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Titelei
1
Titelei
Synthese von Porphyrinen mit
(E)-(Z)-isomerisierbaren Substituenten
Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades (Dr.rer.nat.)
der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät
der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
vorgelegt von
Dieter Franke
aus
Bad Honnef
Bonn 2004
2
Titelei
Angefertigt mit Genehmigung der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät
der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Titelei
1. Referent:
Prof. Dr. Eberhard Breitmaier
2. Referent:
Prof. Dr. Andreas Gansäuer
Tag der Promotion:
4. März 2004
Titelei
3
Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von Mai 2001 bis Januar 2004 unter der
Leitung von Herrn Prof. Dr. E. Breitmaier am Kekulé-Institut für Organische Chemie
und Biochemie der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn angefertigt.
Herrn Prof. Dr. E. Breitmaier danke ich sehr herzlich für die Übertragung des
interessanten Themas, sein wohlwollendes Interesse an dieser Arbeit und für
zahlreiche wertvolle Anregungen.
4
In Gedenken an Dipl. Ing. Anton Weissenberger
Titelei
Inhaltsverzeichnis
5
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1
Allgemeiner Teil
1.1
1.2
1.3
Einleitung und Zielsetzung
Photochemische Grundlagen
Methoden zur Synthese von Porphyrinen
1
6
14
2
Spezieller Teil
2.1
2.2
2.3
2.4
Darstellung tetrasubstituierter Porphyrine in meso-Position
Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
Bestrahlungsergebnisse
19
19
24
32
48
3
Präparativer und spektroskopischer Teil
51
3.1
3.2
Apparatives
Arbeitsvorschriften
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.2.7
3.2.8
3.2.9
Darstellung von Stilbenderivaten
Darstellung des Tripyrrans
Darstellung des Dipyrrylmethans
Darstellung der 5-Acylpyrrol-2-carbaldehyde
Darstellung der Norbonadiencarboxycarbonsäure
Darstellung von Tetrakis-(aminophenyl)porphyrinen
Darstellung von Bis-(aminophenyl)porphyrinen
Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
Darstellung mono-meso-substituierter Porphyrine
51
53
53
77
89
93
109
110
115
124
127
4
Zusammenfassung und Ausblicke
132
5
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
135
6
Anhang
140
152
156
157
158
Literaturverzeichnis
Danksagung
Eidesstattliche Erklärung
Lebenslauf
1
6
1 Allgemeiner Teil
1
Allgemeiner Teil
Einleitung und Zielsetzung
7
1 Allgemeiner Teil
1.1
Einleitung und Zielsetzung
1.1.1 Einleitung
Die treibende Kraft der modernen Gesellschaft ist die Energie. Sie ist in Form von
elektrischem Strom und zunehmend als Fernwärme verfügbar, aus unserem Alltag
nicht mehr wegzudenken und wird mittlerweile als selbstverständlich wahrgenommen, fast wie die Luft zum Atmen.
Seit dem Beginn der Industrialisierung (Dampfmaschine) wird Kohle zur Energieerzeugung verwendet. Seit den Anfängen des Automobils (Otto- und Diesel Motor)
kamen Erdöl und Erdgas als Energieträger hinzu. Trotz aller Optimierung der
Motoren- und Kraftwerkstechnik führen diese Methoden der Energieerzeugung zu
nachhaltigen Problemen.
Eines dieser Probleme ist die begrenzte Verfügbarkeit der sogenannten fossilen
Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas). Zwar werden durch modernere Verfahren immer
neue Lagerstätten gefunden und ausgenutzt, aber auch diese sind irgendwann
erschöpft. Nach verschiedenen Studien werden von den Energieressourcen Erdöl
noch ca. 40, Erdgas noch ca. 60 und Kohle noch ca. 170 Jahre[1,2,3] reichen. Diese
Zahlen beziehen sich auf gleichbleibenden Energiebedarf und gleichbleibende
Nutzung. Dabei werden ab 2020 erste Engpässe in der Versorgung mit Erdöl
auftreten, da die dann noch vorhandenen Lagerstätten nicht mehr im gleichen Maße
wie heute genutzt werden können.
Ein anderes Problem bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe ist der
Kohlendioxidausstoß. Das Kohlendioxid wird nach heutiger Sachlage zu den
Treibhausgasen gezählt, welche die Temperatur des globalen Klimas erhöhen.
Aus diesen Gründen bemüht man sich stetig die Weiterentwicklung der Nutzung von
Wasserstoff als Energieträger von den fossilen Brennstoffen und ihren Förderländern
unabhängig zu werden. Zusätzlich wendet man sich verstärkt natürlichen
Energiequellen zu und versucht, diese in Form von Erdwärme, Wasserkraft, Windund Solarenergie nutzbar zu machen[4,5,6].
8
1
Allgemeiner Teil
Die Erdölkrise 1974 verstärkte der Trend zu alternativen Energiequellen, führte aber
zunächst eher zu einer intensiveren Nutzung der Atomkraft als Mittel gegen den
immer steigenden Energiebedarf und den Kohlendioxidausstoß[7].
Die Kernenergie ist zwar eine Energieform, die keinen Kohlendioxidausstoß zur
Folge hat; aber die entstandenen Abfallprodukte sind wegen ihrer Radioaktivität
problematisch. Außerdem wissen wir durch den Supergau im Jahre 1986 im AKW–
Tschernobyl, dass die Kernkraft nicht genügend beherrschbar ist und menschliches
Versagen bei der Nutzung dieser Technologie ganze Landstriche für viele
zehntausend Jahre unbewohnbar machen kann.
Folglich werden wieder Windkraft- und Solaranlagen weiterentwickelt und deren
Wirkungsquerschnitt optimiert. Das Land Nordrhein-Westfalen förderte die
Entwicklung mit dem Programm „100000 Dächer“, und das EU-Parlament rief den
EU-Solarpakt ins Leben. Die Bundesrepublik Deutschland fördert Strom aus
alternativen Energien seit 2000 mit dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG),
welches das Stromeinspeisungsgesetz zur Liberalisierung des Strommarktes von
1991 neu reguliert und Mindestpreise für die Stromvergütung festlegt[8].
Bei der Weiterentwicklung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen zur Stromerzeugung stößt man leicht an lokale Grenzen. So haben Windkraftanlagen nicht nur
den Nachteil, dass sie eine bestimmte Windstärke benötigen, die nicht immer und
überall vorhanden ist, sondern sie verursachen auch viel Lärm. In Gegenden mit
dichter Besiedelung kommt der Ausbau solcher Anlagen schnell ins Stocken.
Die Nutzung des Sonnenlichtes scheint der einzige Weg zu sein, den Energiebedarf
der Menschheit in den nächsten Jahrtausenden zu sichern, falls die Entwicklung
eines Kernfusionsreaktors keine Fortschritte macht.
Leider ist den heutigen Systemen, die das Sonnenlicht zur Energiegewinnung
umwandeln, wie Solarturm-, Parabolrinnenkraftwerk, Sonnenöfen oder Photovoltaikanlagen, eines gemein: sie brauchen die pure Sommersonne um optimal zu
funktionieren[9].
Es muss bei der Entwicklung der Solarkollektoren also darum gehen, geeignete
Sensoren zu finden, die empfindlich genug sind, auch das schwache, durch Wolken
Einleitung und Zielsetzung
9
verdeckte Wintersonnenlicht zur Produktion von Energie zu nutzen, um den
gewohnten Lebensstandard zu gewährleisten.
Eine Möglichkeit ist die Entwicklung molekularer Energiespeicher, welche die durch
lichtinduzierte Knüpfung von Bindungen, Konfigurations- oder Konstitutionsänderungen nutzen, um zeitverzögert Energie (z. B. Wärme oder Licht) freizusetzen.
1.1.2 Molekulare Energiespeicher
Im Arbeitskreis Breitmaier (Universität zu Bonn) wurde 1990 ein erster Weg zu
solchen Molekülen beschritten[10]. Man kombinierte einen Baustein (Stilbeneinheit),
welcher fähig ist, Lichtenergie durch cis-trans-Isomerisierung aufzunehmen, mit
einem Porphyringrundgerüst, welches die Aufgabe der Regeneration erfüllen und
zusätzlich die Empfindlichkeit der Lichtadsorption herabsetzen sollte. Heraus kam
ein Tetrastilbenylporphyrin (1), welches sogar 1999 als „organic electroluminescent
device“ patentiert wurde[11].
N
N
hυ
H
N
N
N
H
H
H
N
N
(1)
N
(2)
Formelschemata des Tetrastilbenporphyrins (1) vor und nach Bestrahlung mit einer
Quecksilberdampflampe
Die
schlechte
Löslichkeit
dieses
Tetrastilbenylporphyrins
in
neutralen
Lösungsmitteln stellt allerdings einen erheblichen Nachteil dar.
Was zunächst zur Gewinnung vorteilhaft schien (Ausbeute von 22%), ist für die
Untersuchung und Nutzung als Energiespeicher ein gravierender Makel.
10
1
Allgemeiner Teil
Ein ähnlicher Weg ist die Verknüpfung eines Bausteins, der bei Sonnenlicht
valenzisomerisiert, mit einem π–Elektronensystems, das die Sensibilisierung zu
längeren
Wellenlängen
ermöglicht.
Hierzu
wurden
Untersuchungen
an
Norbornadienderivaten wie 3 und Spiropyranen wie 5 durchgeführt[12-15]. Es wurde
gezeigt, dass es möglich ist, durch geeignete ausgedehnte π-Chromophore eine
Bathochromverschiebung zu bewirken. So benötigt die Reaktion von 2,5Norbornadien zu Quadricyclan eine Lichtenergie mit der Wellenlänge von 180-200
nm, die von (E)-2-(p-Bromstyryl)-3-(p-nitrophenyl)-bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien (3)
nur noch ein λmax = 410 nm.
Um den gespannten Ringen die aufgenommene Energie wieder abzutrotzen, bedarf
es eines Co(II)-porphyrin-Komplexes als Katalysator[16].
Br
Br
NO2
hν
N
∆
O
hν
NO2
∆
(CH2)2
NO2
NO2
3
Andere
5
4
Arbeitsgruppen
N
R
versuchen
6
durch
O
(CH2)2
R
Valenzisomerisierungen
einer
Dithienyletheneinheit 7, welche unterschiedlich an Porphyrineinheiten gebunden
sind, durch Licht schaltbare Moleküle herzustellen[17].
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
UV
Vis
R
S
S
7
R
R
S
S
R
8
In der Natur schützt der photoisomerisierende Cinnamoyl-Rest des Paucins (8) aus
Pentaclethra (Leguminosae) oder des N1,N5-Di-(p-hydroxycinnamoyl)-spermidins
(10) aus dem Haselstrauch Corylus avellana (Corylacene) durch Energieaufnahme
infolge der cis-trans-Isomerisierung das genetische Material vor UV-Licht[18].
Einleitung und Zielsetzung
11
OH
HO
HO
OH
O
O
Paucin (8)
1.1.3
HN1
NH
H2N
O
1
OH
O
N
5
10
NH2
HN1
OH
O
N
5
10
NH2
5
N ,N -Di-(-p-hydroxycinnamoyl)-spermidin (Z,E-. E,E-Form) (9; 10)
Zielsetzung
Wie soll ein Molekül geschaffen sein, welches Lichtenergie kurzzeitig speichert und
zeitverzögert in Wärmeenergie umwandelt?
Auf der einen Seite ein Porphyrinring, der die Anregungsenergie des Systems
absenken und gegebenenfalls die Regeneration bewerkstelligen soll. Auf der anderen
Seite diverse Molekülfamilien, die Lichtenergie adsorbieren können, in dem sie
Konstitutions- Konfigurations- oder Valenzisomere bilden.
Die Molekülgruppen sollen wie in der Natur über eine Amid-Bindung und direkt
miteinander verbunden werden (Porphyringerüst und Adsorbermoleküle).
Untersucht werden soll, wie sich die Anzahl der photosensiblen Substituenten auf
das System auswirkt.
In den Porphyrinen werden die meso-Positionen jeweils mit vier, zwei oder einem
Substituenten besetzt.
R
NH
N
NH
R
R
HN
N
N
R
NH
N
R
N
HN
R
N
HN
R
Formelschemata der gewünschten Zielmoleküle
Die Substituenten ihrerseits sollen mal mit Elektronendonor-, mal mit Elektronenakzeptorgruppen versehen werden, um durch Veränderungen der Elektronendichte in
der Stilbendoppelbingung die Reaktivität zur Konstitutionsisomerie zu erleichtern.
12
1
Allgemeiner Teil
Ein Hauptaugenmerk liegt in p-disubstituierten Stilbenen, die als optische Aufheller
(11, 12) im Waschpulver[19,20], oder als Ersatzhormone[21] (13, 14) eingesetzt werden.
H
N
N
NaO3S
H
N
N
SO3Na
N
N
SO3Na
Cl
Cl
11
N
H
SO3Na
N
N
CN
N
H
NC
12
OH
HO
HO
OH
OH
Diethylstilbestrol (13)
Resveratrol (14)
Sie werden direkt mit dem Porphyringerüst in den meso-Positionen verbunden[22]
oder über eine Amid-Bindung, welche in Tetra- bzw. Biaminophenylporphyrinen zur
Verfügung stehen[23-24].
Zur Knüpfung der Amid-Bindung werden Methoden der Peptidkupplung genutzt[25].
meso-Monosubstituierte Porphyrine werden analog der [3+1] Synthese hergestellt
(s.S.12 ff).
1.2
Photochemische Grundlagen
1.2.1 Singulett- und Triplett-Zustände
Moleküle können Energie in drei verschiedenen Formen aufnehmen, je nach
Intensität der anregenden Strahlung. Erst wird die Rotation angeregt, dann die
Schwingung im Molekül, und wenn das Lichtquant genügend Energie mitbringt,
kann auch ein Valenzelektron in ein energetisch höher liegendes Orbital überführt
werden. Die benötigte Energie beträgt 1 bis 10 eV und liegt somit im
Wellenlängenbereich zwischen 1250 nm und 125 nm. Die Elektronenanregung wird
im wesentlichen im Spektralbereich des sichtbaren Lichts (380 nm, violett bis 770
Photochemische Grundlagen
13
nm, rot) und im Ultravioletten erfolgen. Bei höheren Energien wird das Elektron aus
dem Molekülorbital herausgeschlagen.
Wenn bei der Energieübertragung vom Lichtquant auf das Elektron die Spinpaarung
erhalten bleibt, so nennt man diesen Zustand: „angeregten Singulett-Zustand.“ Da
ein Lichtquant Energie nur gequantelt überträgt, gibt es So (Grundzustand) bis Sn (n
= 1,2,3,4...) angeregte Singulett Zustände. Die angeregten Elektronen haben nun
mehrere Möglichkeiten, wieder in den stabileren, da energieärmeren
So-
Grundzustand, überzugehen.
Die einfachste Art ist der strahlungslose Übergang; hierbei wird die zugeführte
Anregungsenergie als Schwingungsenergie an die Umgebung abgegeben.
Eine weitere Möglichkeit ist der Übergang in einen Triplett-Zustand (Tn), in
welchem zwei ungepaarte Elektronen vorliegen ( Spin-Inversion). Energetisch liegen
Triplett-Zustände
tiefer
als
die
entsprechenden
Singulett-Zustände.
Die
spinverbotenen Übergänge zwischen einem Singulett- und einem Triplett-Zustand,
bezeichnet man als Intersystem-Crossing (ISC).
Die Lebensdauer der höheren angeregten Zustände, sowie der Sekundärprozesse
nach der Anregung, beträgt in der Regel 10-11 Sekunden. Der S1- und der T1-Zustand
zeichnen sich durch eine weitaus höhere Lebensdauer von 10-8 bis 10-6 Sekunden
aus. Damit bilden sie die Plattform für intermolekulare chemische Reaktionen.
1.2.2 Fluoreszenz, Phosphoreszenz
Abb.1 gibt einen Überblick der Prozesse während und nach einer elektronischen
Anregung. Der Übergang vom S1- zum So-Zustand kann erfolgreich durch folgende
Prozesse
ablaufen:
(a)
Fluoreszenz,
(2)
Intersystem-Crossing
(ISC)
mit
anschliessender (b) Phosphoreszenz, (4) strahlungsloser Zerfall und chemische
Reaktion.
Unter Fluoreszenz versteht man die Emission von Licht, die nur solange auftritt, wie
die fluoreszierenden Moleküle durch Lichtabsorption angeregt werden. Das
14
1
Allgemeiner Teil
angeregte Molekül kann durch die Wechselwirkung mit den umgebenden Molekülen
Schwingungsenergie verlieren. Somit ist das spontan emittierte Licht energieärmer
als das adsorbierte, das heisst, dass die Wellenlänge des emittierten Lichts zu
kleineren Wellenzahlen hin verschoben.
Wird bei der Fluoreszenz direkt das ν0S0-Schwingungsniveau vom ν0S1 ausgehend
erreicht, wird beim strahlungslosen Zerfall eines der höher liegenden S0-Niveaus
erreicht. Durch kaskadenartigen Abbau der Energie durch Wechselwirkungen mit der
Umgebung wird dann allmählich der ν0S0-Grundzustand erreicht.
Bei der Phosphoreszenz wird das Licht zeitverzögert nach der Anregung emittiert.
Die Verzögerung kommt durch das Intersystem-Crossing und die längere
Lebensdauer der Triplett-Zustände zustande und kann mehrere Stunden betragen.
Wie bei der Fluoreszenz ist auch bei der Phosphoreszenz das emittierte Licht zu
höheren Wellenlängen hin verschoben. Der langlebige T1-Zustand ist auch ein
Ausgangspunkt für chemische Reaktionen.
E
1
10−8 s
2
S1
3
4
T1
10−3 s
(b) Phosphoreszenz
(a) Fluoreszenz
Anregung
S0
S0
Abb. 1: vereinfachtes Jablonski-Diagramm
1.2.3
Elektronenübergänge
Abb. 2 zeigt die Elektronenübergänge, die zur Absorption von Anregungsenergie
möglich sind. Bei einem (ππ*)-Übergang erfolgt nach der elektronischen Anregung
Photochemische Grundlagen
15
die Besetzung des antibindenden π*-Orbitals. Es findet hierbei keine Spinumkehr
statt, da direkte Übergänge zwischen zwei Orbitalen nur unter Spinerhaltung erlaubt
sind.
hυ
E
σ*
σσ∗-Übergang
C C
nσ∗-Übergang
C O
Zunahme der
Anregungsenergie
*
π
nσ∗
nπ∗
n
(n-Elektronen
nicht bindend)
ππ∗
π
ππ∗-Übergang
σσ∗
C C
σ
∗
nπ -Übergang
C O
n
Bathochromie
Abb.2. Elektronenübergänge in organischen Molekülen
Erhöht man die Anzahl bindender und antibindender Orbitale, indem man das πElektronensystem einer Verbindung durch konjugierte Doppelbindungen erweitert,
kann man die Energiedifferenz im (ππ*)-Übergang erniedrigen und somit erleichtern
(Abb. 3). Die Absorption wird durch die Vergrösserung des π-Elektronen Systems,
zum Beispiel durch einen Porphyrin-Ring, bathochrom verschoben.
E
∗
∗
πn
∆E
∆E
π
πn
π
∗
πn
π
πn
π
∗
hν
*
*
Abb.3: Vergleich des (ππ*)-Übergangs bei Ethen und Hexadrien
Der (nπ*)-Übergang kommt gehäuft in Molekülen vor, die über freie, nicht bindende
Elektronenpaare (z.B. an Heteroatomen) verfügen und benötigt eine geringere
16
1
Allgemeiner Teil
Energie als der (ππ*)-Übergang. Aus diesem Grund bezeichnet man den (nπ*)Übergang als S0S1-Übergang und den (ππ*)-Übergang als S0S2-Übergang (Abb. 4).
E
∗
n-π
π - π∗
π∗
n
π∗
hν
n
π
π∗
hν
n
π
S0
S1
π
S2
Abb. 4: Schematische Darstellung des (nπ*)-Übergangs und (ππ*)-Übergangs
Der (σσ*)-Übergang und der (nσ*)-Übergang spielen eher eine untergeordnete Rolle,
da die Energiedifferenzen so hoch sind, dass man sie durch UV-Bestrahlung nicht
anregen kann.
Moleküle, bei denen ein (nπ*)- und (ππ*)-Übergang möglich ist, heißen
Chromophore. Die Stilbenisomere sind ein Beispiel für Hypsochrome (blauverschoben). Das trans-Stilben (16) hat seinen λmax-Wert bei 295 nm, das cis-Isomer
(17) bei 280 nm. Auxochrome (15) besitzen Elektronendonor- und Akzeptorgruppen,
die durch die Wechselwirkung mit den Chromophoren (Push-Pull-System) den λmaxWert erniedrigen.
478 nm
pull O
N
O
N
N
15
push
N(CH3)2
16
17
Photochemische Grundlagen
1.2.4
17
Energietransfer und Sensibilisierung
Intermolekulare Übertragung der Anregungsenergie
Triplett-Energie wird intermolekular durch Kollisionen triplett-angeregter Moleküle
mit Reaktanden im Singulett-Grundzustand übertragen.
