Research Collection
Doctoral Thesis
Ketene und aliphatische Diazoverbindungen ein Beitrag zur Baeyer'schen Spannungstheorie
Author(s):
Reber, Theodor Publication Date:
1921
Permanent Link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-000091938
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Ketene und aliphatische Diazoverbindungen
(Ein Beitrag
zurBaeyer'schen Spannungstheorie)
Von der
Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich
zur Erlangungder
Würde eines Doktors der Naturwissenschaften
genehmigte
Promotionsarbeit
vorgelegt von
THEODOR REBER
aus Niederrohrdorf (Aargau)
Referent: Herr Prof. Dr. Staudinger
265 Korreferent: Herr Prof. Dr. Eder
=ssci=~
BASEL
Buchdruckerei Emil Birkhäuser & Cie.
1921
Vorliegende
Arbeit wurde aufAnregung
vonHerrn Prof. Dr. H.
Staudinger
im Laboratorium fürallgemeine
undanalytische
Chemie derEidg.
Techn. Hochschule in Zürich
ausgeführt.
Es sei mir an dieser Stelle
gestattet,
meinem hochverehrten Lehrer für seine stets freundliche und reicheUnterstützung
und die mir zu teilgewordene
Förderung
meinen herzlichen Dankauszusprechen.
MEINEM LIEBEN VATER UND MEINER LIEBEN FRAU
IN HERZLICHER DANKBARKEIT GEWIDMET
Leer
-Vide
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Theoretischer Teil.
FÄnleitung.
Schon eine grosse Zahl
ungesättigter Verbindungen
sindan Ketene
angelagert worden1),
dabei trat imAllgemeinen
dieÄthylendoppelbindung
des Ketens unterVierringbildung
in Re¬aktion. Mit
Carbonylverbindungen
entstehen z. B.ß-Laktone.
Auch mit
Azokörpern
sind schon diesbez. Versucheausgeführt
worden. Die
Einwirkung
vonDiphenylketen
aufAzobenzol2)
verläuft wie
folgt:
(C6H6)2C=C=O +C0H5N=NC6H6 > (C0H5)äC-C=O I I C6H5N-NC6H6
Bis vor Kurzem konnte man
annehmen,
dass dieCarbonyl-
gruppe der Ketene nicht
reaktionsfähig sei,
lässt doch z. B.Phenylhydrazin
dieKetongruppe
unverändert undlagert
sichan die
Äthylenbindung an3).
Nach J.Meyer reagiert
aberTriphenylphosphin-phenylimin
unter Addition anCarbonyl
infolgender
Weise mitDiphenylketen4)
:(CfiH6)3P=NC6H5 (C6H5)3P-NC6H5 (C6H5)3P NC6H6
0=C=C(C6H5)2 0~C=C(C6H6)2 O C=C (Cr,H6)2
Über
dieAdditionsfähigkeit aliphatischer
Diazover-bindungen liegen
eine Reiheeingehender Untersuchungen vor5).
An dieser Stelle sei nur die
Anlagerung
an dieÄthylenbindung
und an die
Carbonylgruppe
erwähnt.r) H. Staudinger, Die Ketene, Verlag Enke 1912.
2) H. Staudinger, „Die Ketene'- S. 91.
3) H. Staudinger, „Die Ketene" S. 35.
4) H. Staudinger und J.Meyer, B. 53, 72 (1920); Helv. 2, 640 (1919) 5) Buchner, Ann. 273, 214 u.f. (1893); Ann. 284, 203 u. f. (1894;
H. Staudinger und A. Gaule, B. 49, 1951 (1916) u.a. m.
6 —
Diazoessigester
führt durch Addition an die Kohlenstoff¬doppelbindung primär
zuPünfringen,
aus denen untergünstigen Bedingungen
durchStickstoffabspaltung Cyclopropanderivate
entstehen
könnenx)
:C2H5COOx
R2C-CR, R2C—CR,>cn2 / \
\y
W >- H-C N y C +N2
+ / \
/ /\
R2C=CR2 COOC2H5 N H COOC2Ha
Carbonyl lagert
sich so weit bekannt nur schwer analiph.
Diazoverbindungen an2). Analog
den Reaktionen mitÄthylen-
derivaten bildet z.B.
Benzaldehyd
mitDiazoessigsäureäthylester
intermediär einen Fünf
ring (Dihydrooxydiazol),
der durch Stick¬stoffverlust in das
Äthylenoxydderivat übergeht,
welches aber in diesem Fall sehrunbeständig
ist und sich sofortumlagert.
C2H5COOv
COOC2H5 COUCH,>CN2 | |
W HC-N H-C—0
+ >- I \ -*
\y
-> C2H5OOCCH2 CO-C6H3/O C N C 3)
XH
C6H6 HO H C6H6Die
Anlagerung
vonZwillingsdoppelbindungen
analiph. Diazokörper
ist bis heute noch nichteingehend
undsystematisch
untersucht worden.Vorversuche haben
folgendes Ergebnis gehabt: Diazoessig¬
säureäthylester reagiert
mitPhenylsenföl C6H5N=C=S nicht
Phenylisocyanat
C6H6N=C=O trage Diphenylketen (C0H6)2C=C^O sehr lebhaft.Während sich
Phenylsenföl
anDiazoessigester,
wie auchzu erwarten
ist,
nichtanlagert
undPhenylisocyanat
nur äusserstlangsam reagiert,
nimmtDiphenylketen
eineSonderstellung ein,
indem hier derZwillingsdoppelbindung
eine grosse Reaktions¬fähigkeit
zukommt.Das Studium der
Umsetzungen aliphatischer
Diazo¬körper
mit Ketenenbeansprucht
wegen der grossen Reaktions- x) 0. Muntwiler, Diss. Zürich 1917.2) Schlotterbeck, B. 40, 479 und 3000 (1907); B. 42, 2558 (1909).
