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 desselbenInfo
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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
(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
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.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.
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
(CH3J3C
CO2C2H5
C(CH3J3 (III)
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:
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.
= 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-
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.
= 377 ταμ, ε = 2900.
= 262 πΐμ, f = 525C.
Schultern bei:
= 215 mn,
= 198
= 198
= Ί0200.
= 13350.
= 13350.
Paramagnetische Elektronenresonanz:
In festem Zustand:
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.
= 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.
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.
= 0,125 - 0,150 Oe.
Das Produkt ist in Methanol nicht beständig.
Claims (1)
1. 2,5 - Di - tert - butyl - 3,4 - diäthoxycarbonylpyrrol-1-oxyl
der Formel I
C2H5CO2
CO2C2H5
C(CH3J3 (D
C(CH3J3 (D
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