Sensibilisatoren, die über langlebige, energiearme Triplett-Zustände verfügen,
können ihre Anregungsenergie durch Kollision auf andere Moleküle übertragen.
Sensibilatoren absorbieren bereits Licht im UV-Vis-Bereich und werden dabei in den
angeregten Singulett-Zustand 1S überführt (Abb. 5).
hν
0
S
3
1
S
ISC
(S-R)*
S + 0R
3
3
(1)
S + 3R
(2)
S
0
R
P
(3)
3
S
0
S
(4)
3
S+Q
0
(5)
3
R+Q
0
(6)
3
R
S+Q
R+Q
hν´
0
R + Nebenprodukte
(7)
Abb. 5: Reaktionen während der Triplett-Sensibilisieung
Durch Intersystem-Crossing (ISC) geht dieser Zustand in den angeregten TriplettZustand 3S über. Durch Zusammenstöße mit einem Reagenzmolekül 0R wird ein
Sensibilisator-Reaktand-Komplex (Exciplex) gebildet. Wegen der Kurzlebigkeit
zerfällt er in einem Triplett-Zustand des Reaktanden und der Sensibilisator fällt in
den
0
S-Grundzustand zurück. Somit wird durch den Zusammenstoß die
Anregungsenergie vom Sensibilisator auf das Substrat übertragen. Auf diese Weise
lässt sich Anregungsenergie auf Moleküle übertragen, die selber bei dieser
bestimmten Wellenlänge keine Absorption zeigen. Der Triplett-Zustand 3R reagiert
unter Bildung des Produkts P ab. Reaktionen mit Sensibilisatoren verlaufen leider
nicht problemlos und es gibt eine Reihe von Nebenreaktionen, die den Umsatz
schmälern können:
18
1
Allgemeiner Teil
- Reaktionen des 3S-Zustandes mit Quenchern in der Lösung, z.B. Verunreinigungen
oder entstandenes Produkt.
- Reaktionen des 3R-Zustandes mit Quenchern, wodurch der Grundzustand des
Reaktanden erreicht wird.
- 3R-Zustand wird nicht zur Produktbildung genutzt; er fällt unter Lichtemission
(Lumineszenz) wieder in den Grundzustand zurück.
Intramolekulare Energieübertragung der Anregungsenergie:
Bei einigen Molekülen ist der intramolekulare Energietransfer bekannt[31,32]. So kann
bei einee gezielten Anregung der Carbonyl-Funktion in den Verbindungen 18 und 19
bei 350 nm eine Phosphoreszenz der Naphthylfunktion bei 460 nm[31] beobachtet
werden. Ein intermolekularer Transfer kann durch geeignete Versuchsbedingungen
ausgeschlossen werden. Folglich wird die Triplett-Anregungsenergie von der
Carbonylfunktion als Donor auf den Naphthylrest als Akzeptor übertragen.
O
O
O
O
18
19
Formelschemata von Verbindungen mit intramolekularem Triplett-Triplett-Energietransfer
Triplett-Sensibilisatoren
Bei Triplett-Sensibilisatoren wird die Anregungsenergie von einem Molekül auf
einen Singulett-Grundzustand eines anderen Moleküls übertragen.
Der Einsatz von Triplett-Sensibilisatoren wächst an Bedeutung, wenn bei Molekülen
der Energieunterschied zwischen S1- und T1-Niveau sehr gross und somit die ISCWahrscheinlichkeit sehr gering ist.
Photochemische Grundlagen
19
*
(C6H5)2CO
hυ
+
20
21
22
23
Abb.6: Sensibilisierte Bestrahlung von 1,3-Butadien
Ein Beispiel hierfür ist die Bestrahlung von 1,3-Butadien mit Benzophenon als
Sensibilisator. Der S1-T1-Energieabstand im 1,3-Butadien beträgt 64 kcal/mol. Somit
wird ein Intersystem-Crossing sehr unwahrscheinlich. Für Benzophenon beträgt der
Energieabstand 5 kcal/mol und macht somit die Reaktion zu den Dimeren möglich,
welche durch blosse Bestrahlung nicht erhalten werden können (Abb.6)[33].
Cis-Trans-Isomerisierung:
Durch Intersystem-Crossing bildet sich aus dem ersten angeregten Singulett-Zustand
des Sensibilisators S1sens der erste angeregte Triplett-Zustand T1sens. Dieser bindet an
das Z-konfigurierte Olefin unter Bildung des Diradikals. Die Drehung um die C-CBindungsachse erfolgt schneller, als der Zerfall dieses Diradikals. Nach Rotation um
die C-C-Einfachbindung bildet sich das E-konfigurierte Isomer. Der Sensibilisator
(Methylbenzophenon) geht in den Singulett-Grundzustand zurück.
R
H
C
R
+ 3Ssens
R
R
H
H
H
sens
+ 0Ssens
C
C
R
R
C
H
H
sens
H
R
R
Abb.7: Triplett-sensibilisierte Z-E-Isomerisierung bei Olefinen
H
20
1.3
1
Allgemeiner Teil
Methoden zur Synthese von Porphyrinen
In Abb. 8 sind die gängigsten oxidativen Cyclisierungen formuliert, die zur
Darstellung substituierter Porphyrine herangezogen werden können.
Bei der „[2+2]-Methode“ werden die Porphyrine aus Dipyrrylmethan-Einheiten
zusammengesetzt. Hierbei können symmetrische und unsymmetrische Porphyrine
gezielt hergestellt werden.
Nach der Mac Donald-Route (Abb. 9) wird ein Dipyrrylmethandialdehyd mit einem
Dipyrrylmethan, welches in α-Position eine Carbonsäuregruppe trägt oder unsubstituiert ist, säurekatalysiert umgesetzt. Das entstandene Porphodimethen wird dann
durch Oxidation mit 2,3-Dichlor-5,6-dicyano-p-benzochinon (DDQ) oder Tetrachlorp-benzochinon (Chloranil) in das Porphyrin überführt[37].
H
H
O
O
N
N
N
2 + 2Methoden
H
H
H
H
+
N
N
H
H
2,2'-Dipyrrylmethan
("Dipyrran" , "2")
N
+ H
H
N
N
O
H
O
H
+
− 2 H2 O , − 2 [H ] , − 2 e0
MonopyrrolSynthesen
biomimetisch
− 4 HX ,
4
X
N
+
− 4 [H ] ,
− 4 e0
H
−
N
H
−
N
− 4 H2O ,
N
− 4 [H ] ,
N
− 4 e0
H
H
N
+
− 2 H2 O , − 2 [H ] , − 2 e0
+ 4
4
+
−
H
O
−
O
H
3 + 1Methoden
H
O
H
O
N
N
H
+
N
N
H
HH
N
5-(2-Pyrryl)-methyl-2,2'-dipyrrylmethan
("Tripyrran", "3")
+
H
N
H
H
HH
O
N
N
Abb. 8: Porphyrin-Synthesen
Um die Ausbeuten zu erhöhen, wurden im Laufe der Zeit die Reaktionsbedingungen
verändert. Mac Donald arbeitete in Essigsäure mit Iodwasserstoff als Katalysator.
Höhere Ausbeuten erzielt man in Methanol unter Zusatz von p-Toluen-
Methoden zur Synthese von Porphyrinen
21
sulfonsäure[38,39], in Acetonnitril mit Trichloressigsäure[40,41] oder in Dichlormethan
unter Zusatz von Bortrifluorid-Etherat (Lindsey-Bedingungen)[22,42].
HN
NH
OHC
CHO
+
NH
2) Oxidation
HN
N
NH
1) H+
HN
N
Abb.9: Mac Donald-Route
Nach der Young und Chang-Route (Abb. 10) werden zwei 2,2´-Dipyrrylmethane
äquimolar mit Aldehyden unter Säurekatalyse umgesetzt. Hierbei entsteht ein
Porphyrinogen, das anschließend zum Porphyrin oxidiert werden kann. So können
5,15-di-meso-substituierte und überbrückte Porphyrine synthetisiert werden.
Nach Kenner[43] lassen sich α,α´-Dipyrrylmethandicarbonsäure-Derivate in situ mit
Orthoameisensäuretrimethylester
decarboxylieren
und
zu
Porphyrinogenen
cyclisieren.
R
NH
+ 2
2
R
NH
O
H
N
NH
1) H+
2) Oxidation
HN
N
R
Abb. 10: Young-Chang-Route
In
der
Natur
werden
Porphyrine
aus
monopyrrolischen
Bausteinen
zusammengesetzt. Edukte der Mono-Pyrrol-Synthesen sind Hydroxymethyl- bzw.
Aminomethylpyrrole [(Abb.9) X = OH, NH2, N(CH3)2] als Vorstufen von
(elektrophilen) Carbenium-Ionen. Zum Beispiel ist Porphobilinogen (24) der
monopyrrolische Baustein bei der Darstellung des Uroporphyringens III, das unter
anderem eine Vorstufe des Häm[44] dargestellt.
22
1
Allgemeiner Teil
Die ersten Porphyrine wurden 1935 auf diesem Wege von Fischer und Gleim[45] aus
Pyrrol-2-carbaldehyd in Ameisensäure synthetisiert, wenig später auch von
Rothemund[46], der aber Pyrrol und Formaldehyd als Edukte einsetzte.
CO2H
CO2H
NH2
N
H
24
Formelschema des Porphobilinogens
Der Mechanismus der Porphyrinsynthese aus Aldehyd und Pyrrol (25)[47] verläuft
über ein Carbenium-Ion, das nach einem säurekatalysierten, elektrophilen Angriff
des Aldehyds an einen Pyrrolring und anschließender Abspaltung der protonierten
Hydroxy-Gruppe entsteht. Dieses Carbenium-Ion greift elektrophil das während der
Reaktion gebildete Hydroxymethylpyrrol an und bildet das Dipyrrylmethan. Diese
Reaktionsfolge läuft so noch zwei weitere Male ab, und man erhält schließlich das
Bilancarbenium-Ion, welches unter Deprotonierung zum Porphyrinogen cyclisiert.
Das Porphyrinogen geht durch Oxidation in das Phlorin über, das entweder zum
Chlorin (Dihydroporphyrin) oder zum Porphyrin weiteroxidiert wird (Abb. 11).
Im Stadium des protonierten Tetramers wird aber nicht der Ringschluß bevorzugt,
sondern die Bildung des Oligomers. Eine zu hohe Säurekonzentration oder
Reaktionstemperatur
kann
zusätzlich
die
Bildung
von
Dipyrrylmethenen
begünstigen, was die Ausbeuten an Porphyrinen erniedrigt. Generell ist bei
Umsetzungen mit Pyrrolen die durch den Stickstoff verursachte negative
Partialladung in den α-Positionen des Pyrrols zu berücksichtigen, so daß zur
Kondensation nur Elektrophile (oft Aldehyde) eingesetzt werden können. Ein Vorteil
dieses Reaktionsweges ist trotz der generell geringen Ausbeute (selten mehr als 522%) die leichte Verfügbarkeit der Edukte.
Methoden zur Synthese von Porphyrinen
RCHO
N
H
H+
25
H+
OH
N
H
23
+26
- H2O
R
26
N
H
+
N
H
− H+
R
R
28
27
OH
N
H
R
H+
− H2O
N
H
+
N
H
R
29
N
H
R
R
N
H
R
30
N
H
R
R
− H+
R
R
HN
NH
Oxidation
R
R
NH
HN
N
HN
R
R
HN
NH
+
N
H
R
Phlorin
R
32
31
Oxidation
Umlagerung
R
R
N
NH
R
R
R
34
R
R
HN
N
HN
N
N
NH
Oxidation
R
Porphyrin
Chlorin
33
Abb. 11: Reaktionsverlauf in der [4 + 4]-Cyclisierung
Desweiteren gibt es noch zwei „[3+1]-Methoden“
(Tripyrran-Routen) zur
Porphyrinsynthese. Ausgangssubstanz bei diesen Methoden ist das 5-(2-Pyrryl)methyl-2,2´-dipyrrylmethan (Tripyrran). Das Tripyrran besteht aus drei zumeist β,β´disubstituierten Pyrrolringen, die über zwei Methylenbrücken zu einem offenkettigen
Molekül verknüpft sind. In der einen Variante wird ein α,α´-unsubstituiertes
Tripyrran mit einem α,α´-Diformylpyrrol unter Säurekatalyse zum Porphyrinogen
cyclisiert und anschließend zum Porphyrin oxidiert (Abb. 12a). Diese Variante
wurde erstmals von Woodward 1983 erwähnt. Er synthetisierte das Tripyrran aus
Acetoxymethylpyrrol mit einem in 5-Position unsubstituierten Dipyrrylmethan[50].
Ein besseren Weg zur Tripyrransynthese unter Umgehung der aufwendigen
24
1
Allgemeiner Teil
Dipyrrylmethansynthese beschritt Sessler. Er läßt zwei Acetoxymethylpyrrole mit
einem 2,5-unsubstituierten Pyrrol zum Tripyrran reagieren[51].
N
H
NH
+
R
HN
N
2) Oxidation
N
H
N
R
H
N
OHC
N
H
1) H+
CHO
R = -CO2H, -H
Abb. 12a: Tripyrran-Route: α,α´-Diformylpyrrol + (in situ) α,α´-unsubstituiertes Tripyrran
Bei einer anderen Variante wird das Tripyrran als diformyliertes Edukt eingesetzt,
das mit einem α,α´-unsubstituierten Pyrrol, ebenfalls unter Säurekatalyse, zunächst
zum Porphyrinogen cyclisiert und dann zum Porphyrin oxidiert wird (Abb. 12b)[52].
N
H
NH
+
CHO
N
H
1) H+
HN
N
2) Oxidation
N
H
N
OHC
H
N
Abb. 12b: Tripyrran-Route: 2,5-unsubstituiertes Pyrrol + α,α´-formyliertes Tripyrran
Porphyrine können auch durch Cyclisierung offenkettiger Tetrapyrrole dargestellt
werden (Biladien-Route). Nach Johnson und Kay[53] wird erst das 1,19-Dideoxybiladien-ac
durch
[54]
dipyrromethan
Kondensation
mit
zwei
von
einem
Äquivalenten
des
Äquivalent
5,5´-Diformyl-
2,5-unsubstituierten
synthetisiert und dann mit Formaldehyd zum Porphyrin cyclisiert.
N
2
+
N
H
OHC
NH
HN
NH
+ HCHO
N
HN
CHO
NH
N
N
Abb. 13: Porphyrinkondensation nach Johnson und Kay
HN
Pyrrols
2.1 Darstellung tetrasubstituierter Porphyrine in meso-Position
25
2 Spezieller Teil
2.1 Darstellung tetrasubstituierter Porphyrine in mesoPosition
Syntheseziel
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Versuchen zur Synthese molekularer Energiespeicher.
Die Arbeiten von Lange H.[10] und Thiem H.[55] dienen als Grundlage zur Synthese
von tetra-meso-substituierten Porphyrinen und als Referenz für die Bestrahlungsexperimente. So werden das meso-Tetra-[p-trans-stilbenoyl]porphyrin (1) und das
meso-Tetra-[o-aminophenyl]porphyrin
(37)
nachsynthetisiert
und
für
die
gewünschten Eigenschaften, wie bessere Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln
und erhöhte UV-Strahlungssensibilität, verändert. Das Porphyrin 37 wird mit verschiedenen
Carbonsäurechloriden,
welche
unter
UV-Einstrahlung
cis-trans-
isomerisieren können, acyliert. Die somit eingeführte Amid-Bindung soll zeigen, ob
naturähnlichere Systeme, die an das Paucin oder N1,N5-Di-(-p-hydroxycinnamoyl)spermidin
[18]
angelehnt sind, leichter Energie absorbieren und speichern können,
wenn ein Porphyrin die Peptid-Brücke zwischen dem Speicherbaustein und dem
Sensibilisator ersetzt.
2.1.1 Synthese von meso-tetrasubstituierten Porphyrinen[10,22]
Das meso-Tetra-[p-trans-stilbenoyl]porphyrin (Abb. 14a) wird, angeregt durch die
Synthese nach Lindsey J. S. et al.
[22]
, unter milden Reaktionsbedingungen in einer
verdünnten Dichlormethanlösung hergestellt. Zunächst wird p-Formyl-trans-stilben
(38) mit frisch destilliertem Pyrrol (25) unter Zusatz der Lewis-Säure BortrifluoridDiethyletherat zum Porphyrinogen cyclokondensiert, welches anschliessend durch pChloranil zum Porphyrin 1 oxidiert wird.
26
2 Spezieller Teil
In Analogie zu dem von Collman et al.[23] synthetisierten „Picket Fence Häm“ erfolgt
die Synthese des meso-Tetra-[o-aminophenyl]porphyrins (37) durch Kondensation
von 2-Nitrobenzaldehyd (35) und Pyrrol (25) in Eisessig (Abb. 14b) und
nachfolgender Reduktion der atropisomeren 2-Nitrophenylporphyrine (36) mit
Zinn(II)chlorid-Dihydrat in konzentrierter salzsaurer Lösung. Aufgrund der
unterschiedlichen Dipolmomente der vier verschiedenen Atropisomeren ist eine
chromatographische Trennung möglich. Das für weitere Untersuchungen benötigte
Tetra-α-Isomer, bei dem alle Substituenten cis-ständig sind, entsteht nur zu 12,5%,
ist aber leicht von den übrigen Atropisomeren (αααβ, ααββ, αβαβ) abzutrennen, da
es den kleinsten RF-Wert (0.04 in Aceton/Diethylether 1:1) besitzt. Nach Lindsey J.
S.
[22]
lassen sich die drei anderen Isomeren fast vollständig in das Tetra-α-Isomer
überführen, indem man sie in einer Suspension von Kieselgel in Toluen acht Stunden
lang unter Inertgas zum Sieden erhitzt. Das gewünschte Tetra-α-Isomer wird vom
Kieselgel mit Aceton/Diethylether im Verhältnis 1:1 eluiert.
O
NH
N
CH2Cl2
+4
4
N
H
N
HN
25
38
1
Abb. 14a: Synthese
von meso-Tetra-[p-trans-stilbenyl]porphyrin (1)
2.1 Darstellung tetrasubstituierter Porphyrine in meso-Position
27
NH2
NO2
CHO
NO2
+4
4
NO2
HOAc
N
H
25
N
NH
N
O2N
NH2
NH
SnCl2
HCl
HN
N
H2N
HN
N
35
H2N
O2 N
36
Abb.14b: Synthese
37
von meso-Tetra-[o-aminophenyl]porphyrin (37)
2.1.2 Synthese der meso-Tetrakis[o-(substituierter)aminophenyl]porphyrine
Meso-Tetrakis-[p-trans-stilbenoyl]porphyrin (1)
[10]
soll mit meso-Tetrakis[o-(4-
trans-stilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (43) im Hinblick auf die Löslichkeit in
organischen Lösungsmitteln, Sensibilität gegenüber UV-Licht und mögliche
Regeneration ohne Metallioneneinschluß verglichen werden. Diese physikalischen
Eigenschaften sollen auch mit Porphyrinen, die diverse andere Substituenten tragen,
welche bei Lichteinstrahlung cis-trans-isomerisieren können, wie „Cinnamoyl-,
trans-Stilbenoylethylester-, trans-N,N-Dialkylaminostilbenoyl-Reste", im Zuge der
Bestrahlungsversuche untersucht werden.
Cinnamoyl-,
4-trans-Stilbenoylethylester-
und
trans-Stilbenoylsubstituierte
Porphyrine können durch eine Acylierung der Aminofunktion der meso-Tetrakis-[oaminophenyl]porphyrine mit den entsprechenden Säurechloriden in Dichlormethan
unter Verwendung von Triethylamin als Hilfsbase dargestellt werden. Man erhält
dabei nicht nur die vierfach substituierte Form, sondern auch die einfach, zweifach
und dreifach substituierte, welche dank unterschiedlicher Dipolmomente chromatographisch zu trennen sind. Die Polaritäten steigen mit der Erhöhung der Substitution,
so dass das gewünschte tetraacylierte Porphyrin als letztes eluiert wird.
