DE1917048B2 - 2,5-Di-tert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

2,5-Di-tert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl und Verfahren zur Herstellung desselben

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butyl
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    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
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Description

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Pivaloylessigsäureäthylester mit Natrium umgesetzt und in Gegenwart von Jod in einem organischen Lösungsmittel dimerisiert, der so erhaltene α,/ϊ-Dipivaloylbernsteinsäure-di-äihylester in Gegenwart einer Lösung von Hydroxylaminhydroehlorid uud Natriurracetat unter Rühren erwärmt und das dabei erhaltene l-Hydroxy-Z.S-di-tert.-butyl-SAdiäthoxycarbonylpyrrol in einem organischen Lösungsmittel mit Bleidioxid oxydiert wird.
Die Erfindung betrifft 2,5-Di-tert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl der Formel 1
C2H5CO2
(CH3J3C
CO2C2H5
C(CHj)3
(D
brauchbaren Elektronenresonanzlinie verträgliche Hyperfeinstruktur des Spektrums; eine dipolare Kupplung zwischen den Spins der nichtgepaarten Elektronen und denen der Protonen des Lösungsmittels. Abgesehen davon besiizt das erfindungsgemäße freie Radikal im Vergleich mit den bereits bekannten freien Radikalen den Vorteil, bei der Magnetometrie eine deutlich verschiedene Frequenz für die Elektronenresonanz und eine sehr feine Linienbreite zu
!O liefern. Seine Resonanzfrequenzen sind unabhängig von dem Lösungsmittel, in dem es gelöst ist. Es ist daher besonders zur Anwendung in der Magnetometrie geeignet
Das erfindungsgemäße Produkt kann ferner als
Radikalpolymerisationsinhibitor, Stabilisator für Monomere, Antioxydationsmittel, PhotostabUisator sowie auch als Spinmarkierungsstoff in biologischen Molekülen benutzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die
Kondensation vorzugsweise durch Einwirkung von Natrium und anschließend gelöstem Joo, die tropfenweise unter Rühren in einem organischen Lösungsmittel, vorteilhafterweise Äther, zugesetzt werden, während die Cyclisierung durch Einwirkung einer
Lösung von Hydroxylaminhydrochlorid und Natriumacetat unter Erwärmen und Rühren während mehrerer Tage erfolgt. Die Oxydation wird durch kräftiges Rühren in einem organischen Lösungsmittel, wie Benzol oder Methylenchlorid, in Gegenwart von
Bleidioxid während etwa 15 Minuten durchgeführt.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.
Beispiel
Die erste Stufe des Verfahrens besteht in der Herstellung des α,^-Dipivaloylbernsteinsäureäthylesters der Formel II
(CH3)3C O O C(CH3J3
sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der angegebenen Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Pivaloylessigsäureäthylester mit Natrium umgesetzt und in Gegenwart von Jod in einem organischen Lösungsmittel dimerisiert, der so erhaltene α,/J-Dipivaloylbernsteinsäuredi-äthylester in Gegenwart einer Lösung von Hy-· droxylaminhydrochlorid und Natriumacetat unter Rühren erwärmt und das dabei erhaltene l-Hyiiroxy-2,5-di-tert.»butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol in einem organischen Lösungsmittel mit Bleidioxid oxydiert wird.
