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Eine Stevens-1.3-umlagerung
pp. 3507-3512, 1966. Pergaron Press Ltd.
Tetrahedron Letters No.29, Printed in Great Britain.
EINE STEVENS-1.3-UMLAGERUNG
Erwin Chemisches
F. Jenny und Arnfried
Laboratorium
und Forschungslaboratorien
Prof.
Dr.
1)
Freiburg
i. Br.
der CIBA Aktiengesellschaft.
Pharmazeutische
Herrn
Melzer
der Universitat
Basel,
Abteilung
A. Luttringhaus
zum 60. Geburtstag
gewidmet (Received
Ausser
der gewohnlichen
le fiir Stevens-l.
Stevens-l.
4- 3, und Stevens-l.
haben nun einen Fall einer rial sol1 zusammen gelegt
Stevens-l.
mit einer
20 May
1966)
2-Umlagerung
2) sind bisher
5-Umlagerungen 3-Umlagerung
mechanistischen
4) bekannt. gefunden.
Interpretation
BeispieWir
Das Matehier vor-
werden.
Kocht man (Formyl-l4C-methyl)-dimethyl-p-nitrobenzyl-ammoniumchlorid
(I)+)
ca.
l/2 Std.
man neben p-Nitrotoluol Gemisch
(40-50%
Ausbeute)
IIa und IIb im Verhaltnis
+)
in Pyridin (12%, 43
durch
mit etwas H2G und HCl, Isotopenverdiinnung
der beiden
radioisomeren
: 57 ++I (vgl.
Formelschema
so erhalt
bestimmt)
eiq
Hydroxyketone 1).
Dargestellt nach Formelschema 1. Das NMR-Spektrum von I in D20 zeigt, dass die Aldeh,ydfunktion in wlssriger L&sung hydratisiert ist. Versuche ergaben das gleiche Mengenverhaltnis IIa : IIb. Die 14C-Verteilung in II 5) (Fp 111-112°) haben wir durch Abbau gem&s Formelschema 2 ermittelt. - In wassriger Lijsung entstehen keine definierbaren Produkte. Das entsprechende Benzylammoniumsalz (I; H statt NO2) reagiert unter den angegebenen Bedingungen nicht.
++I Zwei verschiedene
3507
3508
No.29
Formelschema
1
Formelschema
2
CH,EHO 1. CIH,OH 2. NBS 3. (CH,),NH 1 4. O,N-@H,Cl
(Fp16Q0) *CH(OC,H,), O,N-@H,-CHO
I
I
20-proz. HCL 1Std. kochen
O,N-eH,-f(CH,),
CH,O (Dimedonderivat)
(Oxim)
Formelschema
Cl*
3
yf-4 *CHO
I
0,N
/ -0- -
I
I
CHO + CH,:HO
I
Q-W
O,NeCH=CH-_(*;HO -
H,O, HCl
I
O,N.+CH&CH,OH t:
Ita
O,N+H=CH-:H(OCH,), V
+ I
O,NeCH,-_FH--EH(OCH,),
O,N~CH,--C--EH,OH tl
N(CH,),
IIb
VI
HCl
+ O,Ne 02h~+CH,
HN(CH,),
I CH>-TH-;HO N(W),
IV
No.29
3509
Dieser
Befund war in zweierlei
Anschluss
Hinsicht
an die Stevens-Umlagerung
zum anderen muss, vom quartlren
wie die 14C-Verteilung
Stickstoffatom
sein.
Hieraus
kann jedoch nicht unmittelbar
zeigt,
lagerung begleitet
werden,
ge-
dass die
dass das Hydroxy-
der als Zwischenstufen
III (aus 1.3-Umlagerung)
angenomme-
und IV (aus >L cII3CrrcIr~
“,.n
-\=/
-A-
\--/
3-Um-
zunlchst zu zeigen.
Hydrolyseprodukt
03NnCH&H,N(CII3)3
1.2-Umlagerung)
I!J(CII:Oa
IV
ist und dass
der Stevens-Umlagerung
die
erfolgte.