28
2 Spezieller Teil
O
R´
NH2
N
H
O
R´
NH2
N
NH
N
HN
H2 N
NH
NH
+ RCOCl
-HCl
N
H2 N
N
R´
O
HN
HN
H
N
O
R´
37
R; R´ =
39; 42
40; 43
O
41; 44
O
Acylierungsreaktion mit (E)-Zimt-, (E)-Stilben-, (E)-4´-Ethoxycarbonylstilbensäurechlorid (39; 40; 41)
Es werden auch Versuche unternommen, Carbonsäuren über eine AktivesterZwischenstufe nach bewährten Methoden der Peptidkupplung einer Acylierung zu
unterziehen[25,56-60]. Hierzu wird 37 in Dichlormethan gelöst und bei -15 °C mit NEthyl-N´-[3-(dimethylamino)propyl]carbodiimid Hydrochlorid (EDC), N-Metylmorpholin (NMM) und verschiedenen Carbonsäuren (s. u.) versetzt. Im Anschluss
wird jeweils erst 90 min bei 0 °C gerührt, dann 2h bei Raumtemperatur und zum
Schluß noch 2 h unter Rückfluß erhitzt, da anders als vorhergesagt, sich bei der
Reaktionskontrolle durch Dünnschichtchromatographie zeigt, dass nur die Edukte
vorhanden sind. EDC hat gegenüber Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) den Vorteil,
dass es wasserlöslich ist und sich somit
leichter aus dem
Reaktionsgemisch
entfernen lässt. Das DCC schleppt sich, wenn es zum Einsatz kommt, immer in
Spuren zur Zielverbindung und stört deren Analytik. Es wird aber auch eingesetzt, da
erstens die Anfangstemperatur der Reaktion mit 0 °C leicht höher liegt als beim EDC
(-15 °C), und zweitens keine Hilfsbase eingebracht werden muss.
2.1 Darstellung tetrasubstituierter Porphyrine in meso-Position
29
O
R´
NH2
N
H
O
R´
NH2
NH
N
HN
N
H2N
H2N
NH
RCO2H
X
EDC/ NMM
CH2Cl2/ -15°C
NH
N
N
R´
O
HN
HN
H
N
O
R´
37
R; R´ =
45; 48
42; 49
46; 50
SEt
47; 51
Acylierungsversuch mittels EDC
Die all-trans-Vitamin-A-Säure (47) und Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien-2-carbonsäure
(45) sollen über den Reaktionsschritt mit DCC das Tetrakis(o-aminophenyl)porphyrin 37 acylieren (s.S.21 [A]). Nach 24 h sind jedoch nur die Edukte
nachweisbar.
Ein weiterer Syntheseversuch wird mit dem sterisch weniger anspruchsvollen
Chlorameisensäureisobutylester unternommen (s.u. [B]). 47 und 45 werden jeweils
mit Chlorameisensäureisobutylester und Triethylamin bei 0 °C in Chloroform
vorgelegt; nach einer halben Stunde wird eine Lösung des Porphyrins 37 in
Chloroform zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird auf Zimmertemperatur gebracht
und 24 h gerührt. Nach dieser Zeit sind nach DC-Kontrolle nur die Edukte
vorhanden. Offensichtlich sperrt sich das Porphyrin sterisch gegen einen Aktivesterangriff.
Weitere Versuche werden mit dem trans-Di-(o-aminophenyl)porphyrin in die Wege
geleitet, da hier die räumliche Nähe der Substituenten geringer ist und eher Erfolg
verspricht, als beim cis-Di-(o-aminophenyl)porphyrin oder den anderen Atropisomeren des meso-Tetra-α-tetrakis-(o-aminophenyl)porphyrins.
30
2 Spezieller Teil
O
NH2
NH2
NH
N
H2 N
RCO2H
(A)
X
DCC/CH2Cl2/ 0°C
R´
NH
HN
N
R´
N
H
O
(B)
H2 N
RCO2H
X
ClCO2CH2CH(CH3)2/
CHCl3/ 0°C
NH
N
N
R´
O
HN
HN
H
N
O
R´
37
R; R´ =
45; 48
47; 51
Acylierungsversuch mittels DCC (A) und Chlorameisensäureisobutylester (B)
2.2 Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
Syntheseziel
Eine weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Synthese 5,15-disubstituierter Porphyrine. Sie
werden nach der Young-Chang-Route aus zwei Äquivalenten Dipyrrylmethan, in
diesem Falle 3,3´-Diethyl-4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan (61) und 2 Äquivalenten diverser Aldehyde dargestellt. Zum Einen wird der o-Nitrobenzaldehyd (35)
verwendet, welcher nach Cyclokondensation mit 61 und Oxidation mit DDQ zum
Porphyrin 74 führt, welcher durch Zinn(II)chlorid Dihydrat zu 75 reduziert wird. 75
wiederum wird durch verschiedene Stilbenoylchloride in Gegenwart von
Triethylamin als Hilfsbase acyliert. Zum Anderen werden Stilbenylcarbaldehyde
eingesetzt,
um
direkt
porphyrinverknüpfte
Stilbeneinheiten
mit
den
Carbonylaminophenyl-verbrückten Einheiten vergleichen zu können (Löslichkeit,
Sensibilität, Regeneration, etc.).
2.2 Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
31
2.2.1 Darstellung des Dipyrrylmethans[71]
Das
Schlüsseledukt
der
Dipyrrylmethansynthese,
welches
auch
zur
Tripyrransynthese genutzt wird (siehe 2.3.3), ist 2-Ethoxycabonyl-4-ethyl-3,5dimethylpyrrol (56). Seine Synthese erfolgt nach einer von Kleinspehn[61] variierten
und vielfach erprobten Methode der Knorr´schen Pyrrolsynthese[62,72].
EtO2C
EtO2C
AcOH
EtO2C
NaNO2
EtO2C
52
O
N
OH
Zn/AcOH
53
O
EtI
O
NaOAc
O
CO2Et
N
H
Pb(OAc)4
AcOH
56
K2CO3
54
55
EtOH
AcO
N
H
EtO
CO2Et
57
HCl
N
H
CO2Et
EtO2C
58
N
H
N
H
59
CO2Et
CO2Et
N
H
59
NaOH
EtO2C
N
H
N2H4
HO2C
N
H
N
H
60
CO2H
N
H
N
H
61
Darstellung des 2-Ethoxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrols (56) und des 3,3´Diethyl-4,4´dimethyldipyrrylmethans (61)
Dazu wird zunächst Oximinomalonsäurediethylester (53)[63] aus Malonsäurediethylester (52) mit Natriumnitrit in Essigsäure hergestellt (s.o.). Dieser wird dann
durch Zinkpulver in Eisessig in situ zum 2-Amino-1,3-dicarbonsäureester reduziert
und mit 3-Ethyl-2,4-pentandion (55)[64], das durch Alkylierung von Acetylacton (54)
mit Ethyliodid in Gegenwart von Kaliumcarbonat hergestellt wird, zum
Heteroaromaten 2-Ethoxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (56)[61] cyclisiert.
Anschließend wird die α-ständige Methyl-Gruppe des Pyrrols 57 mittels
Bleitetraacetat in Eisessig selektiv acetoxyliert[65]. Im nächsten Schritt wird durch
mehrstündiges Erhitzen in Ethanol der Austausch der Acetoxy-Funktion durch eine
Ethoxy-Gruppe erreicht[65]. Der so erhaltene 5-Ethoxymethyl-4-ethyl-3-methyl-
32
2 Spezieller Teil
pyrrol-2-carbonsäureethylester (58) wird in heißer ethanolischer Salzsäure zum 2,2´Dipyrrylmethancarbonsäureester (59) gekuppelt. Nach Verseifung in wäßrigethanolischer Natronlauge erhält man das Dipyrrylmethan-5,5´-dicarboxylat, das
nach Zusatz von Essigsäure in Form von Dipyrrylmethan-5,5´-dicarbonsäure (60)
ausfällt[54]. Im letzten Schritt wird die Carbonsäure 60 wieder in Natronlauge aufgenommen und durch Erhitzen mit Hydrazinhydrat decarboxyliert[71,74]
2.2.2 Synthese von 4´-substituierten Stilbencarbaldehyden
trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäure (67) wird zuerst auf direktem Weg nach
Heck[75] (siehe 2.3.1.2) aus 4-Brombenzaldehyd und 4-Vinylbezoesäure unter
Zuhilfename eines Pd-Katalysators synthetisiert. Das Nachvollziehen der Reaktion
im größeren Maßstab schlägt fehl, da die Aldehyd-Funktion zur Carbonsäure oxidiert
wird. Die Syntheseplanung wird auf die Schutzgruppen umgestellt. Das Dioxolan
bietet sich als Schutzgruppe für die Aldehyd-Funktion an. Sie ist einfach einzuführen
und durch milde Reaktionsbedingungen leicht wieder abzuspalten. Um die trans-4´Formylstilben-4-carbonsäure (66) herstellen zu können, wird p-Brombenzaldehyd
(62) zunächst mit Ethylenglycol und katalytischen Mengen p-Toluensulfonsäure in
2-(4-Bromphenyl)-[1,3]-dioxolan (63) übergeführt[77-79]. Das Dioxolan wird nun mit
4-Vinylbenzoesäure (91) in einer Heck-Reaktion zum Stilben umgesetzt. Zur
Darstellung der trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäure (66) wird die Schutzgruppe
durch 0.2 molare Schwefelsäure entfernt[58].
Br
Br
O
R
O
HO
OH
O
OH
O
62
91
63
Pd(OAc)2/(o-Tol)3P/
nBu3N
O
O
64
R=
O
OH
Darstellung der trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)-stilben -4-carbonsäure
2.2 Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
33
O
Weg (A)
CH2N2
O
O
H2SO4
Aceton
O
65
O
66
OMe
OMe
O
O
Weg (B)
H2SO4
CH2N2
Aceton
O
67
OH
66
O
OMe
Darstellung des trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäuremethylesters
Die Carbonsäure-Funktion wird zum Schluß noch verestert, um ihre Löslichkeit in
unpolaren organischen Lösungsmitteln zu erhöhen. Hierzu wird sie mit Diazomethan
in den Methylester übergeführt. Das Diazomethan ist in geringer Konzentration in
etherischer Lösung gut handhabbar. Es wird aus der Zerfallsreaktion von N-MethylN-nitroso-p-toluensulfonamid in alkalischer Ethanollösung dargestellt[80,81]. Das
Diazomethan methyliert ausschließlich die Carboxyfunktion. Dieses wird überprüft,
indem auch die 4´-geschützte Stilbencarbonsäure verestert und anschliessend
entschützt wird. Dieser vermeintlich sicherere Weg hat leider erhebliche
Ausbeuteverluste zur Folge, so dass die Reproduktion über Weg (B) führte.
2.2.3 Synthese 5,15-disubstituierter Porphyrine
Die 5,15-Diaryl-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrine werden nach
Young-Chang[24] synthetisiert. Zur Darstellung derjenigen Porphyrine, die direkt mit
den Speicherbausteinen verknüpft sind, werden trans-4´-(N,N-Dimethylamino)stilben-4-benzaldehyd (69, siehe 2.3.1.3.), trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäuremethylester (66, siehe 2.2.2) und trans-4-Stilbenaldehyd (38, käuflich) erfolgreich
mit 4,4´-Diethyl-3,3´-dimethyl-2,2´dipyrrylmethan (61) umgesetzt.
34
2 Spezieller Teil
2
HN
NH
61
N
NH
O
R´
1) H+
+
2) Oxidation
H
R´
N
HN
2
R
R = -H 38, -CO2CH3 66 , -N(CH3)2 69
2
2
R´ = -H 71, -CO2CH3 72, -N(CH3)2 73
N
NH
HN
NH
61
1) H+
+
2) Oxidation
HN
N
O
70a
70
Darstellung der 5,15-disubstituierten Porphyrine 71, 72, 73, 70a
Die
cyclisierenden
elektrophilen
Substitutionen
werden
in
Methanol
bei
Raumtemperatur unter Argon durchgeführt. Zwei Äquivalente der Aldehyde (38, 66,
69) werden mit zwei Äquivalenten an Dipyrrylmethan (61) und p-Toluensulfonsäure
als Katalysator umgesetzt. Das Porphyrinogen fällt über Nacht bei einer
Lagertemperatur von 4 °C als bräunlicher Feststoff aus. Wegen seiner Instabilität
wird es rasch abgesaugt, in Dichlormethan aufgenommen und mit DDQ zum
Porphyrin oxidiert. Die Porphyrine werden im nächsten Schritt in eine filtrierbare
Korngröße
überführt,
indem
das
Volumen
an
Dichlormethan
durch
Vakuumdestillation auf die Hälfte reduziert und durch eine Mischung von
Triethylamin/Methanol (1:4) ersetzt wird. Anschließend wird die Lösung 24 h bei 4
°C gelagert, das ausgefallene Porphyrin (71, 72, 73) abgesaugt und mit Methanol
gewaschen.
Auf diese Weise läßt sich das 5,15-Dicinnamyl-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin aus trans-Zimtaldehyd (70, käuflich) und 4,4´-Diethyl-3,3´dimethyl-2,2´dipyrrylmethan (61) nur in Spuren in das entsprechende Porphyrin
überführen (zwei Spots auf dem Dünnschichtchromatogramm, welche bei
2.2 Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
35
Bestrahlung mit 366 nm rot fluoreszieren, für das bei allen Cyclisierungen
auftretende Tetraethyltetramethylporphyrin, und für das erwünschte Produkt).
Auch das meso-Di-(o-aminophenyl)porphyrin (75) wird nach Young und Chang[24]
synthetisiert. Dazu wird 2-Nitrobenzaldehyd (35) mit 4,4´-Diethyl-3,3´-dimethyl2,2´dipyrrylmethan (61) in Methanol unter Zuhilfenahme katalytischer Mengen pToluensulfonsäure zum Porpyrinogen kondensiert und statt mit p-Chloranil mit DDQ
nach Gunter[48] zum meso-Di-(o-nitrophenyl)porphyrin (74) oxidiert. Dann wird der
meso-Tetra-α-tetrakis-(o-aminophenyl)porphyrin-Synthese
folgend
75
durch
Reduktion von 74 mit Zinn(II)chlorid Dihydrat in Salzsäure gewonnen. Man erhält
zwei Atropisomere, die chromatographisch getrennt werden. Das trans-Isomer ist in
Dichlormethan auf Aluminiumoxid (neutral-standard) wesentlich unpolarer als das
cis-Isomer und läßt sich auf diesem Wege gut abtrennen.
Für die Acylierungsversuche wird nur das trans-Isomer verwendet, da sterische
Effekte schon am meso-Tetra-α-tetrakis-(o-aminophenyl)porphyrin (37) untersucht
worden sind.
Die trans-Form soll die Ausbildung der Amidbindung erleichtern.
2
NH
61
HN
+
NO 2
35
N
NH
2) Oxidation
CHO
2
NO 2
1) H+
N
HN
O2 N
SnCl2
HCl
74
NH2
N
NH
H2 N
HN
N
75
Synthese des meso-(o-Diaminophenyl)porphyrins (75)
Am besten verlaufen die Acylierungen mit dem entsprechenden Carbonsäurechlorid
gelöst in absolutem Dichlormethan und dem gleichen Volumen an absolutem
Triethylamin als Hilfsbase (s.S.27). Die Aufreinigung von 84 ist dabei so schwierig,
dass nur 2 mg Substanz übrig bleibt, die für die komplette Analytik nicht ausreicht.
Änderungen in der Benutzung der Hilfsbase, wie Pyridin[117], DBU oder DMAP oder
des Lösungsmittels, wie THF[82], ergeben keine Verbesserung der Ausbeute.
Versuche zur Acylierung der trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-carbonsäure
(85), Vitamin-A-säure (47, käuflich) und trans-Zimtsäure (42, käuflich) durch
36
2 Spezieller Teil
Umformung in einen Aktivester schlagen fehl. Hierfür wird zunächst auch die
Amidkupplung nach Mikeska[57] versucht. Da im Gegensatz zu dem meso-Tetra-αtetrakis-(o-aminophenyl)porphyrinen im trans-Di-(o-aminophenyl)porphyrin die
sterische Hinderung keine so große Rolle mehr spielen sollte, scheinen die Chancen
für eine Reaktion wieder günstiger. Es wird erneut versucht, die trans-Zimtsäure (42)
durch eine Peptidkupplung an das Porphyrin zu binden.
O
NH2
R´
NH
N
HN
N
NH
+ RCOCl
-HCl
H2N
NH
N
N
HN
HN
R´
O
75
R; R´ =
42; 79
O
77; 82
O
40; 80
O
41; 83
O
N
N
76; 81
S
78; 84
Acylierungen des meso-(o-Diaminophenyl)porphyrins (75) mit diversen Carbonsäurechloriden
Hierfür
werden
das
trans-Di-(o-aminophenyl)porphyrin,
N-Methylmorpholin
(NMM) und N-(3-Dimethylaminopropyl)-N´-ethylcarbodiimid Hydrochlorid (EDC)
in Dichlormethan bei –15 °C gelöst und mit Zimtsäure (42) versetzt. Anschließend
wird das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur kommen gelassen und 24 h gerührt.
Die DC-Kontrolle zeigt, dass sich nach dieser Zeit immer noch nur die Edukte im
Reaktionskolben befinden.
Für weitere Acylierungsversuche wird die Arbeit von Carpino L. A.[83] herangezogen, in der er die effizienten Peptidkupplungsadditive 1-Hydroxy-7-azabenzotriazol (HOAt) und N-Hydroxybenzotriazol (HOBt) beschreibt.
2.2 Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
37
Da HOAt bessere Erfolgschancen haben soll, weil es eventuell chelatisiernd auf die
Edukte wirkt (Amino- und Carbonsäurekomponente), wird es zuerst untersucht.
Hierfür wird das Porphyrin mit der Carbonsäure {all-trans-Vitamin-A-Säure (47),
trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-carbonsäure (85)} bei 0 °C in Dimethylformamid (DMF) gelöst und mit NMM, EDC und HOAt versetzt (A). Das Reaktionsgemisch wird 2 h bei 0 °C gerührt, dann 12 h bei Raumtemperatur. Da sich nach der
DC-Kontrolle noch kein Produkt gebildet hat, wird die Mischung auf 100 °C
erwärmt und zwei weitere Stunden gerührt, wonach ebenfalls kein Umsatz
nachweisbar ist.
Schließlich wird noch das HOBt im Zusammenwirken mit o-(1H-Benzotriazol-1-yl)N,N,N´,N´-tetramethyluronium
Tetrafluorborat
(TBTU)
als
Acylierungsmittel
probiert (B). Dazu wird das Porphyrin mit der jeweiligen Carbonsäure 47 oder 85 in
DMF gelöst und mit HOBt und TBTU versetzt. Die Reaktion wird bei 0 °C
begonnen, auf Zimmertemperatur kommen gelassen und 24 h gerührt.
NH2
(A)
N
NH
N
HN
H2 N
(B)
75
O
+ RCO2H
X
R´
NH
HOAt/ NMM/
DMF/EDC/ 0°C
NH
N
+ RCO 2H
N
HN
HN
X
R´
HOBt/ TBTU/
DMF/ 0°C
O
R=
85; 86
NMe2
47; 87
Acylierungsversuch mit EDC plus HOAt und HOBt plus TBTU
Da die DC-Kontrolle nach dieser Zeit keine Produkte zeigt, wird noch 2 h bei 100 °C
erhitzt, was auch nicht zum gewünschten Produkt führt.
Somit sind die Aminofunktionen der Porphyrine 37 und 75 entweder sterisch zu sehr
abgeschirmt oder nicht nucleophil genug für einen Aktivesterangriff.
38
2 Spezieller Teil
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
Syntheseziel
Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Synthese von Porphyrinen, die in mesoPosition nur einfach substituiert sind. Dabei soll im Unterschied zur bereits
eingehend untersuchten Biladien-Route[53,84-86] nicht vom offenkettigen Tetrapyrrol,
sondern wieder vom Tripyrran ausgegangen werden. Das Tripyrran ist als
Benzylester[87] 129 oder t-Butylester[88] 170 in guten Ausbeuten darstellbar und
bildet damit eine bessere Basis für eine Automatisierung der Porphyrinsynthese.
Nach der [3+1]-Methode soll das Tripyrran mit einem 5-Acyl-1H-pyrrol-2carbaldehyd zum Porphyrinogen kondensiert werden, welches dann zum monosubstituierten Porphyrin oxidiert wird. Der 5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyd soll durch
eine Friedel-Crafts-Acylierung an dem 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4diethyl-1H-pyrrol (140) und der 2-Cyano-3-(1H-pyrrol-2-yl)-acrylsäure (143) mit
diversen Carbonsäurechloriden und anschließender Freilegung der Aldehydfunktion
dargestellt werden. Zunächst wird eine allgemeine Arbeitsvorschrift zur Synthese der
Stilbencarbonsäuren erarbeitet. Dann wird nach einem geeigneten Weg zur FriedelCrafts-Acylierung gesucht und schließlich der optimale Weg der PorphyrinCyclokondensation.
2.3.1 Synthesewege zur Darstellung von Stilbenderivaten
2.3.1.1 Carbonsäuren nach Knoevenagel
Die trans-Stilben-4-carbonsäure soll mit Hilfe der Knoevenagel-Kondensation[89-92],
wie sie zur Darstellung des trans-p-Formyl-β-nitrostyrols[10] angewendet wird,
dargestellt werden. Dazu wird p-Tolylsäureethylester (88) in einer Natriumethanolatlösung
mit
Benzaldehyd
(89)
versetzt.
Die
Reaktion
wird
durch
Dünnschichtchromatographie verfolgt. Nach 16 h Reaktionszeit ist die Ausbeute
jedoch nicht über 5% gestiegen.
