DE1064509B

DE1064509B - Verfahren zur Herstellung von substituierten Azulenen

Info

Publication number: DE1064509B
Application number: DEST13219A
Authority: DE
Inventors: Dr Klaus Hafner
Original assignee: Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Current assignee: Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Priority date: 1957-11-29
Filing date: 1957-11-29
Publication date: 1959-09-03

Description

Die Synthese von in 1- und/oder 3-Stellung substituierten Azulenen kann nach den bisher bekannten Verfahren grundsätzlich auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen, nämlich entweder in der Weise, daß für die Synthese des bicycliscben Systems solche Ausgangsprodukte eingesetzt werden, die direkt zu in 1- und/oder 3-S teilung substituierten Azulenen führen (W. Treibs und Mitarbeiter, Fortsch. ehem. Forsch., Bd. 3, 1955, S. 336 bis 352; deutsche Patentschriften 942 326 und 1 000 378) oder aber durch nachträgliche Einführung von Substituenten in die 1- und/oder 3-S teilung des Azulens durch elektrophile Substitution (A. G. Anderson jun. und Mitarbeiter, J. Amer. ehem. Soc., Bd. 72, 1950, S. 3824; Bd. 75, 1953, S. 4980; W. Treibs und Mitarbeiter, Fortsch. ehem. Forsch., Bd. 3, 1955, S. 367 bis 371). Während es nach den zuerst genannten !'"erfahren bisher gelang, solche Azulene herzustellen, die in 1- und/oder 3-Stellung Alkylgruppen, den Phenylrest und auch die Carbalkoxygruppe besitzen, konnte man nach dem zweiten Verfahren ebenfalls in die 1- und/oder 3-Stellung von Azulenen Halogenatome, Nitrogruppen, Sulfogruppen, Azogruppen und schließlich auch Acylgruppen einführen.

Es wurde nun gefunden, daß man eine große Zahl von Substitutionsprodukten des Azulens in einer technisch vorteilhaften Weise erhalten, kann, wenn man ein in der 1-Stellung durch eine Aminomethyl- oder eine Oxymethylgruppe substituiertes Azulen mit einer ein bewegliches Wasserstoff atom besitzenden organischen Verbindung umsetzt. An Stelle der durch eine Aminomethylgruppe substituierten Ausgangsprodukte kann man auch deren quartäre Salze verwenden. Außerdem kann man 1-Immoniumsalze der Azulene als Ausgangsprodukte verwenden. In den beiden zuletzt erwähnten Fällen ist es aber erforderlich, an Stelle der ein bewegliches Wasserstoffatom besitzenden Verbindungen deren Metallsalze, zweckmäßig deren Alkalisalze, zu verwenden.

Als Azulene, die in der 1-Stellung durch eine Aminomethyl- oder eine Oxymethylgruppe substituiert

Verfahren zur Herstellung
von substituierten Azulenen

Anmelder:

Studiengesellschaft Kohle m. b. H.,
Mülheim/Ruhr, Kaiser-Wilhelm-Platz 1

Dr. Klaus Hafner, Marburg/Lahn,
ist als Erfinder genannt worden

sind, sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur das 1-Aminomethyl- und das 1-Oxymethylazulen, sondern auch solche Derivate dieser Verbindungen gelten, in denen die Wasserstoffatome der Aminogruppe, der Oxygruppe oder der Methylengruppe durch Substituenten, z. B. Alkyl- oder Arylreste, ersetzt sind. Die Wasserstoff atome an den anderen Kohlenstoffatomen des bicyclischen Systems der verwendeten Azulene können in beliebiger Weise, z. B. durch Alkyl-, Aryl-, Halogen-, Nitro-, Azo-, Acyl- und andere Gruppen, substituiert sein. Besonders können aber auch Azulene als Ausgangsprodukte verwendet werden, die eine im Sinne der Erfindung umsetzungsfähige Gruppe, z. B. eine Aminomethyl- oder eine Oxymethylgruppe, außer in der 1-Stellung auch noch in der 3-Stellung des Azulenringes enthalten, da in diesen Fällen beide Gruppen gemäß der Erfindung umgesetzt werden können.

