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Verfahren zur Herstelluna von substituierten 1.4-Dihvdroovridinen
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
in 1-, 3- und 4-Stellung substituierten 1,4-Dihydropyridinen.
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Substituierte 1,4-Dihydropyridine spielen sowohl bei enzymatischen
Reaktionen als auch als Pharmawirkstoffe eine bedeutende Rolle. Sie lassen sich
prinzipiell auf zwei Wegen herstellen, zum einen durch Reduktion von Pyridinen und
dessen Derivaten, wobei häufig Gemische von 1,2- und 1,&-Dihydropyridinen entstehen
und zum anderen durch Cyclisierung von acyclischen Ausgangsstoffen (R.E. Lyle in
R.A. Abramovitch The Chemistry of Heterocyclic compounds: Pyridin and its Derivatives"
Vol. 14 Supplement part I, Seite 137, New York 1975). Hier ist insbesondere die
Methode von Hantzsch zu nennen, nach der substituierte t,4-Dihydropyridine durch
Kondensation von 2 mol B-Dicarbonylverbindung mit 1 mol Aldehyd in Gegenwart von
Ammoniak entstehen (Merck-Index, tOth Edition, 1983, Seite ONR-39).
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Trotz vielseitiger Variationen der Synthesemethoden, die von D.M.
Stout and A.3. Meyers in Chem. Rev. 1982, 8Z, 223 zusammengefaßt sind, lassen sich
gewisse Substitutionsmuster an 1.4-Dihydropyridinen z.Z. nur schwierig verwirklichen.
So lassen sich z.B. in 1-, 3- und 4-Stellung monosubstituierte und insbesondere
am Stickstoff arylsubstituierte l,4-Dihydropyridine nur schwer synthetisieren.
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Die Umsetzung von Ammoniak mit in 3-Stellung disubstituierten Glutardialdehyden
führt zu 3,3-disubstituierten 1,4-Dihydropyridinen (vgl.
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E.M. Kosower und T.S. Sorensen in J. Org. Chem. 27 (1962) Nr. 11,
S. 3764 und G. Fraenkel et al. 3. Amer. Chem. Soc. 94 (1972) 13, 5. 4732) während
die Umsetzung mit unsubstituiertem Glutardialdehyd direkt Pyridin liefert (R.C.
Elderfield, Heterocyclic Compounds. Vol. 1 (1950> S. 452). Werden statt Ammoniak
primäre Amine mit 3,3-disubstituierten Glutardialdehyden umgesetzt. so erhält man
das entsprechende in 1-Stellung substituierte 1.4-Dihydropyridinderivat. Über die
Reaktion von primären Aminen mit in 2- undloder 3-Stellung monosubstituierten Glutardialdehyd
ist nichts bekannt.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Herstellungsweg
zu in 1-, 3- und 4-Stellung monosubstituierten 1.4-Dihydropyridinen zu finden.
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Es wurde nun gefunden, daB man substituierte 1,4-Dihydropyridine der
allgemeinen Formel (I)
in der die Reste R1 und R2 gleich oder verschieden sind und einen verzweigten oder
unverzweigten Alkylrest, einen Cycloalkyl- oder Bicycloalkylrest, einen Aryl- oder
Aralkylrest bedeuten oder miteinander unter Ausbildung eines 5- oder 6-gliedrigen
Ringes verbunden sind, oder in der einer der Reste R1 oder R2 ein Wasserstoffatom
ist und in der R3 ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest, ein Allyl-, Cycloalkyl-,
Aralkyl-, Aryl- oder ein heterocyclischer Rest ist, besonders vorteilhaft dadurch
herstellen kann, daß man in 2- undloder 3-Stellung durch R1 bzw. R2 substituierte
Glutardialdehyde, wobei R1 und R2 die obengenannte Bedeutung haben, mit primären
Aminen der Formel H2NR3, in der R3 die obengenannte Bedeutung hat, umsetzt und das
1,4-Dihydropyridin (1> durch Destillation oder Kristallisation aus dem rohen
Reaktionsgemisch gewinnt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in 2- und/oder 3-Stellung
substituierte Glutardialdehyde (II) mit primaren Aminen gemäß folgender Reaktionsgleichung:
zu substituierten 1.4-Dihydropyridinen (1) umsetzen.
