308 f 75

Ninhydrin Reaktwn

30 1

Phosphorsiiure-[3-brornpropylester~anilid-[di-(2-chloraethyl)-arnid] (16)

A) Eine Liisung von 3,72 g (0,04 Mol) Anilin und 8,0,8 g (0.08 Mol) wasserfreiem Triaethylamin in 100 ml wasserfreiem Tetrachlormethan wird bei 0-5 unter Riihren tropfenweise mit 14,4 g (0,04Mol) 4 versetzt. Das Gemisch bleibt zunachst 70 Std. bei Raumtemperatur und anschliebend zur vollstindigen Abscheidung des Triaethylaminhydrochlorids iiber Nacht bei -15' stehen. Dann wird fitriert und das Filtrat i. Vak. eingedampft. B) 3,03 g (0,03 Mol) wasserfreies Triaethylamin werden bei 0-S0 unter Riihren tropfenweise mit einer Losungvon 4,75 g (0,015 Mol) 15 und 2,09 g (0,015 Mol) 3-Brom-1-propanol in 20 ml wasserfreiem Dioxan versetzt. Nach 90 std. Stehen bei Raumtemperatur wird filtriert. Das Filtrat ergibt beim Eindampfen i. Vak. einen braun g e f ~ b t e noligen Ruckstand. Das Hauptprodukt der nach A) und B) erhaltenen Reaktionsgemische ergibt bei der DC an Kieselgel mit verschiedenen FlieBmitteln den gleichen Rf-Wat. Es w i d durch prap. DC rnit dem FlieBmittel Chloroform-Aceton 9 : 1 (Rf-Wert 0,35) (100 mg pro Platte) aus dem Gemisch nach A) isoliert. Das isolierte Produkt zeigt bei der DC noch einen Nebenfleck. Spektren: UV L a x 2 0 2 ( E 25800), 231 ( E 10100). IR (CS2) U (NH) 3160 m, U (PO)1282sst, U (P-OCHz) 1030sst. NMR N(CH2-CH2Cl)2,-OCHz-CH~-CH2Br, H (l), H (2) und H (5) 6,l-6,8 7 M (insgesamt 10 Rotonen), (1) (2) (3) (4) (5) = 9 Hz, H (4 7 6 8,2 7 M, NH 4 4 7 breit, omatische H (3) 5,58 7 T und 5,78 7 T, IH Protonen 2,s-3. T M. MS mle 61E418, $20 M'*a),;67, 369,371 M -C&C?'), 323, 325, 327 M+-CH2Br 92 CiN6N+, 49 CHzCl , 4 1 C3HS+ (Mc Lafferty-Umlagerung und Bromab spaltung).

',

* lsotopenverteilung entspricht a) BrC12, b) BrCI, c) Clz Anschrift: Dr. H. Hamacher, Phamazeutisches Institut der Universitat 74 Tubingen, Auf der Morgenstelle 8 [Ph 3851

W.Kok und H.J. Roth Zur Kenntnis der Ninhydrin-Reaktion, 2. Mitt.:

Das farbige Reaktionsprodukt aus Ninhydrin und 2-Methoxyanilin Aus dem Pharmazeutischen lnstitut der Universitat Bonn (Eingegangen am 22. Juli 1974). Das bei der Umsetzung von 2-Methoxyanilin mit Ninhydrin entstehende, farbige Ketimin 1 wird durch NaBH4-Reduktion in die 3 moglichen, stereomeren 2-Amino-indan-1,3-diole iiberfuhrt, womit seine Struktur bewiesen ist. lnvestigation of the Ninhydrin-Reaction The structure of the coloured ketimine 1, obtained by reaction of 2-methoxyaniline with ninhydrin, is determined by NaBHr-reduction to thc three stereoisomeric 2-aminoindan-l,3-diols

