Triazin-KEAS

Der Aufbau der Triazin-KEAS erfolgt aus zwei Gründen. Zum einen ist durch die Verwendung von Trichlor-triazin (49) oder entsprechender monofunktionalisierter Derivate der Ringschluss durch nukleophile aromatische Substitution aufgrund des elektronenarmen Charakters des Triazin-Aromaten sehr erleichtert. Somit ergibt sich eine alternative Darstellungsmöglichkeit von Kronenethern zu der sonst verwendeten nukleophilen Substitution am sp³ Kohlenstoff-Atom.

N N

N

Cl Cl

Cl 49

Abbildung 30: Trichlor-triazin (49)

Der zweite Grund für die Verwendung von Triazinen ist, dass die erhaltenen Kronenether mit einer Ringgröße von 19 Atomen nur ein Atom größer sind als 18-Krone-6 Derivate. Dieses zusätzliche Atom ist ein Stickstoff des Triazingerüsts, so dass ein bindungsverstärkender Effekt durch das freie Elektronenpaar des Stickstoffes möglich ist.

Versuch der Darstellung der Triazin-KEAS mit Trichlor-triazin

Die Darstellung einer Triazin-KEAS wird zunächst direkt mit Trichlor-triazin (49) versucht.

Verbindung 49 besitzt drei nukleophile Zentren, wodurch die Bildung von Polymeren begünstigt werden könnte. Da jedoch die Reaktivität der Triazine mit zunehmender Substitution der Chloratome durch Sauerstoff-Substituenten abnimmt, besteht die Möglichkeit, dass sich durch Wahl von geeigneten Bedingungen die Dreifachsubstitution unterdrücken lässt. Zur Darstellung des zur Reaktion mit 49 benötigten Nukleophils wird zunächst aus 36 und zwei Diethylenglykolmonotosylat-Molekülen (50) 51 dargestellt. Die Reaktion mit 49 und der schwachen Base K2CO3 zeigt keinen Umsatz. Anders hingegen bei Verwendung von Natriumhydrid. Hier kann als Produkt einzig der Methoxy-substituierte

Kronenether (52) isoliert werden. Offensichtlich kommt es unter den gewählten Reaktionsbedingungen zur Umesterung und damit zur Freisetzung von Methanolat. Dieses substituiert das dritte Chloratom am Triazin. Folglich ist die Darstellung von Triazin-KEAS auf diesem Weg nicht praktikabel.

O

Abbildung 31: Synthese von 52

Darstellung der Triazin-KEAS mit Sauerstoff-funktionalisiertem Dichlor-triazin

Die Besetzung einer der drei reaktiven Stellen des Triazins mit einem Sauerstoffsubstituenten vermindert die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Oligo- oder Polymeren. Außerdem kann durch Wahl geeigneter Substituenten bereits die Aminofunktionalität der KEAS in das Molekül eingebaut werden. Trichlor-triazin (49) wird hierfür mit N-Boc-geschütztem Aminoethanol (53) unter Phasentransferkatalyse zum Ringschlussreagenz 54 umgesetzt. Die Bildung des Kronenethers (55) gelingt unter Rückflussbedingungen in Acetonitril mit Kaliumcarbonat als Base. Bei der darauffolgenden versuchten Verseifung der

Phthalsäureester kann jedoch kein Produkt isoliert werden. Die massenspektroskopische Untersuchung der Reaktionsmischung ergibt, dass der Angriff der Hydroxid-Ionen am Triazin erfolgt und somit den Kronenether zerstört. Die Verwendung von 55 als Kronenetherbaustein ist daher aufgrund der Basenlabilität nicht möglich.