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Als substituierte Glutardialdehyde (II) kommen solche Verbindungen
in frage, bei denen R1 undloder R2 verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppen z.B.
mit je 1 bis 20, insbesondere 1 bis 10, vorteilhaft 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten,
also z.9. Hethyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert.-Butyl-,
Pentyl- oder Isopentylgruppen. Die Alkylreste konnen sich durch unter den Reaktionsbedingungen
indifferente Gruppen. z.B. Alkoxygruppen substituiert sein.
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Weiterhin kommen für R1 und/oder R2 Cycloalkylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen
in Betracht. Beide Reste R1 und R2 können auch miteinander unter Ausbildung eine
5- oder 6-gliedrigen Ringes z.B. eines Cyclopentan oder eines Cyclohexanringes verbunden
sein.
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Die Reste R1 undloder R2 können auch Arylgruppen mit z.B. 6 bis 15
oder Aralkylgruppen mit z.B. 7 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten. Neben Alkylsubstituenten,
wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert.-Butyl-, Pentyl-
und Isopentyl können die aromatischen Kerne noch durch unter den Reaktionsbedingungen
inerte Gruppen, z. n, die Alkoxygruppe oder Halogen, substituiert sein.
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Die beiden Reste R1 und R2 können gleich oder verschieden sein und
einer der beiden Reste R1 oder R2 kann auch für Wasserstoff stehen.
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Die zur Umsetzung mit den Glutardialdehyden zu verwendenden Amine
H2NR3 können breit variiert werden. So kommen z.B. Amine in Betracht, in denen R3
ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest, ein Allyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-,
Aryl- oder ein heterocyclischer Rest ist.
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Geeignete Alkylreste sind solche mit z.B. 1 bis 30, insbesondere 1
bis 20 C-Atomen. Besonders vorteilhaft sind bei Raumtemperatur flüssige Alkylamine
mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen. Die Alkylreste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen
inerte Gruppen, z.B. Alkoxy-, Aryloxy- oder Aminogruppen substituiert sein oder
heterocyclische Ringe, z.B.
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eine Dihydropyranyl- oder eine Pyranylgruppe tragen. Weiterhin können
noch Ethylen- oder Acetylengruppen. sowie Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-, z.B. Allyl-,
Cyclohexyl- oder Cyclohexenylgruppen vorhanden sein.
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Im Fall von asymmetrisch substituierten Aminen wird das Chiralitätazentrum
bei der Umsetzung nicht beeinflußt.
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Der Rest R3 kann auch eine Cycloalkyl- oder Bicycloalkylgruppe mit
5 bis 10, insbesonder 5 bis 8 Kohlenstoffatomen sein. Hier sind beispielsweise der
Cyclopentyl-, Cyclohexyl- oder Norbornylrest zu nennen. Diese Reste können noch
durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen z.B.
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Alkyl- oder Alkoxygruppen substituiert sein oder im Ring ein Heteroatom
enthalten.
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Weiterhin kommen für den Rest R3 Aralkylgruppen mit z.B. 7 bis 20,
insbesondere 7 bis 15 Kohlenstoffatomen, in Betracht, wobei die aromatischen Kerne
neben Alkylsubstituenten noch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z.B.
Halogen, Alkoxy- oder Cyanogruppen tragen können.
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Zu besonders interessanten Verbindungstypen von 1.4-Dihydropyridinen
(I) gelangt man flann. wenn man fur die Umsetzung Aryl- oder Heteroarylamine verwendet,
z.B. Anilin, 1-Naphthylamin. 2-Amino-pyridin, 2-Amino-pyrimidin oder 4-Amino-chinolin.
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Die aromatischen Kerne können weitere unter den Reaktionsbedingungen
inerte Substituenten tragen. Hier sind insbesondere Alkylgruppen mit 1 bis 5 C-Atomen,
Halogene. z.B. Fluor oder Chlor, Trifluormethyl-, Alkoxy- oder Aryloxy-, Carboxyalkyl-
und Cyanogruppen zu nennen.