14C-Verteilung
nicht erst
nach
Wir haben deshalb III und IV auf unab-
Wege synthetisiert.
Das Aminoketon Nitrierung
Kohlenstoffatome
geschlossen
ist. Es war vielmehr
nen Aminocarbonylverbindungen
hlngigem
der p-Nitrobenzylrest
2-UmlagerungimvorliegendenFallevoneinerStevens-l.
keton II tatsachlich
III
eingetreten;
Hydrolyse
an zwei verschiedene
wandert
Stevens-l.
Zum einen ist im
unerwartet:
offenbar
III wurde neben seinem 3 von C6H5-CH,-CO-CH,N(CH3)2
ortho-
und meta-Isomeren
mit Salpetersaure
durch
(d 1, 5) bei
- 5O erhalten. Beim Kochen von III in Pyridin mit etwas HCl und II90 entsteht IIa, kein IIb 6) . Fiir die im folgenden noch au beweisende Stevens1.3-Umlagerung
ist damit das Aminoketon
111als Produkt wahrschemlich
gemacht. Zur Darstellung
des Aminoaldeh,ycs
wir von dem bisher jedoch (V;
Ieicht erhlltlichen
IV (vgl.
Formelschema
Ausbeute Hydrolyse
Methanol
p-Nitrozimtaldehyd-dimethylacetal
(r\utoklav,
das Aminoacetal von VI mit
:\minoaldeh,yds
cont.
VI;
14 Std. 65O) ergibt
Fp ties IIydrochlorids
IICl bei RO” liefert
IV, das NinIR-spektroskopisch
Aminoaldehyd
3) ginsen
mit OrthoameisensSuretrimethylester
Fp 66-67O; Kp6 0~115~). :\ddition von wasserfreiem
an V in abs.
freie
unbekannten,
ist ausserordentlich
aus Dimethylamin
in etwa iO-proz. li3o
(Zers.)
das Ilydrochlorid nachgewiesen
+). des
wurtle.
Der
unbestLindig.
+) Das NRIR-Signal (Varian :\-60) von -C~(OClI3), ist hei VI (freie IIase) in Ccl4 oder CDC13 drri- his vierfach aufgespafien, erscheint jedoch in C6D6 sowie beim IlCl-Sal2 von VI in D20 als Dut)lrtt.
3516
No,29
Beim Kochen 40-50%
von IV in Pyridin
Ausbeute
mit etwas HCl und H20 erh< man in ca.
das Hydroxyketon
IIb, nicht aber sein Radioisomeres
Ha. Der Aminoaldehyd
IV erf&hrt also ebensowenig
III bei der Umwandlung
in das Hydroxyketon
Da nun IV auf jeden Fall, das Primiirprodukt tell gefundene rung erfolgt teilung
unabhlngig
der Stevens-l.
14C-Verteilung sein.
Erstere
im Ausgangsmaterial
mit der 1.2-Umlagerung
Co&anion
Teilen
Carbimonium-K&ions wird zu p-Nitrotoluol das Zwitterion
VIII,
von dem postulierten ist,
I).
Mechanismus,
muss
die experimen-
mit der 1. 2-Umlage-vor oder gleichzeitig Moglichkeit entflllt, weil eine AktivitatsverI ausgeschlossen
mit einem
&es Zwiechenprodukts
etwa gleiohen
II eine Skelettumlagerung
Z-Umlagerung
eine Stevens-l. -
Wir deuten dieeees Ergebnis
wie das Aminoketon
an die beiden
Mithin ist gleichzeitig vor sich gegangen.
Ionenpaarmechanismus
VII (Formelschema elektrophilen
an; ein weiterer protoniert.
ist.
3-Umlagerung
4) lagert
Zentren
3)
: Das
sich
zu
2 und 3 des
Teil der p-Nitrobenzylanionen
Das Primarprodukt
geht unter Hydridverschiebung
der 1.3-Wanderung, in das Aminoketon
III
Uber ,
Der Stiftung Volkswagenwerk danken wir fiir ein Stipendium, den Herren Dr. K. Schmid und Dr. F. Stuber von der CIIL\ :\ktiengesellschaft, Rasel, for Radioaktivitltsund Kernresonanzmessungen.
