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Ketene und aliphatische Diazoverbindungen: ein Beitrag zur Baeyer'schen Spannungstheorie

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(1)

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

Rights / License:

In Copyright - Non-Commercial Use Permitted

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ETH Library

(2)

Ketene und aliphatische Diazoverbindungen

(Ein Beitrag

zur

Baeyer'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

(3)

Vorliegende

Arbeit wurde auf

Anregung

von

Herrn Prof. Dr. H.

Staudinger

im Laboratorium für

allgemeine

und

analytische

Chemie der

Eidg.

Techn. Hochschule in Zürich

ausgeführt.

Es sei mir an dieser Stelle

gestattet,

meinem hochverehrten Lehrer für seine stets freundliche und reiche

Unterstützung

und die mir zu teil

gewordene

Förderung

meinen herzlichen Dank

auszusprechen.

(4)

MEINEM LIEBEN VATER UND MEINER LIEBEN FRAU

IN HERZLICHER DANKBARKEIT GEWIDMET

(5)

Leer

-

Vide

-

Empty

(6)

Theoretischer Teil.

FÄnleitung.

Schon eine grosse Zahl

ungesättigter Verbindungen

sind

an Ketene

angelagert worden1),

dabei trat im

Allgemeinen

die

Äthylendoppelbindung

des Ketens unter

Vierringbildung

in Re¬

aktion. Mit

Carbonylverbindungen

entstehen z. B.

ß-Laktone.

Auch mit

Azokörpern

sind schon diesbez. Versuche

ausgeführt

worden. Die

Einwirkung

von

Diphenylketen

auf

Azobenzol2)

verläuft wie

folgt:

(C6H6)2C=C=O +C0H5N=NC6H6 > (C0H5)äC-C=O I I C6H5N-NC6H6

Bis vor Kurzem konnte man

annehmen,

dass die

Carbonyl-

gruppe der Ketene nicht

reaktionsfähig sei,

lässt doch z. B.

Phenylhydrazin

die

Ketongruppe

unverändert und

lagert

sich

an die

Äthylenbindung an3).

Nach J.

Meyer reagiert

aber

Triphenylphosphin-phenylimin

unter Addition an

Carbonyl

in

folgender

Weise mit

Diphenylketen4)

:

(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

die

Additionsfähigkeit aliphatischer

Diazover-

bindungen liegen

eine Reihe

eingehender Untersuchungen vor5).

An dieser Stelle sei nur die

Anlagerung

an die

Äthylenbindung

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.

(7)

6

Diazoessigester

führt durch Addition an die Kohlenstoff¬

doppelbindung primär

zu

Pünfringen,

aus denen unter

günstigen Bedingungen

durch

Stickstoffabspaltung 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 an

aliph.

Diazoverbindungen an2). Analog

den Reaktionen mit

Äthylen-

derivaten bildet z.B.

Benzaldehyd

mit

Diazoessigsäureäthylester

intermediär einen Fünf

ring (Dihydrooxydiazol),

der durch Stick¬

stoffverlust in das

Äthylenoxydderivat übergeht,

welches aber in diesem Fall sehr

unbeständig

ist und sich sofort

umlagert.

C2H5COOv

COOC2H5 COUCH,

>CN2 | |

W HC-N H-C0

+ >- I \ -*

\y

-> C2H5OOCCH2 CO-C6H3

/O C N C 3)

XH

C6H6 HO H C6H6

Die

Anlagerung

von

Zwillingsdoppelbindungen

an

aliph. Diazokörper

ist bis heute noch nicht

eingehend

und

systematisch

untersucht worden.

Vorversuche haben

folgendes Ergebnis gehabt: Diazoessig¬

säureäthylester reagiert

mit

Phenylsenföl C6H5N=C=S nicht

Phenylisocyanat

C6H6N=C=O trage Diphenylketen (C0H6)2C=C^O sehr lebhaft.

Während sich

Phenylsenföl

an

Diazoessigester,

wie auch

zu erwarten

ist,

nicht

anlagert

und

Phenylisocyanat

nur äusserst

langsam reagiert,

nimmt

Diphenylketen

eine

Sonderstellung ein,

indem hier der

Zwillingsdoppelbindung

eine grosse Reaktions¬

fähigkeit

zukommt.

Das Studium der

Umsetzungen aliphatischer

Diazo¬

körper

mit Ketenen

beansprucht

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).