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Auf 1 mol Glutardialdehyd (11] wendet man zweckmäßigerweise 0,8 bis
1,2 mol des Amins an. Vorteilhaft erfolgt die Umsetzung der Reaktionspartner in
der Weise, daß man das Amin und eine äquimolare Menge an Glutardialdehyd (Ifl, der
mit einem geeigneten organisthen Lösungsmittel verdünnt ist, bei Raumtemperatur
zusammengibt. Feste Amine werden zweckmäßigerweise in einem inerten Lösungsmittel
aufgenommen und dann die Umsetzung mit dem Dialdehyd durchgefuhrt. Für die Reaktion
geeignete Lösungsmittel sind insbesondere Aromaten und Ether. z.B. Toluol, Tetrahydrofuran
oder Dioxan. Die Kondensation verläuft bei Raumtemperatur bereits in den meisten
Fällen so schnell, daß beim Stehen der Reaktionsmischung über Nacht ein fast vollständiger
Umsatz erreicht ist. Durch zusätzliches Erwärmen der Reaktionsmischung läßt sich
die Umsetzung beschleunigen. So ist es zweckmäßig, die Reaktionspartner bei Raumtemperatur
zusammenzugeben und anschließend auf 80 bis 2000C, insbesondere 100 bis 1600C zu
erwärmen.
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Das bei der Reaktion gebildete Wasser scheidet sich in der Regel als
zweite flussige Phase aus dem Reaktionsgemisch aus. Es wird zweckmãBigerweise mit
Hilfe eines Auskreisaufsatzes fortwährend durch Destillation aus dem Reaktionsgemisch
heraustransportiert, so daß auf diese Weise leicht der Endpunkt der Umsetzung bestimmt
werden kann. In der Regel werden 0,5 bis 2,5, insbesondere 0,5 bis 1,5 mol Lösungsmittel
pro mol Dial(II) verwendet. Sofern Ether, z.B. Tetrahydrofuran in größerer Menge
zugesetzt wird, kann die Reaktion ablaufen, ohne daß sich eine zweite flüssige Phase
abscheidet.
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Die Gewinnung des 1,4-Dihydropyridins (I) aus dem rohen Reaktionsgemisch
erfolgt in an sich bekannter Weise durch Destillation oder Kristallisation. Dabei
wird vorteilhaft so verfahren, daß man zunächst das Lösungsmittel zusammen mit dem
Reaktionswasser, falls dieses nicht während der Reaktion ausgekreist worden ist,
abdestilliert. Dann wird das DihydrQ-pyridin 111 durch Destillation nach den dafür
üblichen Techniken, drucklos oder unter vermindertem Druck, gereinigt. Feste Dihydropyridine
kristallisieren in der Regel aus dem Reaktionsgemisch aus und werden durch UmkristaLlisation
aus Aromaten, Estern oder Ethern gereinigt.
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Nach dem erfindungagemäßen Verfahren werden die substituierten 1,4-Dihydropyridine
tI) auf einfachem Wege in guten Ausbeuten und hoher Reinheit gewonnen. Es sind in
der Regel leicht gelblich gefärbte Verbindungen, die wegen ihrer Oxidationsempfindlichkeit
vorteilhaft unter Luftausschluß und ohne Lichteinwirkung aufbewahrt werden. ,- -
Die
in 3-, 4- und 1-Stellung substituierten 1.4-Dihydropyridine lassen sich unter Zuhilfenahme
von Hydrierkatalysatoren in einfacher Weise mit Wasserstoff zu den entsprechend
substituierten Piperidinen umsetzen. Auf diese Weise gelangt man zu N-Aryl-piperidinen.
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Werden in 1-Position Reste (vom Amin eingebracht} verwendet. die eine
Wasserstoffaufnahme unter Stabilisierung durchführen können. z.B. die N-Benzylderivate,
die unter Abspaltung von Toluol, diesen Wasserstoff übernehmen können. so kann man
bei der thermischen Behandlung solcher N-Benzyl-1.4-hydropyridine sehr leicht zu
den in 3- bzw. 4-Stellung substituierten Pyridinen gelangen. Auch bei anderen am
Stickstoff eingebrachten Resten, z.B. i-tert.-6enzylamin, tritt bei der thermischen
Belastung der 1,4-Dihydropyridine diese Spaltung ein.
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Beispiel 1 3-Methyl-4-ethyl-1-phenyl-1,4-dihydropyridin.
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In einer Destillationsapparatur werden 93 g Anilin vorgelegt und im
Verlauf von 30 Minuten 189 9 eines Gemisches aus 142 g frisch destillierten 2-Methyl-3-ethyl-glutardialdehyd
und 47 g Tetrahydrofuran zugetropft.