H. Staudinger und F. Pfenninger, B. 49, 1928 (1916).
s) Curtius und Buchner, B. 18, 2371 (1885).
fähigkeit
dieserVerbindungen
hohes Interesse. Diesbez. Unter¬suchungen
sind vereinzelt schonangestellt worden1),
die Re¬aktionsprodukte
warenheterocyclische Fünfringe,
welcheisoliert,
aber nicht genauer bestimmt worden sind.
Durch die
Stickstoffabspaltung
der erhaltenenPyrazolon-
derivate sollten
Kohlenstoffdreiringe entstehen,
die eine Car-bonylgruppe
enthalten:(0 TT \ C z. B. (C6H6)2C=CO +(C6H6)2CN2 >
" '°
"| >C
=O+N2(C6H6)2C
Diese
cyclischen Propanonderivate
böten wegen derSpan¬
nungsverhältnisse
imRing
Interesse; sie sollten ev. beim Erhitzen unterKohlenoxydabspaltung
inÄthylenderivate übergehen.
Einderartiger
Zerfall vonDreiringen
ist in letzter Zeit mehrfach beobachtetworden,
z. B. beimTetraphenyl-äthylensulfon2).
(coH5)2C (C6H5)2C (CCH5)2C (C6H5)2C
j \co > i; +CO : |
)so2
>- \\ + SOä3)(C6H5)2C (C6H5)2C (C6H6)2C (C6H5)2C
In der
vorliegenden
Arbeit wurdespeziell
die Reaktionzwischen
Diphenylketen
undDiazoessigsäureäthylester verfolgt,
weil daraus unerwartete Produkte resultieren.Die
Umsetzung
verläuft schon in der Kälte sehrenergisch
unter
quantitativer Stickstoffabspaltung.
Man erhält alsHaupt¬
reaktionsprodukte
zwei isomereVerbindungen
von der Zusam¬mensetzung C18H1603,
von denen die eineausgeprägten
Enol- charakterbesitzt,
die anderedagegen
neutralreagiert.
Diphenylketen
undDiazoessigsäureäthylester.
Reaktionsverlauf.
Bei der
Einwirkung
dieserVerbindungen
aufeinander entstehtnicht,
wie früherangenommen4),
der erwarteteDiphenyl-
x) Vergl. H. Staudinger und F. Pfenninger, B. 49, 1937 (1916). H. Stau¬
dinger und A. Gaule, B. 49, 1959 (1916).
2) H. Staudingerund F. Pfenninger, B. 49, 1941 (1916).
3) H. Staudinger und J. Siegwart, B. 49, 1918 (1916) beschreiben folg.
Zerfall: (C6H5)3a (C6H5)2C
I
>s
>- II +s(C6H6)2C/
(C6H5;2C4) Vergl. H. Staudinger, Die Ketene. Verlag Ferd. Erike. S. 94.
cyclopropanon-carbonsäure-ester (III),
sondern die Reaktion ver¬läuft viel
komplizierter.
Einmal kann sich dieDiazoverbindung
an die
Kohlenstoffdoppelbindung
des Ketensanlagern;
daspri¬
märe
Pyrazolonderivat,
dem entweder Formel I oder IIzukommt,
ist auch in der Kälte nichtbeständig
undgeht
unter Stickstoff¬abspaltung
in denOyclopropanonkörper (III) über,
der sich zu demCyclopropenol-carbonester (IV) umlagert.
(C6H5)2C - CO (C6H6)2C-CO
I >N ]L
>CH.COO.C2H6C2H5 OOC•CH-N
\K
I. IL
(C6H5)2C - CO (C6H5)2C - C•OH
- \/ \^
CH COO•C2H5 C•COO•CäH6
III. IV.
Weiter kann sich aber auch der
Diazoessigester
an die Car-bonylgruppe
desDiphenylketens anlagern1).
Dasunbeständige Additionsprodukt,
dem wieder zwei Formeln zukommen können(vergl.
Formel V undVI),
liefert durch den Zerfall einÄthylen
-oxydderivat (VII)
(C6H5)C=C-0 (C6H5)2C=C-0
C2H6OOCCH N N
CHCOOC.3H5
v.
\r
n vi.(C6H5)2C=C-0
y \/
VII. CH•COO•C6H5
In
gleicher
Weise setzt sich auchDiazoessigester
mit derCarbonylgruppe
desBenzaldehyds
um, nur dass sich dort dasprimäre Äthylenoxydderivat
sofort inBenzoylessigester umlagert2).
Es ist aber nicht absolut
nötig,
zurErklärung
der Ent¬stehung
des Produktes VIIAnlagerung
desDiazoessigesters
an die
Carbonylgruppe
desDiphenylketens
anzunehmen. Der nach derStickstoffabspaltung
zunächst entstehendeCyclopro- panonring (III)
kann sich nach zweiRichtungen verändern,
einmal durchEnolisierung,
wie obendargestellt (III
—>-IV),
oderdann durch
Aufspaltung
wiefolgt:
*) Siehe Einleitung.
2) Vergl. F. ScMotterbeck, B. 40, 499 (1907); B. 42, 2559 (1909).
— 9 —
(C6H5)2C-CO (C6Hß)2C=C-0
\y > \y >
CH•COO•C2H5 CH•COO C2H5
III. VII.
>- (C6H6)2C=CH CO•COOC2H5 (XII).