302

Kok und Roth

Arch. Pharmaz

In der vorangehenden Mitt.' ) wurde wahrscheinlich gemacht, da13 bei der Reaktion zwischen Ninhydrin und 2-Methoxyanilin das instabile, nicht isolierbare Ketimin 1 fiir die auftretende Farbung verantwortlich ist. Um diese Annahme zu beweisen, sollte 1 zu stabilen Amino-indandiolen reduziert werden. Bei der Reduktion nach Clemmensen bzw. mit Zink oder Magnesium in Eisessig erhalt man ein unubersichtliches Cemisch von Reaktionsprodukten, das kaum zu trennen ist. Fur die katalytische Reduktion mit p-Toluolsulfondurehydrazidund Raney-Nickel gilt ahnliches. Die Beobachtung, daO der Zusatz von Dioxan zum Losungsmittel die farbige Verbindung 1 soweit stabilisiert, da13 die Losung ausgeschuttelt und neutralisiert werden kann, ermoglicht die Reduktion mit Natriumborhydrid. Man erhalt dabei ein braunliches 01, das nicht kristallisiert. Das DC zeigt 4 Haupt- und 3-Nebenprodukte. Durch sc Auftrennung des Cemisches konnen die 4 Hauptprodukte rein erhalten werden. Die Strukturermittlung von 2, 3 und 4 stutzt sich auf die spektroskopischen Daten der Verbindungen, da die Strukturzuordnung durch chemische Reaktionen nicht eindeutig ist. Bei der Spaltung mit Bleitetraazetat in Eisessig werden keine signifikanten Unterschiede in der Zersetzungsgeschwindigkeitgefunden. Bei Versuchen, durch Umsetzung mit Triphenylbor Boroxazolidine zu erhalten, werden in allen drei Fallen nur die Ausgangssubstanzen zuriickgewonnen. Bei der Umsetzung mit Kupfer(I1)-Ionen in wassrigem Alkali bilden nur 2 und 3 losliche, blaue Komplexe, die aber mit organischen Losungsmitteln nicht ausgeschuttelt werden konnen.

&: HaND +

CH30

0

1

H.J.Roth und W. Kok, Arch. Pharmaz. (Ph 466).

0 - Anisidin

308175

Ninhydrin-Reaktion

303

Einen Hinweis zur Strukturzuordnung von 2 , 3 und 4 ergibt die Chromatographie, da die Starke der Adsorptionskrafte der Zahl der cis-standigen OH- und NH-Gruppen proportional ist. Die Bildung der Verbindungen 2, 3 und 4 beweist eindeutig, daf3 die farbige Verbindung 1, die bei der Reaktion von Ninhydrin mit 4-Methoxyanilin auftritt, ein Ketonimin mit der angegebenen Struktur 1 ist.