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Die Mischung erwärmt sich und wird zur Vervollstindigung des Umsatzes
noch 30 Minuten bei einer Temperatur von 120 bis 1300C gehalten. Dabei destilliert
ein Teil des Tetrahydrofurans zusammen mit etwas Wasser über.
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Die Temperatur wird gegen Ende der Reaktionszeit auf 1580C angehoben;
es destillieren insgesamt bei Normaldruck 86 g über. Danach wird der Druck auf 2,7
mbar abgesenkt. Es werden folgende Fraktionen erhalten: 2. 940C bis 1100C 5 g 3.
1120C bis 1160C 181 g Dest. Rückstand 9 g Fraktion 3 besteht nach der gaschromatographischen
Analyse zu über 99 2 aus dem 3-Methyl-4-ethyl-1-phenyl-1.4-dihydropyridin. NMR-
und IR-Spektren zeigen das Vorliegen der reinen Verbindung.
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Die Ausbeute an 1,4-Dihydropyridin, bezogen auf das eingesetzte 1,5-Pentandial,
liegt bei 90,8 2.
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Beispiel2 3-n-Propyl-4-n-butyl-1-(2.6-dimethylphenyl?-1 .4-dihydropyridin.
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Nach der unter Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise werden 134 g
2,6-Dimethylanilin mit einem Gemisch von 213 g 2-n-Propyl-3-n-butyl-1,5-pentandial
und 110 9 Tetrahydrofuran umgesetzt. Zur Vervollständigung der Reaktion wird das
Reaktionsgemisch 4 Stunden auf 1400C erhitzt, wobei
1QX g eines
Gemisches aus Tetrahydrofuran und Wasser uberdestillieren.
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Die Fraktionierung liefert folgende Werte: GC-Analyse 1.Fraktion:
128 bis 1500C bei 0,65 mbar 34 g 18 Z 1.4-Dihydropyridin 2.Fraktion: 136 bis 1560C
bei 0,65 mbar 36 g 84 Z 1,4-Dihydropyridin 3.Fraktion: 140 bis 1600C bei 0,65 mbar
212 g 98,5 Z 1,4-Dihydropyridin 4.Fraktion: 140 bis 2000C bei 0,65 mbar 15 g 89
Z 1,4-Dihydropyridin 5.Destillationsrückstand 13 g An 3-n-Propyl-4-n-butyl-1-(2.6-dimethylphenyl)-1,4-dihydropyridin
wurden 25? g ermittelt; die Ausbeute, bezogen auf das eingesetzte 1,5-Pentandial
liegt bei 93 Z.
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Weitere Beispiele zur Herstellung von substituierten 1,4-Dihydropyridinen
finden sich in den nachfolgenden Tabellen.
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tabelle 1 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = CH3, R2 = C2H5
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in OC/mbar in X |
1 k 114-12812.7 |
* |
2 | J 132-13812,7 |
0 |
3 137-14411.3 60 |
s <> 102-103/2,7 |
5 sNz ^>* B0- 8612,7 |
6 m 15212.7 50 |
r |
Cl |
7 * 154-15614.0 80 |
8 zu * 126-129/2,7 80 |
9 5 * 111-11514.0 90 |
10 > 132-135/2,7 |
11* 116133/1,3 |
116-13311.3 |
12 1 138-142/1,3 |
13 zu 110-120/1,3 |
< 108-122/1,3 |
14 * |
Tabelle 1 (Fortsetzung) 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = CH3, R2 = C2H5
Beispiel R3 kpip Ausbeute |
in °C/mbar in X |
15 zuzu* 130-13612,7 |
16 Cl e * 130-136/2,7 |
17 > * 140-144/2,7 |
18 -* 128-133/2,7 |
19 * 114-11612.? |
Cl |
20 >* 157-16012,7 |
C1 |
F3C |
21 G * 111-112/4,0 |
22 C1--* 167/5,0 |
23 9 * 110-112/2,7 |
0 |
24 /C''* Fp. 242-248 |
HO |