(8)

fähigkeit

dieser

Verbindungen

hohes Interesse. Diesbez. Unter¬

suchungen

sind vereinzelt schon

angestellt worden1),

die Re¬

aktionsprodukte

waren

heterocyclische Fünfringe,

welche

isoliert,

aber nicht genauer bestimmt worden sind.

Durch die

Stickstoffabspaltung

der erhaltenen

Pyrazolon-

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 der

Span¬

nungsverhältnisse

im

Ring

Interesse; sie sollten ev. beim Erhitzen unter

Kohlenoxydabspaltung

in

Äthylenderivate übergehen.

Ein

derartiger

Zerfall von

Dreiringen

ist in letzter Zeit mehrfach beobachtet

worden,

z. B. beim

Tetraphenyl-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 wurde

speziell

die Reaktion

zwischen

Diphenylketen

und

Diazoessigsäureäthylester verfolgt,

weil daraus unerwartete Produkte resultieren.

Die

Umsetzung

verläuft schon in der Kälte sehr

energisch

unter

quantitativer Stickstoffabspaltung.

Man erhält als

Haupt¬

reaktionsprodukte

zwei isomere

Verbindungen

von der Zusam¬

mensetzung C18H1603,

von denen die eine

ausgeprägten

Enol- charakter

besitzt,

die andere

dagegen

neutral

reagiert.

Diphenylketen

und

Diazoessigsäureäthylester.

Reaktionsverlauf.

Bei der

Einwirkung

dieser

Verbindungen

aufeinander entsteht

nicht,

wie früher

angenommen4),

der erwartete

Diphenyl-

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;2C

4) Vergl. H. Staudinger, Die Ketene. Verlag Ferd. Erike. S. 94.

(9)

cyclopropanon-carbonsäure-ester (III),

sondern die Reaktion ver¬

läuft viel

komplizierter.

Einmal kann sich die

Diazoverbindung

an die

Kohlenstoffdoppelbindung

des Ketens

anlagern;

das

pri¬

märe

Pyrazolonderivat,

dem entweder Formel I oder II

zukommt,

ist auch in der Kälte nicht

beständig

und

geht

unter Stickstoff¬

abspaltung

in den

Oyclopropanonkörper (III) über,

der sich zu dem

Cyclopropenol-carbonester (IV) umlagert.

(C6H5)2C - CO (C6H6)2C-CO

I >N ]L

>CH.COO.C2H6

C2H5 OOCCH-N

\K

I. IL

(C6H5)2C - CO (C6H5)2C - COH

- \/ \^

CH COOC2H5 CCOOCäH6

III. IV.

Weiter kann sich aber auch der

Diazoessigester

an die Car-

bonylgruppe

des

Diphenylketens anlagern1).

Das

unbeständige Additionsprodukt,

dem wieder zwei Formeln zukommen können

(vergl.

Formel V und

VI),

liefert durch den Zerfall ein

Äthylen

-

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. CHCOOC6H5

In

gleicher

Weise setzt sich auch

Diazoessigester

mit der

Carbonylgruppe

des

Benzaldehyds

um, nur dass sich dort das

primäre Äthylenoxydderivat

sofort in

Benzoylessigester umlagert2).

Es ist aber nicht absolut

nötig,

zur

Erklärung

der Ent¬

stehung

des Produktes VII

Anlagerung

des

Diazoessigesters

an die

Carbonylgruppe

des

Diphenylketens

anzunehmen. Der nach der

Stickstoffabspaltung

zunächst entstehende

Cyclopro- panonring (III)

kann sich nach zwei

Richtungen verändern,

einmal durch

Enolisierung,

wie oben

dargestellt (III

—>-

IV),

oder

dann durch

Aufspaltung

wie

folgt:

*) Siehe Einleitung.

2) Vergl. F. ScMotterbeck, B. 40, 499 (1907); B. 42, 2559 (1909).

(10)

9

(C6H5)2C-CO (C6Hß)2C=C-0

\y > \y >

CHCOOC2H5 CHCOO C2H5

III. VII.

>- (C6H6)2C=CH COCOOC2H5 (XII).

Analog gebaute

Produkte hat J. Buchner bei derReaktion

von

Diazoessigester

mit

Acrylester1)

erhalten. Im

obigen

Fall

würde das

Äthylenoxydderivat

eine

beständige

Zwischenstufe

zur

vollständig umgelagerten Verbindung darstellen;

für diese

Auffassung

würde auch die Tendenz dieses

Körpers (VII)

zur

weitern

Umlagerung sprechen

und in der Tat

geht

dieselbe

beim Behandeln mit Säuren und

Laugen glatt

von statten.

