DE2263534B2 - 18.10.72 USA 298682 Spiro- eckige Klammer auf furan-2 (3H)-1 '-phthalan eckige Klammer zu -3,3'· dione und Verfahren zu deren Herstellung sowie Reagenz mit einem Gehalt einer dieser Verbindungen F. Hoffmann-La Roche & Co AG, Basel (Schweiz) - Google Patents

18.10.72 USA 298682 Spiro- eckige Klammer auf furan-2 (3H)-1 '-phthalan eckige Klammer zu -3,3'· dione und Verfahren zu deren Herstellung sowie Reagenz mit einem Gehalt einer dieser Verbindungen F. Hoffmann-La Roche & Co AG, Basel (Schweiz)

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DE2263534B2 DE2263534A DE2263534A DE2263534B2 DE 2263534 B2 DE2263534 B2 DE 2263534B2 DE 2263534 A DE2263534 A DE 2263534A DE 2263534 A DE2263534 A DE 2263534A DE 2263534 B2 DE2263534 B2 DE 2263534B2
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Description

O C = O
(D
Die Erfindung betrifft Spiro-[furan-2(3H)-l'-phthalan]-3,3'-dione der allgemeinen Formel I
in der R einen bis zu 8 C-Atome enthaltenden Alkylrest, einen gegebenenfalls durch ein Halogenatom oder bis zu 8 C-Atome enthaltende AIkoxygruppen substituierten Phenylrest oder den Naphthylrest bedeutet.
2. Verfahren zur Herstellung von Spiro-[furan-2- <3H)-l'-phthalan]-3,3'-dionen der im Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß man eine organische Lösung des Enamins der allgemeinen Formel II
C = O
(II)
in der R1 und R2 einen niedrigen Alkylrest bedeuten, wobei diese Reste zusammen mit dem Stickstoffatom einen gesättigten 5- oder 6gliedrigen Ring bilden können und der noch ein weiteres Stickstoff- oder Sauerstoffatom als Ringatom enthalten kann, und R die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt, das durch Umsetzung einer 2 - (α - Hydroxycinnamoyl) - benzoesäure der allgemeinen Formel (III)
(III)
OH
in der R die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt, mit einem entsprechenden Amino-Methenylierungsmittel in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels erhalten worden ist, in schwach basischem Medium bei einer Temperatur von 10 bis 40' C der wäßrigen Hydrolyse unterwirft und das Reaktionsprodukt anschließend anin der R einen bis zu 8 C-Atome enthaltenden Alkylrest, einen gegebenenfalls durch ein Halogenatom oder bis zu 8 C-Atome enthaltende Alkoxygruppen substituierter. Phenylrest oder den Naphtbylrest bedeutet und ein Verfahren zu deren Herstellung sowie Reagenz mit einem Gehalt einer dieser Verbindungen.
Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen mit primäre Aminogruppen enthaltenden Verbindungen, vorzugsweise Polypeptiden und Aminosäuren, und biogenen Aminen unter Bildung stark fluoreszierender Produkte reagieren und hochempfindliche Reagenzien für die Bestimmung solcher Verbindungen darstellen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden daher nachstehend auch als »Fluorogene« bezeichnet.
Es sind verschiedene Reagenzien und Methoden zur Bestimmung von primäre Aminogruppen enthaltenden Verbindungen bekannt. Die Verwendung von Ninhydrin als ein Reagens für die Colorometrie beim Nachweis und der Bestimmung von Aminosäuren, Aminen und Peptiden ist beispielsweise seit ungefähr 60 Jahren bekannt. Sie dient als Basis für die bekannte »Stein-Moorew-Technik zur automatischen Bestimmung von Aminosäuren, die heute weit verbreitet ist. McC a m a η und Robins beschrieben eine fluorometrische Methode für den Nachweis von Serum-Phenylalanin, wobei die Reaktion zwischen Ninhydrin und Phenylalanin benützt wird, und sie entdeckten bei dieser Gelegenheit, daß Fluoreszenz durch die Zugabe einer Anzahl von Peptiden in ausgeprägter Weise verstärkt wurde.
Später beschrieben Udenfriend und Mitarbeiter. Anal. Biochem. 42, S. 222 bis 237 (1971), eine fluorometrische Bestimmungsmethode für Verbindungen, die primäre Aminogruppen enthalten, insbesondere für Peptide und Aminosäuren. Diese Bestimmungsmethode gründet sich auf die Reaktion zwischen der eine primäre Aminogruppe enthaltenden Verbindung mit Ninhydrin und einem Aldehyd, vorzugsweise Phenylacetaldehyd. Dabei wurde gezeigt, daß diese
2 63
iä thode wirksamer und empfindlicher als die »Stein- ?We ß jechi.ik und die »McCaman-Robins«-Me-
^reeeniiber diesen bekannten Reagenzien weisen <· j· erfindungsgemäßen Verbindungen verschiedene 5 * V rteile auf. Sie sind wesentlich empfindlicher und er- . VO ben eine maximale Fluoreszenzwirkung bereits bei
SfinVdie erfindungsgemäßen Verbindungen in wäß-■ m Medium stabil, so kann der Nachweis und die io itestimrnung von Verbindungen, die primäre Aininonoen enthalten, in einem derartigen Medium Hurchgeführt werden, so daß sich die Methode für : raktische Zwecke besonders eignet. Dies ist beson- An im Hinblick auf die Bestimmung von Amino- 15 !äuren und Peptiden wichtig, die im allgemeinen in einem wäßrigen Medium gefunden und analysiert
Die KeaKtion zwischen dem Fluorogen der allgemeinen Formel I und Verbindungen, die primäre 20 Aminogruppen enthalten, ist schnell und quantitativ. Die Reaktion kann über einen breiten pH-Bereich irnn ungefähr pH 4 bis ungefähr pH 11 durchgeführt werden Die Geschwindigkeit und Vollständigkeit der Reaktion des Fluorogens mit der die primäre Aminooruooe enthaltenden Verbindung ist innerhalb eines «H Bereichs zwischen ungefähr 8 und 9 optimal. Beimelsweise veriäuft die Reaktion eines Fluoregens der Firmel I mit einem einfachen primären Amin. wie Alhylamin, bei Zimmertemperatur in diesem pH-Bereich sofort vollständig. .
