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Verfahren zur Umwandlung von Diazoketonen in ihre zugehörigen Carbonsäuren
bzw. deren funktionellen Derivate Es ist bereits bekannt, daß nach der Methode von
Arndt-Eistert eine Carbonsäure in ihr nächsthöheres Homologes oder einen Abkömmling
der homologen Säure, etwa einen Ester oder ein Amid, überzeführt werden kann. Diese
Reaktion kann sowohl auf aliphatische als auch aromatische Säuren angewandt werden
und erfolgt über Diazoketone, die auf thermischem Wege in Gegenwart eines Metallkatalysators
in die zugehörigen Säuren umgewandelt werden können. Diese Umsetzung erfolgt nach
dem folgenden Schema:
(vgl. Organic Reactions, Bd. I, S. 38 und folgende). Insbesondere
hat man auch Bisdiazoketone bereits für die Reaktion herangezogen (a. a. 0., S.
¢5).
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So erhält man z. B. durch Einwirkung von a-Naphthoylchlorid auf Diazomethan
das a-Naphthoyldiazomethan. Bei erhöhter Temperatur erfolgt dann die Umsetzung des
Diazoketons mittels Silberoxyd als Katalysator in Anwesenheit von Soda und Natriumthiosulfat
in Wasser bei go bis loo° zur a-Naphthylessigsäure.
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Auch die Synthesen der Amide und Ester erfolgen durchweg in Anwesenheit
von Metallkatalysatoren, vorwiegend Silberoxyd bzw. Platin, in der Wärme.
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Es wurde nun gefunden, daß man auf viel schonendere «'eise die Umwandlung
von Diazoketonen in ihre zugehörigen Carbonsäuren bzw. deren funktionellen Derivate
durchführen kann, wenn man bei beliebiger Temperatur unter Bestrahlung mit ultraviolettem
Licht arbeitet. Die Verwendung von Metallkatalysatoren ist dabei völlig entbehrlich.
Die Ausbeute an Verfahrensprodukten ist sehr gut, auch wenn empfindliche Substanzen
behandelt werden, die nach dem bekannten Verfahren bei der dabei erforderlichen
Erhitzung leiden würden. Die einzuhaltende Temperatur kann auch unter o° liegen
und richtet sich nach dem angewandten Lösungsmittel, das nicht erstarren darf. Die
ultraviolette Bestrahlung kann bequem mittels geeigneter Tauchlampen, zweckmäßig
unter Einleiten von Stickstoff, erfolgen, wobei der Gasstrom das Reaktionsgemisch
durchmischt. Die Bestrahlung dauert im allgemeinen 3 bis q. Stunden, und das Ende
der Reaktion ist leicht am Aufhören der Stickstoffentwicklung zu erkennen.
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Als Lösungsmittel kommen alle bei der Arndt-Eistert-Synthese üblichen
in Betracht, z. B. Dioxan, Benzol und seine Homologen, Äther, Tetrahydrofuran, Ketone
wie Aceton, Ester und ihre Gemische mit Alkoholen, Aminen, Wasser u. a.
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Wie festgestellt wurde, verläuft die Reaktion über Ketene. Diese lassen
sich in monomerer bzw. polymerer Form isolieren, wenn man in indifferenten Lösungsmitteln
arbeitet. Die monomeren Ketene gehen mit den Umsetzungsteilnehmern, z. B. Wasser,
Ammoniak, Anilin, Alkohol u. a., in die entsprechenden funktionellen Derivate über.
Beispiel i a) Diphenylessigsäure aus Azibenzil
Belichtet man 4,4 g Azibenzil in einer Lösung von 165 cm3 Dioxan und 5 cm3 Wasser,
so erhält man bei der Aufarbeitung zu go °/a Diphenylessigsäure vom F. i45°.
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b) Diphenylessigsäureäthylester aus Azibenzil
Führt man die Belichtung der obigen Menge Azibenzil in Äthanol durch, so erhält
man zu 76111, den Diphenylessigsäureäthylester, der bei 57° schmilzt.