Ausser diesen zwei

Hauptreaktionsprodukten

entstehen noch eine Reihe von

Nebenprodukten,

deren Konstitution noch nicht

aufgeklärt

ist. Die

Hauptreaktionsprodukte

wurden in einer

Ausbeute von

50—60% erhalten; 1/3

der

Menge

besteht aus dem

Produkt

IV, 2/3

aus dem Produkt VII.

Diphenylcyclopropenol-carbonester (Formel IV).

(CßH5)2C-C OH

C-000 GjH-,

Dieser Ester bildet

sich,

wie

gesagt,

durch

Umlagerung

aus

dem

Cyclopropanonderivat.

Als

Enolverbindung

ist er durch eine

tiefblaue Eisenchloridreaktion

charakterisiert;

er ist eine ziem¬

lich starke Säureund lässt sich mit

Laugen

titrieren.

Umlagerung

eines Ketoderivates in ein

Enolprodukt

mit stark sauren

Eigen¬

schaftenwird bei

Ringen häufig beobachtet;

z. B.

gehen Dimethyl-

wie

Diphenyl-cyclobutandion,

die

primären Polymerisations¬

produkte

von

Methyl-

und

Phenylketen,

in

Cyclobutenonol-

derivate

über,

die ebenfalls stark sauren Charakter

haben2).

Es

sei darauf

hingewiesen,

dass schon W.

Dieckmann3)

vor

längerer

Zeit

gefunden hat,

dass der

Ringschluss

die

Enolisierung

stark

begünstigt;

weiter hat D.

Vorländer*)

darauf

hingewiesen,

dass

dadurch 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).

(11)

10

stärkt wird. Der

acidifizierende Einfluss

des

Ringschlusses

ivird

also bei zunehmender

Spannung

des

Binges vergrössert1),

soweit

man nach

vorliegendem

Material urteilen kann.

Überraschend ist,

im Hinblick auf die

Baeyer'sehe Spannungs¬

theorie,

dass bei dem

Dreiringderivat

diese

Uinlagerung erfolgt;

denn beim

gesättigten Dreiring

sollte die

Spannung geringer

sein

als beim

ungesättigten.

Ersterer hat bekanntlich nach den Mo¬

dellen eine

Ablenkung jeder

Kohlenstoffvalenz von

24°44';

bei letzterem muss

dagegen

die

Spannung,

d. h. die

Ablenkung, jeder

Valenz 30°

betragen2).

Man sollte daher

denken,

dass

ungesättigte Dreiringe

sehr

wenig existenzfähig sind;

und in der Tat sind bisher

Cyclopropen-

derivate kaum

beobachtet3).

Auffallenderweise ist nun dieser

neue

Cyclopropenol-carbonester

ausserordentlich

beständig;

er

kann sowohl mit verdünnten Alkalien als mit Säuren

einige

Zeit

behandelt

werden,

ohne eine

Veränderung

zu erleiden. Mit

starken SäurenundAlkalienzersetztersich in der Wärmemeistens in

harzige Produkte;

die

gesuchte asymmetrische Diphenyl-

bernsteinsäure

(VIII)

konnte man bisher nicht erhalten.

(C0H5)2C-COH

^,PW,p

n/0H

(C6H6)2C-COOH

C COOC2H6 \ ° CR.-COOH

IV. CH3 COO GjH5 VIII. 2

Als

ungesättigte Verbindung

lässt sich das

Cyclopropenol-

dérivât nach der PaaZ'schen Methode

reduzieren;

das Reduk-

tionsprodukt

wurde bisher noch nicht untersucht. Brom wird

glatt aufgenommen

und es bildet sich ein Monobromsubstitutions-

produkt folgender

Formel

(IX)

(C6H5)„C-COH (C6H5),C-C OBr (C6H6),C-C=0

\<y —> \</ ; " \/

CCOOC2H, 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).

(12)

11

Brom hat also hier

gerade

so

eingewirkt,

wie es Vorländer

bei

Dimethylhydroresorcm

beobachtet

hat1). Entsprechend

sind

weiter die Dibromderivate des

Diketohydrindens2),

ferner die Di-

brombarbitufsäure3) gebaut.

CH,-CO

z.B.