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
39
O
NaOEt
+
O
O
88
O
O
89
90
Darstellung von Stilbenen nach Knoevenagel [22]
2.3.1.2 Carbonsäuren nach Heck[75] mit anschließender Chlorierung
Als nächstes wird die Heck-Reaktion herangezogen, um eine allgemeine Arbeitsvorschrift für die Synthese von trans-4´-Substituierten-stilben-4-carbonsäuren zu
erarbeiten. Anders als bei den von Heck beschriebenen Reaktionsbedingungen wird
Tributylamin statt Triethylamin als Lösungsmittel verwendet. Palladium(II)acetat, oTolylphosphin und 4-Vinylbenzoesäure (91) werden in konstantem Mengenverhältnis eingesetzt und, je nach gewünschtem Substituenten am zweiten Aromaten,
mit diversen Bromiden versetzt (s. u.). Die Reaktionsgemische werden mehrere
Stunden unter Argon bei 100 °C gerührt. Zur Fällung des Stilbens wird die Lösung
mit Wasser verdünnt und mit Salzsäure angesäuert.
Auf diese Weise werden folgende Stilbene hergestellt: trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonomethylester (100), trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonoethylester (101),
trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäure (102), trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure
(103),
trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-carbonsäure
Diethylaminostilben-4-carbonsäure
(104),
(85),
trans-4´-N,N-
trans-4´-Sulfomethylstilben-4-carbon-
säure (106), trans-4´-Hydroxystilben-4-carbonsäure (105), trans-4´-(1,3-Dioxolan-2yl)-stilben-4-carbonsäure (64) und 2,7-Bis-(trans-4-carboxystyryl)fluoren (109).
Die Synthese von 109 , das anhand der Masse [458.5] identifiziert werden kann, lässt
sich nicht ohne weiteres reproduzieren, da bei den angegebenen
Reaktions-
bedingungen das 2-Brom-7-(trans-4-carboxystyryl)fluoren mit der Masse [391.3]
ausfällt. Erneutes Einbringen mit mehr Tributylamin gibt keine Ergebnisse. Von
einer weiteren Optimierung der Reaktionbedingungen wird aus zeitlichen
Erwägungen abgesehen.
40
2 Spezieller Teil
Pd(OAc)2 R´
R
+
Br
O
91
O
(o-tol)3P
O
Cl
R´´
Cl
nBu3N
OH
O
O
OH
Cl
R = -CO2Me (92), -CO 2Et (93), -nBu (94), -SEt (95), -NMe2 (96), -NEt2 (97), -OH (98), -SO 2Me (99),
R´ = -CO2Me (100), -CO2Et (101), -nBu (102), -SEt (103), -NMe2 (85), -NEt2 (104), -OH (105), -SO2Me (106),
R´´ = -CO2Me (77), -CO2Et (41), -nBu (107), -SEt (108)
+
Br
Pd(OAc)2
2
O
Br
108
91
Br
(o-tol)3P
nBu3N
HO2C
111
OH
CO2H
109
Pd(OAc)2
O
110
OH
SOCl2
(o-tol)3P
nBu3N
O
112
O
40
Cl
OH
Schematische Darstellung der Stilbensynthesen nach Heck
Folgende Stilbene sind schon durch andere Reaktionswege dargestellt worden: 100
durch Festphasen-Heck-Reaktion von 4-Vinylbenzoesäuremethylester mit 4Jodbenzoesäure am Wang-Harz[124], 101 nach einem Patent von Ciba[125,126], 85
durch Hydrolyse des 4´-Dimethylamino-trans-stilbenyl-4-carbonitrils[120] und 105
durch alkalische Verseifung von 4-Methoxy-4´-cyanstilben mit Kaliumhydroxid[127].
Zur Chlorierung der Carbonsäurefunktion werden die Stilbene mit einem Überschuss
an Oxalylchlorid versetzt und solange gerührt, bis aus der Suspension eine klare
Lösung wird. Dieses Verfahren lässt sich aber nur auf den trans-Stilben-4,4´dicarbonsäuremonomethylester (100), trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonoethylester (101), die trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäure (102) und trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure (103) erfolgreich anwenden. Zur Darstellung der transStilben-4-carbonsäure
(64)
werden
die
originalen
Reaktionsbedingungen
dahingehend optimiert, dass die p-Brombenzoesäure nicht in p-Xylen gelöst und mit
Triethylamin versetzt, sondern direkt in Triethylamin gelöst und mit Palladium(II)acetat, o-Tolylphosphin und Styren versetzt und der Ansatz erhitzt wird. Zur Fällung
des Stilbens wird die Lösung mit Wasser verdünnt und mit Salzsäure angesäuert.
Die Chlorierung der Carbonsäure-Funktion der trans-Stilben-4-carbonsäure erfolgt
mit einem Überschuss Thionylchlorid.
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
41
2.3.1.3 Carbonsäuren nach Wittig[93]
Zur Darstellung des trans-4´-(N,N-Dimethylamino)-stilben-4-benzaldehyds (69) wird
unter den Reaktionsbedingungen von Manecke und Lüttke[96] gearbeitet (s.u.), da die
Reduktion von 85 durch Natriumborhydrid mit Bortrifluorid-Etherat in abs.
Tetrahydrofuran nicht nur den Aldehyd gab, sondern auch den Alkohol. Der Alkohol
ist vom Aldehyd auf säulenchromatographischen Wege an Kieselgel in ausreichenden Mengen nicht zu trennen.
Cl
Cl
Cl
Cl
O
HO
113
O
P
PPh3
O
Xylen
O
114
O
115
116
O
P
O
O
O
Cl
N
117
O
0.2M H2SO4
LiOMe
O
Aceton
N
N
116
118
69
Darstellung des trans-4´-(N,N-Dimethylamino)-stilben-4-benzaldehyds (69)
Allerdings muss zur Darstellung von 69 nach Manecke und Lüttke der 4(Chlormethyl)benzaldehyd (114) erst durch eine Svern-Oxidation von 4-(Chlormethyl)-benzylalkohol (113) verfügbar gemacht werden[98]. Die Aldehyd-Funktion
des 4-(Chlormethyl)benzaldehyds wird als Dioxolan 115 geschützt und mit
Triphenylphosphin in absolutem Xylen zum Sieden erhitzt. Das Triphenylphosphoniumchlorid 116 setzt sich beim Abkühlen als Niederschlag ab. Es wird in
einem weiteren Arbeitsschritt in absolutem Methanol gelöst und bei Raumtemperatur
mit Aldehyd und Lithiummethylat-Lösung versetzt. Über Nacht fällt das trans-4´(1,3-Dioxolan-2-yl)-stilben-4-N,N-dimethylamin (118) aus.
Durch den Überschuß an Lithiummethanolat steuert man das semistabile Ylid in das
gewünschte E-Stilben[97]. Das Stilben wird abgesaugt und mit 60 proz. Methanol
gewaschen. Im letzten Arbeitsschritt wird die Aldehyd-Funktion in 0.2 molarer
Schwefelsäure bei 50 °C wieder entschützt[58].
42
2 Spezieller Teil
2.3.2 Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien-2-carboxycarbonsäure nach Diels-Alder
Die Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien-2-carboxycarbonsäure (121) wird nach Adler und
Stein[99] dargestellt. Hierzu wird Propionsäure (120, 1 mmol) im Eisbad gekühlt, mit
frisch destilliertem Cyclopentadien (119) im Überschuß versetzt und 3 h bei
Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird das überschüssige Cyclopentadien
entfernt. Übrig bleibt die weiße Norbonadiencarbonsäure 121.
HO
O
OH
+
119
O
O
120
Cl
X
121
122
Darstellung der Norbonadiencarbonsäure 121 mit anschließender Chlorierung
Allerdings schlagen die Chlorierungsversuche der Carbonsäure fehl. Stattdessen
addiert Chlorwasserstoff an die 1,2-Doppelbindung der Norbonadiencarbonsäure. Es
ist nicht möglich, den Chlorwasserstoff aus der Reaktion zu entfernen, ohne den
Chlorierungsprozess der Carbonsäure zu stören. Tadatomi N.[100] und Helin L.[101]
haben mit dem Säurechlorid Experimente für photosensitive Polymerchemie
durchgeführt, folglich kann es hergestellt werden. Die Originalquellen stehen nicht
zur Verfügung, so daß zu guter Letzt noch die Diels-Alder-Cyclisierung mit
Propinsäurechlorid und Cyclopentadien versucht wird.
O
O
PCl5
X
OH
120
Cl
123
Darstellungsversuch des Propinäurechlorids (123)
Dazu muss Propinsäurechlorid (123) dargestellt werden, indem Propinsäure (120) bei
5-10 °C mit einem leichten Überschuss an Phosphor(V)chlorid versetzt und der
Ansatz anschließend destilliert wird (Siedepunkt 58-60 °C)[102,103]. Selbst nach
Variation der Anfangstemperatur (0°C, -15°C) kann 123 nicht resynthetisiert werden.
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
2.3.3
43
Vitamin-A-Säurechlorid
Auch die Chlorierung der Vitamin-A-Säure verläuft erfolglos. Nach Knaus[104] wird
Oxalylchlorid zu einer Lösung von Vitamin-A-Säure in Dichlormethan gegeben; das
Reaktionsgemisch, welches dunkelbraun wird, kann nicht mehr aufgearbeitet
werden. Ein weiterer Versuch der Chlorierung der Vitamin-A-Säure wird nach
Redoules und Perie[105] unternommen. Hierzu wird zu einer Lösung von Vitamin-ASäure in Dichlormethan und Pyridin Thionylchlorid als Chlorierungsmittel bei
Zimmertemperatur getropft. Nach zweistündigem Rühren kommt man zu der von
Knaus beschriebenen braunen, nicht zu reinigenden Masse. Eine direkte Umsetzung
des Rohcarbonsäurechlorids mit dem 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4diethyl-1H-pyrrol, dem meso-Tetra-α-tetrakis-(o-aminophenyl)porphyrin oder dem
meso-Di-(o-aminophenyl)porphyrin
in
einer
Acylierungsreaktion bringt laut
Dünnschichtchromatographie keine Ergebnisse.
O
CO2H
O
COCl
Cl
X
Cl
CH2Cl2
47
O
CO2H 1)
Cl
124
O
/CH2Cl2
Cl
X
47
2) ZnCl3/ C2H2Cl4
140
N
H
125
O
N
H
O
NC
O
O
NC
O
Chlorierungsversuche der Vitamin-A-Säure
2.3.4 Darstellung der Tripyrrane nach Sessler[52]
Ein Schlüsseledukt bei der Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine ist das
3,4-Diethylpyrrol. Es wird zum Einen zur Synthese des Carbaldehyds (siehe 2.3.6)
verwendet, zum Anderen zur Darstellung des Tripyrrans. Hierfür werden ein
Äquivalent 3,4-Diethylpyrrol (siehe 2.3.5) mit zwei Äquivalenten Acetoxymethylpyrrol zur Reaktion gebracht. Das 5-Acetoxymethyl-2-benzyloxycarbonyl-4-
44
2 Spezieller Teil
ethyl-3-methylpyrrol ist das andere Edukt, welches schon in der Dipyrrylmethansynthese erwähnt wurde (siehe 2.2). Diese Synthesestrategie nach Sessler[52], welche
in β-Position substituierte Pyrrolringe verwendet, macht auf den ersten Blick zwar
mehr Syntheseschritte nötig als die Umsetzung unsubstituierter, aber der
Mehraufwand an Arbeit begründet sich in dem strukturellen Vorteil der daraus
resultierenden Tripyrrane. Denn die Alkylsubstituenten in β-Position der Pyrrolringe
beeinflussen die (halbcyclische) Molekülgeometrie der Oligopyrrole. Im Fall des
Tripyrrans bewirken die Methyl- und Ethylsubstituenten in β-Position der PyrrolRinge eine für die Cyclisierung vorteilhafte helikale Konformation des
Tripyrrans[106].
Die halbcyclische Präorganisation des Tripyrrans erleichtert die Bildung eines
cyclischen Produkts. Hat sich schließlich ein Macrocyclus gebildet, wird seine
mitunter geringe Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln durch die Anwesenheit
von β-Alkylsubstituenten am Pyrrol erhöht. Außerdem wird die Polymerisationsneigung des unsubstituierten Tripyrrans durch die β-Alkylsubstituenten verringert.
Zur Synthese des Tripyrrans wird ein Teil 3,4-Diethylpyrrol (128) mit zwei Teilen 5Acetoxymethyl-2-benzyloxycarbonyl-4-ethyl-3-methylpyrrol (127) in Ethanol unter
Zugabe katalytischer Mengen p-Toluensulfonsäure zum Tripyrrandibenzylester
(129) kondensiert, welches eine gute Lagerform des Tripyrrans darstellt. Es kann so
mehrere Monate bei –18 °C aufbewahrt werden.
127 erhält man durch selektive Acetoxylierung der α-ständigen Methylgruppe des 2Benzyloxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrols (126) mit Bleitetraacetat in Eisessig[108].
126 wiederum wird durch Umesterung des 4-Ethyl-3,5-dimethyl-2-ethoxycarbonylpyrrols (125) mit Natriumbenzylat in siedendem Benzylalkohol dargestellt[107].
Zur Porphyrincyclokondensation kann direkt die Tripyrrandicarbonsäure 130
eingesetzt werden, welche durch Hydrierung des Tripyrrandibenzylesters mit
Wasserstoff an Palladium auf Aktivkohle in Tetrahydrofuran bei Normaldruck
darstellbar ist, oder das α,α´-unsubstituierte Tripyrran 131. Jenes wird durch
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
45
Decarboxylierung der Tripyrrandicarbonsäure mittels Hydrazinhydrat in alkalischer
Lösung[108] erhalten.
NaOBn /
BnOH
Pb(OAc)4
CO2Et
N
H
N
H
56
AcO
CO2Bn
127
126
+
EtOH
AcO
2X
CO2Bn
N
H
N
H
N
H
128
127
CO2Bn
N
H
p-TosOH
NH
R
HN
129
R
R = CO2Bn
H2/Pd/C
N
H
NH
HN
R
THF
N
H
NH
CO2H HO2C
R
129
130
N2H4*H2O
NaOH
N
H
NH
HN
HN
N
H
NH
HN
CO2H HO2C
131
130
Darstellung des Tripyrrans nach Sessler
2.3.5 Darstellung des 3,4-Diethylpyrrols
Zur Darstellung des 3,4-Diethylpyrrols (128) wird die bewährte Synthese nach
Sessler, Mozaffari und Johnson[87] verwendet, welche auf die Pyrrolsynthese nach
Barton und Zard[109] zurückgreift (s.S.36).
46
2 Spezieller Teil
CO2Me
O
H3N
Cl
O
NEt3
O
CH2Cl2/NEt3/POCl3
O
N
H
O
131
O
132
134
H2SO4
135
NO2
OH
OAc
136
137
DBU
O
CN
137
NaOH
THF/i-PrOH
O
OAc
NO2
Ac2O
KF
i-PrOH
O
133
NO2
NO2
O
CN
Na2CO3/H2O
N
H
133
CO2Et
138
N
H
128
Darstellung des 3,4-Diethylpyrrols (128)
Edukte dieser Synthese sind der Isocyanessigsäureethylester (133) und das 3Acetoxy-4-nitrohexan (137). Sie werden zunächst in einem Lösungsmittelgemisch
aus THF (abs.) und 2-Propanol (abs.) gelöst und bei Raumtemperatur durch Zusetzen
von
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en
(DBU)
zum
2-Ethoxycarbonyl-3,4-
diethylpyrrol (138) cyclisiert[64] und anschließend im Vakuum destilliert. Im
nächsten
Syntheseschritt
wird
das
2-Ethoxycarbonyl-3,4-diethylpyrrol
mit
Natriumhydroxid in Ethylenglykol in das 3,4-Diethylpyrrol 114 übergeführt[51],
welches seinerseits durch Vakuumdestillation aufgereinigt werden kann. Der
Isocyanessigsäureethylester (133) ist durch die Umsetzung von Glycinethylesterhydrochlorid (131) mit Ameisensäureethylester und Triethylamin zum NFormylglycinethylester
(132)
und
nachfolgender
Dehydratisierung
mittels
Phosphorylchlorid und Triethylamin zugänglich[51].
Das 3-Acetoxy-4-nitrohexan (137)[87] kann aus Propionaldehyd (134) und 1Nitropropan (135) mit Hilfe von Kaliumfluorid als Katalysator erhalten werden. Bei
dieser Henry-Reaktion[110] entsteht das 4-Nitro-3-hexanol (136)[87], das in einem
weiteren Schritt mittels Acetanhydrid und Schwefelsäure zum 3-Acetoxy-4nitrohexan acetyliert wird.
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
47
2.3.6 Darstellung der 5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyde mittels Friedel-CraftsAcylierung[111]
Die 5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyde werden durch eine Friedel-Crafts-Acylierung
von Carbonsäurechloriden an 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4-diethyl-1Hpyrrol (140) mit anschließender Freisetzung der Aldehydfunktion in dreimolarer
Natronlauge dargestellt.
Nach Lash T.D.[112] erhält man das 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4diethyl-1H-pyrrol (140), indem der 3,4-Diethylpyrrol-2-carbaldehyd (139) mit
Cyanessigester (141) in Gegenwart von katalytischen Mengen Piperidin umgesetzt
wird. Der Carbaldehyd 139 wird durch eine Vilsmeier-Formylierung[113] hergestellt.
Hierfür wird zunächst ein elektrophiler Vilsmeier-Komplex (mesomeriestabilisiertes
Carbeniumion[25]) aus N,N-Dimethylformamid (DMF) und Phosphorylchlorid
gebildet. Der Vilsmeier-Komplex wird in Dichlormethan vorgelegt und das in
Dichlormethan gelöste Pyrrol langsam zugetropft. Das Carbenium-Ion greift
elektrophil am Heteroaromaten an und bildet ein Primärprodukt, dessen Hydrolyse
den gewünschten Monoaldehyd liefert, welcher ungereinigt umgesetzt wird, um die
Ausbeute zu verbessern. Denn bei der Isolierung des Aldehyds riskiert man
erhebliche Verluste durch die Aufreinigung an Kieselgel.
O
NC
N
H
O
141
DMF/ POCl3
CH2Cl2
N
H
EtOH/
O
N
H
139
128
1) DMF/POCl3/CH2Cl2
N
H
O
2) EtOH/ NC
/
O
N
H
141
O
NC
O
O
/
O
141
142
O
140 NC
128
N
H
N
H
EtOH/
N
H
N
H
143 NC
O
O
Synthese geschützter Fomylpyrrole
N
H
140 NC
O
O
48
2 Spezieller Teil
Zur Friedel-Crafts-Acylierung von 140 mit diversen Carbonsäurechloriden (s.S. 43)
wird zunächst nach Pearson und Buehler[114] verfahren. Sie hatten in ihrer Arbeit ein
β-substituiertes Indol mit Acetylchlorid in 1,1,2,2 Tetrachlorethan umgesetzt. Es
wird Zinkchlorid als Lewis-Säure zugefügt. Dieser Weg funktionierte bei der
Umsetzung des ββ´α´-trisubstituierten Pyrrols nur mit trans-Stilben-4-carbonsäurechlorid (40), trans-4´-Ethoxycarbonylstilben-4-carbonsäurechlorid (41), Phenylazobenzoylchlorid (76, käuflich) und p-Nitrobenzoylchlorid (147, käuflich). Die
Umsetzung mit Benzoylchlorid (148, käuflich), Acetylchlorid (162, käuflich) und oNitrobenzoylchlorid (166, käuflich) gelang nur mit einer anderen Lewis-Säure als
Katalysator.
O
Cl
40
N
H
O
N
H
O
O
O
CN
O
144
O
O
O
Cl
O
41
O
ZnCl2/C2H2Cl4
N
H
O
CN
O
O
145
O
Cl
N
N
N
NC
140
ZnCl2/C2H2Cl4
N
76
ZnCl2/C2H2Cl4
N
H
O
CN
O
O
146
O
NO2
Cl
O2N
147
ZnCl2/C2H2Cl4
N
H
O
O
CN
O
148
Friedel-Crafts-Acylierung mit Zink(II)chlorid
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
49
Hierfür wird wie bei der Acylierung von Indolen nach Ottoni[115] Zinn(IV)chlorid in
Dichlormethan und Nitromethan benutzt. Es zeigte sich aber, dass bei der
Verwendung von Zinn(IV)chlorid nicht nur das gewünschte Produkt entsteht.
Es wird zum Teil auch die Doppelbindung der Schutzgruppe substituiert. In diesem
Fall muß nicht das Produkt vom restlichen Edukt getrennt werden, sondern nur die
verschiedenen Produkte voneinander.
Bei 150 und 151 liegt das Produktverhätnis noch auf der Seite des gewünschten 150.
Bei 153 und 154 liegt es auf Seiten des 154.
Weitere Acylierungsversuche mit Eisen(III)chlorid nach Pearson und Buehler[114]
schlagen fehl, und mit Aluminium(III)chlorid nach Gore[118] gelingt nur die
Darstellung von 146.