No.29
5511
Formelschemr
4
(Ar = p-Nitrophenyl)
ArCH,--&CH,),
I WJ
I
ArCH,-i(CH,),
CLe
I
?CH I '*Cl-lo
-HCl l
I *CHO
Iv
I
I
(C,H,N,
-.ArCH$--Cn,;b
A&H,-&CH,OH 0”
Ita
.
3512
No.29
Literaturhinweise
1) Diese
Veriiffentlichung
A.Melzer, 2) Erstmals J. them.
Sot.
E.M.Creighton,
(London) J.Druey,
internat.
Dort weitere
der geplanten
Dissertation
von
i. Br. 1966.
T.S.Stevens,
3) E.F.Jennyund Chem.
enthalt Teile
Freiburg
1928,
Angew.
Edit.
A.B.Gordon
und M.MacNicol,
3193.
Chem.
74,
152 (1962);
Angew.
1, 155 (1962).
Literaturangaben.
4) C.L.Bumgardner
und J.P.Freeman,
Tetrahedron
Letters
1964,
131. 5) K.Eiter
und E.Sackl,
Strukturbeweis
Monatshefte
von II siehe
6) E.F.JennyundA.Melzer, Chem.
internat.
7) Vgl. die verwandte J.C.Rohertsonund
Angew. Edit.
J.J.Duvall,
l.L.Klundt,
M.E.RIunk
83,
123 (1952).
Chem.
77,
964(1965);
Angew.
4, 951 (1965).
Umlagerung
Skelettumlagerungen
(1965).
f. Chemie
6).
von CL-Anilinoketonen: J. Amer.
bei a-.Aminoketonen und hl.D.Pillai,
them.
Sot.
beschreiben J. org.
K.L.Nelson, 86, 684 (1964). C.L.Stevens.
Chemistry
30,
2967
Tetrahedron Letters No.29, Printed in Great Britain.
EINE STEVENS-1.3-UMLAGERUNG
Erwin Chemisches
F. Jenny und Arnfried
Laboratorium
und Forschungslaboratorien
Prof.
Dr.
1)
Freiburg
i. Br.
der CIBA Aktiengesellschaft.
Pharmazeutische
Herrn
Melzer
der Universitat
Basel,
Abteilung
A. Luttringhaus
zum 60. Geburtstag
gewidmet (Received
Ausser
der gewohnlichen
le fiir Stevens-l.
Stevens-l.
4- 3, und Stevens-l.
haben nun einen Fall einer rial sol1 zusammen gelegt
Stevens-l.
mit einer
20 May
1966)
2-Umlagerung
2) sind bisher
5-Umlagerungen 3-Umlagerung
mechanistischen
4) bekannt. gefunden.
Interpretation
BeispieWir
Das Matehier vor-
werden.
Kocht man (Formyl-l4C-methyl)-dimethyl-p-nitrobenzyl-ammoniumchlorid
(I)+)
ca.
l/2 Std.
man neben p-Nitrotoluol Gemisch
(40-50%
Ausbeute)
IIa und IIb im Verhaltnis
+)
in Pyridin (12%, 43
durch
mit etwas H2G und HCl, Isotopenverdiinnung
der beiden
radioisomeren
: 57 ++I (vgl.
Formelschema
so erhalt
bestimmt)
eiq
Hydroxyketone 1).
Dargestellt nach Formelschema 1. Das NMR-Spektrum von I in D20 zeigt, dass die Aldeh,ydfunktion in wlssriger L&sung hydratisiert ist. Versuche ergaben das gleiche Mengenverhaltnis IIa : IIb. Die 14C-Verteilung in II 5) (Fp 111-112°) haben wir durch Abbau gem&s Formelschema 2 ermittelt. - In wassriger Lijsung entstehen keine definierbaren Produkte. Das entsprechende Benzylammoniumsalz (I; H statt NO2) reagiert unter den angegebenen Bedingungen nicht.