Gegenüber der aus einer ternaren Reaktion zwi- «■hen einer eine primäre Aminogruppe enthaltenden Verbindung, Ninhydrin und Phenylacetaldehyd begehenden Bestimmungsmethode stellt die Verwen-Hnne der Fluorogene der allgemeinen Formel I einen erheblichen Vorteil dar. Während bei den bekannten Methoden notwendigerweise das Gemisch der Reagenzien auf eine Temperatur von ungefähr 60 C 13 bis 30 Minuten lang erwärmt werden mußte, damn die maximale Fluoreszenz auftrat, entwickeln im Gegensatz hierzu die erfindungsgemäßen Fluorogene die maximale Fluoreszenz augenblicklich bei Zimmertemperatur. Ferner ist die Stärke der erzielten Fluoreszenz bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen und gleichen Konzentrationen von primäre Aminogruppen enthallender Verbindung im alleemeinen 10- bis 50mal stärker als diejenige, die vergleichsweise mit den bekannten Methoden erzielt wird Dadurch wird die Bestimmung kleinster Mengen so von primäre Aminogruppen enthaltenden Verbindungen ermöglicht, wobei Konzentrationsbereiche erfaßt werden die bisher einer Bestimmung nicht zuganglich waren Dank der hohen Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Fluorogene können kleine Mengen an Peptiden und Aminosäuren nachgewiesen und bestimmt werden, wie sie beispielsweise be. der Isolierung aus einem vorgegebenen Organ oder einem einzelnen Versuchstier anfallen. ...„
Mittels der erfindungsgemäßen Verbindungen laßt sich beispielsweise das Vorliegen einer Verbindung. die eine primäre Aminogruppe enthalt, in einer Losung dadurch nachweisen, daß man die Probe 1111 einem Überschuß an einem Fluorogen der Formel 1 bei einem gewünschten pH-Wert versetzt und die entstehende Fluoreszenz mißt. Vorzugsweise wird die wäßrige Lösung, welche die zu bestimmende Vcrbinenthält mit einer Lösung des betreffenden Huorogens in einem aprotischen, mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, wie Acetonitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Tetrahydrofuran, Dioxan, versetzt. Ein 10-' bis 5000facher molarer Überschuß an dem Fluoroe.en wird bevorzugt verwendet. Ein 50- bis lOOOfacher molarer Überschuß ist ganz besonders bevorzugt.
Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Huorogene zur Bestimmung der Anwesenheit einer Verbinduna, die eine primäre Aminogruppe enthalt, insbesondere von Aminosäuren auf papierchromatographischen oder dünnschichtchromatographischen Systemen. Bei einer solchen Technik wird das Fluorogen in einem Lösungsmittel, vorzugsweise einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, gegebenentalls in Gegenwart eines pH-Puffers, auf das Chromatographiesystem appliziert, gewöhnlich als ein Spray, und das System danach unter einer Fluoreszenzlichtquelle überprüft. Die Entwicklung der Fluoreszenz erfolgt bei Zimmertemperatur sofort, und es besteht deshalb keinerlei Notwendigkeit, das Chromatogramm zu erhitzen, um die Fluoreszenz zu entwickeln. Hierdurch wird ein entscheidender Vorteil im Vergleich zu den bekannten Methoden erzielt.
Weiterhin lassen sich die erfindungsgemaßen Huorogene in automatisierten Analysengeräten zur Bestimmung von Aminosäuren verwenden. Bei einer solchen Methode wird ein Probenstrom, der ein leil des ausfließenden Eluates aus einem chroma^raphischen System ist. mit einer Verbindung der Formel 1 beim gewünschten pH-Wert vermischt und das Oemisch sofort mit Hilfe eines Spektrofluorometers analvsiert. Auf diese Art und Weise zeigt das Aufschreiben der Fluoreszenz, die der kontinuierlich fließende Probonstrom entwickelt, die Anwesenheit und Konzentration verschiedener Aminosäuren an.
Die folgenden Versuche zeigen die,über egenheit der erfindungsgemäßen Spiro-[furan-2(3H)-l -pnlhd lÄd
uas 4- rnen>is|jiivjLiu.u.. - 2(3Η),Γ - phthalan]-3,3'-dion (Beispiel 1) wurde im Vergleich zu dem bekannten Reagens Ninhydrin/Phenylacetaldehyd wie folgt geprüft.
Lösung A
5,39mgLeucyl-alanin werden in 100ml 0,05-m Phosphat-Puffer (pH-Wert 8) gelöst. Anschließend wird 1 ml dieser Lösung mit 100 ml des gleichen Puffers verdünnt.
Lösung B
28 mg 4-Phenylspiro[furan-2(3H),l'-phthalan]-3,3'-dion werden in 100 ml Aceton gelöst.
Lösung C 178 mg Ninhydrin werden in 50 ml Äthanol gelöst.
Lösung D 24 mg Phenylacetaldehyd werden in 50 ml Aldehyd gelöst.