25 zu 120-123/4,0 |
26 >~oOs * 70- 7812,7 |
27 X * 10012.7 |
28 G* -" 162-164/2,7 |
Tabelle 1 (Fortsetzung) 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = CH3, R2 = C2H5
Beispiel R3 kpip Ausbeute |
in OC/mbar in X |
tR) |...H |
29 C |
H s 12 120/5,0 |
(S)1 ..* |
30 |
g NH* 122/4,0 60 |
IR) |..-H |
31 a L 12015.3 80 |
(5) I..* |
32 a NH 100-102/2,7 |
33 1 126-140/4,0 |
34 * r 110-120/4,0 70 |
35 ¼ 172-173/4,0 70 |
36 H* 152/1,3 70 |
36 |
37 AT 176/4,0 70 |
38 1 * 80- 9212,7 80 |
I |
39 MM 184-186/2,7 40 |
40 r 128-14614.0 70 |
Tabelle 1 (Fortsetzung) 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = CH3, R2 = C2H5
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °C/mbar in X |
41 --r 178/4,0 40 |
42 2 1XB-162/4,0 50 |
I I 12-154/5,0 D |
43 tG¼* 144-15414,0 8fl |
ss ½¼* 176-18414.0 70 |
Tabelle 2 1,4-Dihydropyridine
mit R1 2 C2H5; R2 = n-C3H7
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °C/mbar in X |
Cl |
-1 C* * 167-170/2,7 80 |
Cl |
F3C |
2 120-12512,7 |
3 Ot 130-134/2,7 90 |
4 | * 90-100/2,7 70 |
5 - N3* 136-146/4,0 80 |
6 b 134/s,0 70 |
7 c0* 100-102/2,7 70 |
8 ¼* 186-1901X,0 80 |
9 zu* 120-126/4,0 70 |
10 G 180-205/2,7 60 |
11 X * 80/2,7 40 |
12 1 150-188/4,0 70 |
Tabelle 2 (Fortsetzung} 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = C2H5 -> 52 = n-C3H7
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °Clmbar in X |
13 C ° < 170-200/4,0 |
14 ß 134-14014,0 70 |
15 »Mi)* 158-162/4,0 4(1 |
16 zu* 158/2,7 70 |
Bl;/fc\ |
17 156-163/4,0 60 |
Tabelle 3 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = n-C3H7; R2 = n-C4H9
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °C/mbar in X |
1 G 192-1941A,0 ~ 80 |
2 Q#'-N'* 152-160/4,0 w 80 |
3 >* 145-146/s,0 " 80 |
F3C |
4 9 * 148-152/4,0 » 80 |
5 9 * 138-145/2,7 " 60 |
6 > x 120-122/2,7 " 80 |
7 G * 124-136/2,7 U 80 |
8 5 136-140/1,3 - 80 |
9 Ü* 140-148/2,7 - 80 |
10 &L* 142-14412,7 " BO |
Tabelle 4 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = i-C3H7; R2 = i-C4H9
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °Clmbar in t |
1 t * 125-13012.7 Be |
2 9 * >-i 125-135/2,7 90 |
3 zu* 140-145/2,7 92 |
4 zu 135-145/2,7 90 |
5 zu 115-130/2,7 85 |
6 < * 155-16512,7 70 |
7 + 150-15512,7 80 |
8 > * 153-164 85 |
9 ½,* 138-153/2,7 75 |
9 GS 138-153/2 7 75 |
10 > * 92- 93/2,7 50 |
11 'YcvZ( 133-137/1,3 85 |
Tabelle 4 (Fortsetzung) 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = i-C3H7: R2 = i-C4H9
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in °C/mbar in X |
G/c\I |
12 G 142-150/2,7 70 |
N |
13 C * 174-176J2,7 85 |
14 6 -* 012,7 75 |
15 < * 100-112/1,3 65 |
16 < 114-128/2,7 80 |
Tabelle 5 1,4-Dihydropyridine
Beispiel Rt R3 kp/p Ausbeute |
in °C/mbar in X |
1 CH3 < 158-160/2,7 70 |
2 CH3 2 * 184-186/1,3 60 |
3 CH3 5t 170-172/2,7 40 |
4 CH3 158-160/2,7 70 |
F3C |
5 Cm3 ** 166-176/2,7 50 |
6 H zu* Fp.95-99 70 |
Tabelle 6 1,4-Dihydropyridine
mit R1 = CH3; R2 =
Beispiel R3 kp/p Ausbeute |
in OC/mbar in X |
1 zu* 172-180/1,3 45 |
2 9* 184-190/2.7 85 |
3 &¼* 172-174/2,7 s0 |
4 HOOC-* Fp.183-202/ 75 |
5 < I 140-144/1,3 40 |
6 9 * -" 154/1.3 BS |
7 < * 185-207/2,7 60 |
Cl |
8 G 190-197/2,7 75 |