(CH3)2C<

"

^CBr

CH2 -C-OBr

Als

Unterbromigsäureester

ist der

Körper

sehr

unbeständig

und schon bei

längerem

Stehen zersetzt er sich unter teilweiser

Rückbildung

des

Enolkörpers

; mit

Kaliumjodid reagiert

er, wie

die anderen

Unterbromigsäureester,

unter

Jodausscheidung.

Also

auch hier sieht man die

geringe

Tendenz für die

Bildung

eines

Keto-

trimethylenderivates (Formel X),

das man bei der Ein¬

wirkung

von Brom auch hätte erwarten können.

Die

Enolverbindung reagiert

weiter mit

Phenylhydrazin

und

Derivaten

desselben;

doch war es bis

jetzt

nicht

möglich,

die er¬

warteten

bicyclischen Pyrazolonderivate

in

grösseren Mengen

rein zu

erhalten,

da die

Reaktionsprodukte

in der

Regel

stark

verschmiert sind.

Benzhydryliden-äthylenoxyd-carbonester (Formel VII).

(C6H5)3C=C-CHCOOC2H6

o

Die

Aufklärung

der Konstitution dieses

Körpers

war mit viel

Mühe

verbunden;

denn einmal

zeigt

er,mitkonzentrierter Schwefel¬

säure

erhitzt,

eine ähnliche Farbreaktion tiefblaue

Färbung

wie das vorherbeschriebene

Cyclopropenolderivat,

undman meinte

daher,

dass beide

Körper

nahe verwandt sein müssten und dass vielleicht eine Keto-enol-isomerie

vorläge.

Doch es Hess sich

bei diesem neutralen

Reduktionsprodukt

weder eine

Ketongruppe nachweisen,

noch konnte es trotz vieler Versuche in die Enol¬

verbindung umgelagert

werden.

Das

Vorliegen

euies

Äthylenderivates

hielt man zunächst

für ganz

ausgeschlossen,

weil der

ungesättigte Ester,

wie auch eine daraus erhaltene Säure gegen

Kaliumpermanganat

in der Kälte

völlig 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).

(13)

_ 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 die

ungesättigte Äthylenverbindung

nicht ohne

weiteres nachweisen kann.

(C6H6)2C=CH

C<^H

und(C6H5)2=CH CO COOH gegenKMn04in der Kälte

XI. beständig.

Das

Äthylenoxydderivat

lässt sich sowohl mit Säuren wie mit Alkalien zu einer

Säure,

der

Benzhydryliden-brenztrauben-

säure

(XI),

verseifen. Es ist also eine

Umlagerung

des

Äthylen

-

oxydrings

zur

Carbonylgruppe

bei der

Verseifung erfolgt;

der¬

artige Umlagerungen

sind

ja häufig

beobachtet worden und

müssen z.

B.,

wie schon oben

erwähnt,

bei der

Bildung

von

Benzoyl- essigester

aus

Benzaldehyd

und

Diazoessigester

in ganz

analoger

Weise stattfinden.

Dieses Brenztraubensäurederivat lässt

sich,

wie die Brenz- traubensäure

selbst,

recht schwer verestern. Leichter wird der Ester aus dem Silbersalz der Säure mit

Halogenalkyl erhalten;

er ist dem

Äthylenoxydderivat

isomer und kann aus diesem auch durch direkte

Umlagerung

erhalten

werden, dadurch,

dass man

das

Äthylenoxydderivat

mit

Essigsäureanhydrid

behandelt.

Essigsäureanhydrid

I Säure

(CeH6)äC=C-CH COO C2H5 >- (C6H5),C=CH CO COOH

\/ Alkal.

O VII. XI.

Silbersalz Y

>- (C6H6)2C=CHCOCOO C.2H5 XII.

Diese

Benzhydryliden-brenztraubensäure

wird genau in der¬

selben

Weise,

nur

schwerer,

durch Alkalien

gespalten,

wie die

von L.

Claisen2)

beschriebene

Benzyliden-brenztraubensäure

; das

eine

Spaltprodukt,

das

Benzophenon,

lässt sich dabei leicht nach¬

weisen,

und diese

Beobachtung

führtezur

Konstitutionsaufklärung

dieser Produkte.

3 COCOOH CO COOH

C6H5CH=CHCOCOOH >- 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)

(14)

13

Das

Benzophenon

kann natürlich auch durch

Oxydation

erhalten

werden,

z. B. wenn man die Säure oder den Ester in Eis¬

essiglösung

mit Chromsäure oder

Wasserstoffsuperoxyd oxydiert.