Der Vergleichsversuch wird durchgeführt, indem bei Raumtemperatur 3 ml der Lösung A in einem Fall mit 1 ml der Lösung B und im zweiten Fall mit 0.5 ml der Lösung C und 0.5 ml der Lösung D vermischt werden.
Die Fluoreszenz wird sofort, nach einer halben Man erhält die folgenden Konzentrationsverhält-
Stunde und bei der Verwendung von Ninhydrin/ nisse:
Phenylacetaldehyd nach einer zusätzlichen halben Leucyl-alanin 5 Nanomol/ml
Stunde gemessen (Anregungsstrdhlung 391-3 nm,Fluo- Reagens 0,5 μΜοΙ/ml
reszenzstrahlung 480 nm). Die gemessenen relativen 5 (!OOfacher Überschuß!
Fluoreszenzintensitäten, in arbiträren Einheiten aus- Acetonitril 25%
gedrückt, sind in der nachstehenden Tabelle aufge- Wäßriger Puffer 75% führt.
Die Fluoreszenz wird sofort gemessen. Relative Fluoreszenz '° Meßinstrument ... Farrand Spectrofluorometer
Anregung 390 nm; Spalt 10, 10
Mischung Sofort '/, Stunde Zusätzl.' , Stunde bei Fluoreszenz-
600 strahlung 385 nm; Spalt 20, 20
15 Empfindlichkeit ... 1
A und B 80, 82 81 nicht gemessen
A und B 8J, 82 81 nicht gemessen
Kontrolle 4, 4 4 nicht gemessen Ergebnisse
A, C und D 0 0 12 2o Mjl 4 . phenylspiro[furan - 2(3HU' - phthalan]-
A, C und DO 0 12 3,3'-dion als Reagens wurde eine Fluoreszenzinten-
Kontrolle 0 0 0 sität von 80. bezogen auf eine Fluoreszenzintensiläl
von 70 (bei gleicher Anregungs- und Fluoreszenzstrahlung) für einen Chininstandard, 10 mg/ml 0.01 N
Die obige Tabelle zeigt, daß mit 4-Phenylspiro[fu- 25 Schwefelsäure, beobachtet.
ran-2(3H),l'-phthalan]-3,3'-dion bei Raumtemperatur Der vorstehende Versuch wurde wiederholt, indem
sofort eine intensive Fluoreszenz erhalten wird, wäh- an Stelle von Leucylalanin Äthylamin und Äthanol an rend unter den gleichen Bedingungen mit Ninhydrin.' Stelle von Acetonitril verwendet wurde. Die gemessene Phenylacetaldehyd keine Fluoreszenz beobachtet wer- Fluoreszenzintensität unter Verwendung verschiededen kann. Nach einer halben Stunde sind die Ergcb- 30 ner erfindungsgemäßer Spirolactonreagenzien ist in nisse unverändert. Nach Erwärmen der Ninhydrin der folgenden Tabelle IV angegeben. Der Fluoreszenz-Phenylacetaldehyd-Mischung auf 6O0C während einer intensität, die bei Verwendung von 4-Phenylspiroweiteren halben Stunde wird eine geringe Fluoreszenz [furan-2(3H),r-phthalan]-3,3'-dion erhalten wurde. — ungefähr 15% der bei Raumtemperatur mit 4-Phe- ist willkürlich der Wert 100 zugeschrieben worden. nylspiro[furan-2(3H),l'-phthaIan]-3,3'-dion sofort er- 35 und die übrigen Intensitäten sind auf diesen Wert bereichten Fluoreszenz — beobachtet. zogen.
In weiteren Versuchen wurde festgestellt, daß das „
4-Phenylspiro[furan-2(3H),l'-phthalan]-3,3'-dion mit labeile IV den verschiedensten Aminosäuren wie Glycin-, Leu- R
ein-, Phreonin-, Glutamin- und Asparaginsäure äugen- 4o
blicklich (200 bis 500 Millisekunden) reagiert, und
zwar auch mit Mengen des Amins in einer Größen- O C = O
Ordnung eines Picomols (10~12 Mol) eine sehr intensive Fluoreszenz ergibt, während die Empfindlichkeit
von üblichen Analysatoren, die mit Ninhydrin arbei- 45
ten, 10 Nanomole (10~9 Mol) beträgt und die erst | |[ O
vor kurzem unter sehr großem apparativem Aufwand
auf eine Empfindlichkeit von 0,5 Nanomol gesteigert
werden konnte. Demgegenüber ergibt das erfindungsgemäße Fluorogen in einer einfachen Apparatur eine 50 O
noch mindestens zwanzigmal größere Empfindlich-
keit. Ferner wurden folgende fluorometrische Bestimmungen durchgeführt: Geprüfte Verbindung /.„„ RcI.
Fluores-
R = An. Flstr. zenz-
55 intensität
Vorschrift _„„_ _ _
In ein Reagenzglas wird eingefüllt: pheny' (Beispiel 1) 390 475 100
3-Meihoxyphenyl 391 475 115
a) ImI einer Peptidlösung (20 Nanomol Leucyl- 60 4-Methoxyphenyl 395 495 110 alanin in 1 ml Phosphatpuffer vom pH 8) und 3,5-Dimethoxyp'henyl 390 475 120
b) 2 ml Pufferlösung (F i s c h e r) vom pH 8. Unter 4.chlorophenvl ' 390 475 110 Durchmischung mit Hilfe eines Vibro-Mischers „, ' , 1 „
werden schnell hinzugefügt: 1-Naphthyl 310 483 94
c) I ml Reagenzlösung (enthaltend 0,2 mMol einiger 65 3.4.5-TrimethoxyphenyI 390 475 60 der in der nachstehenden Tabelle IV angege- n-Propyl 370 445 47 benen und gemäß Beispiel 1 [Tabelle I] herge- An ^ Anrcgungsstrahlung.