Analog gebaute
Produkte hat J. Buchner bei derReaktionvon
Diazoessigester
mitAcrylester1)
erhalten. Imobigen
Fallwürde das
Äthylenoxydderivat
einebeständige
Zwischenstufezur
vollständig umgelagerten Verbindung darstellen;
für dieseAuffassung
würde auch die Tendenz diesesKörpers (VII)
zurweitern
Umlagerung sprechen
und in der Tatgeht
dieselbebeim Behandeln mit Säuren und
Laugen glatt
von statten.Ausser diesen zwei
Hauptreaktionsprodukten
entstehen noch eine Reihe vonNebenprodukten,
deren Konstitution noch nichtaufgeklärt
ist. DieHauptreaktionsprodukte
wurden in einerAusbeute von
50—60% erhalten; 1/3
derMenge
besteht aus demProdukt
IV, 2/3
aus dem Produkt VII.Diphenylcyclopropenol-carbonester (Formel IV).
(CßH5)2C-C OH
C-000 GjH-,
Dieser Ester bildet
sich,
wiegesagt,
durchUmlagerung
ausdem
Cyclopropanonderivat.
AlsEnolverbindung
ist er durch einetiefblaue Eisenchloridreaktion
charakterisiert;
er ist eine ziem¬lich starke Säureund lässt sich mit
Laugen
titrieren.Umlagerung
eines Ketoderivates in ein
Enolprodukt
mit stark saurenEigen¬
schaftenwird bei
Ringen häufig beobachtet;
z. B.gehen Dimethyl-
wie
Diphenyl-cyclobutandion,
dieprimären Polymerisations¬
produkte
vonMethyl-
undPhenylketen,
inCyclobutenonol-
derivate
über,
die ebenfalls stark sauren Charakterhaben2).
Essei darauf
hingewiesen,
dass schon W.Dieckmann3)
vorlängerer
Zeit
gefunden hat,
dass derRingschluss
dieEnolisierung
starkbegünstigt;
weiter hat D.Vorländer*)
daraufhingewiesen,
dassdadurch der saure Charakter der
Enolverbindung
bedeutend ver-!) Vergl. Ann. 273, 230 (1893).
s) Vergl. B. 53, 1085 (1920).
3) Vergl. W. Dieckmann, B. 35, 3201 (1902).
4) D. Vorländer, A. 320, 117 (1902); A. 308. 184 (1899).
— 10
stärkt wird. Der
acidifizierende Einfluss
desRingschlusses
ivirdalso bei zunehmender
Spannung
desBinges vergrössert1),
soweitman nach
vorliegendem
Material urteilen kann.Überraschend ist,
im Hinblick auf dieBaeyer'sehe Spannungs¬
theorie,
dass bei demDreiringderivat
dieseUinlagerung erfolgt;
denn beim
gesättigten Dreiring
sollte dieSpannung geringer
seinals beim
ungesättigten.
Ersterer hat bekanntlich nach den Mo¬dellen eine
Ablenkung jeder
Kohlenstoffvalenz von24°44';
bei letzterem mussdagegen
dieSpannung,
d. h. dieAblenkung, jeder
Valenz 30°
betragen2).
Man sollte daher
denken,
dassungesättigte Dreiringe
sehrwenig existenzfähig sind;
und in der Tat sind bisherCyclopropen-
derivate kaum
beobachtet3).
Auffallenderweise ist nun dieserneue
Cyclopropenol-carbonester
ausserordentlichbeständig;
erkann sowohl mit verdünnten Alkalien als mit Säuren
einige
Zeitbehandelt
werden,
ohne eineVeränderung
zu erleiden. Mitstarken SäurenundAlkalienzersetztersich in der Wärmemeistens in
harzige Produkte;
diegesuchte asymmetrische Diphenyl-
bernsteinsäure
(VIII)
konnte man bisher nicht erhalten.(C0H5)2C-COH
^,PW,p
n/0H
(C6H6)2C-COOHC COOC2H6 \ ° CR.-COOH
IV. CH3 COO GjH5 VIII. 2
Als
ungesättigte Verbindung
lässt sich dasCyclopropenol-
dérivât nach der PaaZ'schen Methode
reduzieren;
das Reduk-tionsprodukt
wurde bisher noch nicht untersucht. Brom wirdglatt aufgenommen
und es bildet sich ein Monobromsubstitutions-produkt folgender
Formel(IX)
(C6H5)„C-C•OH (C6H5),C-C OBr (C6H6),C-C=0
\<y —> \</ ; " \/
C•COO•C2H, C COO 02H5 CBr COO C.2H5
IV. IX.
"
X.
1) Es wäre interessant, die Säurestärke analog gebauter Ringeundanalog gebauter Bnolverbindungen verschiedener Gliederzahl zu bestimmen und zu
vergleichen.
2) Natürlich bei Zugrundlegung des Werner'schen Modells.
3) Hemhd beschreibt in seiner Diss. Kiel 1914 ein Cyclopropenderivat fol
gender Formel ç, qqqjj
(CH3)2C<|
XC• COOH
dessen weitere Untersuchung im Hinblick auf die Spannungstheorie grosses Interesse bieten würde. — Vergl. auch F. Feist, B. 26, 750 (1893) und B. 44.
136 (1911).
— 11 —
Brom hat also hier
gerade
soeingewirkt,
wie es Vorländerbei
Dimethylhydroresorcm
beobachtethat1). Entsprechend
sindweiter die Dibromderivate des
Diketohydrindens2),
ferner die Di-brombarbitufsäure3) gebaut.
CH,-CO
z.B.
(CH3)2C<
"
^CBr
CH2 -C-OBr
Als
Unterbromigsäureester
ist derKörper
sehrunbeständig
und schon bei
längerem
Stehen zersetzt er sich unter teilweiserRückbildung
desEnolkörpers
; mitKaliumjodid reagiert
er, wiedie anderen
Unterbromigsäureester,
unterJodausscheidung.
