1. Mechanismus der Cyclisierungsreaktion
1.3. Untersuchung des Cyclisierungsmechanismus
2.1.1. Synthese des Inden-Systems 93
2. Suche nach anderen Systemen mit ähnlicher Cyclisierungsreaktion
2.1. Inden-System
Um herauszufinden, ob auch andere Systeme die untersuchte Cyclisierungsreaktion eingehen, wurde das Naphthalin-System verändert. Wie schon im Kapitel 1.2. und folgenden Kapiteln gezeigt wurde, sind die Substituenten am Acetylen-C-Atom für die Cyclisierungs-reaktion bei ca. 150 °C auf Aryl-, Vinyl- bzw. Ethinylreste beschränkt. Weitere Änderungs-möglichkeiten wurden am System ausgetestet. Zuerst wurde das Naphthalin-Gerüst durch ein Inden-Naphthalin-Gerüst ausgetauscht, um zu sehen, wie stark man den Abstand der Dreifachbindungen erhöhen kann, so dass trotzdem noch die Cyclisierungsreaktion eintritt.
OH
Cl Cl
O OH O
OH O O
O
O
OSO2CF3 I H
2) AlCl3, 3 h, 180 °C Abb. 40: Darstellung von Inden 93
+
88 89 90 28%
+
90 50e 91 75%
C8F17SO2F Pd(P(Ph)3)2Cl2 / CuI
DMF, NEt3 20 h, 80 °C
91
92
94 93
95 Lithiumphenylacetylid
LiClO4 / Diethylether 15 Min, 25 °C
HCl / SiO2 / CH2Cl2 5 Min, 25 °C
1) LDA, THF, -75 °C 2) PO3Cl(C2H5)2 3) TMSI, CH2Cl2
O(SO2CF3)2
2,6-ditert-Butyl-4-methyl-pyridin, 1 h, 25 °C, CH2Cl2
1) POCl3, 2 h, 90 °C
Mit einer elegant konzipierten Reaktion einer chinesischen Arbeitsgruppe[84] gelang es die OH-Gruppe der Verbindung 90 direkt in einer Reaktion durch eine Phenylethinyl-Gruppe zu ersetzen. Dazu wurde ein eq. Phenol-Derivat 90 und 1,2 eq. C8F17SO2F in einer Mischung aus DMF und NEt3 gelöst und eine Katalysatormischung, bestehend aus 2 mol%
Pd[P(C6H5)3]2Cl2 und 4 mol% CuI, hinzugefügt. Die Mischung wurde für 20 Stunden auf 80 °C erhitzt. Anschließend wurde das Lösungsmittel weitgehend abdestilliert, das zurück-gebliebene Öl mit Diethylether aufgenommen und die etherische Phase mit verdünnter HCl-Lösung gewaschen. Nach Neutralisation mit K2CO3 und Trocknung mit MgSO4 wurde die Substanz an Kieselgel mit CH2Cl2 als Laufmittel chromatographiert. In 75%iger Ausbeute erhielt man 7-(Phenylethinyl)-1-indanon (91) mit einem Schmelzpunkt von 67 °C.[85]
Ausgehend von Verbindung 91 wurden drei Syntheseversuche zur Darstellung von 1,3-Bis(Phenylethinyl)inden (93) unternommen (Abb. 40).
Die erste Strategie führt über eine nucleophile Addition von Lithiumphenylacetylid am Alkinon 91 zum Alkohol 92.[85] Die Reaktion zwischen 91 und Lithiumphenylacetylid erbrachte nur mäßige Ausbeuten von 40%, unabhängig von Temperatur und Lösungsmittel.
IMMAMOTO[86] zeigte Mitte der achtziger Jahre, dass man eine Erhöhung der Ausbeute bei nucleophilen Additionen von Acetyliden an enolisierbaren Ketonen erreichen kann, wenn man einer Lösung in THF trockenes CeCl3 hinzufügte. Unter dem Gesichtspunkt, dass das CeCl3 als Lewissäure in THF aktivierend wirkt, wurde hier eine andere starke Lewissäure, nämlich LiClO4/Diethylether ausprobiert. Beide Methoden (LiClO4/Diethylether bzw.
CeCl3/THF) erbrachten eine Ausbeuteerhöhung auf 70 bzw. 73%. Eine vergleichende Untersuchung von nuclephilen Additionen von Acetyliden und Alkyliden an enolisierbare Ketone mit Hilfe von LiClO4/Diethylether bzw. CeCl3/THF als Lewissäuren werden zu einem späteren Zeitpunkt im Kapitel 3.5. genau abgehandelt. An dieser Stelle soll sich nur genauer mit der Synthese des Alkohols 92 beschäftigt werden.
Zu einer Lösung von 1 eq. Keton 91 in 5 M LiClO4/Diethylether-Lösung wurde bei 20 °C 2 eq. Lithiumphenylacetylid gelöst in 5 M LiClO4/Diethylether-Lösung hinzugetropft.
Nach 15 Minuten wurde gesättigte NH4Cl-Lösung hinzugegeben, der Alkohol 92 mit Diethylether extrahiert, die etherische Phase mit NaCl-Lösung gewaschen und mit MgSO4
getrocknet. Man erhielt ein gelbes Öl mit einer Ausbeute von 70%. Ein analoges Ergebnis (73% Ausbeute) erhielt man, wenn man die nucleophile Addition von Lithiumphenylacetylid an Keton 91 mit Hilfe von CeCl3 als Lewissäure in THF durchführte. Dazu wurden 1 eq.