O
Cl
149
N
H
O
NC
140
SnCl4/CH3NO2/CH 2Cl2
N
H
O
O
+
O
CN
O
O
N
H
O
150
O
CN
151
O
Cl
152
SnCl4/CH3NO2/CH2Cl2
N
H
O
CN
O
+
O
O
N
H
O
CN
153
O
154
NO2 O
Cl
155
SnCl4/CH3NO2/CH2Cl2
N
H
O
O
CN
O
NO2
156
Friedel-Crafts-Acylierung mit Zinn(IV)chlorid
Bei der Aufarbeitung von 156 gibt es auch Probleme. Die Reaktionskontrolle durch
Dünnschichtchromatographie zeigt, dass es ein Produkt gibt; es ist aber nicht
möglich, durch die übliche Umkristallisierung aus Methanol 156 von den Edukten zu
trennen. Die 5-Acyl-1H-pyrrol-2-aldehyde: trans-3,4-Diethyl-5-(4-styrylbenzoyl)1H-pyrrol-2-carbaldehyd (157), trans-3,4-Diethyl-5-(4-stilbenoylcarbonsäure)-1Hpyrrol-2-carbaldehyd (158), 5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (159)
50
und
2 Spezieller Teil
trans-3,4-Diethyl-5-(4-phenylazobenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyd
(160)
werden durch Entschützen der 2-Cyano-3-[3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (144, 145, 150, 146) in 3 molarer Natronlauge erhalten[95], wobei die
Existenz von 160 zur Zeit nur durch ein Massen- und ein IR-Spektrum bestätigt
werden kann. Leider kann das Acetylderivat 161 auf diesem Wege nicht isoliert
werden; man erhält einen schwarzen Pyrrolteer, der nicht aufzuarbeiten ist.
3M NaOH
R
N
H
N
H
O
O
144
O
O
157
O
OH
O
3M NaOH
R
N
H
N
H
O
O
O
158
145
3M NaOH
R
N
H
N
H
O
O
150
N
R
N
H
N
N
3M NaOH
N
H
O
O
N
O
160
146
R
O
159
3M NaOH
N
H
X
O
O
N
H
O
161
153
CH-
R=
EtO2C
CN
Entschützung der Aldehydfunktion durch 3 molare Natronlauge
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
51
Die Darstellung des trans-5-(4-Styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyds (163)
erfolgt wie für 157 beschrieben (s.u.). Erst wird das 2-Formylpyrrol (142, käuflich)
durch Cyanessigsäureethylester (141) in Ethanol geschützt[94] zur 2-Cyano-3-(1Hpyrrol-2-yl)-acrylsäure
Ottoni
[115]
(143),
welche
durch
Friedel-Crafts-Acylierung
nach
mit Zinn(IV)chlorid und trans-4-Stilbenoylchlorid (40) in Dichlormethan
und Nitromethan zum trans-2-Cyano-3-[5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (162) umgesetzt wird. Im letzten Schritt wird der Acrylsäureester mit
3 molarer Natronlauge versetzt und so der Aldehyd 163 freigesetzt.
O
Cl
40
N
H
O
NC
143
3M NaOH
SnCl4/CH3NO2/CH2Cl2
N
H
O
O
O
O
N
H
O
CN
O
163
162
Darstellung des trans-5-(4-Styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyds
Die Carbaldehyde 159 und 161 sollen auch durch eine Vilsmeier-Reaktion analog
der Carbaldehydsynthese nach Wallace et al.[130] synthetisiert werden. Sie gehen von
verschieden α-substituierten 1H-Pyrrolen aus und erzeugen in situ den erforderlichen
Vilsmeier-Komplex. Die gewünschte Vorstufe 165 soll analog zu der Arbeit von
Wallace et al. synthetisiert werden, nur mit dem kleinen Unterschied, dass das αsubstituierte Pyrrol kein Dithiol ist, sondern der Acrylsäureester 143, da er in Folge
der Friedel-Crafts-Acylierung schon in größeren Mengen vorhanden ist und diese
Vilsmeier-Reaktion auch ermöglichen sollte. Hierfür wird Phosphorylchlorid in 1,2Dichlorethan vorgelegt und bei –15 °C mit N,N-Dimethylbenzamid (164) zum
Vilsmeier-Komplex umgesetzt, welcher 143 zu 165 acylieren soll.
+
CON(CH3)2
164
N
H
O
NC
140
O
POCl3
X
Cl
Cl
O
N
H
O
NC
150
O
52
2 Spezieller Teil
+
N
H
NC
CON(CH3)2
164
POCl3
X
O
Cl
O
Cl
N
H
O
143
165
O
NC
O
Versuche zur Acylierung von 140 und 143
Zur Darstellung des Carbaldehyds 167 wird noch die direkte Formylierung herangezogen, da die doppelte α Formylierung des Pyrrols schon gelungen ist, sollte die
Formylierung des Pyrrols 166 auch eine Möglichkeit sein, 167 zu erhalten.
N
H
O
POCl3
X
DMF
O
Cyclisierungsversuche
O
167
166
2.3.7
N
H
zur
Darstellung
meso-monosubstituierter
Porphyrine
Es werden verschiedene Wege zur Herstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
eingeschlagen. Die Neuerung war, anstelle eines 3,4-Dialkyl-2,5-diformyl-1Hpyrrols einen 5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyd zu verwenden, welcher mit dem
Tripyrran unter Verwendung verschiedener Säurekatalysatoren zum Porphyrinogen
kondensiert und durch DDQ oder p-Chloranil zum Porphyrin oxidiert wird. Die
besten Ausbeuten lieferte die Verwendung katalytischer Mengen rauchender
Salzsäure und anschließende Oxidation mit DDQ[117]. Zur Kondensation werden aber
auch Bromwasserstoff in Essigsäure[118] und Trifluoressigsäure[119] getestet. Da es
nicht möglich scheint, die Isomeren des erhaltenen Porphyrins zu trennen, und die
Zuordnung der Alkylsignale einige Probleme bereitet, wird nicht nur vom
Benzylester 129 sondern auch vom t-Butylester 170 ausgegangen. Durch seine sechs
Ethyl-Gruppen hat der daraus resultierende Porphyrin-Ring die für eine Zuordnung
2.3 Darstellung meso-monosubstituierter Porphyrine
53
der Signale vorteilhafte Symmetrie. Der t-Butylester 170 wird in situ erst durch
Trifluoressigsäure verseift und dann decarboxyliert[88]. Man spart in diesem Fall auch
den zusätzlichen Säurekatalysator.
O
N
H
a) HBr/ AcOH/ p-Chloranil
b) CH2Cl2/ TFA/ DDQ
c) CH2Cl2/ HCl / DDQ
N
N
H
H
O
1)
; 2)
157
NH
N
H
NH
N
HN
N
H
N
HN
CO2H HO2C
130
168
131
N
H
NH
HN
CO2HHO2C
N
H
O
N
130
O
H
1) MeOH/ p-TosOH
2) CH2Cl2/ DDQ
159
N
H
N
N
169
Versuche zur Darstellung der monosubstituierten Porphyrine 168 und 169
t-BuO2C
N
H
N
H
N
H
170
CO 2t-Bu
1)CF3CO2H
2)NEt3/DDQ
CH2Cl2
N
N
H
R´
H
N
N
R
O
N
H
O
R; R´ =
159; 171
157; 172
Versuche zur Darstellung der monosubstituierten Porphyrine 171 und 172
Leider taucht dabei ein neues Problem auf, indem die Zuordnung der NMR-Signale
für die Alkylgruppen gelingt, nicht jedoch die eindeutige Zuordnung des quartären
Kohlenstoff-Atoms, an welchem der Substituent sitzen soll.
54
2 Spezieller Teil
In einem weiteren Versuch wird 5-Formyl-2-stilbenoyl-1H-pyrrol eingesetzt und
sowohl mit dem Tripyrranbenzylester als auch dem t-Butylester zum Porphyrin
cyclokondensiert.
1) HCl
2) NEt3/ DDQ
CH2Cl2
N
N
H
H
N
N
H
O
O
163
NH
N
H
N
HN
173
CO2H O 2C
130
1)CF3CO2H
N
2)NEt3/DDQ
O
N
H
163
N
H
H
CH2Cl2
N
N
O
t-BuO2C
N
H
N
H
N
H
170
CO2t-Bu
174
Versuche zur Darstellung der monosubstituierten Porphyrine 173 und 174
Leider hat die Cyclisierung so viele Produkte geliefert, dass die Aufarbeitung nicht
ausreichende Mengen zur Analyse ergab.
2.4 Bestrahlungsergebnisse
Es werden sowohl die Vorstufen 144, 145 und 157, als auch die Porphyrine 44, 71,
72, 80 und 172 mit einer Quecksilberdampflampe bestrahlt. Bei 157 ist im 1H-NMRSpektrum die Veränderung der Kopplungskonstanten der Alken-Protonen (Signale
bei δH = 7.14 und δH = 7.24, Abb. 15 oben) von trans 16.4 Hz nach cis 12.3 Hz
(Signale bei δH = 6.64 und δH = 6.77, Abb. 15 unten) zu sehen.
Dieses Phänomen ist auch bei einem in situ Bestrahlungsexperiment in einem 700
MHz-NMR-Spektrometer mit angeschlossenem XeF-Excimer-Laser (351 nm) der
Goethe-Universität-Frankfurt Ak Schwalbe bestätigt worden. Die Signale erreichen
aber nicht eine mit Abb. 16 vergleichbare Intensität. Die Vorstufen 144 und 145
zeigen auch Isomerisierungseffekte. Allen Vorstufen ist gemein, dass sie durch die
Bestrahlung nicht vollständig ins cis-Isomer übergeführt werden können und nicht
2.4 Bestrahlungsergebnisse
55
spontan zurückisomerisieren. Selbst nach zweiwöchiger Lagerung im Kühlschrank
bei 4 °C ist noch ein Teil des cis-Isomers im 1H-NMR-Spektrum sichtbar.
AK Prof. Breitmaier Name Franke F o67 AUTO.N.1H_STAND CDCl3 vor Bestrahlung (A)
10.0
9.0
8.0
7.20
7.0
(ppm)
5.0
6.0
4.0
3.2285
3.2376
2.1606
2.1675
1.0946
2850.38
2866.80
2890.17
Integral
2.0000
2.1522
2.1387
2.0361
0.9469
1.0946
1.0163
0.9257
Integral
2906.59
2890.17
2866.80
2850.38
2906.59
AK Prof. Breitmaier Name Franke F o 65-10Std Bestrahlung AUTO.N.1H_STAND CDCl3 (B)
3.0
2.0
1.0
2652.19
2664.44
2701.70
2713.96
2713.96
2701.70
2664.44
2652.19
(ppm)
6.70
(ppm)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
(ppm)
Abb. 15: 1H-NMR-Spektren (500 MHz, in CDCl3, 0.05 mmol, bei 298 K) des 157 vor und nach UVBestrahlung mit einer Quecksilberdampflampe
Die Porphyrine scheinen nur ihre Atropisomere zu bilden. Zwar ist die Signallage
der Protonen im 1H-NMR-Spektrum zum Teil deutlich verschoben (δH = -2.38 nach
δH = -0.92, Abb. 16 und 17), und läßt sich das jeweilige Porphyrin durch Bestrahlung
mit der Quecksilberdampflampe auch vollständig in eine energiereichere Form
überführen und durch eine Sephadex-Säule wieder regenerieren (s. Abb. 17 unten);
aber die signifikante Protonenverschiebung der trans-Kopplung (16 Hz) der
Stilbeneinheiten bleibt entweder erhalten oder ist wegen des Zusammenfalls in ein
A2-System nicht detektierbar.
Auch bei der Bestrahlung der anderen Porphyrine 71, 72, 80 und 172 durch die
Quecksilberdampflampe oder einer UV-Lampe (366 nm) ist nur eine Verschiebung
der Signale zu beobachten.
56
2 Spezieller Teil
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
-2.4109
1.7761
2.5728
4.0289
71,CDCl3, 500MHz 1H-NMR,1std bestrahlt (B)
8.0687
7.9179
7.6991
7.4683
7.3549
10.2415
71, CDCl3, 500MHz 1H-NMR, vor Bestrahlung (A)
3.0
2.0
1.0
0.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
-2.3875
-0.9095
1.8356
1.7785
2.5744
2.3422
3.6870
4.0301
8.2424
8.0697
8.0382
7.9179
7.6997
7.5142
7.4675
7.3544
10.2436
(ppm)
-1.0
-2.0
(ppm)
Abb. 16: 1H-NMR-Spektren, 400 MHz in CDCl3 von 44 vor Bestrahlung mit einer
Quecksilberdampflampe (oben) und nach 1 h Bestrahlung (unten)
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
1.8122
2.3375
3.6874
8.2500
8.0375
7.6997
7.5233
7.4803
7.4434
7.3759
10.2366
10.0
-0.9178
71, CDCl3, 400MHz 1H-NMR, nach Entspannung auf Sephadex-Säule
71, CDCl3, 400MHz 1H-NMR, 10std bestrahlt (A)
2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
-2.3844
1.7810
2.5759
4.0306
8.0697
7.9150
7.6975
7.4665
7.3525
10.2407
(ppm)
2.0
(ppm)
Abb. 17: 1H-NMR-Spektren, 400 MHz in CDCl3 von 44 nach 10 h Bestrahlung mit einer
Quecksilberdampflampe (oben) und Regenerierung an einer Sephadex-Säule (unten)
3.1 Apparatives
57
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
3.1 Apparatives
Kernresonanzspektroskopie
Bruker DRX 500 (1H-NMR: 500 MHz; 13C-NMR: 125 MHz)
Bruker AMX 500 (1H-NMR: 500 MHz; 13C-NMR: 125 MHz)
Bruker DPX 400 (1H-NMR: 400 MHz; 13C-NMR: 100 MHz)
Bruker DPX 300 (1H-NMR: 300 MHz; 13C-NMR: 75 MHz)
Massenspektrometrie
EI: MS-50 (A.E.I., Manchester)
FAB: Concept 1H (Kratos, Manchester), Matrix: m-Nitrobenzylalkohol
IR-Spektroskopie
Perkin-Elmer 1600, KBr-Preßling
UV/Vis-Spektroskopie
Beckmann DU 660
Luminiszenzspektroskopie
Perkin-Elmer Luninescene Spectrometer LS 50B
Mikroanalysen
Die Elementaranalyse (C, H, N) wurden im mikroanalytischen Labor des Institutes für org.
Chemie und Biochemie der Universität Bonn durchgeführt.
Schmelzpunkte
Büchi SMP-20, Werte unkorrigiert
58
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Säulenchromatographie
Kieselgel 60, Korngröße 0,040-0,063 mm (Merck)
Aluminiumoxid 90 aktiv, neutral, Aktivitätsstufe III, Korngröße 0,063-0,200 mm (70-120
mesh ASTM) (Merck)
Aluminiumoxid 90 standatisiert (Merck)
Sephadex® LH-20, Partikelgröße 25-100 µm (Pharmacia Fine Chemicals)
Dünnschichtchromatographie
DC-Alufolien, Kieselgel 60 F254, Schichtdicke 0,2 mm (Merck)
DC-Alufolien, Aluminiumoxid 60 F254 neutral (Typ E), Schichtdicke 0,2 mm (Merck)
Dickschichtchromatographie
Glasplatten, Kieselgel 60 F254, Schichtdicke 1,5 mm (Merck)
Glasplatten, Aluminiumoxid 60 F254 neutral, Schichtdicke 1,5 mm (Merck)
Lösungsmittel
Sämtliche verwendeten Lösungsmittel wurden vor Verwendung durch Destillation gereinigt.
Soweit nötig, wurden sie unmittelbar vor der Verwendung durch Standardmethoden
absolutiert und durch dreißigminütige Ultraschallbehandlung entgast.
3.2 Arbeitsvorschriften
59
3.2 Arbeitsvorschriften
3.2.1
Darstellung von Stilben-Derivaten
3.2.1.1 Stilben-Vorstufen
2-(4-Brom-phenyl)-[1,3]dioxolan (63) [79]
O
O
HO
OH
O
Br
62
63
Br
4-Brombenzaldehyd (62, 1 eq, 25 g, 0.14 mol) wird mit Ethylenglycol (1.2 eq, 10 g,
9 ml, 0.16mol) und p-Toluolsulfonsäure (100 mg) in Toluen (150 ml) gelöst und
solange am Wasserabscheider unter Rückfluß erhitzt, bis sich kein Reaktionswasser
mehr bildet. Danach kühlt man ab, wäscht dreimal mit verdünnter Natronlauge (2
mol/l, 100 ml) und Wasser (100 ml), trocknet über Magnesiumsulfat und destilliert
das Lösungsmittel ab.
Das Rohprodukt wird in Methanol umkristallisiert.
Ausbeute:
24.5 g (0.11 mol, 79.3 %)
Smp.:
36 °C (aus MeOH);
1
Lit.[121]: 33 °C
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
4.06 (m)
65.4
O
103.1 5.77 (s) 7.35 (d, 8Hz)
O
137.1
128.2
131.6
123.3
Br
7.59 (d, 8Hz)
MS:
Basis/Molekül-Ion [229.0]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 227.9788;
ber.: 227.979 (C9H9BrO2)
IR (KBr): 2954, 2878 (CH), 1611 (C=C), 1430 (CH), 816 cm-1 (1,4 disubstituierter
Benzen-Ring)
60
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
2-(4-Chlorphenyl)-1,3-dioxolan (174) [77]
O
O
HO
173
OH
O
Cl
174
Cl
4-Chlorbenzaldehyd (173, 1 eq, 50 g, 356 mmol) wird mit Ethylenglycol (1.2 eq,
26.5 g, 23.8 ml, 427 mmol) und p-Toluensulfonsäure (200 mg) in Toluen (300 ml)
gelöst und solange am Wasserabscheider unter Rückfluß erhitzt, bis sich kein
Reaktionswasser mehr bildet. Danach kühlt man ab, wäscht dreimal mit verdünnter
Natronlauge (2 mol/l, 100 ml) und Wasser (100 ml), trocknet über Magnesiumsulfat
und destilliert das Lösungsmittel ab.
Das Rohprodukt wird im Wasserstrahlvakuum destilliert.
Ausbeute:
59.2 g (0.32 mol, 90.1 %)
Smp.:
4 °C
Sdp.:
135 °C (19 mbar);
1
Lit.[122]: 136 – 139 °C (17 mbar)
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
4.06 (m)
O
65.3
103.0 5.78 (s)
O
7.35 (d, 8.5 Hz)
7.72 (d, 8.5 Hz)
136.5
135.0
128.6
127.9
Cl
IR (KBr): 2956, 2887 (CH), 1601, 1491(C=C), 1422 (CH), 820 (1,4 disubstituierter
Benzen-Ring), 720 cm-1 (CCl)
3.2 Arbeitsvorschriften
61
4-(Chlormethyl)benzaldehyd (Svern-Oxidation) (114) [98]
O
HO
O
O
Cl
Cl
DMSO
Cl
Cl
NEt3
114
113
Oxalylchlorid (1.2 eq, 37.2 mmol, 4.7 g, 3.2 ml) wird in abs. Dichlormethan (150 ml)
gelöst und auf -60 °C gekühlt. Dann wird abs. Dimethylsulfoxid (2.4 eq, 74.4 mmol,
5.8 g, 5.3 ml) langsam zugetropft und 1h gerührt. Anschließend kommt 4-(Chlormethyl)benzalkohol (113, 1 eq, 31 mmol, 4.9 g) tropfenweise dazu, und es wird eine
weitere Stunde bei –60 °C gerührt. Nach Zusatz von Triethylamin (5 eq, 0.16 mol,
5.7 g, 21.8 ml) wird das Reaktionsgemisch weitere 4 h gerührt, auf Raumtemperatur
gebracht, zweimal mit Wasser (100 ml), einmal mit gesättigter Natriumchloridlösung
(100 ml) gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im
Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird in Methanol umkristallisiert.
Ausbeute:
4.7 g (30.4 mmol, 98 %)
Smp.:
73 °C (aus MeOH);
1
Lit.[123]: 73 °C (aus Petrolether)
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
O
10.0 (s)
191.6
7.86 (d, 8.1 Hz)
136.3
143.9
130.1
129.1
MS:
7.54 (d, 8.1 Hz)
45.3
Cl
4.62 (s)
Basis/Molekül [229.0]+.
IR (KBr): 2852 (CH), 1690 (C=O), 1609 (C=C), 830 (1,4 disubstituierter BenzenRing), 668 cm-1 (CCl)
62
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
2-[(4-Chlormethyl)phenyl]-1,3-dioxolan (115) [96]
O
O
HO
OH
O
Cl
Cl
115
114
4-(Chlormethyl)benzaldehyd (114, 1 eq, 4.7 g, 30.4 mmol) wird mit Ethylenglycol
(1.2 eq, 2.3 g, 2.1 ml, 37.2 mmol) und p-Toluensulfonsäure (200 mg) in Toluen (300
ml) gelöst und solange am Wasserabscheider unter Rückfluß erhitzt, bis sich kein
Reaktionswasser mehr bildet. Danach kühlt man ab, wäscht dreimal mit verdünnter
Natronlauge (2 mol/l, 100 ml) und Wasser (100 ml), trocknet über Magnesiumsulfat
und destilliert das Lösungsmittel ab. Das Rohprodukt wird in Methanol
umkristallisiert.