Die Umsetzung gemäß der Erfindung verläuft bei Verwendung eines 1-Aminomethylazulens als Ausgangsprodukt vermutlich über ein intermediär entstehendes, nicht isolierbares Methylenazuleniumion im Sinne der folgenden Gleichung:

CH₉

-hn;

+ HX

II

In dieser Gleichung steht R für Wasserstoff oder einen Substituenten, wie Alkyl oder Aryl, HX für eine Verbindung mit beweglichem Wasserstoffatom und X in der Verbindung der allgemeinen Formel III für den an die Methylengruppe getretenen, um ein Wasserstoffatom ärmeren Rest der eingesetzten Verbindung HX. Bei der obigen Umsetzung wird Ammoniak ader ein Amin abgespalten.

909 610/421

Bei Verwendung eines 1-Oxymethylazulens als Ausgangsprodukt verläuft die Umsetzung vermutlich im Sinne der folgenden Gleichung unter Abspaltung von Wasser:

CH₂

OH IV V

Als Komponente HX in obigen Reaktionsgleichungen eignen sich alle organischen Verbindungen, die ein reaktionsfähiges Wasserstoffatom besitzen, und zwar sowohl solche, in denen dieses Wasserstoffatom direkt an ein C-Atom gebunden ist, als auch Verbindüngen, in denen das reaktionsfähige Η-Atom über ein Heteroatom, wie N, O oder S, mit dem Kohlenstoff verbunden ist. Verbindungen dieser Art sind z. B. der Malonsäureäthylester, der Cyanessigsäureäthylester, das Nitromethan, die Barbitursäuren, das Antipyrin, das Phenylmethylpyrazolon, das Piperidin und das Phenol.

Die Umsetzung dieser Azulenderivate mit organischen Verbindungen, die ein reaktionsfähiges Wasserstoffatom besitzen, erfolgt in vielen Fällen bereits bei Zimmertemperatur. Sonst können Temperaturen bis zu 150° C verwendet werden. Als Lösungsmittel für die Reaktionskomponenten kann man sowohl eine der an der Reaktion beteiligten Verbindungen als auch ein indifferentes organisches Lösungsmittel, in dem beide Reaktionsteilnehmer oder auch nur einer löslich ist, wie Benzol oder Petroläther, verwenden.

An Stelle der Aminomethylazulene können auch deren quartäre Salze, die durch Einwirkung von Dialkylsulfat, Methyljodid oder anderen Alkylierungsmitteln leicht hergestellt werden können mit Alkalimetallverbindungen der oben näher beschriebenen Verbindungen mit einem reaktionsfähigen Wasserstoffatom umgesetzt werden. Man gelangt dabei zu ΟΗ^Θ

-H₂O + HX

X III

den gleichen Azulylmethylverbindungen wie bei Einsatz der Aminomethyl- bzw. Hydroxymethylazulene. Außerdem können als Ausgangsprodukte aber auch die Immoniumsalze der folgenden Konstitution verwendet werden:

Die Immoniumsalze können z. B. erhalten werden, wenn in 1- und/oder 3-Stellung unsubstituierte Azulene mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel

r ist ^x

Il ^XR₂
O

in der R, R₁ und R₂ Wasserstoff, Alkyl-, Aralkyl- oder Arylreste bedeuten und halogenhaltige saure Kondensationmittel in einem basischen Lösungsmittel umgesetzt werden. Die Bildung der Immoniumsalze erfolgt wahrscheinlich gemäß folgender Gleichung:

[Po₂ ci₂r

-HPO₂Cl₂

CHCl

R R

VII

Die Umsetzung eines Immoniumsalzes mit dem Natriumsalz eines Malonsäureesters erfolgt wahrscheinlich gemäß folgender Gleichung:

,COOR

Na-CH:

— NaCl

COOR

,CH₃

—ην ;

CH₅-N CH-COOR

IX

CH₃ COOR
XI

COOR COOR XII

Die Umsetzung gemäß der Erfindung verläuft in technisch einfacher Weise und mit guten Ausbeuten. Die erhaltenen Endprodukte sind neue Produkte.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Azulenderivate sind in einfacher Weise zugänglich. So gelangt man zu Aminomethylazulenen durch Umsetzung von in 1- und/oder 3-Stellung unsubstituierten Azulenen mit Formaldehyd und Aminen unter den Bedingungen der bekannten Mannich-Reaktion (vgl. H. Hellmann und G. Opitz, Zschr. f. Angew. Chem., Bd. 68, 1956, S. 265 bis 272; F.F.Blicke, Organic Reactions, Bd. 1, 1942, S. 303), 1- und/oder 3-Hydroxymethylazulene erhält man in quantitativer Ausbeute durch Reduktion von Azulenaldehyden und