Alsoauch hier sieht man die
geringe
Tendenz für dieBildung
einesKeto-
trimethylenderivates (Formel X),
das man bei der Ein¬wirkung
von Brom auch hätte erwarten können.Die
Enolverbindung reagiert
weiter mitPhenylhydrazin
undDerivaten
desselben;
doch war es bisjetzt
nichtmöglich,
die er¬warteten
bicyclischen Pyrazolonderivate
ingrösseren Mengen
rein zu
erhalten,
da dieReaktionsprodukte
in derRegel
starkverschmiert sind.
Benzhydryliden-äthylenoxyd-carbonester (Formel VII).
(C6H5)3C=C-CH•COO•C2H6
o
Die
Aufklärung
der Konstitution diesesKörpers
war mit vielMühe
verbunden;
denn einmalzeigt
er,mitkonzentrierter Schwefel¬säure
erhitzt,
eine ähnliche Farbreaktion — tiefblaueFärbung
—wie das vorherbeschriebene
Cyclopropenolderivat,
undman meintedaher,
dass beideKörper
nahe verwandt sein müssten und dass vielleicht eine Keto-enol-isomerievorläge.
Doch es Hess sichbei diesem neutralen
Reduktionsprodukt
weder eineKetongruppe nachweisen,
noch konnte es trotz vieler Versuche in die Enol¬verbindung umgelagert
werden.Das
Vorliegen
euiesÄthylenderivates
hielt man zunächstfür ganz
ausgeschlossen,
weil derungesättigte Ester,
wie auch eine daraus erhaltene Säure gegenKaliumpermanganat
in der Kältevöllig beständig
ist und auch Brom kaum aufnimmt.x) Vorländer und Kohlmann, A. 322, 244 (1902).
2) Zincke, B. 20, 3216 (1887).
s) Baeyer, A. 127, 229 (1863).
_ 12 —
Man fand aber
dann,
dass auch/3,/J-Diphenyl-acrylsäure1)
und ihr Ester sich ganz
gleich verhalten,
so dass man auch in diesem Fall dieungesättigte Äthylenverbindung
nicht ohneweiteres nachweisen kann.
(C6H6)2C=CH•
C<^H
und(C6H5)2=CH CO COOH gegenKMn04in der KälteXI. beständig.
Das
Äthylenoxydderivat
lässt sich sowohl mit Säuren wie mit Alkalien zu einerSäure,
derBenzhydryliden-brenztrauben-
säure
(XI),
verseifen. Es ist also eineUmlagerung
desÄthylen
-oxydrings
zurCarbonylgruppe
bei derVerseifung erfolgt;
der¬artige Umlagerungen
sindja häufig
beobachtet worden undmüssen z.
B.,
wie schon obenerwähnt,
bei derBildung
vonBenzoyl- essigester
ausBenzaldehyd
undDiazoessigester
in ganzanaloger
Weise stattfinden.
Dieses Brenztraubensäurederivat lässt
sich,
wie die Brenz- traubensäureselbst,
recht schwer verestern. Leichter wird der Ester aus dem Silbersalz der Säure mitHalogenalkyl erhalten;
er ist dem
Äthylenoxydderivat
isomer und kann aus diesem auch durch direkteUmlagerung
erhaltenwerden, dadurch,
dass mandas
Äthylenoxydderivat
mitEssigsäureanhydrid
behandelt.Essigsäureanhydrid
I Säure
(CeH6)äC=C-CH COO C2H5 >- (C6H5),C=CH CO COOH
\/ Alkal.
O VII. XI.
Silbersalz Y
>- (C6H6)2C=CH•CO•COO C.2H5 XII.
Diese
Benzhydryliden-brenztraubensäure
wird genau in der¬selben
Weise,
nurschwerer,
durch Alkaliengespalten,
wie dievon L.
Claisen2)
beschriebeneBenzyliden-brenztraubensäure
; daseine
Spaltprodukt,
dasBenzophenon,
lässt sich dabei leicht nach¬weisen,
und dieseBeobachtung
führtezurKonstitutionsaufklärung
dieser Produkte.
3 COCOOH CO COOH
C6H5•CH=CH•CO•COOH >- C6Hß CH=0 +CHc
(C6H5).2C-= CH CO COOH V (C6H6),C=0 +CH3
XIII.
!) Vergl. H. Rupe und E. Busolt, B. 40, 4539 (1907).
-') Claisen, B. 13, 2124 (1880); B. 14, 2472 (1881)
— 13 —
Das
Benzophenon
kann natürlich auch durchOxydation
erhalten
werden,
z. B. wenn man die Säure oder den Ester in Eis¬essiglösung
mit Chromsäure oderWasserstoffsuperoxyd oxydiert.
Es scheint
auffallend,
dass es bei den Brenztraubensäure- derivaten XI und XII nichtgelingt,
dieCarbonylgruppe
durchKetonreagentien nachzuweisen;
aber wie bei anderen«^-un¬
gesättigten
Ketonenzeigt
auch hier dieCarbonylgruppe infolge
der Nachbarschaft der
Doppelbindung
nicht mehr das normale Verhalten. Man solltedagegen
erwarten, dassHydroxylamin
usw.an die
Kohlenstoffbindung angelagert wird;
doch bleibt auch diese Reaktion aus,vermutlich,
weil durch Substitution von zweiPhenylgruppen
das/3-Kohlenstoffatom
nichtadditionsfähig ist1).
ß a
C6H5CH=CHCOCH3+NH2OH >- C6H6•CH-CH2-CO•CH3 2)
ß a NH-OH
(C6HS)2C=CH CO COOH addiert nicht3).