Ausbeute:
5.21 g (26.2 mmol, 86.3 %)
Smp.:
4 °C (aus MeOH)
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
4.07 (m)
O
65.4
103.3 5.82 (s)
O
7.48 (d, 8.2 Hz)
138.5
130.0
128.6
126.9
7.40 (d, 8.2 Hz)
45.9
Cl
4.59 (s)
IR (KBr): 3020, 2884 (CH), 1607 (C=C), 1083 (C-O-C), 831 cm-1 (1,4 disubst.
Benzen)
4-[(1,3-Dioxolan-2-yl)benzyl]-triphenylphosphoniumchlorid (116) [96]
O
O
P(C6H5)3
O
Cl
115
O
Cl
Xylen
P(C6H5)3
116
3.2 Arbeitsvorschriften
63
2-[(4-Chlormethyl)phenyl]-1,3-dioxolan (115, 1 eq, 5.21 g, 26.2 mmol) wird mit
Triphenylphosphin (1.1 eq, 7.6 g, 28.8 mmol) in abs. Xylen (300 ml) 8 h unter
Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen der Lösung wird das ausgefallene Salz
abgesaugt, mit Toluen und Diethylether (je dreimal 50 ml) gewaschen. Das
Phosphonium-Salz wird aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute:
3.5 g (7.6 mmol, 29.0 %),
Lit.: 83 %
Smp.:
263 °C (aus MeOH),
Lit.: 260 °C
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
4.02 (m)
66.4
O
104.2 5.69 (s)
O
7.31 (d, 8.2 Hz)
129.8
132.0
128.0
MS:
7.01 (d, 8.2 Hz)
136.7
119.0 - 136.5
30.9
4.78 (s)
P(C6H5)3
Cl
7.60 - 7.75
Basis/Molekül [425]+.
IR (KBr): 3050, 2868 (CH), 2773 (-O-CR-O), 1600 (C=C), 1436 (Benzen-Ring),
1110, 1073 (O-C-O), 1483 (CH2), 834 (1,4-disubst. Benzen-Ring), 754 cm-1 (monosubst. Benzen-Ring)
3.2.1.2 Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Herstellung von Stilben-4carbonsäure-Derivaten[75]
Pd(OAc)2
R
O
Br
91
OH
R
(o-tol)3P
nBu3N
O
OH
64
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
In einem 100 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Thermometer und Rückflußkühler
wird 4-Vinylbenzoesäure (91, 3 g, 20 mmol) in Tributylamin (30 ml) unter einer
Argon-Atmosphäre suspendiert und solange auf 60 °C erhitzt, bis die Lösung klar ist.
Nun wird die Lösung mit Palladium(II)acetat (90 mg, 0.4 mmol) und Tri-otolylphosphin (490 mg, 1.6 mmol) versetzt. Anschließend wird das zu koppelnde
Bromid (21 mmol), gelöst in 10 ml Tributylamin, hinzugetropft und das
Reaktionsgemisch 4 h bei 160 °C gerührt. In der Abkühlphase wird bei 60 °C mit
Ethanol verdünnt. Die erkaltete Lösung wird in Wasser gegossen und mit verdünnter
Salzsäure auf pH = 6.5 gebracht. Das Stilben wird abgesaugt und in Methanol
umkristallisiert.
trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäure (102)
Pd(OAc)2
O
Br
91
94
OH
(o-tol)3P
nBu3N
O
102
OH
4´-Butylstilben-1-carbonsäure (102) wird nach Arbeitsvorschrift 3.2.1.2 aus 4-Butylbrombenzen (94, 4.5 g, 21 mmol) und 4-Vibylbenzoesäure (91, 20 mmol) hergestellt.
Das Produkt wird eine Woche an der Ölpumpe getrocknet.
Ausbeute:
4.22 g (15 mmol, 75 %)
Smp.:
235 °C (aus CH2Cl2)
1
H- (DMSO, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
1.30, (sex, 7,5 Hz)
0.89, (t, 7,5 Hz)
13.8
2.58, (t, 7,5 Hz) 7.54, (d, 8.4 Hz)
33.0
34.6
21.7
7.21, (d, 8.4 Hz)
134.1
1.56, (qui, 7,5 Hz)
7.24, (d, 16.4 Hz)
141.6
7.69, (d, 8.0 Hz)
130.9
128.7
126.3
142.6
7.92, (d, 8.0 Hz)
126.37.37, (d, 16.4 Hz)
129.3
126.8
129.3 167.1
O
OH
3.2 Arbeitsvorschriften
65
CHN: gef.: 80.74% C, 7.21% H;
ber. : 81.4% C, 7.19% H
IR (KBr): 2922 (CH), 1638 (C=O), 1599 (C=C), 1424 (CH), 1288 (C-O), 964
(trans-CH=CH-), 848 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-carbonsäure (85)
N
Pd(OAc)2
N
O
Br
96
(o-tol)3P
nBu3N
OH
O
91
85
OH
trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-carbonsäure (85) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2
aus
4-Brom-N,N-dimethylanilin
(96,
4.2
g,
21
mmol)
und
4-
Vinylbenzoesäure (91, 20 mmol) hergestellt.
Ausbeute:
2.2 g (8.3 mmol, 41.5 %)
Smp.:
>255 °C;
1
Lit.[120]: 330 °C
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
3.26 (s)
N
6.72 (d, 8.9Hz)
7.46 (d, 8.9Hz)
7.03 (d, 16.4Hz)
142.8 131.8
7.61 (d, 8.4Hz)
122.8
7.88 (d, 8.4Hz)
150.8
128.4 7.27 (d, 16.4Hz)
128.9
126.1
167.7
130.2
124.8
40.3
112.6
O
OH
13.02 (s)
MS:
Basis/Molekül [267.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 267.1263;
ber.:267.1260
(C17H17NO2)
IR (KBr): 2872 (CH3), 1678 (N,N-disubst. Amide), 1593 (C=O), 1593, 1529 (C=C),
1290 (C-O), 811 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
66
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
trans-4´-N,N-Diethylaminostilben-4-carbonsäure (104)
N
Pd(OAc)2
N
O
Br
nBu3N
OH
97
(o-tol)3P
91
104
O
OH
trans-4´-N,N-Diethylaminostilben-4-carbonsäure (104) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2 aus 4-Brom-N,N-diethylanilin (97, 4.8 g, 21 mmol) und 4-Vinylbenzoesäure
(91, 20 mmol) hergestellt.
Ausbeute:
2 g (8.3 mmol, 34 %)
Smp.:
> 255 °C
1
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
1.09 (t, 7.0Hz)
3.36 (q, 7.0Hz)
N
13.0
6.66 (d, 8.9Hz)
123.9
44.2
143.1
111.9
7.43 (d, 8.9Hz)
6.98 (d, 16.32Hz)
7.60 (d, 8.4Hz)
132.0
122.2
128.9
7.25 (d, 16.32Hz)
7.87 (d, 8.4Hz)
148.0
128.7
O
126.1
130.3
167.7
OH
12.78 (s)
MS:
Basis/Molekül [284.2] +.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 284.0875;
ber.: 284.0868 (C19H21NO2)
IR (KBr): 2966 (CH), 1679 (N,N-disubst. Amide), 1591 (C=O), 1591, 1510 (C=C),
1269 (C-O), 808 cm-1 (1,4 disubst. Benzen)
3.2 Arbeitsvorschriften
67
trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure (103)
S
Pd(OAc)2
S
(o-tol)3P
O
Br
95
91
nBu3N
OH
103
O
OH
trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure (103) wird nach Arbeitsvorschrift 3.2.1.2
aus p-Bromphenylethylsulfid (95, 4.6 g, 21 mmol) und 4-Vinylbenzoesäure (91,
20mmol) hergestellt.
Ausbeute:
2.51 g (8.82 mmol, 42 %)
Smp.:
>255 °C
1
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
1.24 (t, 7.3 Hz)
25.8
S
14.1
3.0 (q, 7.3 Hz)
7.31 (d, 8.3 Hz)
129.3
7.58 (d, 8.3 Hz)
7.29 (d, 16.5 Hz)
7.69 (d, 8.4 Hz)
130.4
126.8
7.92 (d, 8.4 Hz)
141.5
127.4 7.37 (d, 16.5 Hz)
136.6
126.4
133.8
127.7
O
129.8 167.1
OH
11.79 (s)
MS:
Basis/Molekül [302.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 284.0875;
ber.:284.0868 (C17H16SO2)
IR (KBr): 2968 (CH), 1683 (C=O), 1588, 1429 (C=C), 1285 (C-S), 810 cm-1 (1,4-disubst.
Benzen)
68
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonomethylester (100)
O
Pd(OAc)2
O
(o-tol)3P
nBu3N
O
O
O
O
OH
Br
92
91
100
OH
trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonomethylester (100) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2 aus Methyl-4-brombenzoat (92, 4.5 g, 21 mmol) und 4-Vinylbenzoesäure
(91, 20 mmol) umgesetzt.
Ausbeute:
2.7 g (9 mmol, 45 %)
Smp.:
231 °C;
1
Lit.[124]: keine Angabe
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
O
7.95 (d, 8.4 Hz)
52.6
O
166.4
7.78 (d, 8.4 Hz)
129.2
141.9
130.2
127.3
130.7
7.49 (s)
7.49 (s)
130.1
7.75 (d, 8.4 Hz)
7.97 (d, 8.4 Hz)
141.3
130.2
O
127.4
130.1
167.5
OH
MS:
+.
+.
Molekül [282] , Basis [178]
trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonoethylester (101)
O
Pd(OAc)2
nBu3N
O (o-tol)3P
O
O
OH
Br
93
O
91
O
101
OH
3.2 Arbeitsvorschriften
69
trans-Stilben-4,4´-dicarbonsäuremonoethylester (101) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2 aus Ethyl-4-brombenzoat (93, 4.8 g, 21 mmol) und 4-Vinylbenzoesäure (91,
20 mmol) dargestellt.
Ausbeute:
3.88 g (13 mmol, 65 %)
Smp.:
>255 °C;
Lit.[127,128]: 230 – 300 °C
1H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
O
4.32 (q, 7.1 Hz)
61.3
14.7
1.33 (t, 7.1 Hz)
O
7.97 (d, 8.0 Hz)
166.0
7.79 (d, 8.0 Hz)
129.6
141.8
130.2
127.5
7.5 (s)
130.6
130.6
7.5 (s)
7.79 (d, 8.0 Hz)
7.97 (d, 8.0 Hz)
141.8
129.6
O
127.5
130.2
166.0
OH
IR (KBr): 2881 (CH), 1680 (C=O), 1605, 1424 (C=C), 1289 (C-O), 945 (trans
-CH=CH-), 849 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)-stilben-4-carbonsäure (64)
O
O
Pd(OAc)2
O
O
Br
63
OH
91
O
(o-tol)3P
nBu3N
O
64
trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)-stilben-4-carbonsäure (64) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2 aus 2-(4-Bromphenyl)-[1,3]dioxolan (63, 4.8 g, 21mmol) und 4-Vinylbenzoesäure (91, 20 mmol) hergestellt.
Ausbeute:
1.8 g (6 mmol, 30.5 %)
Smp.:
>255 °C (aus MeOH)
OH
70
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
4.01 (m)
64.8
O
7.67 (d, 8.2 Hz)
102.6 5.47 (s)
7.46 (d, 8.2 Hz)
137.9
7.37 (d, 16.4 Hz)
137.4
7.73 (d, 8.3 Hz)
130.4
126.6
128.0
7.96 (d, 8.3 Hz)
141.3
127.0 7.44 (d, 16.4 Hz)
O
126.5
129.6
O
129.8 167.1
OH 12.95 (s)
MS:
Basis/Molekül [296.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 296.1048;
ber.: 296.105 (C18H16O4)
IR (KBr): 2880 (CH), 1674 (C=O), 1603, 1424 (C=C), 1291 (C-O), 945 (trans
-CH=CH-), 849 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
CHN: gef.: 72.78% C, 5.42 % H;
ber.: 72.96% C, 5.44% H
trans-4´-Hydroxystilben-4-carbonsäure (105)
Pd(OAc)4
HO
O
Br
98
91
OH
HO
(o-tol)3P
nBu3N
O
105
OH
trans-4´-Hydroxystilben-4-carbonsäure (105) wird nach Arbeitsvorschrift 3.2.1.2 aus
4-Bromphenol (98, 3.6 g, 21mmol) und 4-Vinylbenzoesäure (91, 20 mmol)
hergestellt.
Ausbeute:
700 mg (3 mmol, 15 %)
Smp.:
>255 °C;
Lit.[127]: 278 °C (nach Sublimation)
: 302 °C (nach Sintern)
3.2 Arbeitsvorschriften
1
71
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
HO
6.78 (d, 8.5 Hz)
7.45 (d, 8.5 Hz)
158.4
128.2
116.2
7.407 (d, 16.5 Hz)
131.6
125.0
128.9 7.28 (d, 16.5 Hz)
7.62 (d, 8.2 Hz)
7.89 (d, 8.2 Hz)
142.5
126.5
129.4
O
130.3 167.6
OH
MS:
Basis/Molekül [240.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 240.0791;
ber.: 240.0786 (C15H12O3)
IR (KBr): 3021 (CH), 1680 (C=O), 1591, 1424 (C=C), 1291, 1238 (C-O),
956 (trans- CH=CH-), 847 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
trans-4´-Caboxystilben-4-sulfonsäuremethylester (106)
Pd(OAc)4
MeO2S
O
Br
99
91
MeO2S
(o-tol)3P
nBu3N
OH
O
106
OH
trans-4´-Caboxystilben-4-sulfonsäuremethylester (106) wird nach Arbeitsvorschrift
3.2.1.2 aus 4-Bromphenylsulfonsäuremethylester (99, 4.9 g, 21 mmol) und 4Vinylbenzoesäure (91, 20 mmol) hergestellt.
Ausbeute:
3.1 g (10.2 mmol, 51.3 %)
Smp.:
>255 °C
72
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
2.84 (s)
7.92 (d, 8.4 Hz)
MeO2S
7.89 (d, 8.4 Hz)
44.1
140.2
141.2
127.5
7.53 (d, 16.5 Hz)
131.5
129.7
127.9
7.55 (d, 16.5 Hz)
7.76 (d, 8.2 Hz)
7.95 (d, 8.2 Hz)
142.3
130.8
128.0
130.3
O
167.6
OH
MS: Basis/Molekül [302.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 302.0608;
ber.:302.0613 (C16H14O4S)
IR (KBr): 2937 (CH), 1674 (C=O), 1603, 1422 (C=C), 1295 (C-O), 965 (trans CH=CH-), 852 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
trans-Stilben-4-carbonsäure (112)
Br
Pd(OAc)2
O
110
111
OH
(o-tol)3P
nBu3N
O
112
OH
In einem 100 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Thermometer und Rückflußkühler
wird 4-Brombenzoesäure (111, 4 g, 20 mmol) in Tributylamin (30 ml) unter einer
Argon-Atmosphäre gelöst. Anschließend wird die Lösung mit Palladium(II)acetat
(90 mg, 0.4 mmol) und Tri-o-tolylphosphin (490 mg, 1.6 mmol) versetzt. Dann wird
Styren (110, 2.2 g, 21 mmol) hinzugetropft und das Reaktionsgemisch 4 h bei 160 °C
gerührt. In der Abkühlphase wird bei 60 °C mit Ethanol verdünnt. Die erkaltete
Lösung wird in Wasser gegossen und mit verdünnter Salzsäure auf pH =
gebracht. Das Stilben wird abgesaugt und in Methanol umkristallisiert.
Ausbeute:
2.7 g (12 mmol, 60 %);
Lit.[129]: 74 %
Smp.:
247.1 °C;
Lit. [128]: 243 – 244 °C
6.5
3.2 Arbeitsvorschriften
1
73
H- (DMSO, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 100 MHz):
7.65 (dd, 7.8Hz,7.3Hz)
7.3 (t, 7.8 Hz)
126.8
137.1
127.2
7.60 (d, 7.3Hz)
7.49 (d, 8.2 Hz)
137.1
137.1
129.9
141.8
7.83 (d, 8.2 Hz)
128.6
129.1
130.2
O
167.8
OH
MS:
Molekül [224.1]+., Basis [179.1]+
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.:224.08373;
ber.:224.0839 (C15H12O2)
IR (KBr): 3024 (CH), 1682 (C=O), 1604 (C=C), 961 (trans-HC=CH-), 773, 696 cm-1
(monosubst. Benzen-Ring)
trans-Stilben-4-carbonsäurechlorid (40)
SOCl2
O
O
40
112
OH
Cl
In einem 100ml Zweihalskolben mit Rückflußkühler wird trans-Stilben-4carbonsäure (112, 890 mg, 4 mmol) mit Thionylchlorid (4 ml) suspendiert und
solange bei 50 °C gerührt, bis sich die Lösung klärt. Das überschüssige
Thionylchlorid wird im Vakuum destilliert und das Rohprodukt in Dichlormethan
umkristallisiert.
Ausbeute:
724 mg (3 mol, 75 %);
Smp.:
131 °C (CH2Cl2)
74
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
7.41 (dd, 7.3 Hz, 7.4 Hz)
7.34 (t, 7.3 Hz)
7.56 (d, 7.4 Hz)
126.8
7.14 (d, 16.3 Hz)
133.2
7.62 (d, 8.4 Hz)
136.3
126.8
128.9
128.8
7.29 (d, 16.3 Hz)
144.4
8.10 (d, 8.4 Hz)
131.6
O
127.1
132.0 167.9
Cl
MS:
Molekül [242.1]+., Basis [207.1]+
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 242.0499;
ber.: 242.05 (C15H11OCl)
IR (KBr): ν = 2962, 2928, 2863 (CH), 16755 (C=O), 1593, 1501 (C=C), 969 (transCH=CH-), 858 (1,4 disubst. Benzen-Ring), 761, 690 (monosubst. Benzen-Ring), 645
cm-1 (C-Cl)
3.2.1.2 Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Herstellung substituierter
Stilbencarbonsäurechloride
R
O
Cl
O
R
Cl
O
OH
O
Cl
In einem 100ml Zweihalskolben mit Rückflußkühler wird die substituierte Stilben-4carbonsäure mit 4ml Oxalylchlorid suspendiert und solange bei 50°C gerührt, bis
eine klare Lösung erkennbar ist. Das überschüssige Oxalylchlorid wird im Vakuum
destilliert und das Rohprodukt in Dichlormethan umkristallisiert.
3.2 Arbeitsvorschriften
75
trans-4´-Methoxycarbonylstilben-4-carbonsäurechlorid (77)
O
O
O
O
Cl
O
Cl
O
O
100
O
77
OH
Cl
trans-4´-Methoxycarbonylstilben-4-carbonsäure (110, 1.6 g, 5.7 mmol) wird nach
3.2.1.2 chloriert.
Ausbeute:
1.48 g (4.9 mmol, 87 %);
Smp.:
183 °C (aus CH2Cl2);
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
O
3.94 (s)
52.3
8.06 (d, 8.4 Hz)
O
166.7
132.3
7.61 (d, 8.4 Hz)
7.23 (d, 16.3 Hz)
7.64 (d, 8.5 Hz)
132.0
8.15 (d, 8.5 Hz)
129.3
143.7
7.30 (d, 16.3 Hz)
130.1
127.1
167.8
132.1
139.7
130.0
126.9
O
Cl
MS:
Molekül-Peak [300.0]+., Basis-Peak [265.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse) : gef.: 300.0545;
CHN: gef.: 67.98% C, 4.327% H;
ber.:300.055 (C17H13ClO3)
ber. : 67.9% C, 4.4% H
IR(KBr): 2952 (CH), 1765 (COCl), 1707 (C=O), 1596, 1431 (C=C), 1286 (C-O),
979 (trans-CH=CH-), 855 (1,4-disubst. Benzen-Ring), 643 cm-1 (C-Cl)
76
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
trans-4´-Ethoxycarbonylstilben-4-carbonsäurechlorid (41)
O
O
O
O
O
O
Cl
Cl
O
101
O
41
OH
Cl
trans-4´-Ethoxycarbonylstilben-4-carbonsäure (101, 3.88 g, 13 mmol) wird nach
3.2.1.2 chloriert.