stellten Spirolactone in 100 ml Acetonitril). 1-lstr. - nuorcs/cn^sirnhi.mn
Die Spiro-[furan-2(3H)-l'-phthalan]-3,3'-dione der oben angegebenen allgemeinen Formel I werden erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß man eine organische Lösung des Enamins der allgemeinen Formel II
HOOC
— N
R,
10
(II)
in der R1 und R2 einen niedrigen Alkylrest bedeuten, wobei diese Reste zusammen mit dem Stickstoffatom einen gesättigten 5- oder ögliedrigen Ring bilden können und der noch ein weiteres Stickstoff- oder Sauerstoffatom als Ringatom enthalten kann, und R die oben angegebene Bedeutung besitzt, das durch Umsetzung einer 2-(a-Hydroxycinnamoyl)-benzoesäure der allgemeinen Formel III
(HI)
OH
in der R die oben angegebene Bedeutung besitzt, mit einem entsprechenden Amino-Methenylierungsmittel in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels erhalten worden ist, in schwach basischem Medium bei einer Temperatur von 10 bis 4O0C der wäßrigen Hydrolyse unterwirft und das Reaktionsprodukt anschließend ansäuert.
Es ist zwar bekannt, daß Enamine durch Hydrolyse entsprechende Aldehyde bzw. Ketone ergeben und daß Ketocarbonsäuren lactonisiert werden können, jedoch war hieraus der Reaktionsablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine doppelte Cyclisierung unter Bildung eines Lacton- bzw. Dihydrofuranringes und gleichzeitige Hydrolyse stattfindet, nicht voraussehbar.
Für die Hydrolyse eignet sich als schwache Base beispielsweise ein Alkalimetallbicarbonat.
Für die Herstellung der als Ausgangsmaterial zu verwendenden Enamine der aligemeinen Formel II eignen sich als Amino-Methenylierungsmittel beispielsweise niedere Alkylacetale von N.N-disubstituierten Formamiden, wie Dimethylformamid-dimethylacetal; tris(sekundäre Amino)methane, wie tris-(Dimethylamino)methan und tris(Piperidino)methan: ferner bis (sekundäre Amino)nieder Alkoxymethane. beispielsweise bis(Dimethylamino)-t.-butoxymethan.
Der Aminorest
der Formel II wird mit Hilfe des Amino-Methenylieruntrsmiuels in das Molekül eingerührt. Acetale von N,N-disubstituierten
allgemeinen Formel
Ϊ t
O O
H N
Formamiden sind solche der
worin R3 und R4 jeweils einen niederen Alkylrest bedeuten; tris(sekundäre Amino)methane sind solche der allgemeinen Formel
H-C
und bis(sekundäre Amino)nieder Alkoxymethane sind solche der allgemeinen Formel
R5
ο
H-C
worin R5 einen niederen Alkylrest bedeutet.
Als Aminorest
— N
kommt beispielsweise in Frage der Dimethylamino- oder Diäthylamino-Rest oder der Piperidino-, Morpholino-, Pyrrolidino-, Piperazine-. Imidazolidino- und Pyrazolidinorest.
Die Amino-Methenylierungsreaktion wird in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt. Bevorzugte Lösungsmittel hierfür sind beispielsweise Formamide, insbesondere Dimethylformamid. Ein Überschuß des Amino-Methenylierungsmittels kann ebenfalls als Lösungsmittel dienen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird HN-Dimethylformamid-dimethylacetal in einem Lösungsmittelgemisch, bestehend aus N,N-Dimethylformamid und Dimethylamin verwendet. Vorzugsweise werden ungefähr ! bis ungefähr 5 Mol an dem sekundären Amin pro Mol einer Verbindung der Formel III verwendet. Diese Umsetzung wird innerhalb eines Temperaturbereichs von ungefähr 1000C durchgeführt, obgleich ein Temperaturbereich zwischen 10 und 400C bevorzugt wird. Eine besonders bevorzugte Reaktionstemperatur ist die Zimmertemperatur.
Die Verbindungen der Formel III existieren sowohl in der Diketo- wie auch in der enolisiei'en Form. Das Verhältnis dieser Tautomeren hängt unter anderem ab vom Lösungsmittel, der Temperatur, dem pH-Wert.
Die Verbindungen der Formel 111 wiederum werden durch Behandlung eines 4-Keto-3,4-dihydro-isocumarins der aligemeinen Formel IV
(IV)
mit einer Base in einem wäßrigen Medium erhalten. Die Verbindungen der Formel IV sind allgemein bekannt und werden ausgehend von einer entsprechend substituierten o-Acetylbenzoesäure und dem entsprechenden Aldehyd R-CHO hergestellt. Nicht bekannte Verbindungen der Formel IV werden in analoger Weise hergestellt.
Geeignete Basen Tür die Hydrolysereaktion der Verbindungen IV sind beispielsweise Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxyd, Alkalimetallcarbonate, wie Natriumcarbonat und Alkalimetallbicarbonate, wie Natriumbicarbonat, wobei ein Alkalimetallhydroxyd, wie N&:riumhydroxyd, bevorzugt wird. Die Temperatur Tür diese Hydrolyse liegt in einem Bereich zwischen ungefähr O und ungefähr 10O0C, vorzugsweise wird zwischen ungefähr 10 und unge-
fähr 4O0C gearbeitet. Besonders bevorzugt wird die Hydrolysereaktion in einem wäßrigen Medium durchgeführt. Ein organisches Co-Lösungsmittel, wie beispielsweise ein nieder-Alkanol oder ein organischer Äther können gegebenenfalls verwendet werden. Nach
erfolgter Hydrolyse wird das Reaktionsgemisch angesäuert.