Keton 91 in THF mit trockenem CeCl3 bei 0 °C vermischt und anschließend 2 eq.
Lithiumphenylacetylid in THF hinzugefügt. Nach 30 Minuten wurde die Reaktionsmischung analog zur Darstellung mit LiClO4/Diethylether aufgearbeitet. Die weitere Reinigung erfolgte über Chromatographie. Je nach stationärer Phase erhielt man verschiedene Produkte. Bei der Chromatographie an Kieselgel mit Dichlormethan als Lösungsmittel erhielt man zwei Produkte, obwohl im Rohproduktspektrum (1H-NMR) vor der Chromatographie fast ausschließlich nur der Alkohol 92 zu erkennen war. Zuerst kam eine unpolare sehr schnell auf der Säule laufende Substanz, die sich als das gewünschte Inden-Derivat 93 erwies. Als zweite Substanz erhielt man den erwarteten Alkohol 92. Beide Substanzen wurden im Verhältnis 1:1 erhalten. Da Kieselgel leicht saure Eigenschaften besitzt liegt der Schluss nahe, dass eine E1 -Reaktion stattgefunden hat. Das Inden 93 war im Rohproduktspektrum nicht zu sehen.
Das Rohprodukt 92 konnte direkt, ohne weitere Reinigung, fast quantitativ in das Inden-Derivat 93 überführt werden. Der Alkohol 92 wurde in CH2CL2 gelöst und etwas Kieselgel hinzugefügt. Danach leitete man für eine Minute trockenes HCl-Gas ein. Die leicht braun gefärbte Mischung wurde am Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel und vom überschüssigem HCl im Vakuum befreit. Das zurückbleibende braune Pulver wurde an Kieselgel mit Pentan als Laufmittel chromatographiert. Als einzigstes Produkt erhielt man das Inden-Derivat 93 in 79%iger Ausbeute. Wenn man nur den Alkohol 92 erhalten möchte, muss
man an neutralem Al2O3 mit CH2Cl2/Pentan (10:1) als Laufmittel chromatographieren. Man erhielt das ölige Produkt 92 in 70%iger Ausbeute.
Zwei weitere Synthesestrategien beschäftigten sich mit der Umsetzung des Ketons 91 in ein Vinyliodid 94 bzw. Vinyltriflat 95. Mit diesen sollte dann über eine Sonogashira-Reaktion das Inden-Derivat 93 zugänglich sein.
Zur Herstellung des Vinyltriflates 95 wurde das Keton 91 mit 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylpyridin (als Base) in CH2Cl2 aufgelöst und anschließend bei 25 °C unter Argon Trifluorsulfonsäureanhydrid hinzugetropft. Die Mischung wurde eine Stunde gerührt, das Lösungsmittel abdestilliert, der Rückstand mit Diethylether/Pentan (1:1) aufgenommen und mit HCl-Lösung ausgewaschen. Nach Trocknung mit MgSO4 wurde die Substanz an Kieselgel mit Dichlormethan/Pentan (2:1) als Laufmittel chromatographiert. Die Ausbeute des Triflats 95 betrug 81%.
Zur Herstellung des Vinyliodides 94 wurde aus dem Keton 91 in THF bei –78 °C mit LDA das Enolat gemacht. Dieses wurde dann mit Phosphorsäurechloriddiethylester zum Phosphorsäuretriester innerhalb von 15 Minuten umgesetzt. Die Lösung wurde mit Diethylether verdünnt, mit NH4Cl-Lösung und anschließend mit Wasser gewaschen. Zur Reinigung wurde der Triester an Kieselgel chromatographiert. Die Ausbeute an Triester betrug 50%.
Der Triester wurde in CH2Cl2 gelöst und tropfenweise TMSI hinzugefügt. Nach 15 Minuten wurde die Lösung mit NaHCO3 gewaschen und mit MgSO4 getrocknet. Das Vinyliodid 94 wurde zur Reinigung an Kieselgel mit Pentan als Laufmittel chromatographiert.
Die Ausbeute betrug 50%.
Die Verbindungen 94 und 95 sollten über die Sonogashira-Reaktion in das Inden-Derivat 93 umgesetzt werden. Dazu wurde 1 eq. 94 bzw. 95 und 1,2 eq. Phenylacetylen (50e) in einer Mischung aus DMF und NEt3 gelöst. Zu dieser Lösung wurde der Katalysator, bestehend aus 2mol% Pd[P(C6H5)3]2Cl2 und 4mol% CuI, gegeben. Die Mischung wurde bei
25 °C 2 Stunden gerührt. Danach wurde das Lösungsmittel abdestilliert, der zurückgebliebene Feststoff mit CDCl3 aufgenommen. Im 1H-NMR-Spektrum konnte kein Inden 93 und kein Ausgangsmaterial (94 bzw. 95) gesehen werden.
Das nach der Synthesestrategie 1 hergestellte Inden-Derivat 93 bildete ohne Lösungsmittel ein hellgelbes Öl, welches innerhalb von drei Stunden zu einem glasartigen Feststoff polymerisierte. In Lösung lies es sich bei –30 °C mehrere Monate unter langsamer Polymerisation aufbewahren. Im basischen Medium erfolgte auch im Lösungsmittel rasche Polymerisation. Mit dem hier festgestellten ist klar, warum die Synthesestrategien 2 und 3 nicht funktionierten, da das Inden 93 im Basischen polymerisierte.