Beschreibung der Versuche Darstellung und Isoliemng der Reduktionsprokkte aus 2-(2-Methoxyphenylimino)-indanI,S-dion (1) 3,56 g Ninhydrin (0,02 Mol) werden in 200 ml Eisessig und 50 ml Dioxan gelost. Zu der 70' warmen U s u n g gibt man eine Losung von 2,46 g 2-Methoxyanilin (0,02 Mol) in 50 ml Dioxan. Die sofort tiefrote Losung wird im Eisbad rasch abgekuhlt und rnit 300 ml Ather versetzt. Dann wird die U s u n g durch Schutteln rnit geattigter Natriumhydrogencarbonatlosung neutralisicrt. AnschlieDend wird noch einmal rnit Wasser geschuttelt, die organische Phase rnit Natriumsulfat getrocknet und innerhalb 6 0 Min. sukzessive in eine intensiv geruhrte Suspension von 1,15 g Natriumborhydrid (funffacher UberschuD) in 200 ml absol. kthanol getropft. AnsehlieDend IW man noch 30 Min. riihren und tropft dann vorsichtig Aceton zur Zerstorung des ubcrschiissigen Borhydrids zu. Dann werden 10 g Sorbit zugegeben und weiterc 3 0 Min. zur Zcrstorung evtl. entstandener Borkomplexe reagieren gelassen. Durch Zufugen einer gesattigtcn Natriumhydrogenphosphatlosung wird das pH der Mischung auf 6 eingestellt und bei Raumtcmp. i. Vak. zur Trockne eingeengt. Der Ruckstand wird mit 200 ml Ather und 200 ml Wasser versetzt und mit einer alkalischen Sorbitlosung (5 70 Sorbit und 5 % Kaliumcarbonat in Wasser) funfmal ausgeschuttelt. Dann wird noch zweimal mit Wasser gewaschen, die organische Phase rnit Natriumsulfat getrocknet und das Losungsmittel i. Vak. entfernt. Man erhalt 1 , s g (28 76) eines gelblichen Ols, das nicht zur Kristallisation gebracht werden kann. Nach Entfernung aller Losungsmittelreste i. Vak. wird das 01rnit 10 ml Chloroform aufgenommen und auf cine Saule mit 700 g Kieselgel gebracht. Zunachst wird mit 5 1 reinem Chloroform eluiert. Die Fraktionen enthalten 2-Methoxyanilin und 4. Mit 2 I Chloroform : Aceton = 95 : 5 (Vol. T.) wird 3 eluiert. 2 erhalt man bei weiterem Eluieren mit 4 I Chloroform : Aceton = 9 0 : 10 (Vol. T.). la: 3&Dihydroxy-2&(2-rnethoxyphenylarnino)-indan(2) Ausbeute: 120 mg (2,2 %). Feine, weil3e Kristallnadeln, loslieh in DMSO, wenig loslich in Methanol und Athanol, schwer Ioslich in Chloroform und Ather, praktiseh unloslieh in Tetrachlormethan und Petrolather. Schmp.: Mikrodestillat a b 170°, 180-182O (Methanol). C 1 6 H l ~ N 0 3(271,SO) Ber.: C 70,83 H 6,32 N 5,16; Gef.: C 7 0 3 6 H 6,80 N 5.22. UV-Spektrum: Maxima bei 290 nm ( E = 1650); 269 n m (2620) Sch.; 257 nm Sch. (5020); 214 nm (12400), (Methanol). IR-Spektrum: Banden bei 3380 cm'l und 3360 cm-l Sch. (VoH- VNH), keine Banden im Carbonylbereich. NMR-Spektrum: Abb. 1.

304 500

Kok und Roth 300

LOO

HZ

Arch. Pharmaz.

21

100

0

I

I

/---J

Abb. 1

NMR-Spektrum (DMSGd6): 6 = 7,37 ppm Singulett ( 4 H, aromatische Protonen des Indanringes); 6,8 ppm Multiplett (4 H, aromatische Protonen des Amins); 5,67 ppm Dublett, J = 7,5 Hzverschwindet nach Austausch rnit DzO (2 H, OH mit geminaler Kopplung); 5,20 ppm Dublett, J = 8 Hz, verschwindet nach Austausch rnit DzO (1 H, NH rnit geminaler Kopplung); 4,75 ppm Triplett mit kleinen Nebenbanden, nach Austausch rnit DzO Dublett rnit J = 7,5 Hz bei 4,78 ppm (2 H, CH der sekundiiren akoholischen Cruppen, koppelt rnit dem geminalen OH und dem vicinalen CH der Aminogruppe); 3,82 ppm Singulett (3 H,Protonen der OCH3Gruppe); ca. 3,8 ppm teilweise verdecktes Multiplett (1 H, CH der sekundiiren Aminogruppe). Im Vergleich zu den beiden anderen Reduktionsprodukten 4 und 3 fallt auf, dal3 die Signale der beiden CH-Cruppen am C1 und C3 des Indanskelettes zusammenfallen. Das beweist eine symmetrische Anordnung der beiden Gruppen, wie sie nur bei den Formeln 4 und 2 gegeben ist. Fur Formel 2 sprechen dann noch die auftretenden Kopplungskonstanten und die chemischen Verschiebungcn der OH- und CH-Gruppen, wie weiter unten bei 4 naher erkutert wird.