Ausbeute:
3.8 g (12 mol, 93 %);
Smp.:
133 °C;
1
Lit.[128,129]: 134 – 136 °C
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
O
4.42 (t, 7.2 Hz)
14.8 61.5
1.44 (t, 7.2 Hz)
8.09 (d, 8.4 Hz)
O 166.6
7.63 (d, 8.4 Hz)
132.6
140.9
130.5
127.2
7.26 (d, 16.4 Hz)
7.67 (d, 8.5 Hz)
8.15 (d, 8.5 Hz)
144.1
7.34 (d, 16.4 Hz)
127.4
132.5
130.7
O
168.2
Cl
MS:
Molekül [314]+., Basis [279.1]+
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 314.0703; ber.: 314,0710 (C18H15ClO3)
IR (KBr): 2982 (CH), 1763 , 1711 (C=O), 1604 (C=C), 1282 (C-O), 867 (1,4 disubst.
Benzen-Ring), 645 cm-1 (C-Cl)
3.2 Arbeitsvorschriften
77
trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäurechlorid (78)
S
O
S
O
Cl
Cl
O
103
O
78
OH
Cl
trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure (103, 2.51 g, 8.8 mmol) wird nach 3.2.1.2
chloriert.
Ausbeute:
2.26 g (7.5 mmol, 85 %);
Smp.:
110 °C (aus CH2Cl2);
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
1.35 (t, 7.3 Hz)
27.2
S
14.3
2.99 (q, 7.3 Hz)
7.31 (d, 8.2 Hz)
131.6
7.46 (d, 8.2 Hz)
7.09 (d, 16.3 Hz)
7.60 (d, 8.4 Hz)
132.6
126.2
8.09 (d, 8.4 Hz)
144.5
127.5 7.24 (d, 16.3 Hz)
138.1
126.7
133.7
128.5
O
132.1 167.9
Cl
MS:
Basis/Molekül [302.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 302.0535;
ber.:
302.0532
(C17H15ClO2)
IR (KBr): 2969 (CH), 1682 (C=O), 1588, 1428 (C=C), 1286 (C-S), 962 (transCH=CH-), 811 cm-1 (1,4 disubst. Benzen-Ring)
78
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäurechlorid (107)
O
Cl
O
Cl
O
102
O
107
OH
Cl
trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäure (102, 1.4 g, 5 mmol) wird nach 3.2.1.2 chloriert.
Ausbeute:
1.1 g (3.7 mol, 75 %);
Smp.:
83 °C;
1
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
1.39 (sex, 7.5 Hz)
2.65 (t, 7.5 Hz) 7.47 (d, 8.1 Hz)
14
22.4 33.5 35.5
7.21 (d, 8.1 Hz)
133.8
0.95 (t, 7.5 Hz) 1.62 (qui, 7.5 Hz)
7.09 (d, 16.2 Hz)
144
7.59 (d, 8.5 Hz)
133.2
129
125.8
8.09 (d, 8.5 Hz)
144.7
126.6 7.27 (d, 16.2 Hz)
127
131.4
132
O
167.8
Cl
Molekül [298.1]+., Basis [263.1]+
MS:
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 298.1127; ber.: 298.1124 (C19H19ClO)
IR (KBr): 3000, 2925, 2843 (CH), 1737 (C=O), 1596 (C=C), 969 (trans-CH=CH-),
838 (1,4 disub. Benzen), 648 cm-1 (C-Cl)
trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäure (67)
O
O
O
O
64
OH
0.2M H2SO4
Aceton
O
67
OH
3.2 Arbeitsvorschriften
79
Zur Freisetzung der Aldehyd-Gruppe wird trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)stilben-4carbonsäure (64, 1 g, 3.4 mmol) in Aceton (50 ml) gelöst, diese Lösung mit 2M
Schwefelsäure (50 ml) versetzt und 2 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird mit
verdünnter Natronlauge (2 mol/l) neutralisiert und der Rückstand abgesaugt.
Ausbeute:
760 mg (3 mmol, 88 %);
Smp.:
>255 °C;
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
O
7.96 (d,8.3 Hz)
9.98 (s)
192.4
135.4
129.8
7.75 (d,8.3 Hz)
7.48 (d, 16.5 Hz) 7.84 (d,8.3 Hz)
130.8
129.8
7.91 (d,8.3 Hz)
142.6
127.0 7.53 (d, 16.5 Hz)
130.2
127.4
130 167.0
140.8
O
OH 12.91 (s)
MS:
Molekül/Basis [252.1]+
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 252.0788;
CHN: gef.: 75.73% C, 5.01% H;
ber.: 252.0786 (C16H12O3)
ber. : 76.18% C, 4.79% H
IR (KBr): 2924 (CH), 1703, 1677 (C=O), 1500 (C=C), 950 (trans-CH=CH-), 847
cm-1 (1,4 disubst. Benzen)
trans-4-Formylstilben-4-carbonsäuremethylester (66)
O
O
CH2N2
O
67
OH
EtOH/Et2O
O
66
O
80
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Herstellung des Diazomethans [80]:
Kaliumhydroxid (1 g) wird in Wasser (2 ml) gelöst, mit 95 proz. Ethanol (8 ml)
verdünnt und in einen Reaktionskolben, welcher keine Schliffe hat, vorgelegt. Der
Kolben wird in einem Eisbad gekühlt; mit einer Pasteur-Pipette wird eine Lösung
von N-Methyl-N-nitroso-p-toluensulfonamid (1 g) in Diethylether (15 ml)
zugegeben. Danach wird der Hals des Kolbens verschlossen, ein Eisbad unter den
Auffangkolben und ein Wasserbad (65 °C) unter den Reaktionskolben platziert. Die
gelbe Diazomethan / Diethylether-Mischung geht über. Wenn die Gelbfärbung im
Reaktionskolben verschwunden ist, ist die Destillation abgeschlossen. Anschließend
fügt man noch weitere 5 ml Diethylether hinzu. Das gelbe Destillat enthält
Diazomethan (etwa 3,3 mmol)
Veresterung:
Zu einer eisgekühlten Lösung der Carbonsäure (67, 760 mg, 3 mmol) in einem
Ether/Ethanol-Gemisch 1:1 (200 ml) gibt man langsam die etherische DiazomethanLösung, bis keine Gasentwicklung mehr zu beobachten ist, und die schwache
Gelbfärbung bestehen bleibt. Man gibt gerade so viel Essigsäure zu, daß die gelbe
Farbe verschwindet und entfernt dann das Lösungsmittel.
Ausbeute:
780 mg (2.9 mmol, 98 %);
Smp.:
142 °C;
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
O
9.93 (s)
191.6
7.55 (d, 8.3 Hz)
130.1
7.49 (d, 8.3 Hz)
7.14 (d, 16.4 Hz)
7.57 (d, 8.4 Hz)
130.9
8.03 (d, 8.4 Hz)
7.22 (d, 16.4 Hz) 147.2
142.7
126.7
129.9
166.6
149.4
129.9
126.9
129.8
O
O
3.93 (s)
52.1
MS:
Molekül [310.1]+., Basis [238.1]+.
3.2 Arbeitsvorschriften
81
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 310.1208;
CHN: gef.: 75.9% C, 5.4% H;
ber.: 310.121 (C19H18O4)
ber. : 76.7% C, 5.3% H
IR (KBr): ν = 2955 (CH), 1722 (C=O), 1601 (C=C), 1283 (C-O) cm-1, δ = (transCH=CH-), 848 cm-1 (1,4-disubst. Benzen)
trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)stilben-4-N,N-dimethylamin (118) [96]
O
O
O
O
Cl
117
P(C6H5)3
O
N
LiOMe/MeOH
118
116
Das Phosphonium-Salz (116, 1 eq, 3.5 g, 7.6 mmol) wird mit 4-N,N-Dimethylaminobenzaldehyd (117, 1.1 eq, 1.25 g, 8.4 mmol) in abs. Methanol (250 ml) gelöst und
bei Raumtemperatur mit Lithiummethanolat (25 ml, 0.4 mol) versetzt. Die
Reaktionsmischung wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt, 24 h stehen gelassen, 1 h
im Eisbad gekühlt, der Niederschlag abgesaugt und mit 60 proz. Methanol (100 ml)
gewaschen. Das Rohprodukt wird aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute:
1.7 g (5.8 mmol, 69 %);
Lit.[96]: nicht isoliert
Smp.:
190 °C (aus MeOH);
Lit.[96]: nicht isoliert
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
4.12 (m)
O
65.3
5.85 (s)
O
103.7
125.6
7.53 (d, 8.2Hz)
7.47 (d, 8.2Hz)
7.11 (d, 16.2Hz)
136.1
7.45 (d, 8.8Hz)
123.9
139.2
129.4
126.0 6.95 (d, 16.2Hz)
125.4
6.45 (d, 8.8Hz)
3.01 (s)
150.2
127.7
112.4
N
40.5
N
82
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
IR (KBr): 2872 (CH), 1600 (C=O), 1522 (CH), 1079, 964 (trans-CH=CH-), 823 cm-1
(1,4-disubst. Benzen)
trans-4´-(N,N-Dimethylamino)-stilben-4-carbaldehyd (69) [96]
O
O
O
0.2M H2SO4
Aceton
N
118
69
N
trans-4´-(1,3-Dioxolan-2-yl)-4-N,N-dimethylaminostilben (118, 1.7 g, 5.8 mmol)
wird in Aceton (50 ml) gelöst, mit 0.2 M Schwefelsäure (50 ml) versetzt und 2 h bei
Raumtemperatur gerührt. Die Lösung ändert die Färbung von gelb nach orange.
Anschließend wird die organische Phase abgetrennt, mit Wasser gewaschen (50 ml)
und im Vakuum entfernt.
Ausbeute:
1.4 g (5.6 mmol, 97 %)
Lit.[96]: 55 % (plus 118)
Smp.:
214 °C (aus MeOH),
Lit.[96]: 216-218 °C
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
O
9.96 (s)
191.7
7.83 (d, 8.2 Hz)
132.6
7.60 (d, 8.2 Hz)
7.21 (d, 16.2 Hz)
7.45 (d, 8.8 Hz)
122.9
6.74 (d, 8.8 Hz)
132.6
128.3
6.94 (d, 16.2 Hz)
144.6
3.02 (s)
128.3
134.6
130.4
126.4
112.5
N
40.6
IR (KBr): 2807 (CH), 1688, 1589 (C=O), 1521 (CH), 966 (trans-CH=CH-), 823 cm-1
(1,4-disubst. Benzen)
3.2 Arbeitsvorschriften
3.2.2
83
Darstellung des Tripyrrans
3.2.3.1
3,4-Diethylpyrrol
4-Nitro-3-hexanol (136) [87]
OH
KF
NO2
O
134
135
136
NO2
In einem 2l-Dreihalskolben mit Tropftrichter, Thermometer und Rückflußkühler
wird Propionaldehyd (134, 174.5 g, 218.6 ml, 3 mol) in 2-Propanol (450 ml) gelöst
und fein pulverisiertes Kaliumfluorid (25 g, 0.43 mol) zugegeben. Bei der
tropfenweise Zugabe von 1-Nitropropan (134, 267.2 g, 266.1 ml, 3 mol) muß darauf
geachtet werden, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches nicht 40 °C
überschreitet. Anschließend wird 24 h bei Raumtemperatur gerührt, das
Kaliumfluorid abfiltriert und das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Die orange
Lösung wird in Wasser (1 l) gegossen und dreimal mit Diethylether (je 300 ml)
extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden etwas eingeengt, mit
Magnesiumsulfat getrocknet und Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das
Rohprodukt wird fraktioniert destilliert.
Ausbeute:
Lit.[87]: 65 %
232.8 g (1.6 mol, 53 %);
Lit.[87]: 88 - 90 °C (bei 2.7 mbar)
Siedebereich: 80 – 82 °C (bei 0.7 mbar);
1
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz) des Diastereomeren-
gemisches:
1.22-1.66 (m)
26.1 / 26.6
0.91 (t, 7.6 Hz)
9.3 / 10.0
NO2
*
#
OH
2.88 (s)
0.95 (t, 7.6 Hz)
9.8 / 10.3
1.65-2.11 (m)
21.5 / 23.5
* = 4.21 - 4.41 (m)
93.6 / 94.2
# = 3.65 - 3.93 (m)
73.0 / 73.7
84
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
3-Acetoxy-4-nitrohexan (137) [87]
OH
OAc
Ac2O
NO2
136
137
NO2
In einem 2l-Rundkolben mit Tropftrichter, Rückflußkühler und Thermometer wird 4Nitro-3-hexanol (136, 232 g, 1.68 mol) mit konz. Schwefelsäure (1 ml) versetzt;
anschließend wird Acetanhydrid (170 g, 157 ml, 1.68 mol) tropfenweise zugegeben.
Durch Kühlung des Reaktionsgemisches mit Eis wird die Temperatur während der
Zugabe unter 60 °C gehalten. Bei Raumtemperatur wird 1 h gerührt und das
Reaktionsprodukt anschließend durch fraktionierte Destillation im Vakuum
gereinigt. Man erhält ein hellgelbes Öl.
Ausbeute:
Lit.[87]: 90 %
232 g (1.32 mol, 79 %);
Siedebereich: 117 - 125°C (bei 40 mbar); Lit.[87]: 105 - 107°C (bei 13 mbar)
1
H- (CDCl3, 200 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 50 MHz) des Diastereomeren-
gemischs:
1.42-1.85 (m)
22.3 / 23.1
0.88 (t, 7.4 Hz)
9.9 / 10.2
O
NO2
0.92 (t, 7.4 Hz)
8.6 / 9.5
*
#
O
1.85-2.12 (m)
22.9 / 23.6
* = 5.00 - 5.29 (m)
90.7 / 91.1
# = 4.41 - 4.61 (m)
73.4 / 73.7
2.0 / 2.04 (s)
20.5
N-Formylglycinethylester (132) [66]
O
O
Cl H3N
O
131
H
O
NEt3
O
O
N
H
O
132
3.2 Arbeitsvorschriften
85
In einem 2l-Dreihalskolben mit KPG-Rührer, Tropftrichter und Intensivkühler
werden
Glycinethylesterhydrochlorid
(131,
208.5
g,
1.5
mol)
und
Ameisensäuremethylester (750 ml, 726 g, 12.1 mol) vermischt, zum Sieden erhitzt
und langsam mit Triethylamin (165 g, 226 ml, 1.62 mol) versetzt. Es wird weitere 20
h unter Rückfluß erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt, das ausgefallene
Triethylamin-Hydrochlorid abfiltriert und einmal mit Ethylacetat gewaschen. Das
Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und der Rückstand destilliert. Das Produkt
fällt als farblose Flüssigkeit an.
Ausbeute:
Lit.[66]: 79 - 94 %
140 g (1.08 mol, 70 %);
Lit.[66]: 94 - 97°C (bei 0.07 mbar)
Siedebereich: 81 - 87°C (bei 0.07 mbar);
1
H- [51] (CDCl3, 200 MHz) und 13C-NMR-Daten [51] (CDCl3, 50 MHz):
8.05 (s)
161.7
O
3.85
(d, 5.5 Hz)
39.5
O
N
H
O
1.09 (t, 7.0 Hz)
13.6
61.0
4.01 (q, 7.0 Hz)
7.26
Isocyanessigsäureethylester (133) [66]
O
O
N
H
O
132
POCl3
NEt3
CH2Cl2
O
CN
O
133
N-Formylglycinethylester (132, 135 g, 1.04 mol) wird in einem 4L-Dreihalskolben
mit Tropftrichter, KPG-Rührer und Thermometer in Dichlormethan (1 L) gelöst und
mit Triethylamin (258 g, 353 ml, 2.55 mol) versetzt. Durch Eis/Kochsalz-Kühlung
wird das Reaktionsgemisch auf 0 °C gekühlt und unter einer Schutzgasatmosphäre
innerhalb von einer Stunde Phosphoroxychlorid (157 g, 94.3 ml, 1.04 mol)
tropfenweise zugegeben, ohne die Temperatur über 0 °C steigen zu lassen. Nach
einer weiteren Stunde Rühren im Eisbad wird auf Raumtemperatur erwärmt und
86
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Natriumcarbonat (205.7 g, 1.93 mol), gelöst in Wasser (800 ml), zugetropft. Die
Temperatur steigt während der Zugabe auf 30 °C. Es wird noch eine Stunde bei
Raumtemperatur schnell gerührt, mit Wasser (1,2 L) versetzt und die organische
Phase abgetrennt. Die wäßrige Phase wird dreimal mit Dichlormethan (je 450 ml)
extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, mit gesättigter NatriumchloridLösung (450 ml) gewaschen, über Kaliumcarbonat getrocknet und im Vakuum vom
Lösungsmittel befreit. Der braungelbe Rückstand wird im Vakuum fraktioniert
destilliert, wobei das Produkt als zwiebelartig riechende, farblose Flüssigkeit anfällt.
Ausbeute:
Lit.[66]: 76 - 78 %
56.3 g (0.5 mol, 48 %);
Lit.[66]: 89 – 91 °C (bei 115 mbar)
Siedebereich: 83 – 85 °C (bei 11 mbar);
1
H- [94] (CDCl3, 200 MHz) und 13C-NMR-Daten [94] (CDCl3, 50 MHz):
4,18 (s)
43.3
160.6
CN
O
O
1,24 (t, 7.0 Hz)
13.7
62.5
4,21 (q, 7.0 Hz)
2-Ethoxycarbonyl-3,4 diethylpyrrol (138) [87]
NO2
DBU
O
CN
O
OAc
N
H
133
137
138
CO2Et
In einem 1L-Dreihalskolben mit Tropftrichter, Kühler und Thermometer werden 3Acetoxy-2-nitrohexan (137, 76 g, 0.4 mol) und Isocyanessigsäureethylester (133,
38.4 g, 0.34 mol) in abs. Tetrahydrofuran (230 ml) und abs. 2-Propanol (90 ml)
gelöst.
Das
Reaktionsgemisch
wird
mit
Eis
gekühlt
und
1,8-Diaza-
bicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU) (112 g, 110 ml, 0.73 mol) so zugetropft, daß die
3.2 Arbeitsvorschriften
87
Temperatur nicht über 30 °C steigt. Die orange Lösung wird über Nacht gerührt und
der
weiße
Niederschlag
abfiltriert.
Nachdem
die
Lösungsmittel
im
Rotationsverdampfer abgetrennt sind, wird der Rückstand mit warmem Wasser (200
ml) verdünnt und anschließend dreimal mit Diethylether (je 200 ml) extrahiert. Die
organischen Phasen werden vereinigt und solange
mit 10 proz. Salzsäure
gewaschen, bis die Farbe der Lösung von orange nach gelbgrün umschlägt. Nach
einmaligem Waschen mit Wasser (200 ml), wird die org. Phase über
Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der gelbe,
ölige Rückstand wird im Vakuum destilliert.
Ausbeute:
64 g (0.33 mol, 83.7 %)
Siedebereich: 98 - 102 °C (bei 0.07 mbar)
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
1.15 (t, 7.6 Hz)
2.44 (qd, 7.6 Hz, 0.7 Hz)
14.8
17.9
18.1
2.75 (q, 7.5 Hz)
132.4
126.8
6.69 (dt, 3.03 Hz, 0.7 Hz)
119.2
15.4
1.19 (t, 7.5 Hz)
14.4
161.6
N
H
O
1.33 (t, 7.2 Hz)
4.31 (q, 7.2Hz)
118.2
8.94 (s)
59.8
O
3,4-Diethylpyrrol (128) [87]
NaOH
N
H
138
CO2Et
N
H
128
2-Ethoxycarbonyl-3,4-diethylpyrrol (138, 36.36 g, 0.19 mol) wird mit Ethylenglykol
(115 ml) vermischt und die Lösung mit Natriumhydroxid (11.5 g) versetzt.
Anschließend wird unter einer Argonatmosphäre 1.5 h unter Rückfluß erhitzt. Nach
88
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
dem Abkühlen auf Raumtemperatur und Zusatz von Wasser (200 ml) wird mit
Petrolether (250 ml) extrahiert und dies dreimal wiederholt (mit je 100 ml). Die
organischen Phasen werden vereinigt, mit Magnesiumsulfat getrocknet, im Vakuum
vom Lösungsmittel befreit und der verbleibende Rückstand destilliert. Man erhält
eine farblose Flüssigkeit.
Ausbeute:
Lit.[95]: 42.3 %
12.97 g (0.11 mol, 55.4 %);
Lit.[95]: 80 – 82 °C (bei 19 mbar)
Siedebereich: 80 – 82 °C (bei 19 mbar);
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
1.24 (t, 7.6 Hz)
14.5
2.50 (q, 7.6 Hz)
18.4
124.5
6.56 (d, 2.9 Hz)
114.4
N
H
7.83 (s)
3.2.3.2
5-Acetoxymethyl-4-ethyl-3-methylpyrrol-2-carbonsäurebenzylester
Oximinomalonsäurediethylester (53) [63]
EtO2C
EtO2C
52
AcOH
NaNO2
EtO2C
N
EtO2C
OH
53
Malonsäurediethylester (52, 320 g, 303 ml, 2 mol) wird in einem 4L-Dreihalskolben
mit Tropftrichter und Rückflußkühler in Eisessig (360 ml) gelöst und unter Rühren
über 10 h tropfenweise mit einer Lösung von Natriumnitrit (380 g, 5.5 mol) in
Wasser (525 ml) versetzt. Nach einiger Zeit trübt sich die Reaktionslösung. Nach
beendeter Zugabe läßt man den Ansatz 100 h bei Raumtemperatur rühren. Die
organische Phase wird abgetrennt und die wäßrige dreimal mit Diethylether (300 ml)
3.2 Arbeitsvorschriften
89
extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mehrmals mit halbgesättigter
Natriumhydrogencarbonat-Lösung (insgesamt 0.8 L) und anschließend mit Wasser
(1 L) gewaschen. Es wird mit Magnesiumsulfat getrocknet, der Ether im Vakuum
entfernt und das Rohprodukt destilliert. Man erhält ein farbloses, viskoses Öl.