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c) Diphenylacetanilid aus Azibenzil
Führt man die Belichtung von Azibenzil in einer Lösung von q. ccm Anilin in i7o
ccm Aceton oder Dioxan durch, so erhält man in fast theoretischer Ausbeute Diphenylacetanilid
vom F. z8o°. Beispiel 2 a) Phenylessigsäure aus Benzoyldiazomethan
| CeH,CO-CH=N2 -[-- H20 - C0H5-CH,-COOH
--E- NE |
Die Umsetzung wurde, wie beim Azibenzil beschrieben, in wäßrigem Dioxan durchgeführt.
Aus 3 g Benzoyldiazomethan wurden
2,6 g Phenylessigsäure vom F. 76' erhalten.
b)
Phenylessigsäureäthylester aus Benzoyldiazomethan Aus 3 g Benzoyldiazometlian erhält
man in absolutem Alkohol 3 g Ester Kp760 2-250-c) Phenylacetanilid aus Benzoyldiazomethan
3 g Benzoyldiazomethan werden in 165 cm3 wasserfreiem Dioxan und 5 cm3 Anilin gelöst
und belichtet. Man erhält 4,5 g Phenylacetylanilid vom F. z16°. d) Phenylessigsäurephenylester
aus Benzoyldiazomethan 4 g Benzoyldiazomethan, 8 g Phenol und
0,5 ccm Pyridin
werden in 8o ccm Benzol gelöst und belichtet. Die entstandene braune Lösung wird
zur Trockne eingedampft, der Rückstand in Äther aufgenommen, die Ätherlösung mit
Lauge ausgeschüttelt und der Äther abdestilliert. Der zurückbleibende Phenylessigsäurephenylester
wird durch Vakuumdestillation gereinigt. F. 44°. Ausbeute 3 g. An Stelle von Pyridin
kann auch ein anderes tertiäres Amin verwendet werden.
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e) Phenylessigsäurethiophenylester aus Benzoyldiazomethan Eine Lösung
von 4 g Benzoyldiazomethan, 8 g Thiophenol und 0,5 ccm Pyridin in 8o ccm
Benzol wird in der üblichen Weise belichtet. Aus der braunen Lösung scheidet sich
beim Stehen eine geringe Menge eines farblosen kristallinen wasserlöslichen Niederschlags
ab. Man dampft die Lösung zur Trockne und arbeitet den Rückstand wie oben beschrieben
auf. Man erhält 3 g eines gelben Öles vom Siedepunkt Zog bis 21o° bei 16 mm Druck.
Auch hierbei kann an Stelle von Pyridin ein anderes tertiäres Amin verwendet werden.
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f) Phenylacetylsemicarbazid aus Benzovldiazomethan 2 g Benzoyldiazomethan;
gelöst in 6o ccm Dioxan, werden mit einer Lösung von 4 g Semicarbazid in 2o ccm
Äthanol versetzt und das Gemisch in üblicher Weise belichtet. Nach beendeter Stickstoffentwicklung
wird die Lösung zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus Wasser umkristallisiert,
wobei man die Lösung vor dem Abkühlen zweckmäßig mit Tierkohle entfärbt. Das erhaltene
Phenylacetylsemicarbazid besitzt einen Schmelzpunkt von 168°. Ausbeute etwa 1 g.
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g) p-Phenacetylaminobenzoesäure aus Benzoyldiazomethan 2 g Benzoyldiazomethan
und 1,8 g p-Aminobenzoesäure werden in 8o ccm absolutem Dioxan gelöst und in üblicher
Weise belichtet. Da im Verlauf der Reaktion sich das Reaktionsprodukt zum größten
Teil abscheidet, ist es zweckmäßig, um ein wiederholtes Reinigen der Lampe zu vermeiden,
Oberflächenbestrahlung anzuwenden. Nach beendeter Stickstoffentwicklung wird der
Niederschlag äbfiltriert. Durch Einengen des Filtrates kann eine weitere Menge gewonnen
werden. Die gemäß folgender Gleichung
erhaltene p-Phenacetylaminobenzoesäure schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Alkohol
bei 268°. Die Ausbeute beträgt go °,1o. Mit einem aus p-Aminobenzoesäure und Phenacetylchlorid
dargestellten Vergleichspräparat tritt keine Schmelzpunktdepression ein. Beispiel
3 a) Korksäure aus Adipinsäure-bis-diazomethan
Führt man die Belichtung von 2 g Adipinsäurebis-diazomethan in einer Lösung von
16o ccm Dioxan und 1o ccm Wasser durch, so erhält man nach Aufarbeitung 1,5 g Korksäure.