d. I - la 3~Dihydroxy2at(2-methoxyphenylomino)-indon (3) Ausbeute: 100 mg (1,8 %). Wefies, korniges Kristallpulver, loslich in DMSO,wenig loslich in Methanol und dithanol, schwer loslich in Chloroform und dither, unloslich in Tetrachlormethan und Pctrolather. Schmp.: Sintern a b 124O, Klar-Schmp. 147O (Methanol). C16H17N03 (271.50) Ber.: C 70,83 H 6,32 N 5,16; Gef.: C 71,28 H 6,44 N 5,15. IR-Spektrum: V N H ) , keine Bande im Banden bei 3460 cm-1 Sch., 3425 cm-1 und 3390 cm-1 Sch. (VoH* Carbonylbereich. NMR-Spektrum (DMSO-d6): Abb. 2, 3 und 4.

3081 75

305

Ninhydrin-Reaktion

j00

400

300

I

200

Hz

0

100

I

I

/----’

i

I

80 I W f

70

I

60

3.0

5 0 pprnl61 4 0

20

10

Abb. 2

LOO

I

1

70

60

Abb. 3

200

300

,

,

5 0 pprnlbl L 0

70 LpB(sILI Abb. 4

200

300

LOO

, 60

I

50pprnl61 L O

306

Kok und Roth

Arch. Pharmaz.

Rei 6 = 7.34 ppm Singulett mit kleinen Seitenbanden (4 H, aromatische Protonen des Ninhydrinringes); 6,8 ppm Multiplett (4 H, aromatische Protonen des Amins); bei 6 = 5,4 und 5,1 ppm sind zwci wcnig aufgelostc Multipletts zu sehen. Ihre Integration entspricht 5 H, sic enthalten die Signale der beiden Hydroxylgruppen, dcr dazu geminalen H-Atome und der NH-Gruppe. Nach dem Austausch mit DzO werden hieraus zwei Dubletts bei 6 = 5 , 2 und 4,96 ppm mit den Kopplungskonstanten J = 6,s und 5 Hz,und mit einer Integration, die 1 H entspricht. Es sind die Signale der beiden zu den OH-Gruppen geminalen Protonen. Sie koppeln mit dem H-Atom geminal zur Aminogruppe. Dessen Signal wird durch das Singulett der OCHj-Gruppe bei 6 = 3,82 ppm teilweise vcrdeckt. Der Beweis hierfur kann durch Entkoppeln (Abb. 4) erbracht werden. Strahlt man die entkoppelnde Strahlung bei 6 = 3,8 ppm ein, so werden aus den beiden Dubletts bei 6 = 4,96 und 5,2 ppm Singuletts. Hieraus kann man schliefien, d d d i e beiden Wasserstoffe an den sckundaren Alkoholgruppen magnetisch nicht aquivalent sind, was nur in Formel 3 e r k l k t werden kann. Denn dort ist dem einen H-Atom die Aminogruppe, dem anderen ein weiteres H-Atom benachbart.

la 3a-Dihydroxy-2~(2-rnethoxyphenylarnino)-indan (4) Ausbeute: 120 mg (2,2 %). Feine, wcifie Kristallnadeln, loslich in DMSO, wenig loslich in Methanol und Athanol, schwer loslich in Chloroform und Ather, praktisch unloslich in Tetrachlormethan und Petrolather. Schmelzverhalten: Bei 125- 130' rasches Durchschrnelzen mit sofortiger Rekristallisation, Mikrodestillat ab 1 35', Schmp. 152-153' (Methanol). ClbH17NO3 (271,SO) Ber.: C 70,83 H 6,32 N 5,16; Gef.: C 70,86 H 6,80N 5,22. UV-Spektrum: Maxima bei 290 n m ( E = 3800); 246 nm (13400); 211 nm (24970), (Methanol). IR-Spektrum: ' keine Banden im Carbonylbereich. Banden bei 3450, 3375 und 3325 cm-' ( V N ~ VoH), NMR-Spektrum: Abb. 5.