Es scheint

auffallend,

dass es bei den Brenztraubensäure- derivaten XI und XII nicht

gelingt,

die

Carbonylgruppe

durch

Ketonreagentien nachzuweisen;

aber wie bei anderen

«^-un¬

gesättigten

Ketonen

zeigt

auch hier die

Carbonylgruppe infolge

der Nachbarschaft der

Doppelbindung

nicht mehr das normale Verhalten. Man sollte

dagegen

erwarten, dass

Hydroxylamin

usw.

an die

Kohlenstoffbindung angelagert wird;

doch bleibt auch diese Reaktion aus,

vermutlich,

weil durch Substitution von zwei

Phenylgruppen

das

/3-Kohlenstoffatom

nicht

additionsfähig ist1).

ß a

C6H5CH=CHCOCH3+NH2OH >- C6H6CH-CH2-COCH3 2)

ß a NH-OH

(C6HS)2C=CH CO COOH addiert nicht3).

Die Säure sowohl als der Ester

reagieren

bei sehr

langem

Kochen mit

Semicarbazid;

doch sind die

Reaktionsprodukte

noch nicht rein

dargestellt.

Es wurde in

mannigfacher

Weise z. B. durch

Einwirkung

von

Chlorwasserstoff, Essigsäureanhydrid

versucht,

das

Äthylen- ox3^dderivat

durch

Aufspaltung

des

Dreirings

in Derivate des

entsprechenden Glykols

überzuführen und so zu

charakterisieren;

doch hatten die meisten Versuche indieser

Richtung

keinen

Erfolg.

Mit

Acetylchlorid

bildet sich ein

Reaktionsprodukt,

dem nach

Analyse folgende

Formel

(XV)

zuzuerteilen

ist;

doch muss auch dieser

Körper

noch genauer untersucht werden. Beim Verseifen liefert er neben

Essigsäure

die

Benzhydryliden-brenztraubensäure.

J) Aus dem gleichen Grunde reagiert ja auch die

Äthylenbindung

nicht

mit 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

(15)

14 (C6H3)2C=C-CH COO C,H3

\/

0 VII.

(C6HS)2C:=C

CI

-CH-COOC2H5

0CO CH3

—y-

r

OH

(C6H5)2C:

>- XIV.

=C-CH-COO 0CO 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 CO

A(C6H5)2C

==C=CH +C02oder(C6H5)2C=C+CH

0 COCHg 0 COCH3

Mit Brom erhält man aus dem

Äthylenoxydderivat

ein Sub¬

stitutionsprodukt

vom

Smp. 117°,

dem Formel XVI

zukommt,

das also den

Athylenoxydring

enthält. Der

Körper

wird sehr

leicht in

Benzhydryliden-brombrenztraubensäure (XVII)

ver¬

seift,

die auchdurch

Einwirkung

vonBromaufdie

Benzhydryliden-

brenztraubensäure zu erhalten ist.

Das Silbersalz der Bromsäure

gibt

mit

Aethyljodid

den zu¬

gehörigen

Ester

(XVIII)

vom

Smp. 162°,

der auch aus dem Benz-

hydryliden

-brenztraubensäure-ester mit Brom darzustellen

is1,

und mit dem bromsubstituierten

Aethylenoxydderivat

isomer isl.

(C0H5)2C=C-CH COOC„Hj (C0H-,)9C=C-CBr COOCH-,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-COCOO C2H3

XII. (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-Atomim

Äthylenoxydderivat

muss also sehr beweglich sein.

(16)

15

Weitere Ketene und

DiazoVerbindungen.

Ausser

Diazoessigester

wurden nochandere

Diazoverbindungen

mit

Diphenylketen

zur Reaktion

gebracht; Diphenyl-

und Bi¬

phenylen-diazomethan

setzen

sich,

wie schon früher beschrieben

wurde1),

sehr leicht um; doch ist hier das erhaltene

primäre Anlagerungsprodukt

auffallend

beständig.

Erst bei

längerem

Erhitzen auf über 150° konnte man den Stickstoff fast

quanti¬

tativ

abspalten.