Die Säure sowohl als der Ester
reagieren
bei sehrlangem
Kochen mit
Semicarbazid;
doch sind dieReaktionsprodukte
noch nicht rein
dargestellt.
Es wurde in
mannigfacher
Weise — z. B. durchEinwirkung
von
Chlorwasserstoff, Essigsäureanhydrid
—versucht,
dasÄthylen- ox3^dderivat
durchAufspaltung
desDreirings
in Derivate desentsprechenden Glykols
überzuführen und so zucharakterisieren;
doch hatten die meisten Versuche indieser
Richtung
keinenErfolg.
Mit
Acetylchlorid
bildet sich einReaktionsprodukt,
dem nachAnalyse folgende
Formel(XV)
zuzuerteilenist;
doch muss auch dieserKörper
noch genauer untersucht werden. Beim Verseifen liefert er nebenEssigsäure
dieBenzhydryliden-brenztraubensäure.
J) Aus dem gleichen Grunde reagiert ja auch die
Äthylenbindung
nichtmit Kaliumpermanganat.
2) Harries, A. 330, 191 (1904).
3) Nach Thiele (A. 306, 192 (1899)) sollte bei a,^-ungesättigten Ketonen
Addition in 1,4-Stellung eintreten, die hier wegen der Reaktionsträgheit des
4-Atoms ausbleibt.
4 8 2 1
(C6H5)2C=C - C=O addiert nicht
dagegen
4 3 2 1
C6H5CH=CH-C=0+RH >- C6H5 CH-CH= C-O
R H
— 14 (C6H3)2C=C-CH COO C,H3
\/
0 VII.
(C6HS)2C:=C
CI
-CH-COO•C2H5
0•CO CH3
—y-
r
OH
(C6H5)2C:
>- XIV.
=C-CH-COO 0•CO CH;
C21
3
?
0 -co -CH
verseift OH COOH
C=C -CH
>
(C6H5)2C==CHCO (C6H3)2C=C
?
(C6H5)2 COOH
OCO CH3 OH XT.
XV.
<Sj
0 COA(C6H5)2C
==C=CH +C02oder(C6H5)2C=C+CH0 COCHg 0 COCH3
Mit Brom erhält man aus dem
Äthylenoxydderivat
ein Sub¬stitutionsprodukt
vomSmp. 117°,
dem Formel XVIzukommt,
das also denAthylenoxydring
enthält. DerKörper
wird sehrleicht in
Benzhydryliden-brombrenztraubensäure (XVII)
ver¬seift,
die auchdurchEinwirkung
vonBromaufdieBenzhydryliden-
brenztraubensäure zu erhalten ist.
Das Silbersalz der Bromsäure
gibt
mitAethyljodid
den zu¬gehörigen
Ester(XVIII)
vomSmp. 162°,
der auch aus dem Benz-hydryliden
-brenztraubensäure-ester mit Brom darzustellenis1,
und mit dem bromsubstituierten
Aethylenoxydderivat
isomer isl.(C0H5)2C=C-CH COO•C„Hj (C0H-,)9C=C-CBr COO•CH-,2)
\/ " > \/
o o
VII. (Smp. 124°) XVI. (Smp. 117°)
mitBr y verseift
(C6H3)SC=CH CO COOH > (CoH^C=CBr-CO COOH
XI. XVII.
mit Br y verestert
(C6H6)2C=
CHCO-COOC2H3
y (C6H6)2C=CBr-CO•COO C2H3XII. (Smp. 110°) XVIII. (Smp. 162»)
*) Beim Erhitzen zersetzt sich der Körper unter Kohlendioxydentwicklung,
doch konnte das zweite Spaltungsprodukt nicht beobachtet werden; auch Di- phenylketen nicht, das man bei andersartiger Spaltung des /J-Lactons (vergl.
E. Ott, A. 401, 159 (1913)) erwarten sollte.
2) Merkwürdigerweise bildet sich durch Einwirkung vonBrom nicht direkt das Brenztraubensäurederivat XVIII; das Auftreten isomerer Ester nötigt dazu, dem ersten
Bromierungsprodukt
die Formel XVI zu erteilen. Das a-H-AtomimÄthylenoxydderivat
muss also sehr beweglich sein.— 15 —
Weitere Ketene und
DiazoVerbindungen.
Ausser
Diazoessigester
wurden nochandereDiazoverbindungen
mit
Diphenylketen
zur Reaktiongebracht; Diphenyl-
und Bi¬phenylen-diazomethan
setzensich,
wie schon früher beschriebenwurde1),
sehr leicht um; doch ist hier das erhalteneprimäre Anlagerungsprodukt
auffallendbeständig.
Erst beilängerem
Erhitzen auf über 150° konnte man den Stickstoff fast
quanti¬
tativ
abspalten.
Esgelang
abernicht,
einkrystallisiertes
Re¬aktionsprodukt
zuerhalten,
auch beobachtete man nie dieAbspaltung
vonKohlenoxyd;
esist deshalbanzunehmen,
dass ent¬gegen der früheren
Formulierung (XIX
ev. XIXa) Diphenyl-
diazomethan sich an die
Carbonylgruppe
desDiphenylketens angelagert
hat und nicht an dieKohlenstoffdoppelbindung,
dennim letzteren Fall hätte man voraussichtlich das
Tetraphenyl- cyclopropanon
erhaltensollen,
das unterKohlenoxydabspaltung
in
Tetraphenyl-äthylen übergehen
müsste. Nimmt mandagegen Anlagerung
an dieCarbonylgruppe
an, erteilt man also demReaktionsprodukt
FormelXX,
so ist eherverständlich,
dass beider
Abspaltung
von Stickstoff nichtkrystallisierte
Produkteauftreten.
