16 Nebenprodukte
16.1 D IMERISATION VON 2-C YAN -3-(4- METHOXYPHENYL )-2- BUTENNITRIL
Die Umsetzung von
4-Methyl-5-N,N-dimethylcarbonyl-3-[(3,4,5-trimethoxy-en)amino]thia iodid mit 2- -methoxyph verlief
-V (Substanz
Die Dimerisation von 2-Cyan-3-aryl-2-butennitrilen wurde bereits eingehend untersucht und berschrieben [77] [78]. Verschiedene 2-Cyan-3-aryl-2-butennitrile wurden unter dem Einfluss unterschiedlicher Basen, darunter auch Triethylamin, zu den entsprechenden 2-Amino-4,6-diaryl-6-methyl-2,4-cyclohexadien-1,1,3-tricarbonitrilen cyclisiert, die mit den 3-Imino-1,5-diaryl-5-methyl-cyclohexen-2,4,4-tricarbonitrilen im tautomeren Gleichgewicht stehen. Die Dimerisierung mit 4-Methoxyphenyl als Arylkomponente blieb in der zitierten Arbeit [77]
erfolglos und ist somit bisher unbekannt.
Ich konnte aus zwei verschiedenen Ansätzen dieses als 3-Imino-1,5-bis-(4-methoxyphenyl)-5-methyl-cyclohexen-2,4,4-tricarbonitril (153) isolieren und strukturell aufklären. In zwei weiteren Ansätzen konnte die Substanz mittels DC bestätigt werden. Sie tritt somit in allen durchgeführten Reaktionen mit 2-Cyan-3-aryl-2-butennitrilen in differierenden Mengen als Nebenprodukt auf.
benzylid zolium Cyan-3-(4 enyl)-2-butennitril
ohne oxidative C-C erknüpfung 159).
sprechen kann. Zwei Dubletts bei 3.48-3.45 ppm und 3.10-3.07 ppm (Kopplungskonstante = 18.1 Hz) spreche tonen einer CH -Gruppe. Die Imino-Form, als das
vorherrschende Ta , w cho tituierten
Phenylresten beschrieben [78] [79].
Von methylthioaktivierten Thia miodid bgeleit
Betainstruk
inigen Konde versu CH-ac rbindun mit methylthioaktiviertem N-rt-Butyl-2-thioxo-2,3-dihydrothiazol-3-yl)carbamidsäur t-butylester konnte kein prechendes Pro estges werden der K ll-DC
eophil (Malon iethy Nitrom ) wieder veränder der Reaktion or. Dies war a u be en, wenn
3,4,5-Trimethoxy-N-(4-phenyl-2-thioxo-2,3-rothiazol-3-yl)b mid m Methylio aktiviert und anschließend mit einem
logen C-Nuc umz zen ver t wurd it pol Fließmitteln
lormethan / Me ol 9:1 b Ethylace / Methano ) als ge , ließen sich e eine Substanz eluieren und deren Struktur aufklären.
Silbernitrat-Pr f Iodid eb in bei en sich auch
in Wasser lösen, so dass ein etwaiges S geschlos erden k
en IR-Spektre en si uch ke itrilband er jew esetzten C-ophile. Carbo den wa bei bei
zu höheren Wellenlängen hin verschoben, von 1748 cm-1 der Urethan-Struktur des N-(4-tert-Butyl-2-thioxo-2,3-dihydro-thiazol-3-yl)carbamidsäure-tert-butylesters (29) bzw. 1735 cm-1 des entsprechenden Thiazoliumiodids [18] zu 1639 cm-1 bei der aus gleichem Ansatz isolierten Substanz. Die Carbonylbande des Hydrazids von (154) bei 1655 cm-1, scheint bei dem aus diesem Ansatz erhaltenen Molekül nicht mehr vorhanden.
Die Massen beider Isolate haben jeweils einen um 14 g/mol höheren Wert als ihre Edukte.
Aus der von (155) vorliegenden Elementaranalyse ist das Vorhandensein zweier Schwefelatome im Molekül bestätigt.