++I Zwei verschiedene
3507
3508
No.29
Formelschema
1
Formelschema
2
CH,EHO 1. CIH,OH 2. NBS 3. (CH,),NH 1 4. O,N-@H,Cl
(Fp16Q0) *CH(OC,H,), O,N-@H,-CHO
I
I
20-proz. HCL 1Std. kochen
O,N-eH,-f(CH,),
CH,O (Dimedonderivat)
(Oxim)
Formelschema
Cl*
3
yf-4 *CHO
I
0,N
/ -0- -
I
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CHO + CH,:HO
I
Q-W
O,NeCH=CH-_(*;HO -
H,O, HCl
I
O,N.+CH&CH,OH t:
Ita
O,N+H=CH-:H(OCH,), V
+ I
O,NeCH,-_FH--EH(OCH,),
O,N~CH,--C--EH,OH tl
N(CH,),
IIb
VI
HCl
+ O,Ne 02h~+CH,
HN(CH,),
I CH>-TH-;HO N(W),
IV
No.29
3509
Dieser
Befund war in zweierlei
Anschluss
Hinsicht
an die Stevens-Umlagerung
zum anderen muss, vom quartlren
wie die 14C-Verteilung
Stickstoffatom
sein.
Hieraus
kann jedoch nicht unmittelbar
zeigt,
lagerung begleitet
werden,
ge-
dass die
dass das Hydroxy-
der als Zwischenstufen
III (aus 1.3-Umlagerung)
angenomme-
und IV (aus >L cII3CrrcIr~
“,.n
-\=/
-A-
\--/
3-Um-
zunlchst zu zeigen.
Hydrolyseprodukt
03NnCH&H,N(CII3)3
1.2-Umlagerung)
I!J(CII:Oa
IV
ist und dass
der Stevens-Umlagerung
die
erfolgte.
14C-Verteilung
nicht erst
nach
Wir haben deshalb III und IV auf unab-
Wege synthetisiert.
Das Aminoketon Nitrierung
Kohlenstoffatome
geschlossen
ist. Es war vielmehr
nen Aminocarbonylverbindungen
hlngigem
der p-Nitrobenzylrest
2-UmlagerungimvorliegendenFallevoneinerStevens-l.
keton II tatsachlich
III
eingetreten;
Hydrolyse
an zwei verschiedene
wandert
Stevens-l.
Zum einen ist im
unerwartet:
offenbar
III wurde neben seinem 3 von C6H5-CH,-CO-CH,N(CH3)2
ortho-
und meta-Isomeren
mit Salpetersaure
durch
(d 1, 5) bei
- 5O erhalten. Beim Kochen von III in Pyridin mit etwas HCl und II90 entsteht IIa, kein IIb 6) . Fiir die im folgenden noch au beweisende Stevens1.3-Umlagerung
ist damit das Aminoketon
111als Produkt wahrschemlich
gemacht. Zur Darstellung
des Aminoaldeh,ycs
wir von dem bisher jedoch (V;
Ieicht erhlltlichen
IV (vgl.
Formelschema
Ausbeute Hydrolyse
Methanol
p-Nitrozimtaldehyd-dimethylacetal
(r\utoklav,
das Aminoacetal von VI mit
:\minoaldeh,yds
cont.
VI;
14 Std. 65O) ergibt
Fp ties IIydrochlorids
IICl bei RO” liefert
IV, das NinIR-spektroskopisch
Aminoaldehyd
3) ginsen
mit OrthoameisensSuretrimethylester
Fp 66-67O; Kp6 0~115~). :\ddition von wasserfreiem
an V in abs.
freie
unbekannten,
ist ausserordentlich
aus Dimethylamin
in etwa iO-proz. li3o
(Zers.)
das Ilydrochlorid nachgewiesen
+). des
wurtle.
Der
unbestLindig.