(C6H5)3C-CO (C6H6)3C-CO
(C6H5)X'x
| (C6H5)2C/ V6H5)ä
—^(C6H3)/ >
->(C6H6)3C/C°
—* (C6H5)2CXIX. XIXa.
<C6H5)2C=C-0 (C6H5)2C=C~0 (C6H5)2C=C-02)
/ \ \/ +]Sä ; / \
N C(C6H5)2 —*- C(C6H5)3 (CjH.JjC N
%x V
XX. XXI.
Aus
Diphenylketen
und Diazomethan wurde sodann ein stickstoffreiesReaktionsprodukt erhalten,
dem ev.folgende
Formel zukommt
(C6H6)2C=C-0
\/
*) Staudinger, Anthes und Pfenninger, B. 49, 1939 (1916) (Dipkenylderivat);
Standinger und A. Gaule, B. 49, 1959'(1916) (Diphenylenderivat).
2) Diese Formel kommt wohl nicht inBetracht; wegen der geringenAffinität
von Stickstoff zu Sauerstoff müsste das Produkt sehr unbeständig sein.
— 16 —
Benzoylphenyl-diazomethan
undDiphenylketen
endlichreagieren
zum Unterschied mit den anderen
Diazoverbindungen
sehrtrag
miteinander; nachlangem
Stehen kann man ein Reaktions-produkt1)
aus zwei Mol.Diphenylketen
und einem Mol. des Diazo-körpers
erhalten. Auch dieseVerbindung
ist noch nicht genauer untersucht.Ausser dem
Diphenylketen
wurde auch daseinfache
Ketenmit verschiedenen
Diazokörpern
zur Reaktiongebracht;
dabeitritt
hauptsächlich
mit Diazomethan sehr leicht eineUmsetzung
ein. Die
wenigen Krystalle,
welche nach der lebhaften Stick¬stoff
abspaltung
erhaltenwurden, zeigten
keine Enolreaktion.Es kämen zwei Formeln in Betracht:
H2C-C=0 H2C=C-0
c unc' c
H2 H3
Damit wäre ein
Dreiringtypus gefunden,
dessen Studiumim
Zusammenhang
mit dervorliegenden
Arbeit grosses Interesse bieten würde.Das
Reaktionsprodukt
konnte aber nur einmal ingeringer Menge
gewonnenwerden,
sodass auf eineWeiter-Untersuchung
verzichtet werden musste.
Die
Reaktionsfähigkeit
der einzelnen Diazomethanderivate mit den zwei Ketenen ist reinqualitativ
in derfolgenden
Tabelle
zusammengestellt.
Diphenylketen bedingt durchweg
lebhaftere Reaktion alseinfaches
Keten,
was mit der Konstitution und Farbe dieserVerbindungen
übereinstimmt und frühere Befundebestätigt2).
Die Abnahme der
Anlagerungsfähigkeit
derDiazokörper
erstreckt sich vom
heftig reagierenden
Diazomethan in abstei¬gender Reihenfolge
bis zumBenzoyldiazoessigester,
der nichtmehr in Reaktion tritt.
Phenyl-, Benzoyl-
undCarboxyäthyl-
gruppen
(Carbonyl
inß- Stellung)
erschweren also imallgemeinen
die
Beweglichkeit
derDiazomethanderivate,
wodurch die diesbez.Resultate frühere Arbeiten ihre
Bestätigung finden3).
J) Ev. tritt es in geringer Menge unter den Nebenprodukten bei der Dar¬
stellung von Diphenylketen nach O. Schroder, B. 42, 2336 (1909) auf.
2) H. SUmdinger, „Die Ketene'-, S. 101'102.
3) A.Gaule, Diss. Zürich 1916.
— 17 —
Diazoverbindung Farbe
mit mit
H,C=C=
«|(C6H5)2C
=C0Stickstoff- abspaltg.
Diazomethan
n2A
gelb z.heftig heftig sofortDiazoessigester A
N,•C<
NCOOC2H5
gelb massig stark sofort
Phenyldiazomethan
'
A
C6H5
orange - z. stark sofort
Diphenyldiazometh.l)
XC6H5
>iol -rot nicht massig keine
Diphenylendiazom.2)
/C«H4
XC6H4
tief orange - massig keine Phenylbenzoyldiazom. N.>•C<\COC6H5
orange - langsam keine
Benzoyldiazoessigester
/COC6H5
1
N2.<Y
xCOOC2H5
farbl. - nicht keine
Vergleicht
man dieReaktionsfähigkeit
dieser Diazover-bindungen
mit derenFarbe,
so fällt einemauf,
dass das tiefgefärbte Diphenyldiazomethan
mit den beiden Ketenen be¬deutend schwächer
reagiert
als der hellgefärbte Diazoessigester.
Man sieht an diesem
Beispiel
vonNeuem,
dass zwischen Farbeund
Reaktionsfähigkeit
keine absolute Parallelebesteht,
sondernin erster Linie der Einfluss der Substituenten
massgebend
ist.Experimenteller
Teil.Diphenylketen
undDiazoessigsäure-äthylester.
Die beiden Produkte wirken unverdünnt unter starker Er¬
wärmung und stürmischer
Stickstoffentwicklung
aufeinanderein;
es wurde deshalb unter
Verdünnung
mitÄther
und Petroläthergearbeitet.
In einen Kolben mit Ansatzbringt
man unterKohlen-dioxyd-atmosphäre
eineLösung
vonDiphenylketen
inÄther
J) F. Pfenninger, Diss. Zürich 1917 und B. 4-9, 1941 (1916).
2) A.Gaule, Diss. Zürich 1916 und B. 49, 1951 (1916).