N

Abbildung 32: Darstellung von 55 mit anschließend versuchter Verseifung zu 56

Darstellung der Triazin-KEAS durch Alkylierung

Zur Verringerung der Basenlabilität des Triazingerüsts muss ein Stickstoffsubstituent eingebracht werden. Um die C2-Symmetrie des Kronenethers nicht zu zerstören, geschieht dies am besten an dem Kohlenstoffatom, das nicht Teil des Kronenethergrundgerüsts ist. Die Stabilisierung durch die mesomeren Donoreigenschaften des Stickstoffs verhindert den nukleophilen Angriff von OH^-. Allerdings wird dadurch auch der für den Aufbau des Kroenethers benötigte nukleophile Angriff auf das Triazin unter den geforderten milden Bedingungen verhindert. Daher wird der Weg über die Alkylierung der phenolischen Hydroxygruppen von 36 gewählt. Als Aminoende der KEAS wird Boc-geschütztes Hydrazin (57) verwendet, das quantitativ mit 49 zu 58 umgesetzt werden kann. Durch die erfolgte Stabilisierung des Dichlor-triazins durch den Stickstoffsubstituenten erfordert die darauffolgende Reaktion mit mono-THP-geschütztem Diethylenglykol drastischere Bedingungen als bei Sauerstoff-funktionalisierten Dichlor-triazinen. Die geringe Ausbeute über zwei Stufen nach der anschließenden sauren Entfernung der THP-Schutzgruppen zu 59 spiegelt ebenfalls die erschwerte Substitution wieder. Mit der aus 59 gewonnenen ditosylierten Verbindung (60) gelingt es jedoch nicht den gewünschten Kronenether (61) zu erzeugen. Bei der Untersuchung des Reaktionsgemisches mit massenspektroskopischen Methoden werden neben vielen nicht identifizierbaren Nebenprodukten und Spuren von 61 auch Derivate von 60 gefunden, bei denen ein Tosylat gegen OH^- ausgetauscht ist. Dies kann mit einem nukleophilen Angriff eines Triazin-Stickstoffs auf das Alkyltosylat und anschließendem Austausch gegen OH^- bei der wässrigen Aufarbeitung erklärt werden.

Aufgrund der räumlichen Nähe und der langen Reaktionszeiten scheint selbst die geringe Nukleophilie der Triazinstickstoffe für diese Reaktion ausreichend.

N

Abbildung 33: Darstellungsversuch der KEAS 61

Darstellung der Triazin-KEAS aus Phenolat-substituiertem Dichlor-triazin

Aus den vorangegangenen Syntheseversuchen zur Darstellung von Triazin-KEAS können folgende Schlüsse gezogen werden:

- Die Darstellung der Triazin-KEAS mittels nukleophiler Substitution an der Ethlenglykolkette ist nicht praktikabel.

- Als Synthon für die Kronenethersynthese über die aromatische nukleophile Substitution kommen Trichlor-triazine wegen ihrer zu hohen und Amin-substituierte Dichlor-triazine wegen ihrer zu geringen Reaktivität nicht in Frage.

- Triazin-KEAS müssen mindestens eine Aminfunktionalität am Triazingerüst besitzen, um eine ausreichende Basenstabilität zu gewährleisten.

Aus diesen Erkenntnissen wird gefolgert, dass nur ein Syntheseweg mit einem Sauerstoff-funktionalisiertem Dichlor-triazin zum Ziel führt. Der durch eine Etherbrücke mit dem Triazingerüst verbundene Substituent muss im Zuge der weiteren Synthese gegen einen Stickstoff-Substituenten ausgetauscht werden. Der Einsatz einer Gruppe, die mittels einer nukleophilen aromatischen Substitution durch ein Amin ersetzt werden kann, ist daher nötig.

Aus der Literatur40 ist bekannt, dass sich Alkoxysubstituenten nur schlecht und unter Auftreten von Nebenreaktionen durch Stickstoffnukleophile substituieren lassen. Bei Aryloxysubstituenten verläuft die Reaktion bedeutend besser und unter milderen Bedingungen. Die erhöhte Substituierbarkeit von Aryloxygruppen gewährleistet zudem, dass die beiden Alkoxysubstituenten des Kronenetherrings nicht angegriffen werden und somit das Kronenethergerüst intakt bleibt.

Die Synthese wird mit Phenolat-substituiertem Dichlor-triazin (62) durchgeführt, da dieses im Vergleich zum Nitrophenolat-Derivat gute Löslichkeit bei ausreichender Reaktivität zeigt.

Das Dichlor-triazinderivat (62) kann in befriedigenden Ausbeuten mit 51 zum Kronenether 63 umgesetzt werden. Als Aminoende-Synthon für die Triazin-KEAS wird in diesem Fall mono-Boc-geschütztes Ehtylendiamin (64) gewählt.

N

H₂ NH O O 64

Abbildung 34: Edukt 64 zur Darstellung des Aminoendes der Triazin-KEAS

Die Substitution in siedendem Chloroform verläuft zwar trotz Zugabe von DMAP als Katalysator langsam, aber mit hohen Ausbeuten. Auch die darauffolgende Entschützung der Ester ist in guten Ausbeuten ohne Verlust des Kronenethergerüsts möglich. Somit gelingt es auf diesem Weg, einen Triazin-KEAS-Baustein darzustellen.

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Abbildung 35: Darstellung der Triazin-KEAS 65 mit anschließender Verseifung zu 66