Es

gelang

aber

nicht,

ein

krystallisiertes

Re¬

aktionsprodukt

zu

erhalten,

auch beobachtete man nie die

Abspaltung

von

Kohlenoxyd;

esist deshalb

anzunehmen,

dass ent¬

gegen der früheren

Formulierung (XIX

ev. XIX

a) Diphenyl-

diazomethan sich an die

Carbonylgruppe

des

Diphenylketens angelagert

hat und nicht an die

Kohlenstoffdoppelbindung,

denn

im letzteren Fall hätte man voraussichtlich das

Tetraphenyl- cyclopropanon

erhalten

sollen,

das unter

Kohlenoxydabspaltung

in

Tetraphenyl-äthylen übergehen

müsste. Nimmt man

dagegen Anlagerung

an die

Carbonylgruppe

an, erteilt man also dem

Reaktionsprodukt

Formel

XX,

so ist eher

verständlich,

dass bei

der

Abspaltung

von Stickstoff nicht

krystallisierte

Produkte

auftreten.

(C6H5)3C-CO (C6H6)3C-CO

(C6H5)X'x

| (C6H5)2C

/ V6H5)ä

—^

(C6H3)/ >

->

(C6H6)3C/C°

* (C6H5)2C

XIX. 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 stickstoffreies

Reaktionsprodukt 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.

(17)

16

Benzoylphenyl-diazomethan

und

Diphenylketen

endlich

reagieren

zum Unterschied mit den anderen

Diazoverbindungen

sehr

trag

miteinander; nach

langem

Stehen kann man ein Reaktions-

produkt1)

aus zwei Mol.

Diphenylketen

und einem Mol. des Diazo-

körpers

erhalten. Auch diese

Verbindung

ist noch nicht genauer untersucht.

Ausser dem

Diphenylketen

wurde auch das

einfache

Keten

mit verschiedenen

Diazokörpern

zur Reaktion

gebracht;

dabei

tritt

hauptsächlich

mit Diazomethan sehr leicht eine

Umsetzung

ein. Die

wenigen Krystalle,

welche nach der lebhaften Stick¬

stoff

abspaltung

erhalten

wurden, 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 Studium

im

Zusammenhang

mit der

vorliegenden

Arbeit grosses Interesse bieten würde.

Das

Reaktionsprodukt

konnte aber nur einmal in

geringer Menge

gewonnen

werden,

sodass auf eine

Weiter-Untersuchung

verzichtet werden musste.

Die

Reaktionsfähigkeit

der einzelnen Diazomethanderivate mit den zwei Ketenen ist rein

qualitativ

in der

folgenden

Tabelle

zusammengestellt.

Diphenylketen bedingt durchweg

lebhaftere Reaktion als

einfaches

Keten,

was mit der Konstitution und Farbe dieser

Verbindungen

übereinstimmt und frühere Befunde

bestätigt2).

Die Abnahme der

Anlagerungsfähigkeit

der

Diazokörper

erstreckt sich vom

heftig reagierenden

Diazomethan in abstei¬

gender Reihenfolge

bis zum

Benzoyldiazoessigester,

der nicht

mehr in Reaktion tritt.

Phenyl-, Benzoyl-

und

Carboxyäthyl-

gruppen

(Carbonyl

in

ß- Stellung)

erschweren also im

allgemeinen

die

Beweglichkeit

der

Diazomethanderivate,

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.

(18)

17

Diazoverbindung Farbe

mit mit

H,C=C=

«|(C6H5)2C

=C0

Stickstoff- abspaltg.

Diazomethan

n2A

gelb z.heftig heftig sofort

Diazoessigester 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 die

Reaktionsfähigkeit

dieser Diazover-

bindungen

mit deren

Farbe,

so fällt einem

auf,

dass das tief

gefärbte Diphenyldiazomethan

mit den beiden Ketenen be¬

deutend schwächer

reagiert

als der hell

gefärbte Diazoessigester.

Man sieht an diesem

Beispiel

von

Neuem,

dass zwischen Farbe

und

Reaktionsfähigkeit

keine absolute Parallele

besteht,

sondern

in erster Linie der Einfluss der Substituenten

massgebend

ist.

Experimenteller

Teil.

Diphenylketen

und

Diazoessigsäure-äthylester.

Die beiden Produkte wirken unverdünnt unter starker Er¬

wärmung und stürmischer

Stickstoffentwicklung

aufeinander

ein;

es wurde deshalb unter

Verdünnung

mit

Äther

und Petroläther

gearbeitet.

In einen Kolben mit Ansatz

bringt

man unterKohlen-

dioxyd-atmosphäre

eine

Lösung

von

Diphenylketen

in

Äther

J) F. Pfenninger, Diss. Zürich 1917 und B. 4-9, 1941 (1916).