Die Substanz schmilzt nach mehrmaligem Umkristallisieren bei 14o°. b) Korksäurediäthylester
aus Adipinyl-bis-diazomethan
2 g Adipinyl-bis-diazomethan werden in 18o ccm absolutem Alkohol gelöst und belichtet.
Nach dem Abdestillieren des Alkohols wird der Rückstand im Vakuum destilliert. Man
erhält i,8 g Korksäurediäthylester vom KP" 14o bis 143°.
c) -Bestrahlung
in Gegenwart von i, 4-Butandiol führt zu einem Polyester:
Wenn man 2 g Adipinyl-bis-diazomethan und o,9 g 1, 4-Butandiol bestrahlt, so erhält
man etwa 2 g eines schwachgelb gefärbten Polyesters.
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d) Die Lichtzersetzung in Gegenwart eines bifunktionellen Amins, wie
Hexamethylendiamin, führt zu einem Polyamid:
Führt man die Lichtzersetzung von 2 g Adipinyldiazomethan in Gegenwart von 1,2 g
Hexamethylendiamin in 8o ccm Dimethylformamid durch, so fallen schon während der
Belichtung 1,5 g eines gelbgefärbten amorphen Produktes aus. Beispiel 4 a) i, 2,
2-Trimethyl-i, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäure aus Campherchinondiazid 2 g Campherchinondiazid
werden in 70 ccm Dioxan und io ccm Wasser gelöst und belichtet. Nachdem die
Stickstoffentwicklung beendet ist, wird das Lösungsmittel abgedampft, der Rückstand
in Natronlauge aufgenommen und die entstandene Lösung filtriert. Nach dem Ansäuern
mit Mineralsäure scheidet sich gemäß folgender Gleichung
die entstandene 1, 2, 2-Trimethyl-i, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäure ab. Nach
dem Absaugen und Umkristallisieren aus verdünnter Essigsäure schmilzt die Säure
bei 1i1°; Ausbeute 1,6 g. b) i, 2, 2-Trimethyl-i, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäureäthylester
aus Campherchinondiazid. 2 g Campherchinondiazid werden in 8o ccm absolutem Äthanol
belichtet. Nach dem Abdestillieren des überschüssigen Alkohols geht der gemäß folgender
Gleichung
entstandene 1, 2, 2-Trimethyl-i, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäureäthylester bei
16 mm Hg bei iog bis io8° über; Ausbeute i,8 g.
c) 1, 2, 2-Trimethyl-1,
3-äthylencyclobutan-4-carbonsäure-N, N-diäthylamid aus Campherchinondiazid 2 g Campherchinondiazid
und i g Diäthylamin werden in 8o ccm ansolutem Dioxan gelöst und belichtet. Das
nach dem Abdestillieren des Dioxans als Z51 zurückbleibende, gemäß der folgenden
Gleichung
entstandene 1, 2, 2-Trimethyl-1, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäure-N, N-diäthylamid
wird im Vakuum destilliert. KP" 144 bis 146°; Ausbeute i,8 g. d) 1, 2, 2-Trimethyl-i,
3-äthylencyclobutan-4-carbonsäurehydrazid aus Champherchinondiazid 2 g Campherchinondiazid
werden in 7o ccm Dioxan gelöst, io ccm Hydrazinhydrat und so viel absolutes Äthanol
zugesetzt, daß gerade eben eine homogene Lösung entsteht, und belichtet (man kann
auf den Alkoholzusatz verzichten, muß jedoch dann für eine kräftige Durchmischung
sorgen). Nach der Entfernung des Lösungsmittels und des überschüssigen Hydrazins
hinterbleibt ein Z51, das nach kurzer Zeit kristallin erstarrt. Durch Umkristallisieren
aus einer Mischung von Petroläther erhält man i,2 g des gemäß folgender Gleichung
entstandenen Hydrazids der 1, 2, 2-Trimethyl-i, 3-äthylencyclobutan-4-carbonsäure,
das bei 97° schmilzt.