Sowohl die 1H- ( bei 2.67 (155) bzw. 2.76 ppm (154) je ein Singulett dreier Protonen), als auch die 13C-Spektren (15.44 (155) bzw. 15.49 (154)) zeigen Signale, die einer Methylsulfanyl-Gruppe zugeordnet werden können. Die niedrigen ppm-Werte schließen eine Stickstoff-Methylierung, wie sie schon zuvor in dieser Arbeit beschrieben wurde, aus. Die Protonen des jeweiligen exocyclischen Stickstoffs sind offenbar nicht mehr vorhanden.
n für zwei g utomer
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2
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16.2 zoliu en a ete
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Eine obe au bli den Fällen negativ, die Isolate ließ
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In d n fand ch a ine N en d eils eing
Nucle nylban ren den Substanzen gegenüber den Edukten deutlich
Außerdem kann aus der Tieffeldverschiebung der H-5 Protonen (7.49 (155) bzw. 8.07 ppm
(154)) des ursprü ung zum
Thi ur Th m-Fo ch n
vorliegenden F etrach lässt dies nur folgenden Schluss zu, dass es sich bei den n Substanzen nd ( m Betain-Strukturen, also innere Salze der jeweiligen hylthioaktiviert kte h lt. Nac ärer M lierung on-Schwefel
lgte eine Dep rung aciden ns des yclisch kstoffs. Die andenen Ladu d in en Fäll t mesome tabilisie egative über
ie positive ü tome), was deren Stabilität bedingt.
nglichen 2-T iazoliu
hioxo-2,3-d rm ges
ihydrothiazol lossen werde
-Derivat auf ei .
ne Aromatisier azol bzw. z
Die akten b tend
beide (154) u 155) u
met en Edu ande h prim ethy am Thi
erfo rotonie des Proto exoc en Stic
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drei, d ber vier A
S N N
O O
S C H3
S N N
O O
S C H3
S N N
O O
S
3C H +
-+
-n
+
-S N N
O O
S C H
S N N
O O
S C
3 + H3
-+
-S N N
O O
S C H3
O
O O
S N N
O C S H3 +
-+
155 26,2 % 154 39,8 %
Um die angenommene Betain-Struktur weiter zu belegen, wurde (155) nochmals mit Methyliodid versetzt. Der negativ geladene exocyclische Sticktoff sollte ohne weiteres in guter Ausbeute methylierbar sein. Es wurden nach säulenchromatographischer Aufreinigung
und Umkristallisieren 55.4 % des erwarteten Produktes (156) als Jodid-Salz erhalten. Die analytischen Daten bestätigen die Stickstoffmethylierung und somit nochmals indirekt die Strukturen (154) und (155).
S N N
O O
S C H3
S N N
O O
S C H3
CH3 +
-+ CH3I +
I -156 55,4 % 155
Die Bedeutung dieses Ergebnisses für die gesamte Substanzklasse wurde erst im Laufe der Arbeit deutlich. In noch vorhandenen älteren Proben konnte mittels DC ermittelt werden, dass sich diese Betaine anscheinend in mehr oder weniger größerer Menge bei der
ondensationsreaktion im basischen Milieu bilden. Durch ihre gute Mesomerie-Stabilisierung werden sie wohl dem nucleophilen Angriff durch CH- oder NH-acide Verbindungen entzogen und scheinen somit entscheidenden Einfluss auf die Höhe der Ausbeute zu nehmen, so dass in der Bildung dieser Betain-Strukturen, neben zahlreichen anderen Nebenreaktionen, wovon einige im Rahmen dieser Arbeit aufgeklärt werden konnten (z. B. Methylierung des exocyclischen Stickstoffs als Konkurrenz zur Schwefelmethylierung), einer der Hauptgründe für die Grenzen der cyclischen Hydraziniumdithiokohlensäurediester-Iodide für deren weitere Umsetzung mit C- und N-Nucleophilen liegen dürfte. Dies steht somit auch im Einklang mit der Tatsache, dass in den zurückliegenden Arbeiten von Harms, Naeeni und Hassani mi
yclischen Dithiocarbamidsäureestern unter gleichen Reaktionsbedingungen und Betain-Bildung stattfinden kann.
16.3 Nebenprodukte durch Hydrazonspaltung
16.3.1 Pyrazolo[5,1-b]thiazole
Unter den gleichen Reaktionsbedingungen und gleichartigen Edukten, die zu den oben beschriebenen 1,3-Umlagerungen führten – Erhitzen der Hydrazon-Derivate in Toluol unter Zusatz katalytischer Mengen p-TSS ohne Feuchtigkeitsausschluss – wurden in einigen Fällen statt dem erwarteten Umlagerungsprodukt ein Cyclisierungsprodukt mit Pyrazolo[5,1-K
t c
durchführungen bessere Ausbeuten erzielt wurden als mit den cyclischen Dithiocarbazidsäureestern, da bei jenen Strukturen keine
b]thiazol-Grundstruktur gebildet (157a, 158a). Durch Luftfeuchtigkeit erfolgte eine Verseifung des Hydrazons in Konkurrenz zur 1,3-Umlagerung. Dies deutet ebenfalls auf eine Protonierung des exocyclischen Stickstoffs hin.