2) A.Gaule, Diss. Zürich 1916 und B. 49, 1951 (1916).

2

(19)

18

und lässt allmählich unter Abkühlen eine ätherische

Lösung

von

Diazoessigester

zulaufen. Z. B. wurden

43,6

gr

Diphenylketen

in

90 cm3 absolutem

Äther

mit einer

Lösung

von 27 gr

Diazoessig¬

ester in 90 cm3 abs.

Äther

während ca. einer Stunde bei einer

Temperatur

von 15—20°

versetzt;

dabei trat momentan

heftige

Reaktion

ein,

die man an der starken

Stickstoffentwicklung

und

Entfärbung

der

Lösung

beobachten konnte. Meistens

beginnt

nach

einiger

Zeit die

Krystallausscheidung,

die man durch 12-

bis

20-stündiges

Stehen im Eiskeller

vervollständigt.

Der aus¬

geschiedene Krystallbrei

wird von der überstehenden ätherischen

Lösung abgesaugt

und zur

Entfernung

von Harzen mit absolutem

Äther gewaschen;

nach teilweisem

Einengen

des Filtrates durch

Absaugen

des

Äthers

konnten nach Verlauf

einiger Tage

noch

weitere Portionen von

Krystallen

erhalten werden. Nachdem drei- bis viermal die

Lösung

konzentriertworden

ist,

bleibt schliess¬

lich als Rückstand nur ein schwachbraunes Harz

zurück,

dessen

Aufarbeitung später

behandelt wird.

Die

ausgeschiedenen Kry

stalle stellen ein Gemisch der zwei oben beschriebenen

Reaktionsprodukte dar,

einer neutralen Sub¬

stanz und einer

Säure,

die durch starke Eisenchloridreaktion charakterisiert ist. Die

Enolverbindung

ist

hauptsächlich

in dem

zuletzt

ausgefallenen

Teil reichlich

enthalten,

da sie in

Äther

leichter löslich

ist,

als das neutrale Produkt: doch kann eine

Trennung

durch fraktionierte

Krystallisation

nicht erzielt werden.

Die

Trennung

des

Enolkörpers

lässt sich aber durch das übliche Verfahren Schütteln der ätherischen

Lösung

mit

Sodalösung

oder

Natronlauge

nur schwer

durchführen,

da das Natrium- salz

merkwürdigerweise

in

Äther

sehr leicht löslich ist undinWasser bei

Gegenwart

von

Natronlauge dagegen

kaum

aufgenommen

wird.

Man muss deshalb die

Trennung

auf

folgende

Weise durch¬

führen: Das

Krystallgemisch

wird mit verdünnter

Sodalösung

auf dem Wasserbad erwärmt und dadurch die

Enolverbindung

in das in

Sodalösung

unlösliche Natriumsalz

übergeführt;

das Gemisch von neutralem

Körper

und Natriumsalz wird abfiltriert und dann mit warmem Wasser öfter behandelt. Darauf

geht

das Natriumsalz in reinem Wasser allmählich in

Lösung

und der

ungelöste

Teil wird noch mehrmals mit

Sodalösung

behandelt

und die Extraktion mit Wasser

jedesmal

wiederholt. Durch An¬

säuren der

wässrigen Lösung

kann der

Diphenyl-eyclopropenol-

(20)

19

carbonester in fast reinem Zustand gewonnen

werden;

der un¬

lösliche neutrale Teil wird

umkrystallisiert

und stellt fast reinen

Benzhydryliden-äthylenoxydcarbonester

dar.

Bei dem

obigen

Verfahren wurden

ungefähr 50%

der theo¬

retischen Ausbeute an festen Produkten erhalten.

Später ergab sich,

dass es

günstiger ist,

statt des reinen

Äthers

ein Gemisch

von

Äther

und Petroläther

anzuwenden;

dabei

steigt

die Ausbeute

auf

ungefähr 70%.

In diesem festen Produkt wurde der Gehalt

an

Enolverbindung

durch Titration bestimmt und

festgestellt,

dass ca.

70%

neutraler

Körper

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

gr

Diphenjlketen

wurden mit

0,5

gr

Diazoessigsäure-äthylcster (die

berechnete

Menge

wäre

0,33 gr)

in

20 cm3 Benzol zur Reaktion

gebracht

und der entwickelte Stick¬

stoff durch

Kohlendioxyd

in ein Azotometer

übergetrieben;

dabei

passierte

das Gas eine kleine auf -80°

gekühlte Waschflasche,

um

Benzoldämpfe

zurück zu halten. Nach

fünfstündiger

Reak¬

tionsdauer wurden 72 cm3 Stickstoff bei 19° und 723 mm er¬

halten, entsprechend 97,8%

Stickstoff.

