Pot._{Kupplungspartner} – Ox.Pot._{Tabelleneintrag.} NP: Nebenprodukt; Gaschromatographische Integration von Produktverhältnissen.
Tabelle 6 gibt die Abhängigkeit zu den jeweiligen Substratklassen der ΔE_Ox-Fenstergrößen wider. Je nach Substitutionsmuster können selbst kleine ΔE_Ox (Eintrag 2, hier ΔE_Ox = 0.03 V) bereits eine deutliche Selektivität zur Produktbildung hervorrufen. Die Wichtigkeit der Größe von ΔE_Ox auf die Selektivität der Reaktion wird hierdurch untermauert.
Anhand der durchgeführten Versuche konnte aufgezeigt werden, dass über das Lösungsmittel bzw. das Lösungsmittelgemische die Differenz der Oxidationspotentiale (ΔE) der beiden Phenole beeinflusst werden kann. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Differenz der Oxidationspotentiale (ΔE) der beiden Phenole eine deutliche Auswirkung auf das Kupplungsverhalten/-ergebnis hat. Somit konnte dargelegt werden, dass sich die Kupplungsreaktion zweier Phenole mit unterschiedlichen Oxidationspotentiale über die entsprechende Wahl des Lösungsmittels, bzw. Lösungsmittelgemisches steuern lässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Sartori et al. J. Org. Chem. 1993, 58, 7271–7273 [0003]
Sartori et al. [0004]
Kirste et al. Chem. Eur. J. 2011, 17, 14164–14169 [0005]
Kirste et al. Org. Lett., Vol. 13, No. 12, 2011 [0005]
Kirste et al. Chem. Eur. J. 2009, 15, 2273–2277 [0005]

Claims

Verbindung gemäß einer der allgemeinen Formeln (I) bis (III):
wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰ R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl, -O-Alkyl; R⁸, R¹⁵, R¹⁷ für -Alkyl stehen; R¹, R⁹, R²², R²³ ausgewählt ist aus: -H, -Alkyl; und für den Fall, dass R³ für -Me steht, R¹ und R² nicht gleichzeitig für -H stehen.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰, R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei R⁴ und R⁵ für -H stehen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R³ und R⁶ für -Alkyl stehen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei R¹¹ für -O-Alkyl steht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei R¹³ für -Alkyl steht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei R¹⁹ für -Alkyl steht.
Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biphenolen umfassend die Verfahrensschritte: a) Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches sowie eines Leitsalzes, in ein Reaktionsgefäß, b) Zugabe eines ersten Phenols mit einem Oxidationspotential |E_Ox1| in das Reaktionsgefäß, c) Zugabe eines zweiten Phenols mit einem Oxidationspotential |E_Ox2| in das Reaktionsgefäß, wobei gilt: |E_Ox2| > |E_Ox1| und |E_Ox2| – |E_Ox1| = |ΔEI|, wobei das zweite Phenol gegenüber dem ersten Phenol im Überschuss zugesetzt wird, und das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass |ΔEI| im Bereich von 10 mV bis 450 mV liegt, d) Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung, e) Anlegen einer Spannung an die Elektroden, f) Kupplung des ersten Phenols mit dem zweiten Phenol zu einem Biphenol.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das zweite Phenol gegenüber dem ersten Phenol mindestens in der doppelten Menge eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Verhältnis von erstem Phenol zum zweiten Phenol im Bereich von 1:2 bis 1:4 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei entweder das erste Phenol oder das zweite Phenol eine -O-Alkyl-Gruppe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass |ΔE| im Bereich von 20 mV bis 400 mV liegt,
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Reaktionslösung frei von organischen Oxidationsmitteln ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das erste Phenol und das zweite Phenol ausgewählt sind aus: Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, IIIb:
wobei R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R¹⁰, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁶, R¹⁸, R¹⁹, R²⁰, R²¹, R²⁴ ausgewählt sind aus: -H, -Alkyl, -O-Alkyl; R⁸, R¹⁵, R¹⁷ für -Alkyl stehen; R¹, R⁹, R²², R²³ ausgewählt ist aus: -H, -Alkyl, und hierbei folgende Kombinationen möglich sind: erstes Phenol Ia Ib IIa IIb IIIa IIIb zweites Phenol Ib Ia IIb IIa IIIb IIIa
Verfahren nach Anspruch 14, wobei für den Fall, dass R³ für -Me steht, R¹ und R² nicht gleichzeitig für -H stehen.