,,.-./-

i

l i

80

mm Abb. 5

70

60

5 0 pprnl61 4 0

30

20

10

0

308f 75

307

Ninhydrin- Reoktion

NMR-Spektrum (DMSGd6): Bei 6 = 7,42 ppm Singulett (4 H, aromatische Protonen des Indanringes); 6,8 ppm Multiplett (4 H, aromatische Protonen des Amins); ca. 4,9 ppm Multiplett (5 H, Protonen der OH-Gruppen, der d a m geminalen CH-Gruppen und der NH-Gruppe); nach dem Austausch mit D2O bleibt hiervon cin Dublett b e i 6 = 5,OO ppm, J = 5,s Hz, Integration 2 H, Kopplungspartner ist das Signal bei 6 = 4,O ppm, das nach dem Austausch durch die HDQBande verdeckt wird. Den Beweis d a f h liefert wieder das Entkopplungsexperiment, da bei Einstrahlung bei 6 = 4 ppm das Dublett bei 6 = 5 ppm zum Singulett zusammenfallt. Im urspriinglichen Spektrum ist bei 6 = 4,O ppm ein nicht aufgelostes Multiplett (1 H, Proton geminal zur Aminogruppe). Das Signal der Methoxygruppe (Intensitat 3 H) erscheint als Singulett bei 6 = 3,81 ppm. Da die Signale der Protonen geminal zu den OH-Gruppen zusammenfallen, liegt eine symmetrische Anordnung entsprechend Formel 4 oder 2 vor, im Gegensatz zu 3, wo beide Protonen getrennte Signale aufweisen. Die Zuordnung zu Formel 4 erfolgt aufgrund der chemischen Verschiebungen der CH-Gruppen. In Formel 2 , der all-cis-verbindung, liegen alle H-Atome einander benachbart auf derselben Seite des Molekiils. In Formel 4 haben die beiden H-Atome geminal zu den OH-Gruppen noch die Aminogruppe in raumlicher Nachbarschaft, das H-Atom geminal ZUT Aminogruppe tiegt zwischen den beiden Hydroxylgruppen. In beiden Fallen kann man daher eine signifikante Verschiebung der Signale zu niedrigem Feld erwarten, die auch beobachtet wird. Diese Interpretation wird auch durch die beobachteten Kopplungskonstanten e r h l t e t , die bei der cis-Anordnung zweier vicinaler Wasscrstoffe am Fiinfring mit 7,s H , bei der trans-Anordnung mit 5,s Hz gemessen wird. Sie entsprechen damit den in der Literatur2’ &I Aminoindanole veroffentlichten Werten.

Umsetzung der Aminoalkohole 2, 3,4 mit Cu‘+-lonen Jeweils 5 mg der betreffenden Verbindung werden in 2 ml H2O gelost; es werden 0.5 ml einer 0,02 proz. Kupfersulfatlosung zugcgeben und nach 2 Min. 0,s ml 10 proz. NaOH zugefugt. Dabei ergeben 4 und 3 klare blaue Losungen, wahrend sich bei 2 b l d b l a u e Flockcn von Kupferhydroxid ausscheiden. Ein Ausschiitteln der wassrigen Losung mit verschicdenen organischen Losungsmitteln fuhrt in keinem Fall zu einer Extraktion bei den beiden anderen Verbindungen nach im siedenden Wasserbad scheiden sich bei 3 sofort, bei den anderen beiden Verbindungcn nach ca. 10 Min. schwarzc Flockcn von Kupfer(l1)-oxid ab. Die Bildung von rotem Kupfer(l>oxid wurde in keinem Fall beqbachtet.

2 H.J. Rimek, T. Yupraphat u. F. Zymalkowski, Liebigs Ann. Chem. 726, 25 (1969).

Anschrift: Prof. Dr. H.J. Roth, 53 Bonn, An der Immenburg

(PI1 4671

[Investigation of the ninhydrin-reaction (author's transl)].

308 f 75 Ninhydrin Reaktwn 30 1 Phosphorsiiure-[3-brornpropylester~anilid-[di-(2-chloraethyl)-arnid] (16) A) Eine Liisung von 3,72 g (0,04 Mol) An...
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