S N
N O N N H2
NC S
N N
N O
CN NC
N S
N
N O
NC CN
CHO
p-TSS
48,9 % 157a
-157
N S
N
NC O S
N N
O NC
S N N N H2
O
CHO
p-TSS
70,9 % 158a
-158
Nitril-Gruppe (vgl. (157) und (158)) auch ein nucleophiler Angriff an Position 2 des Der abgespaltene 4-Ethylbenzaldehyd konnte anhand einer DC-Kontrolle und seines typischen intensiven Geruchs bestätigt werden.
16.3.2 2-Imino-2,3-dihydrothiazol-Derivate
Aufgrund einer Hydrazonspaltung im alkalischen Medium während der Kondensationsreaktion wurde statt einer Addition des exocyclischen Stickstoffs an eine
Hydrazoniumdithiokohlensäurediester-Iodids einschließlich nachfolgender Kondensation beobachtet.
Aus der Kondensationsreaktion von methylthioaktiviertem 3-[(4-Ethylbenzyliden)amino]-4,5-imethyl-2,3-dihydrothiazol-2-thion mit Malononitril ging neben dem bereits erwähnten 2-{3-nonitril (146) 2,3-dihydrothiazol-2-ylidenamino}-46b) in einer Ausbeute von 7,6 %
es Kondensationsschrittes erscheint gab ckenen Dichlormethans unter Schutzgasatmosphäre
cklich das Reaktionsgefäß verschlossen wird, so dass b ht ausreichen dürfte. Außerdem sollten sich
m Thiazolium-Iodid bevorzugt zum 2-Oxo-Derivat des ktivierten Hydrazons umsetzen (vergleichbar der Bildung von (129)), was aber nicht estätigt werden konnte. Dahingehend könnte der folgende Reaktionsverlauf zur Diskussion estellt werden.
d
[(4-Ethylbenzyliden)amino]-4,5-dimethyl-2,3-dihydrothiazol-2-yliden}malo auch
2-(3-{3-[(4-Ethylbenzyliden)amino]-4,5-dimethyl-4,5-dimethyl-2,3-dihydrothiazol-2-yliden)malononitril (1 hervor.
Eine Hydrolyse des Hydrazons im alkalischen Milieu d fraglich, da bis zur Zu e des tro
gearbeitet und nach der Zugabe augenbli
der Kontakt mit der Umge ungsluft dafür nic entstehende Hydroxid-Ionen mit de
a b g
NC CN
S N N NC
CN
S N N H2
NC CN
-CN CN
n +
146c vermutet 146
S N N
S
S N N
NC N C
H S
N N N
N NC S
NC +
-- CH
14
3SH
6b
Das bereits kondensierte Produkt (146) wird in F z ucleoph s schen dem exocyclischen Stickstoff und dem Kohlenstoff spalten. Nach dieser Hypothese würde in diesem Fall
2-Cyan-2-s Keten-N,S-acetal2-Cyan-2-s i2-Cyan-2-st nun au2-Cyan-2-sreichend NH-acide, um an
ensation des entsprechenden Hydrazons mit 2-Cyan-3-(4-methoxyphenyl)-2-olge eines weifachen n ilen Angriff des CH-aciden Malonodinitrils zwi
der Aldehyd-Komponente ge
(4-ethylphenyl)propennitril (146c) entstehen. Dessen Nachweis wurde allerdings nicht erbracht. Die freie NH2-Gruppe de
ein weiteres Molekül des aktivierten Eduktes in 2-Position ankondensieren zu können.
Eine vergleichbare Substanz (159a) wurde neben dem erwarteten Hauptprodukt (159) nach der Kond
butennitril isoliert.
O O
O
O S N N
N O
N
N
S N
O
O N NC
NC
N S
N O
N
O O
O O
O
O
S N N
S N
O NC
NC
O
+ +
N(Et)3 Pb(NO3)2
159 13,6 % 159a 18,8 %