2
— 18
und lässt allmählich unter Abkühlen eine ätherische
Lösung
vonDiazoessigester
zulaufen. Z. B. wurden43,6
grDiphenylketen
in90 cm3 absolutem
Äther
mit einerLösung
von 27 grDiazoessig¬
ester in 90 cm3 abs.
Äther
während ca. einer Stunde bei einerTemperatur
von 15—20°versetzt;
dabei trat momentanheftige
Reaktion
ein,
die man an der starkenStickstoffentwicklung
undEntfärbung
derLösung
beobachten konnte. Meistensbeginnt
nach
einiger
Zeit dieKrystallausscheidung,
die man durch 12-bis
20-stündiges
Stehen im Eiskellervervollständigt.
Der aus¬geschiedene Krystallbrei
wird von der überstehenden ätherischenLösung abgesaugt
und zurEntfernung
von Harzen mit absolutemÄther gewaschen;
nach teilweisemEinengen
des Filtrates durchAbsaugen
desÄthers
konnten nach Verlaufeiniger Tage
nochweitere Portionen von
Krystallen
erhalten werden. Nachdem drei- bis viermal dieLösung
konzentriertwordenist,
bleibt schliess¬lich als Rückstand nur ein schwachbraunes Harz
zurück,
dessenAufarbeitung später
behandelt wird.Die
ausgeschiedenen Kry
stalle stellen ein Gemisch der zwei oben beschriebenenReaktionsprodukte dar,
einer neutralen Sub¬stanz und einer
Säure,
die durch starke Eisenchloridreaktion charakterisiert ist. DieEnolverbindung
isthauptsächlich
in demzuletzt
ausgefallenen
Teil reichlichenthalten,
da sie inÄther
leichter löslichist,
als das neutrale Produkt: doch kann eineTrennung
durch fraktionierteKrystallisation
nicht erzielt werden.Die
Trennung
desEnolkörpers
lässt sich aber durch das übliche Verfahren — Schütteln der ätherischenLösung
mitSodalösung
oder
Natronlauge
— nur schwerdurchführen,
da das Natrium- salzmerkwürdigerweise
inÄther
sehr leicht löslich ist undinWasser beiGegenwart
vonNatronlauge dagegen
kaumaufgenommen
wird.
Man muss deshalb die
Trennung
auffolgende
Weise durch¬führen: Das
Krystallgemisch
wird mit verdünnterSodalösung
auf dem Wasserbad erwärmt und dadurch die
Enolverbindung
in das in
Sodalösung
unlösliche Natriumsalzübergeführt;
das Gemisch von neutralemKörper
und Natriumsalz wird abfiltriert und dann mit warmem Wasser öfter behandelt. Daraufgeht
das Natriumsalz in reinem Wasser allmählich inLösung
und derungelöste
Teil wird noch mehrmals mitSodalösung
behandeltund die Extraktion mit Wasser
jedesmal
wiederholt. Durch An¬säuren der
wässrigen Lösung
kann derDiphenyl-eyclopropenol-
19 —
carbonester in fast reinem Zustand gewonnen
werden;
der un¬lösliche neutrale Teil wird
umkrystallisiert
und stellt fast reinenBenzhydryliden-äthylenoxydcarbonester
dar.Bei dem
obigen
Verfahren wurdenungefähr 50%
der theo¬retischen Ausbeute an festen Produkten erhalten.
Später ergab sich,
dass esgünstiger ist,
statt des reinenÄthers
ein Gemischvon
Äther
und Petrolätheranzuwenden;
dabeisteigt
die Ausbeuteauf
ungefähr 70%.
In diesem festen Produkt wurde der Gehaltan
Enolverbindung
durch Titration bestimmt undfestgestellt,
dass ca.
70%
neutralerKörper
vorhanden ist und ca.30%
Enol¬verbindung.
Titration mit 0,105-n. Ba(OH)2
I. 0.887 gr Subst. verbrauchten 9,3 cmJ Ba(OH), II. 0,494 gr Subst. brauchten 5,2 cm3 Ba(OH),
Gef. I. 29,9% Enol-Verb.
II. 30,0%
Um den Reaktionsverlauf zu
verfolgen,
wurde die Stickstoff¬abspaltung
gemessen;0,568
grDiphenjlketen
wurden mit0,5
grDiazoessigsäure-äthylcster (die
berechneteMenge
wäre0,33 gr)
in20 cm3 Benzol zur Reaktion
gebracht
und der entwickelte Stick¬stoff durch
Kohlendioxyd
in ein Azotometerübergetrieben;
dabeipassierte
das Gas eine kleine auf -80°gekühlte Waschflasche,
um
Benzoldämpfe
zurück zu halten. Nachfünfstündiger
Reak¬tionsdauer wurden 72 cm3 Stickstoff bei 19° und 723 mm er¬
halten, entsprechend 97,8%
Stickstoff.Nebenprodukte
bei der Reaktion.30—50%
desAusgangsmaterials
bleiben beimAbdampfen
derätherischen
Lösung
alszähes, gelbes
Harzzurück;
die alkoholischeLösung
dieses Produktes färbt sich mit Eisenchlorid tiefblau. Es wurde auf diemannigfaltigste
Weiseversucht,
nochkrystallisierte Körper
zuisolieren;
z. B.wurde,
wie oben beidemHauptreaktions¬
produkt beschrieben,
mitSodalösung
behandelt und dann diegebildeten
Natriumsalze mit Wasser ausgezogen. So wurde eineneue Säure
erhalten,
die nach demUmkrystallisieren
ausÄther
bei 217°
schmilzt;
das Produkt färbt sich mit Eisenchlorid eben¬falls tiefblau und bildet ein in Wasser schwer lösliches Natrium- salz. Nach der
Analyse
ist derKörper
aberkomplizierter
zu¬sammengesetzt.