Das erfindungsgemäße freie Radikal ermöglicht durch Kupplung seines ungepaarten Elektrons mit den Kernen, besonders Protonen, eines Lösungsmittels die Polarisation, d. h. die erzwungene Orientierung der Spins oder kinetischen Momente derselben. Dazu besitzt das Radikal, abgesehen von einer guten chemischen Beständigkeit, eine gute Löslichkeit in einem wasserstoffhaltigen Lösungsmittel und folgende magnetische Eigenschaften: Hyperfeinlinienabstand, d. h. eine genUgend hohe Resonanzfrequenz im Feld Null, wobei die für die Protonen erhaltene Polarisation diesem hyperfeinen Abstand proportional ist, eine mit einer wirksamen Sättigung der CH-C2H5O2C
CH (II)
CO2C2H5
Man geht aus von 37,0 g Pivaloylessigsäureäthylester (90% rein), was 32,2 g oder 0,2 Mol entspricht. Diese in 30 ml Ävher aufgelöste Menge wird tropfenweise innerhalb 6 Stunden unter Rühren zu 4,6 g (0,2 gAtom) Natrium gegeben, die in kleine Stücke geschnitten und in 70 ml Äther suspendiert sind. Man rührt weitere 3 Stunden und gibt dann tropfenweise unter kräftigem Rühren innerhalb 15 Minuten eine Lösung von 20 g Jod (0,1575 gAtom) in 150 ml Äther hin;m. Der Reaktionsmischung werden 500 ml Wasser zugefügt, worauf man mit 3 · 400 ml Äther extrahiert. Man wäscht die Ätherfraktionen mit 400 ml Wasser, 400 ml einer gesättigten Kochsalzlösung, trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat und vortreibt das Lösungsmittel durch Erwärmen unter Vakuum auf einem Wasserbad.
Man erhält so 34,9 g Rohprodukt, das aus 60% a,ß - Dipivaloylbernsteinsäureäthylester (α - Isomer = 95%, /3-Isomer = 5%), 30% nicht umgesetztem Pivaloylessigsäureäthylester und 4% Verunreinigungen besteht.
Dieses Rohprodukt wird über 400 g Siliciumdioxid filtriert; durch Elution mit einem Gemisch von 95%
Petroläther und 5% Äthyläther erhält man 16,5 g ο,^-DipivaloylbernsteiDsäureäthylester, d h. eine Ausbeute von 50%. Die ersten eraierten Fraktionen sind reicher an ^-Isomer als das Ausgangsgemisch; dagegen enthalten die letzten Fraktionen 97% α-Isomer und 3% /Msomer.
Das Produkt wurde nach verschiedenen analytischen Methoden: kernmagnetische Resonanz, Infrarot- und Ultraviolett-Spektren identifiziert Man erhält so im Infrarot für die reine, 97% α-Isomer enthaltende Flüssigkeit eine Absorption vc=o bei 1710 cm"1 und v_o_c=o bei 1735 cm"1 und im Ultraviolett für die 97% α-Isomer und 3% /Msomer enthaltende Substanz in
Cyclohexan: Xn^x = 287 ηΐμ, ε = 110,
X^x = 290 ηΐμ, ε = 110,
in Methanol: X^x = 284 ηΐμ, ε = 109,
wobei ε der molaie Extinktionskoeffizient ist
Die zweite Stufe des Verfahrens besteht in der Herstellung des l-Hydroxy-2,5-ditert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrols der Formel III
C2H5O2C
(CH3J3C
CO2C2H5
C(CH3J3 (III)
Dieses Produkt wird aus Petroläther/Benzol umkristallisiert, und man erhält ein Produkt mit dem Schmelzpunkt 173° C, dessen Infrarotspektrum in Nujol die folgenden Banden zeigt:
voHSlSOcm"1; rc=o1720 und 1680 cm"1.
Das UV-Spektrum in Methanol ist wie folgt:
Zu 10,14 g a,ß nipivaloylbernsteinsäureäthylester (97% rein, d h. 2,88 ■ 10"2 Mol mit 92,5% α-Isomer und 7,5% /S-Isomer), die in 100 al Essigsäure gelöst sind, gibt man eine Lösung von 3 g Hydroxylaminhydrochlorid (4,32 · 10 "2 MoI) und 6 g Natriumacetat (4,32 · 10"2 Mol) in 42 ml Wasser. Das Reaktionsgemisch wird magnetisch gerührt und mit einem ölbad, dessen Temperatur zwischen 50 und 60° C schwankt, 13 Stunden lang erwärmt. Nach Verlauf dieser Zeit wird die Lösung durch Zugabe von 180 g Natriumbicarbonat, die in 1 1 Wasser suspendiert sind, neutralisiert. Man extrahiert mit 3 · 500 ml Äther; die Ätherfraktionen werden mit 500 ml Wasser und mit 400 ml einer gesättigten Kochsalzlösung gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach Vertreiben des Lösungsmittels unter Vakuum durch Erwärmen auf dem Wasserbad erhält man 7,8 g flüssiges Produkt, das über 120 g Siliciumdioxid nitriert wird.