+) Das NRIR-Signal (Varian :\-60) von -C~(OClI3), ist hei VI (freie IIase) in Ccl4 oder CDC13 drri- his vierfach aufgespafien, erscheint jedoch in C6D6 sowie beim IlCl-Sal2 von VI in D20 als Dut)lrtt.
3516
No,29
Beim Kochen 40-50%
von IV in Pyridin
Ausbeute
mit etwas HCl und H20 erh< man in ca.
das Hydroxyketon
IIb, nicht aber sein Radioisomeres
Ha. Der Aminoaldehyd
IV erf&hrt also ebensowenig
III bei der Umwandlung
in das Hydroxyketon
Da nun IV auf jeden Fall, das Primiirprodukt tell gefundene rung erfolgt teilung
unabhlngig
der Stevens-l.
14C-Verteilung sein.
Erstere
im Ausgangsmaterial
mit der 1.2-Umlagerung
Co&anion
Teilen
Carbimonium-K&ions wird zu p-Nitrotoluol das Zwitterion
VIII,
von dem postulierten ist,
I).
Mechanismus,
muss
die experimen-
mit der 1. 2-Umlage-vor oder gleichzeitig Moglichkeit entflllt, weil eine AktivitatsverI ausgeschlossen
mit einem
&es Zwiechenprodukts
etwa gleiohen
II eine Skelettumlagerung
Z-Umlagerung
eine Stevens-l. -
Wir deuten dieeees Ergebnis
wie das Aminoketon
an die beiden
Mithin ist gleichzeitig vor sich gegangen.
Ionenpaarmechanismus
VII (Formelschema elektrophilen
an; ein weiterer protoniert.
ist.
3-Umlagerung
4) lagert
Zentren
3)
: Das
sich
zu
2 und 3 des
Teil der p-Nitrobenzylanionen
Das Primarprodukt
geht unter Hydridverschiebung
der 1.3-Wanderung, in das Aminoketon
III
Uber ,
Der Stiftung Volkswagenwerk danken wir fiir ein Stipendium, den Herren Dr. K. Schmid und Dr. F. Stuber von der CIIL\ :\ktiengesellschaft, Rasel, for Radioaktivitltsund Kernresonanzmessungen.
No.29
5511
Formelschemr
4
(Ar = p-Nitrophenyl)
ArCH,--&CH,),
I WJ
I
ArCH,-i(CH,),
CLe
I
?CH I '*Cl-lo
-HCl l
I *CHO
Iv
I
I
(C,H,N,
-.ArCH$--Cn,;b
A&H,-&CH,OH 0”
Ita
.
3512
No.29
Literaturhinweise
1) Diese
Veriiffentlichung
A.Melzer, 2) Erstmals J. them.
Sot.
E.M.Creighton,
(London) J.Druey,
internat.
Dort weitere
der geplanten
Dissertation
von
i. Br. 1966.
T.S.Stevens,
3) E.F.Jennyund Chem.
enthalt Teile
Freiburg
1928,
Angew.
Edit.
A.B.Gordon
und M.MacNicol,
3193.
Chem.
74,
152 (1962);
Angew.
1, 155 (1962).
Literaturangaben.
4) C.L.Bumgardner
und J.P.Freeman,
Tetrahedron
Letters
1964,
131. 5) K.Eiter
und E.Sackl,
Strukturbeweis
Monatshefte
von II siehe
6) E.F.JennyundA.Melzer, Chem.
internat.
7) Vgl. die verwandte J.C.Rohertsonund
Angew. Edit.
J.J.Duvall,
l.L.Klundt,
M.E.RIunk
83,
123 (1952).
Chem.
77,
964(1965);
Angew.
4, 951 (1965).
Umlagerung
Skelettumlagerungen
(1965).
f. Chemie
6).
von CL-Anilinoketonen: J. Amer.
bei a-.Aminoketonen und hl.D.Pillai,
them.
Sot.
beschreiben J. org.
K.L.Nelson, 86, 684 (1964). C.L.Stevens.
Chemistry
30,
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