Nebenprodukte

bei der Reaktion.

30—50%

des

Ausgangsmaterials

bleiben beim

Abdampfen

der

ätherischen

Lösung

als

zähes, gelbes

Harz

zurück;

die alkoholische

Lösung

dieses Produktes färbt sich mit Eisenchlorid tiefblau. Es wurde auf die

mannigfaltigste

Weise

versucht,

noch

krystallisierte Körper

zu

isolieren;

z. B.

wurde,

wie oben beidem

Hauptreaktions¬

produkt beschrieben,

mit

Sodalösung

behandelt und dann die

gebildeten

Natriumsalze mit Wasser ausgezogen. So wurde eine

neue Säure

erhalten,

die nach dem

Umkrystallisieren

aus

Äther

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 der

Körper

aber

komplizierter

zu¬

sammengesetzt.

(21)

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 verschiedenen

Lösungsmitteln

eine

geringe Menge

einer

neutralen

Verbindung

vom

Smp.

158°

erhalten,

die nach

Analyse

ein weiteres Isomeres der oben

genannten Hauptreaktionsprodukte bildet;

doch konnte der

Körper

nur in so

geringer Menge

ge¬

wonnen

werden,

dass eine genauere

Untersuchung

noch nicht

vorgenommen

wurde,

ev. ist es ein

polymères

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 erhaltene

Rohprodukt

kann aus heissem

Äther

leicht

umkrystalli-

siert werden undwird soin farblosenNadelngewonnen; in

Benzol,

Alkohol und

Essigester

ist der

Körper

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 mit

Barytwasser

und

Phenolphtalem

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 in

geringer Menge

unzersetzt destilliert

werden;

bei kurzem Kochen in Säuren und Alkalien bleibt der

Körper unverändert,

beim Erhitzen mit konzentrierter Salzsäure im Bombenrohr tritt

Verharzung

ein.

Verdünnte Schwefelsäure

greift

den

Körper

nicht an; mit

SOproz.

(22)

21

Schwefelsäure tritt beim Erwärmen eine kornblumenblaue Fär¬

bung auf,

mit konzentrierter Schwefelsäure färbt sich die Enol¬

verbindung

bei schwachem Erhitzen erst

pfirsichrot,

dann

grün

und schliesslich durch

Zersetzung

braunschwarz. Mit Ferrichlorid in

methylalkoholischer Lösung

tritt eine tiefblaue

Färbung auf,

durch die man auch

Spuren

der

Verbindung

charakterisieren kann.

Es wurde \

ersucht,

das Natriumsalz der

Enolverbindung

durch Behandeln mit

Dimethylsulfat

in einen Äther

überzuführen,

doch ohne

Erfolg.

Mit

Thionylchlorid

und

Acetylchlorid

konnten

ebenfalls keine charakteristischen

Reaktionsprodukte

erhalten

werden.

Mit

Semicarbazidchlorhydrat

in alkoholischer

Lösung

bei

Gegenwart

von Natriumacetat, ebenso mit

Phenylhydrazin

und

p-Nitrophenylhydrazin

tritt leicht eine

Umsetzung ein;

aber nur im letzten Fall wurde ein

krystallisiertes Reaktionsprodukt

er¬

halten,

doch in so

geringer Menge,

dass auf eine

Untersuchung

verzichtet werden musste.

Bei

längerem

Kochen mit Natriumalkoholat in alkoholischer

Lösung

wurde eine Säure vom

Smp.

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 einem

Fall ein

Reaktionsprodukt

vom

Smp. 108°,

dessen

Untersuchung

ebenfalls

aussteht;

die

Oxydation

lieferte ebenfalls keine

krystalli-

sierten

Körper.

2,5

gr der

Enolverbindung wurden,

in 200 cm3

Eisessig gelöst,

mit 2 gr Platinmohr im Wasserstoff 2

Tage lang

ge¬

schüttelt. Nach dem Abdestillieren des

Eisessigs

im Vakuum

und dem

Umkrystallisieren

des Rückstandes aus

Äther

und Petroläther erhielt man

einige Krystalle

vom

Smp. 108°,

die keine Eisenchloridreaktion mehr aufwiesen.

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