Ferner können die Verbindungen der Formel 111 auch gemäß dem nachfolgenden Reaktionsschema hergestellt werden:
+ R —CHO
Das als Ausgangsmaterial für dieses Verfahren zu verwendende 1,3-Indandion ist leicht zugänglich, und eine vorteilhafte Synthese für diese Verbindung wurde von G r u e η und Norcross in J. Chem Educ 42. 268 (1965) oeschrieben.
Die erste Stufe der obigen Synthese ist z. B. für Benzaldehyd schon bekannt und wurde von I ο η es c u im Bull. Soc. Chem. France. 1930, S. 210 beschrieben. Ferner kann unter den Standardbedingungen der Knoevenagelreaktion gearbeitet werden. Bei dieser Reaktion wird die Kondensation zwischen dem 1,3-Indandion und dem betreffenden Aldehyd in Gegenwart eines sekundären organischen Amines ausgeführt, wobei gleichzeitig das sich bei der Reaktion bildende Wasser entfernt wird. Geeignete Lösungsmittel für die Kondensationsreaktion sind beispielsweise solche, die Azeotrope mit Wasser bilden, wie Benzol, Toluol oder Xylol. Häufig ist es erwünscht! als Lösungsmittel oder als Co-Lösungsmittel für eines der vorstehend angegebenen Lösungsmittel ein aromatisches Amin, wie beispielsweise Pyridin oder tertiäres Amin, wie Triäthylamin zu verwenden. Vorzugsweise wird das Wasser aus dem Reaktionsgemisch, entweder durch azeotrope Destillation oder auch durch Binden des Wassers an ein entsprechendes Agens, wie ein Molekularsieb, entfernt.
Die Kondensationsreaktion wird im allgemeinen bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei der Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches durchgeführt.
Die Epoxydation des gebildeten Alkyliden- oder Arylidenindandions in der zweiten Stufe wird in
Gegenwart einer geringen Menge eines basischen Katalysators in einem inerten Lösungsmittel mittels
Wasserstoffperoxyd durchgeführt. Im allgemeinen werden dabei molare Mengen an Wasserstoffperoxyd verwendet. Vorzugsweise kann jedoch auch ein geringer Überschuß, beispielsweise ein 10- bis 20%iger über-Ai fn Wasserstoffperoxyd verwendet werden.
Als Losungsmittel sind beispielsweise Wasser, ein niederes Alkanol, wie Methanol und Gemische dieser Losungsmittel geeignet.
Als basische Katalysatoren sind Alkalimelallhydroxyde, wie Natriumhydroxyd oder ein Alkalimetall-
carbonat, wie Natriumcarbonat verwendbar. Die Menge an basischem Katalysator liegt zweckmäßigerri?SVi1,ei!iem Bereich zwischen ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Molprozent. Die Konzentration an Katalysator im Keaktionsmedium sollte unter 0,1 molar gehalten
werden um ein öffnen des Epoxydringes zu vermeiden.
■ „ remPeratur der Epoxydierungsreaktion liegt
im allgemeinen in einem Bereich zwischen uneefähr 0
bis ungefähr 250C, vorzugsweise zwischen 0 und 1O0C
Ute Reihenfolge, in der die Reagenzien zugefügt
werden, ,st nicht kritisch. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, das Wasserstoffperoxyd und den basischen Katalysator zu dem Alkyliden- oder Arylider.dion hinzuzugeben. Besonders bevorzugt gibt man den
6< tfi Katalysator langsam als letzte Reaktions-
Α"'' ZU·, Um damit eine Möglichkeit für die rekhen r°"e der Reaktionstemperatur zu er-
letzte Stufe des Syntheseverfahrens wird in
einem basisch wäßrigen Medium durchgeführt, wobei sowohl der Epoxydring als auch der Cyclopentandionring gespalten wird.
Geeignete Basen für diese Spaltungsreaktion sind starke Basen, z. B. Alkalimetallhydroxyde, wie Natriumhydroxyd. Um einen maximalen Umsatz zu erreichen, ist es notwendig, ein Moläquivalent einer Base zu verwenden, obgleich im allgemeinen ein molarer Überschuß von ungefähr 2- bis lOfach an Base verwendet wird. Die Konzentration an Base im Reaktionsgemisch liegt vorzugsweise oberhalb 0,5molar bis ungefähr 5molar, besonders bevorzugt ist eine ungefähr 2molare Konzentration.
Als Lösungsmedien sind beispielsweise Wasser und Gemische von Wasser mit in Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, beispielsweise niedere Alkanole. wie Methanol oder Äthanol, sowie Äther, beispielsweise Tetrahydrofuran oder Dioxan, geeignet.
Die Temperatur der Spaltungsreaktion ist nicht kritisch und kann zwischen ungefähr OC und der Rückflußiemperatur des Reaktionsgemisches liegen. Im allgemeinen wird die Reaktion bevorzugt bei einer Temperatur zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40' C durchgeführt.
Die Verbindung der Formel III wird dann aus dem Reaktionsgemisch durch Ansäuern isoliert. Geeignete Säuren sind beispielsweise Mineralsäuren, wie Salzsäure und Schwefelsäure, organische Sulfonsäuren wie p-Toluolsulfonsäure. Die freie Säure der Formel III kann dann wie üblich, beispielsweise durch Extraktion und Kristallisation, erhalten werden.