ϊ 064

-ketonen mit Lithiumaluminiumhydrid oder auch AIuminiumdialkylhydrid.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

2,4 g 1-Hydroxyäthylguajazulen [hergestellt durch Umsetzung von Guajazulenaldehyd-(l) mit Methylmagnesiumbromid] werden in 10 ecm Aceton gelöst, zu dieser Lösung 1 ecm 70%ige Perchlorsäure gegeben und anschließend unter Eiskühlung 2 g Piperidin eingetropft. Danach wird das Reaktionsgemisch mit Wasser versetzt und mit Äther extrahiert. Nach dem Trocknen der ätherischen Phase über Natriumsulfat wird der Äther im Vakuum abgezogen und der Rückstand mit Petroläther an einer Al₂ O₃-S äule chromatographiert. Das tiefblaugefärbte Eluat wird dann im Vakuum vom Petroläther befreit und der dabei erhaltene Rückstand aus Äthanol umkristallisiert. Man erhält 2,5 g (= 81% der Theorie) 1-Piperidinoäthylguajazulen in Form tiefblauer Kristalle. F.=42 bis 43° C.

CH₃

25

CH₃-CH

C JIo

35

Die Verbindung ist in verdünnten Säuren leicht löslich.

Beispiel 2

Eine Lösung von 4,6 g 1-Dimethylaminomethyl-4,6,8-trimethylazulen (hergestellt aus 4,6,8-Trimethylazulen, Bis-Dimethylaminomethan und Paraformaldehyd in Eisessig) und 2,2 g Cyanessigsäureäthylester in 25 ecm Benzol wird nach Zusatz von etwa 50 mg Kaliumhydroxyd 5 Stunden am Rückflußkühler gekocht. Dabei wird Dimethylamin frei, welches in Äther oder in ein anderes Lösungsmittel eingeleitet werden und anschließend als Hydrochlorid oder Pikrat quantitativ bestimmt werden kann. Nach dem Erkalten wird die Reaktionslösung vom Kaliumhydroxyd abfiltriert und an einer Al₂ O₃-S äule chromatographiert. Das dabei erhaltene blauviolette Eluat befreit man im Vakuum vom Benzol und kristallisiert den Rückstand aus Essigsäureäthylester mehrmals um. Man erhält 5,3 g (=77»/» der Theorie) 4,6,8-Trimethylazulylmethylcyanessi'gsäureäthylester als tiefblauviolette Kristalle. F. = 123° C.

60

CH,

CH.

CH₂

CH

/ \
CN COOC₂H₅

Beispiel 3

4,6 g l-Dimethylaminomethyl-4,6,8-trimethylazulen werden mit 100 mg Kaliumhydroxyd in 20 ecm trockenem Piperidin 4 bis 5 Stunden auf 70 bis 80° C erwärmt. Danach wird die Reaktionslösung vom Kaliumhydroxyd abfiltriert und anschließend das Piperidin im Vakuum abdestilliert. Den Rückstand chromatographiert man in Petroläther an Aluminiumoxyd. Der beim Einengen des Eluats hinterbleibende Kristallbrei wird aus Äthanol mehrmals umkristallisiert. So erhält man schließlich 4,5 g (=72% der Theorie) 1-Piperidmome£hyl-4,6,8-trirnethylazulen in Form tiefblauviolettgefärbter Kristalle,

die sich in verdünnter Essigsäure mit violettroter Farbe leicht lösen. F.=24° C.

Beispiel 4

Zu einer Lösung von 3,7 g des Joidmethylats des Dimethylaminomethyl-4,6,8-trimethylazulens in 20 ecm absolutem Tetrahydrofuran wird eine Lösung von 1,9 g Natriummalonsäurediäthylester ebenfalls in absolutem Tetrahydrofuran langsam eingetropft. Nach etwa 2 Stunden versetzt man die violettgefärbte Reaktionsmischung mit Wasser und extrahiert das Azulenderivat mit Äther. Nach dem Trocknen der ätherischen Phase dampft man den Äther im Vakuum ab und chromatographiert den Rückstand in benzolischer Lösung an Aluminiumoxyd. Danach wird das Eluat im Vakuum vom Benzol befreit und der Rückstand mehrmals aus Alkohol umkristallisiert. Man erhält 2,9 g 4,6,8-Trimethylazulylmethylmalonsäurediäthylester in Form violetter Kristalle. F. = 115 bis 116° C.