— 20 —
I. 0,2232 gr Subst. gaben 0,6585gr C02 und 0,1046gr H20 II. 0,1786 gr Subst. gaben 0,5270 gr C02 und 0,0844 gr H20
III. 0,152 gr Subst., 15,01 gr Benzol,
Gefrierpunktserniedrigung
0,080°IV. 0,160 gr Subst., 16,20 gr Benzol.
Gefrierpunktserniedrigung
0,074°C45H3e06 Ber. C 80,3 H 5,3% Mol.-Gew. 672 Gef. „ 80,49; 80,50 „ 5,24; 5,28% „ 646; 681
Nach
langem
Stehen wurde aus dem Harze durch Behandeln mit verschiedenenLösungsmitteln
einegeringe Menge
einerneutralen
Verbindung
vomSmp.
158°erhalten,
die nachAnalyse
ein weiteres Isomeres der oben
genannten Hauptreaktionsprodukte bildet;
doch konnte derKörper
nur in sogeringer Menge
ge¬wonnen
werden,
dass eine genauereUntersuchung
noch nichtvorgenommen
wurde,
ev. ist es einpolymères
Produkt.I. 0,1307 gr Subst. gaben 0,3688 gr C02 und 0,0737 gr H20
II. 0,1139 gr Subst. gaben 0,3212 gr C02 und 0,0615 gr H20 Ci8H1603 Ber. C 77,14 H 5,71%
Gef. „ 77,04; 76,93 „ 6,31; 6,04%
Diphenyl-cyrtopropenol-carboiiester (Formel
IV).Das durch Ansäuren der
wässrigen Lösung
des Natriumsalzes erhalteneRohprodukt
kann aus heissemÄther
leichtumkrystalli-
siert werden undwird soin farblosenNadelngewonnen; in
Benzol,
Alkohol undEssigester
ist derKörper
leicht löslich.Smp.
140°.I. 0,0810 gr Subst. gaben 0,2294 gr C02 und 0,0417 gr H20 II. 0,1195 gr Subst. gaben 0,3385 gr CO., und 0,0630 gr H20
0,1148 gr Subst. in 9,02 gr Benzol, Gefrierpunktserniedrigung 0,248°
C18H1603 Ber. C 77,14 H 5,71% Mol.-Gew. 280 Gef. „ 77,24; 77,25 ., 5.76; 5,90% „ 268
Die
Enolverbindung
lässt sich als einbasische Säure mitBarytwasser
undPhenolphtalem
als Indicator titrieren.0,134 gr Subst. verbrauchten 4,75 cm3 0,104 -n. Ba(OH)2
Äquivalentgew.
Ber. 280. Gef. 271.Das Produkt ist auffallend
beständig
und kann ingeringer Menge
unzersetzt destilliertwerden;
bei kurzem Kochen in Säuren und Alkalien bleibt derKörper unverändert,
beim Erhitzen mit konzentrierter Salzsäure im Bombenrohr trittVerharzung
ein.Verdünnte Schwefelsäure
greift
denKörper
nicht an; mitSOproz.
21 —
Schwefelsäure tritt beim Erwärmen eine kornblumenblaue Fär¬
bung auf,
mit konzentrierter Schwefelsäure färbt sich die Enol¬verbindung
bei schwachem Erhitzen erstpfirsichrot,
danngrün
und schliesslich durch
Zersetzung
braunschwarz. Mit Ferrichlorid inmethylalkoholischer Lösung
tritt eine tiefblaueFärbung auf,
durch die man auch
Spuren
derVerbindung
charakterisieren kann.Es wurde \
ersucht,
das Natriumsalz derEnolverbindung
durch Behandeln mit
Dimethylsulfat
in einen Ätherüberzuführen,
doch ohneErfolg.
MitThionylchlorid
undAcetylchlorid
konntenebenfalls keine charakteristischen
Reaktionsprodukte
erhaltenwerden.
Mit
Semicarbazidchlorhydrat
in alkoholischerLösung
beiGegenwart
von Natriumacetat, ebenso mitPhenylhydrazin
undp-Nitrophenylhydrazin
tritt leicht eineUmsetzung ein;
aber nur im letzten Fall wurde einkrystallisiertes Reaktionsprodukt
er¬halten,
doch in sogeringer Menge,
dass auf eineUntersuchung
verzichtet werden musste.
Bei
längerem
Kochen mit Natriumalkoholat in alkoholischerLösung
wurde eine Säure vomSmp.
125° erhalten, deren Kon¬stitution noch nicht
aufgeklärt ist,
die aber sicher nicht die ge¬suchte
Diphenylbernsteinsäure
darstellt.Titration der Saure mit 0,105 -n. Ba(OH)2:
I. 0,1046 gr Subst. verbrauchten 3,10 cm3 Ba(OH)2
II. 0,0776 gr Subst. verbrauchten 2,54 cm3 Ba(OH)j Gef. Aquivalentgewicht 337, 305
(Diphenylbernsteinsäure - 135)
Bei der Reduktion mit Platinmohr und Wasserstoff ent¬
standen bei einer Reihevon Versuchen
harzige Produkte;
in einemFall ein
Reaktionsprodukt
vomSmp. 108°,
dessenUntersuchung
ebenfalls
aussteht;
dieOxydation
lieferte ebenfalls keinekrystalli-
sierten
Körper.
2,5
gr derEnolverbindung wurden,
in 200 cm3Eisessig gelöst,
mit 2 gr Platinmohr im Wasserstoff 2Tage lang
ge¬schüttelt. Nach dem Abdestillieren des
Eisessigs
im Vakuumund dem