Beispiel 1
o-(«-Hydroxycinnamoyl)benzoesäure. die dadurch erhalten worden ist, daß man zu einer Lösung aus 20 g 3-Benzyliden-4-keto-3,4-dihydroisocumarin und 400 ml Methanol 100 ml 1 η-wäßrige Natriumhydroxydlösung beifügt, das Gemisch bei Zimmertemperatur 30 Minuten rührt, dieses dann mit Wasser verdünnt und anschließend mit 10%iger Salzsäure ansäuert, wird aus dem Gemisch zweimal mit Chloroform extrahiert. Die organischen Extrakte werden mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und danach das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft. Der trockene Rückstand wird in 80 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird auf 0 C gekühlt, und unter Rühren werden 24 ml Tris-(dimethylamino)methan zugegeben. Man setzt das Rühren bei Zimmertemperatur weitere 60 Minuten lang fort. Das gebildete 1 -Dimethylamino-2-phenyl-4(o-carboxy-phenyl)-l-buten-3,4-dion wird nicht isoliert, sondern die Dimethylformamidlösung wird auf Eiswasser gegossen und die erhaltene wäßrige alkalische Lösung mit Äther extrahiert. Der Ätherextrakt wird verworfen und die wäßrige Schicht mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Dann wird die saure Lösung dreimal mit Äther/Benzol (1:1) extrahiert. Die vereinten Extrakte werden hierauf über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält einen kristallinen Rückstand, der erneut in Äther suspendiert und dann abfiltriert wird. Man erhält 12 g reines 4-Phenylspiro[furan-2(3H)-l'-phthalan]-3,3'-dion vom F. 153° C.
In analoger Weise wurden die in der nachstehenden Tabelle I aufgeführten Verbindungen unter Verwendung der in der Tabelle II aufgeführten entsprechenden 3-Aryliden- oder S-klidkih
isocumarine hergestellt.
Tabelle I
5 O
IO O R = F. Summenformel
CC)
2-Methoxyphenyl 153 CiSHi2O5
'5 3-Methoxyphenyl 118 CiSHi2O5
4-Methoxyphenyl 158 CiSHi2O5
2,4-Dimethoxyphenyl 133 C19H14O6
20 2,5-Dimethoxyphenyl 148 C19H14O6
3,5-Dimethoxyphenyl 138 C19H14O6
3,4,5-Trimethoxyphenyl 205 C20H16O7
2,4,5-Trimethoxyphenyl 179 C2OH16O7
2D 3-Chlorophenyl 144 C17H9ClO4
4-Chlorophenyl 167 C17H9ClO4
4-Bromophenyl 181 C17H9BrO4
3° 2-Naphthyl 170 C21H12O4
1-Naphthyl 191 C21H12O4
n-Propyl öl C14H12O4
35 Tabelle II
O
45 R = F. Summenformc
(Q
2-Methoxyphenyl 200 C]7H12O4
50 3-Methoxyphenyl 153 C]7H12O4
4-Methoxyphenyl 200 ^nH12O4
2,4-Dimethoxyphenyl 201 Ci8Hi4O5
2,5-Dimethoxyphenyl 160 C18H14O5
55 3,5-Dimethoxyphenyl 178 Ci8Hj4O5
3,4,5-Trimethoxyphenyl 144 C,cyH]fA,
2,4,5-Trimethoxyphenyl 210 CwHi6O6
fto 3-Chlorophenyl 224 C16H9ClO,
4-Chlorophenyl 203 C16H9ClO,
4-Bromophcnyl 204 C16H9BrO
2-Naphthyl 251 C2oH12Oj
65 1-Naphthyl 134 C20H12O3
n-Propyl 58 CnH12O3
Beispiel 2
<f
35
Ein o-(a-Hydroxy-cinnamoyl)benzoesäure enthaltender Rückstand, der dadurch erhalten worden ist, daß man zu einer Lösung von 12,5 g 3-Benzyliden-4-keto-3,4-dihydroisocumarin in 200 ml Methanol 50 ml einer 1 η-wäßrigen Natriumhydroxydlösung gibt, das Reaktionsgemisch bei Zimmertemperatur 90 Minuten rührt, dann dieses auf Eis gießt, das erhaltene wäßrige Gemisch mit 50 ml 1 η-Salzsäure ansäuert, hierauf das Gemisch viermal mit Methylenchlorid extrahiert, die vereinigten Extrakte über Natriumsulfat trocknet und anschließend im Vakuum eindampft, wird in 150 ml Dimethylformamid gelöst. Zu dieser Lösung werden 30 g tris-(Piperidino)methan hinzugefügt. Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur 5 Stunden gerührt und die Lösung, die 1-(I-Piperidino) - 2 - phenyl - 4 - (ο - carboxyphenyl) - 1 - buten-3,4-dion enthält, danach auf Eiswasser gegossen. Die alkalische wäßrige Mischung wird mit Äther extrahiert. Der Ätherextrakt wird verworfen. Die wäßrige Schicht wird mit 1 n-Salzsäure (300 ml) angesäuert und viermal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Extrakte werden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird in 75 mi Methylenchlorid gelöst und mit 1 g Aktivkohle bei Rückflußtemperatur behandelt. Die heiße Lösung wird filtriert. Das Filtrat wird bis auf 50 ml eingeengt und danach mit 100 ml Äther verdünnt. Aus dem Gemisch kristallisieren 8.4 g 4-Phenylspiro[furan-2(3H),l'-phthalan]-3,3'-dion vom F. 151 bis 153° C aus.
In analoger Weise wurden die in der Tabelle I angeführten Verbindungen unter Verwendung der entsprechenden in der Tabelle Il angegebenen 3-Aryliden- oder 3-Alkyliden-4-keto-3,4-dihydroisocumarine hergestellt.