CH_a

-CH,

COOC₂H₆

COOC₂H.

Beispiel 5

Zu einer Lösung von 7,4 g des Jodmethylats des 1 - Dimethylaminomethyl - 4,6,8 - trimethylazulens in 50 ecm Wasser wird unter Rühren eine Lösung von 1,5 g Kaliumcyanid in 10 ecm Wasser bei etwa 40° C langsam eingetropft. Dabei entweicht aus der Reaktionsmischung Trimethylamin. Nach beendeter Reak-

tion wird die Reaktionsmischung mit Äther mehrmals ausgeschüttelt und die ätherische Phase über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abziehen des Äthers im Vakuum chromatographiert man den Rückstand in benzolischer Lösung an Aluminiumoxyd. Das Eluat wird vorsichtig zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus Äthanol umkristallisiert. Man erhält 2,5 g (=60% der Theorie) 4,6,8-Trimethylazulylacetonitril als braunviolette Kristalle vom Schmelzpunkt 87 bis 88° C.

methylazulyl) -äthylen^-dicarbonsäurediäthylester in Form tief dunkelroter Nadeln vom Schmelzpunkt 111 bis 112° C.

CH

—CEL

Beispiel 6

In eine Lösung von 9,2 g Natriummalonsäureäthylester in 60 ecm absolutem Tetrahydrofuran trägt man as unter Rühren 13,0 g 4,6,8-Trimethylazulyl-l-methyldimethylimmoniumchlorid (hergestellt aus 4,6,8-Trimethylazulen und Phosphoroxychlorid in Dimethylformamid)

CH

35

40

langsam in kleineren Anteilen ein. Dabei färbt sich die Reaktionslösung intensiv blauviolett. Nach beendeter Reaktion versetzt man die Reaktionsmischung mit Wasser und extrahiert sie mit Äther. Nach dem Trocknen der ätherischen Phase über Natriumsulfat wird der Äther im Vakuum bei Zimmertemperatur abgedampft. Als Rückstand hinterbleibt ein violettgefärbtes öl, welches im Verlauf einiger Stunden Di- methylamin abspaltet und dabei erstarrt. Der kristalline Rückstand wird mehrmals aus Äthanol umkristallisiert, und man erhält schließlich 15 g l-(4,6,8-Tri^v COOC₂H₅
COOC₂H₅

Durch Verseifung dieses Dicarbonsäureesters mit alkoholischer Kalilauge erhält man die l-(4,6,8-Trimethylazulyl)-äthylen-2-dicarbonsäure. F. = 161 bis 162° C.

Beispiel 7

3,4 g des Jodmethylats von 1-Dimethylaminoi werden in 50 ecm eines Gemisches aus 3 Volumina Acetonitril, 2 Volumina absolutem Äthanol und 1 Volumen Wasser gelöst, mit 2 g Kaliumcyanid versetzt und diese Mischung 6 Stunden zum Sieden erhitzt. Dabei schlägt die Farbe der Lösung von Blau nach Violett um. Das Reaktionsgemisch wird von ungelösten Stoffen abfiltriert, im Vakuum weitgehend eingeengt und der Rückstand dann in Benzol aufgenommen. Nach dem Eindampfen der benzolischen Phase wird das zurückbleibende Öl mit Tetrachlorkohlenstoff an Aluminiumoxyd (neutral, Aktivitätsstufe I nach Brockmann) chromatographiert. Man erhält schließlich das 1-Cyanomethyl-3-methylazulen in Form grüner Kristalle vom Schmelzpunkt 36,5 bis 38° C. Ausbeute: 67°/o,

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von substituierten Azulenen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der 1- und/oder 3-Stellung durch eine Aminomethyl- oder eine Öxymethylgruppe substituiertes Azulen mit einer ein bewegliches Wasserstoffatom besitzenden organischen Verbindung oder ein quartäres Salz eines in der 1- und/oder 3-Stellung durch eine Aminomethylgruppe substituierten Azulens oder ein 1-Immoniumsalz eines Azulens mit einem Metallsalz einer ein bewegliches Wasserstoffatom besitzenden organischen Verbindung umgesetzt wird.

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