Man eluiert nacheinander mit einem Gemisch von 95% Petroläther und 5% Äthyläther 6,2 g α,/3-Dipivaloylbernsteinsäureäthylester mit 94% Reinheit, d. h., eine Ausbeute von 50%, und anschließend mit einem Gemisch von 50% Petroläther und 50% Äthyläther 1,1 g eines weißen Produkte, das auf 5 mehr oder weniger pastenförmige Fraktionen verteilt wird. Zu diesen verschiedenen Fraktionen gibt man 80 ml Petroläther und gewinnt durch Abfiltrieren den im Petroläther unlöslichen Anteil. Man erhält so 0,658 g 1 - Hydroxy - 2,5 - di - tert. - butyl - 3,4 - diäthoxycarbonylpyrrol.
= 254 mm Btmx = 5200.
= 204mm Sn^x= 16000.
Die dritte Stufe des Verfahrens besteht in der Herstellung des 2,5-Di-tert-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyls der Formel I
0,510 g l-Hydroxy^S-di-tert-butykJ^diätlioxy-
carbonylpyrrol (1,51 · 10"3 Mol) werden in 200 ml Benzol gelöst Diese Lösung wird in Gegenwart von 3,38 g Bleidioxid (15,1 · 10"3 Mol) 15 Minuten lang kräftig gerührt Nach Verlauf dieser Zeit wird die Reaktionsmischung durch eine Glasfritte filtriert und das Lösungsmittel durch Erhitzen im Vakuum auf dem Wasserbad entfernt. Man erhält 0,500 g blaugriines Produkt.
Durch Chromatographie dieses Produkts an 30 g Siliciumdioxid eluiert man nacheinander mit einem Gemisch von 95% Petroläther und 5% Äthyläther 0,347 g 2,5-Di-tert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-os.yl (Ausbeute 66%) und anschließend mit 50% Petroläther/50% Äthyläther 0,10 g nicht umgesetztes Ausgangsprodukt mit dem Schmelzpunkt 1700C.
Der Schmelzpunkt des erhaltenen freien Radikals ist 700C; sein Infrarotspektrum in Nujol:
Sein UV-Spektrum in Cyclohexan:
Xn^x - 795 mm e = 31.
= 377 ταμ, ε = 2900.
= 262 πΐμ, f = 525C.
Schultern bei:
= 215 mn,
= 198
= Ί0200.
= 13350.
Paramagnetische Elektronenresonanz:
In festem Zustand:
Kapillarrohr unter Vakuum abgesiegelt, Paramagnetismus gleich (auf ± 20%) dem einer Probe von 2,2,5,5 - Tetramethyl -1 - aza - λ - cyclopenten-3-carboxamid-1 -oxyl
ΔΒ (Breite der Linie bei halber Höhe)
= 2,5 Oe ± 0,1 O1I Oe.
g (Lando-Fauor) = 2,0063.
ve = 9 527,879.
Vfl = 14 446,601.
H0 = 3 393,130 Oe.
In Lösung: Λί/1000 Lösung in Benzol: 3 Linien aN = 457 Oe
AB (Breite der Linie bei halber Höhe)
= 0,125 - 0,150 Oe.
Das Produkt ist in Methanol nicht beständig.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. 2,5 - Di - tert - butyl - 3,4 - diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl der Formel I
C2H5CO2
CO2C2H5
C(CH3J3 (D
DE1917048A 1968-04-04 1969-04-02 2,5-Di-tert.-butyl-3,4-diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl und Verfahren zur Herstellung desselben Expired DE1917048C3 (de)

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US4551539A (en) * 1983-01-17 1985-11-05 Borg-Warner Chemicals, Inc. Substituted 2,5-dimethylpyrroles
FR2727963B1 (fr) * 1994-12-07 1997-01-10 Commissariat Energie Atomique Solution contenant un radical nitroxyde pour la magnetometrie par resonance magnetique nucleaire

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NL6905115A (de) 1969-10-07
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DE1917048A1 (de) 1969-10-09
DE1917048C3 (de) 1974-07-18
BE730325A (de) 1969-09-01
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