Beispiel 3
Zu einer Lösung von 268 mg o-(.i-Hydroxycinnamoyl (benzoesäure in 5 ml Dimethylformamid werden 2 ml Dimethylformamid - dimethylacetal hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird bei Zimmertemperatur 16 Stunden stehengelassen. Die Lösung, die 1 - Dimethylamine - 2 - phenyl - 4(o - carboxyphenyl)-1 -buten-3,4-dion enthält, wird danach auf Wasser gegossen und mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Das Gemisch wird hierauf mit Methylenchlorid extrahiert, der organische Extrakt über Natriumsulfat getrocknet und dann im Vakuum eingedampft. Die derartig konzentrierte Lösung wird nun auf eine kurze Kolonne, die mit 4,5 g Silikagel gefüllt ist, gegeben und mit Methylenchlorid eluiert. Das Eluat wird im Vakuum eingedampft und der Rückstand aus Methylenchlorid/Äther (1:1) umkristallisiert. Man erhält 110 mg 4-Phenylspiro[furan-2(3H),l'-phthalan]-3,3'-dion vom F. 151 bis 154°C.
Die oben als Ausgangsmaterial verwendete o-(«-Hydroxycinnamoyl)benzoesäure ist wie folgt hergestellt worden:
Zu einer Suspension von 2,5 g 3-Benzyliden-4-keto-3.4-dihydroisocumarin in 50 ml Methanol werden 10 ml 1 η-wäßrige Natriumhydroxydlösung gegeben. Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur 1 Stunde gerührt. Man erhält eine dunkelrote Lösung. Die Lösung wird mit Wasser verdünnt, mit 10 ml 1 n-Salzsäure angesäuert und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Extrakte werden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum bei 20 bis 300C eingedampft. Der Rückstand wird in Methylenchlorid bei Zimmertemperatur gelöst. Man versetzt die Lösung mit Petroläther bis zum Auftreten einer Trübung. Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur 16 Stunden stehen gelassen und danach die inzwischen auskristallisierte Säure abfiltriert. Die Kristalle werden auf dem Filter mit Methylenchlorid/Petroläther (1 :9) gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 2 g o-(a-Hydroxycinnamoyl)benzoesäure vom F. 99 bis 1050C.
In analoger Weise sind die in der nachstehenden Tabelle III angeführten Verbindungen unter Verwendung der entsprechenden in Tabelle II angegebenen 3-Aryliden-4-keto-3,4-dihydroisocumarine hergestellt worden.
Tabelle III
CO2H
OH
R =
2-Methoxyphenyl
3-Methoxyphenyl
4-Methoxyphenyl
2,5-Dimethoxyphenyl
3,5-Dimethoxyphenyi
2,4,5-Trimethoxyphenyl
3-Chlorophenyl
4-Bromophenyl
1-Naphthyl
131—136 133—135 117—123 131—132 131 — 134 152—165 117—118 130—132 154—160
Summcnformel
C1-H14O5
CnH14O5
C17H14O5
C18H16O6
C1SH16O6
C19H18O7
C16H11ClO4
C16HnBrO4
Ferner ist das obige Ausgangsmaterial in der folgenden Weise hergestellt worden:
In einen 1-1-Rundkclben. der mit einem Wasserabscheider und einem Rückflußkühler versehen ist. werden 73,Og 1,3-Indandion, 350 ml Benzol, 53.Og
Benzaldehyd und schließlich 0,5 ml Piperidin gegeben. Das Gemisch wird unter Stickstoff am Rückfluß erhitzt, bis die theoretische Menge Wasser (8 ml) im Wasserabscheider sich angesammelt hat. Danach läßt man auf Zimmertemperatur abkühlen. Ein kristallines
Produkt fällt aus. Man "filtriert ab, wäscht dieses auf dem Filter mit Äther/Petroläther (Kp. 30 bis 6O0C) (1 : 2) und trocknet es an der Luft. Man erhält 91,0 g blaßgrüne Kristalle, die einen Schmelzpunkt von 150 bis 152C C besitzen. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in Chloroform erneut gelöst und die erhaltene Lösung durch eine mit 400 g Silicagel gefüllte Kolonne filtriert. Das Filtrat wird zur Trockene eingedampft, der Rückstand aus Benzol/Äther umkristalli-
siertund man erhält weitere 12.1 g blaßgrüne Kristalk mii einem Schmelzpunkt von 150 br 152rC. Die Gesamtausbeute an 2-Benzyliden-indan-l,3-dion beträgt 103.1 c.
analyseureine Probe, die aus Methanol umkristallisiert wird, schmilzt bei 152 bis 153° C.)
Dann werden in einen 2-1-Dreihalskolben, der mit einem Rührer und einem Rückflußkühler versehen ist, 96,0 g des obigen 2-Benzyliden-indan-l,3-dions sowie 1000 ml Methanol und 60 ml 30%igcs Wasserstoffperoxyd gegeben. Das Gemisch wird auf 5° C abgekühlt und tropfenweise 10 ml 1 n-Natriumhydroxydlösung in der Weise zugegeben, daß die Temperatur unterhalb 15° C bleibt Nachdem die gesamte Menge Natriumhydroxyd zugegeben ist, wird weitere 30 Minuten bei Zimmertemperatur gerührt. Das Gemisch wird dann auf 4,5 1 Wasser gegossen. Man erhält einen kristallinen Niederschlag, der abfiltriert und auf dem Filter mehrfach mit Wasser gewaschen wird. Man trocknet das Material über Nacht im Vakuumofen bei Zimmertemperatur. Man erhält 101,0 g 3-Phenylspiro[oxiran-2,2'-indan]-l',3'-dion in Form weißer Kristalle vom F. 154 bis 156°C.
Nach Umkristallisation aus Athylacetat schmilzt eine analysenreine Probe bei 158° C.
Hierauf werden unter Rühren zu einer Suspension von 20,0 g des obigen 3-Phenylspiro[oxiran-2,2'-indan]-l\3'-dions in 200 ml 10%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung 50 ml Methanol hinzugegeben. Die Reaktion ist leicht exotherm. Die Temperatur wird mittels eines Kühlbades unterhalb 35°C gehalten. Man setzt das Rühren 3V2 Stunden fort und gießt dann das Reaktionsgemisch in 2 1 Wasser. Die erhaltene alkalische Lösung wird mit 500 ml Äther gewaschen. Der Ätherextrakt wird verworfen. Die wäßrige Phase wird mit 10%iger Salzsäure angesäuert und mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wird mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der kristalline Rückstand wird in 500 ml Petroläther aufgeschlemmt, der 10%igen Äther enthält. Die Suspension wird nun filtriert und der feste Rückstand an der Luft getrocknet. Man erhält 18,98 g o-(a-Hydroxycinnamoyl)benzoesäure vom F. 106 bis 1150C. Durch Umkristallisation aus Methylenchlorid/ Petroläther erhält man ein analytisch reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 106 bis 115° C.
In analoger Weise sind, unter Verwendung der entsprechender Ausgangsstoffe die in der Tabelle III angegebenen Verbindungen erhalten worden.
Beispiel 4
Zu einer Lösung von 4,47 g o-(a-Hydroxy-2-methoxycinnamoyl)benzoesäure (die nach der im Beispiel 3 angegebenen Arbeitsvorschrift hergestellt worden ist) in 30 ml Dimethylfoimamid werden 5 g Tris-(dimethylamino)-methan gegeben. Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur 3V2 Stunden gerührt. Der größte Teil des überschüssigen Formylierungsmittels und des Lösungsmittels werden danach unter vermindertem Druck bei 55 bis 60° C entfernt. Der Rückstand, der l-Dimethylamino-2-(o-methoxyphenyl)-4-(o-carboxyphenyl)-l-buten-3,4-dion enthält, wird in 10 ml Dimethylformamid wieder aufgelöst und diese Lösung zu 100 ml Wasser gegeben. Das erhaltene alkalische Gemisch wird dann mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Extrakte werden verworfen. Die
ίο wäßrige Schicht wird mit verdünnter Salzsäure angesäuert und zweimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Extrakte werden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft.
Das zurückbleibende öl wird in Äther gelöst. Nach Kühlen fallen aus der Äther-Lösung Kristalle aus. Diese werden abfiltriert, und man erhält 2,4 g 4 - (2 - Methoxyphenyl)spiro[furan - 2(3H)J' - phlhalan]-3,3'-dion vom F. 152 bis 154° C.
ίο In analoger Weise erhält man aus den in Tabelle III aufgerührten Verbindungen die entsprechenden Spirolactone, die in Tabelle I angegeben sind.
Beispiel 5
Zu einer Lösung von 16,08 g (0,06 Mol) c-(a-HydroxycinnamoyDbenzoesäure (die gemäß der im Beispiel 3 angegebenen Arbeitsvorschrift hergestellt worden ist) in 60 ml 2n-Dimethylaminlösung in Dimethylformamid (hergestellt durch Verdünnen von 90 g Dimethylatnin mit Dimethylformamid bei 00C auf einen Liter) werden unter Rühren 30 ml N,N-Dimethylacetal gegeben. Das erhaltene Gemisch, das 1-Dimethylamino - 2 - phenyl - 4(o - carboxyphenyl) -1 - buten-3,4-dion enthält, wird 2 Stunden bei Zimmertemperatur stehengelassen. Man gießt dann das Ganze auf 500 ml Eiswasser. Die wäßrige Lösung wird sorgfältig mit 10%iger Salzsäure auf einen pH von 4 angesäuert. Die erhaltene Suspension wird nun dreimal mit 600 ml Äther/Benzol (1:1) extrahiert. Die Extrakte werden vereinigt, mit 500 ml l%iger wäßriger Natriumbicarbonatlösung und schließlich nut Wasser gewaschen. Die organische Lösung wird über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der feste Rückstand wird in 50 ml heißem Methylenchlorid gelöst und die Lösung mit 120 ml Äther verdünnt. Nach dem Abkühlen erhält man 9,03 g 4-Phenylspiro[furan-2(3H),l'phthalan]-3,3'-dion in Form weißer Kristalle, die bei 154 bis 1550C schmelzen. Weitere 1,54 g der Verbindung mit gleicher Reinheit erhält man nach Einengen der Mutterlauge und Zugabe von Äther. Die in Tabelle »II angeführten Verbindungen können in die entsprechenden Spirolactone, die in Tabelle I angegeben sind, auf analoge Weise übergeführt weiden.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Spiro-[furan-2(3H)-l'-phthalan]-3,3'-dione der allgemeinen Formel I
    3. Reagenz zur Bestimmung von primäre Aminogruppen enthaltenden Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Spiro-[furan-2(3 H)-l'-phthalan]-3,3'-dion der im Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel 1 in einem Lösungsmittel enthält.
DE19722263534 1971-12-27 1972-12-27 Spiro- eckige Klammer auf furan-2 (3H)-I '-phfnafan eckige Klammer zu -3,3dione und Verfahren zu deren Herstellung sowie Reagenz mit einem Gehalt einer dieser Verbindungen Expired DE2263534C3 (de)

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