Ausbeute:
Lit.[63]: 80 – 90 %
327.5 g (1.78 mol, 89 %);
Lit.[63]: 172 °C (bei 16 mbar)
Siedebereich: 111 – 115 °C (bei 0.07 mbar);
1
H-NMR-Daten (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
4.39 (q, 7.2 Hz)
1.36 (t, 7.2 Hz)
13.9 62.7
O
O
160.5
144.3
O
1.34 (t, 7.2 Hz) 62.5
13.9 4.35 (q, 7.2 Hz)
160.0
N
OH
O
3-Ethyl-2,4-pentandion (55) [64]
O
O
O
O
I
K2CO3
54
55
Acetylaceton (54, 180 g, 185 ml, 1.8 mol), Ethyliodid (345.6 g, 228 ml, 2.2 mol)
und bei 80 °C getrocknetes Kaliumcarbonat (240 g) werden mit Aceton (360 ml)
vermischt und die Suspension wird 20 h unter Rückfluß erhitzt (Rühren mit KPGRührer). Nach dem Abkühlen wird der Feststoff abfiltriert und mehrfach mit Aceton
gewaschen (insgesamt 400 ml). Die organischen Phasen werden vereinigt, das
Lösemittel im Vakuum entfernt und das Rohprodukt durch Destillation im
Wasserstrahlvakuum gereinigt. Das Produkt ist eine farblose Flüssigkeit.
Ausbeute:
187.33 g (1.46 mol, 80 %);
Siedebereich: 60 – 61 °C (bei 11 mbar);
Lit.[64]: 75 – 77 %
Lit.[64]: 63 – 64 °C (bei 15 mbar)
90
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
3.48 (t, 7.3 Hz)
O
O
O
204.4
29.0
70.4
2.11 (s)
21.6
OH
190.7
110.3
99.6
22.6
1.82 (qui, 7.4 Hz)
20.6
11.9
0.84 (t, 7.4 Hz)
2.07 (s)
2.22 (q, 7.4 Hz)
14.7
0.99 (t, 7.4 Hz)
2-Ethoxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (56) [61]
O
O
EtO2C
N
EtO2C
55
OH
53
Zn/NaOAc
AcOH
N
H
CO2Et
56
In einem 2L-Dreihalskolben mit Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter
wird 3-Ethyl-2,4-pentandion (55, 88 g, 0.69 mol) in Eisessig (400 ml) gelöst, auf 80
°C erwärmt und unter starkem Rühren mit KPG-Rührer portionsweise so mit einem
Gemisch aus wasserfreiem Natriumacetat (180 g, 2.2 mol) und Zinkpulver (76 g,
1.16 mol) versetzt, daß die Temperatur nicht über 95 °C steigt. Bei dieser
Temperatur wird eine Lösung aus Oximinomalonsäurediethylester (53, 130 g, 0.69
mol) in Eisessig (160 ml) und Wasser (70 ml) innerhalb von einer Stunde zugetropft.
Die Temperatur soll während dieser Zeit 110 °C nicht übersteigen. Nach weiterem
Erhitzen (20 min. bei 100 °C), wobei das Zink langsam in Lösung geht, wird das
orange Reaktionsgemisch in kleinen Portionen langsam in 2.5 L Eiswasser gegeben.
Nach einer Stunde wird der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser
gewaschen und an der Luft getrocknet. Das Rohprodukt wird in heißem Ethanol
gelöst, erneut auf 2.5 L Eiswasser gegeben, der weiße Feststoff abgesaugt und aus
Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute:
30 g (0.15 mol, 22 %);
Lit.[61]: 65 %
3.2 Arbeitsvorschriften
Smp.:
1
91
Lit.[61]: 90 – 91 °C
89 – 90 °C;
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
1.05 (t, 7.5 Hz)
17.2
2.22 (s)
10.4
2.38 (q, 7.5 Hz) 14.6
123.8
129.2
11.3
2.30 (s)
126.8
O
116.7
161.8
N
H
8.80 (s)
59.5
1.35 (t, 7.2 Hz)
15.3
4.30 (q, 7.2 Hz)
O
2-Benzyloxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (126) [108]
BnOH
N
H
CO2Et
NaOBn
56
N
H
CO2Bn
126
2-Ethoxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (56, 21.7 g, 0.11 mol) wird in einem
Erlenmeyerkolben in frisch destilliertem Benzylalkohol (43 ml) gelöst und zum
Sieden (205 °C) erhitzt. Es werden einige Tropfen frisch hergestellte
Natriumbenzylat-Lösung (0.8 g Natrium in 20 ml Benzylalkohol) zugegeben. Die
Temperatur fällt und steigt nach Entweichen des entstehenden Ethanols wieder auf
die Siedetemperatur des Benzylalkohols an. Es wird erneut Natriumbenzylat-Lösung
(4 ml) zugegeben und 10 min. zum Sieden erhitzt. Die heiße Lösung wird in einer
methanolischen Essigsäure-Lösung (400 ml, 2 %) gegossen, etwas gekühlt und
zuerst tropfenweise mit einem Methanol/Wasser-Gemisch (400 ml, 1/1), dann mit
Eiswasser (200 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird mit einem Eisbad auf eine
Temperatur von 0 °C gebracht und zwei Stunden stehen gelassen. Der entstandene
braune Niederschlag wird anschließend abgesaugt, mit wäßrigem Methanol (30 %)
gewaschen und aus Methanol umkristallisiert.
92
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Ausbeute:
20.6 g (0.8 mol, 72 %)
Lit.[108]: 51 %
Smp.:
105 °C;
Lit.[108]: 108 °C
1
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
1.04 (t, Hz)
11.3
124.1
129.5
2.22 (s)
10.6
7.25-7.49 (m)
127.9
17.2 2.31 (s)
2.42 (q, Hz) 15.3
136.8
128.5
N
H
161.3
115.6
8.70 (s)
O
65.4
128.1
127.9
5.25 (s)
O
5-Acetoxymethyl-4-ethyl-3-methylpyrrol-2-carbonsäurebenzylester (127) [108]
N
H
CO2Bn
Pb(OAc)4
AcOH
126
AcO
N
H
CO2Bn
127
2-Benzyloxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (126, 8.16 g, 31.7 mmol) wird in
Eisessig (100 ml), der Acetanhydrid (1 ml) enthält, gelöst und portionsweise mit
Bleitetraacetat (16.15 g, 36.4 mmol) versetzt. Dabei erwärmt sich die Lösung auf 60
°C und ändert ihre Farbe von orangegelb nach rot. Nach kurzer Zeit ist im Ansatz
eine beigefarbene Masse sichtbar. Die Suspension wird 12 h bei Raumtemperatur
gerührt, mit Ethylenglykol (5 ml) versetzt und in Eiswasser gegossen (70 ml). Der
ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt und dreimal gründlich mit Wasser
gewaschen (200 ml) und aus einem Gemisch von Dichlormethan und Petrolether
umkristallisiert.
Ausbeute:
8.14 g (25.8 mmol, 77 %);
Lit.[108]: 66 %
Smp.:
121.5 – 122 °C;
Lit.[108]: 121 °C
3.2 Arbeitsvorschriften
1
93
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
1.10 (t, Hz)
10.3
126.5
2.05 (s) 172.5
21.0
O
127.0
57.0
5.01 (s)
N
H
128.6
136.4
126.9
161.2
119.0
O
66.0
128.1
5.28 (s)
O
9.21 (s)
O
7.26-7.43 (m)
128.1
16.0 2.28 (s)
2.45 (q, Hz) 17.1
3.2.3.3 Tripyrran[95]
2,5-Bis[(5-benzyloxycarbonyl-3-ethyl-4-methylpyrrol-2-yl)methyl]-3,4diethylpyrrol (129)
EtOH
2 AcO
N
H
CO2Bn
127
BnO2C
N
H
+
N
H
p-TosOH
128
N
H
N
H
CO2Bn
129
3,4-Diethylpyrrol (128, 1.04 g, 8,5 mmol) werden zusammen mit 5-Acetoxymethyl4-ethyl-3-methylpyrrol-2-carbonsäurebenzylester (127, 4.37 g, 13.87 mmol) in abs.
Ethanol (95 ml) gelöst und mit p-Toluolsulfonsäure (0.25 g) versetzt. Anschließend
wird acht Stunden bei 60 °C gerührt und die Reaktionslösung über Nacht im
Tiefkühlfach stehengelassen. Dann wird das Produkt abgesaugt und aus Ethanol
umkristallisiert.
Ausbeute:
4.17 g (77 %)
Lit. :
82 %
Schmelzpunkt:
209-211°C
Lit.:
210-211°C
94
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- [109] (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten[109] (CDCl3, 125 MHz):
0.97 (t, 7.4 Hz)
1.15 (t, 7.4 Hz)
3.26 (s)
6.97-7.25 (m)
15.8
2.51 (q,
17.8
7.4 Hz)
2.35 (q,
7.4 Hz)
16.9
17.2
118.7 123.0
127.4
137.1
O
N
H
4.37 (s)
O
3.50 (s)
11.14 (s)
N
H
11.0
117.2
133.0
22.0
N
H
O
162.6
122.4
128.1
65.3
O
126.4
8.74 (s)
2,5-Bis[(3-ethyl-4-methylpyrrol-2-yl)methyl]-3,4-diethylpyrrol (131) [95]
1) H2/Pd/C
BnO2C
N
H
N
H
CO2Bn 2) KOH, N2H4, ∆
N
H
129
N
H
N
H
N
H
131
2,5-Bis[(5-benzyloxycarbonyl-3-ethyl-4-methylpyrrol-2-yl)methyl]-3,4-diethylpyrrol
(129, 2 g, 3.2 mmol) wird in abs., im Ultraschallbad entgastem Tetrahydrofuran (100
ml) gelöst. Nach Zugabe des Katalysators (Palladium auf Aktivkohle, 600 mg) wird
Triethylamin (0.2 ml) zugegeben und der Ansatz bei Normaldruck 4 h hydriert.
Anschließend wird der Hydrierkatalysator abfiltriert und das Filtrat zur Trockene
eingedampft. Die Dicarbonsäure bleibt als Feststoff im Kolben zurück und wird mit
Wasser (30 ml), Toluen (30 ml), Kaliumhydroxid (1 g) und Hydrazinhydrat (4 ml)
versetzt. Über Nacht wird unter Rückfluß erhitzt. Die Wasserphase wird abgetrennt
und mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit
3.2 Arbeitsvorschriften
95
Wasser gewaschen, über Kaliumcarbonat getrocknet und das Lösungsmittel im
Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird direkt zur Cyclisierung verwendet.
Ausbeute:
Lit.[95]: 86 %
1.1 g (3.01 mmol, 63 %)
Lit.:[95] 38-39 °C
Smp.: 38-39 °C
1
H- [95] (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten [95] (CDCl3, 125 MHz):
1.05 (t, 7.4 Hz)
1.12 (t, 7.4 Hz)
16.6
2.02 (s)
2.47 (q,
7.4 Hz)
2.39 (q,
7.4 Hz)
15.7
17.5
120.7
6.19 (d)
120.7
N
H
3.77 (s)
N
H
10.2
117.8
122.6
11.14 (s)
3.2.3
17.3
113.7
124.8
22.5
N
H
7.13 (s)
Darstellung des Dipyrrylmethans
5-Acetoxymethyl-2-ethoxycarbonyl-4-ethyl-3-methylpyrrol (57) [65]
Pb(OAc)4
N
H
56
CO2Et
AcOH
AcO
N
H
CO2Et
57
2-Ethoxycarbonyl-4-ethyl-3,5-dimethylpyrrol (56, 22 g, 0.11 mol, 1 eq) wird in
Eisessig (500 ml) vorgelegt. Innerhalb von 45 min wird Bleitetraacetat (75.3 g, 0.17
mol, 1.5 eq) portionsweise zugegeben. Die Reaktionslösung erwärmt sich bei der
Zugabe auf ca. 40 °C. Die Farbe der Reaktionslösung ändert sich von schwach gelb
nach rot. Die Lösung wird 16 h unter einer Argonatmosphäre bei Raumtemperatur
gerührt. Nach Zugabe von Ethylenglycol (20 ml) wird die Lösung auf Eiswasser (2
96
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
L) gegeben und das ausgefallene Produkt abgesaugt. Der weiße Feststoff wird mit
wenig Wasser gewaschen und aus wäßrigem Aceton umkristallisiert.
Ausbeute :
22.1 g (87.3 mmol, 51.3 %)
Lit. [65]: 68 %
Smp.:
127 – 128 °C
Lit.[65]: 128 °C
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 100 MHz):
1.08 (t, 7.5 Hz) 16.1
2.46 (q, 7.5 Hz)
2.05 (s)
21.0
126.0
171.6
O
O
126.5
O
119.3
126.9
5.02 (s)
57.0
2.27 (s)
10.3
17.2
N
H
9.16 (s)
161.6
1.35 (t, 7.2 Hz)
14.6
4.31 (q, 7.2 Hz)
60.0
O
2-Ethoxycarbonyl-5-ethoxymethyl-4-ethyl-3-methylpyrrol (58) [65]
AcO
N
H
CO2Et
EtOH
57
EtO
N
H
CO2Et
58
5-Acetoxy-2-ethoxycarbonyl-4-ethyl-3methylpyrrol (57, 28.68 g, 114 mmol) werden
in abs. Ethanol (260 ml) gelöst und 4 h unter Rückfluß erhitzt. Es findet ein
Farbwechsel von blaßrosa nach gelb statt. Anschließend wird die Hälfte des
Lösungsmittels abdestilliert und die Lösung 15 h kühl gestellt. Der weiße, flockige
Niederschlag wird abfiltriert, mit wenig Ethanol gewaschen und im Vakuum
getrocknet.
Ausbeute :
20.01 g (83.6 mmol, 73.3%);
Lit.[65]: 72 %
Smp.:
56 °C;
Lit.[65]: 56 – 58 °C
3.2 Arbeitsvorschriften
1
97
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
1.06 (t, 7.5 Hz) 15.8
2.41 (q, 7.5 Hz)
2.28 (s)
10.3
17.2
124.9
1.22 (t, 7.0 Hz)
O
63.6
15.2
3.50 (q,
7.0 Hz)
126.4
O
118.3
129.13
161.7
N
H
4.43 (s)
65.9
1.35 (t, 7.1 Hz)
14.6
4.29 (q, 7.1 Hz)
59.8
O
8.90 (s)
5,5´-Diethoxycarbonyl-3,3´-diethyl-4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan (59) [65]
EtO
N
H
EtOH /
HCl
CO2Et
EtO2C
N
H
N
H
58
CO2Et
59
2-Ethoxycarbonyl-5-ethoxymethyl-4-ethyl-3-methylpyrrol (58, 20.01 g, 83.6 mmol)
werden in Ethanol (250 ml) gelöst und mit konz. Salzsäure (30 ml) versetzt. Die
Reaktionslösung wird 1.5 h unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das
ausgefallene Produkt abgesaugt, mit wenig Wasser gewaschen und aus Ethanol
umkristallisiert. Das weiße Produkt färbt sich bei längerem Stehen an der Luft rosa.
Ausbeute :
13.47 g (36 mmol, 86 %);
Lit.[65]: 83 %
Smp.:
124 – 125 °C;
Lit.[65]: 126 °C
1
H- (CDCl3, 400 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 100 MHz):
15.6
1.04 (t, 7.5 Hz)
2.43 (q,
7.5 Hz)
2.28 (s)
1.30 (t, 7.5 Hz)
17.3
124.1
O
127.0
O
N
H
3.89 (s)
22.9
N
H
14.5
O
129.3
118.0
4.24 (q, 7.5 Hz)
10.6
162.2
O
60.0
98
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
3,3´-Diethyl-4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan-5,5´-dicarbonsäure (60) [54]
NaOH
EtO2C
N
H
EtOH
CO2Et
N
H
HO2C
N
H
59
N
H
CO2H
60
5,5´-Diethoxycarbonyl-3,3´,4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan (59, 4.21 g, 12 mmol)
wird in Ethanol (100 ml) suspendiert und zum Sieden erhitzt. Die Lösung wird in der
Siedehitze mit Natriumhydroxid (1.2 g) und Wasser (50 ml) versetzt und 4 h unter
Rückfluß erhitzt. Anschließend wird das Ethanol abdestilliert und die wässrige
Lösung mit 150 ml Wasser verdünnt. Die Lösung wird mit 2 N Essigsäure auf pH 67 gebracht, der ausgefallene Niederschlag abfiltriert, mit wenig Wasser gewaschen
und im Vakuum getrocknet.
Ausbeute :
3.54 g (11 mmol, 92 % );
Lit.[54]: 92 %
Smp.:
168 °C;
Lit.[54]: 168 – 170 °C
1
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 75 MHz):
15.8
0.86 (t, 7.5 Hz)
2.32 (q,
7.5 Hz)
2.13 (s)
17.0
125.1
HO
11.04 (s)
122.5
N
H
3.37 (s)
21.9
12.06 (s)
OH
130.4
117.5
O
10.5
N
H
162.2
O
3,3´-Diethyl-4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan (61) [74]
HO2C
N
H
N
H
60
CO2H
N2H4
KOH
N
H
N
H
61
3.2 Arbeitsvorschriften
99
3,3´-Diethyl-4,4´-dimethyl-2,2´-dipyrrylmethan-5,5´-dicarbonsäure (60, 3.0 g, 9.4
mmol) wird in Wasser (40 ml ) aufgenommen und mit Hydrazinhydrat (3 ml) und
Kaliumhydroxid (0.5 g) versetzt. Nach 6 h Erhitzen unter Rückfluß wird die
Reaktionslösung gekühlt und der Niederschlag abfiltriert. Das Produkt wird mit
wenig Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Ausbeute :
1.8 g (7.9 mmol, 83 %);
Lit.[74]: 76 %
Smp.:
58 – 60 °C;
Lit.[74]: 58 – 60 °C
1
H- (CDCl3, 300 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 75 MHz):
16.0
1.14 (t, 7.5 Hz)
2.48 (q,
7.5 Hz)
2.09 (s)
17.5
121.2
118.0
113.8
124.6
6.36 (s)
N
H
3.83 (s)
22.6
7.30 (s)
10.4
N
H
3.2.4 Darstellung der 5-Acylpyrrol-2-carbaldehyde
2-Cyano-3-(1H-pyrrol-2-yl)-acrylsäure (143) [95]
O
H
N
H
O
O
CN
141
N
142
N
H
O
NC
143
O
2-Formylpyrrol (142, 5g, 53.2 mmol) wird in Cyanessigsäureethylester (141, 5.67
ml, 53.2 mmol) aufgenommen, mit 30 Tropfen Piperidin versetzt und 5 min. bei
Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird Ethanol (100 ml) zugegeben und 12 h
unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen läßt man das Produkt über Nacht in der
Kälte ausfallen. Der Rückstand wird abgesaugt, mit wenig Methanol gewaschen und
im Vakuum getrocknet. Man erhält feine orange Nadeln.
Ausbeute :
9.06 g (47.6 mmol, 89 %);
Lit. [95]: 89 %
Smp.:
133 °C;
Lit. [95]: 135 – 138 °C
100
1
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
6.43 (psquint.,
7.23 (s)
3.9 Hz, 2,4 Hz)
125.2
119.2
6.95 (s)
129.1
N
9.95 (s) H
127.4 8.01 (s)
143.2
O
92.5
NC
113.1
164.1
1.36 (t, 7,33 Hz)
14.9
4.33 (q, 7,33 Hz)
64.7
O
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 190.0739;
ber.: 190.0742 (C10H10N2O2)
IR (KBr): 3308 (NH), 3124, 2992 (CH), 2209 (C≡N), 1697 (C=O), 1580 (C=C),
1427 cm-1 (CH in plane)
3,4-Diethyl-2-formyl-1H-pyrrol (139)
N
H
128
DMF/ POCl3
CH2Cl2
N
H
139
O
In einem 100 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflußkühler und Thermometer
wird Dimethylformamid DMF (2.77 g, 2.9 ml, 38 mmol) in Dichlormethan (35 ml)
vorgelegt und auf 0 °C gekühlt. Nun gibt man tropfenweise Phosphorylchlorid (10 g,
6.1 ml, 65 mmol) zu, wobei die Temperatur auf 0 °C gehalten wird. Anschliessend
wird 1h bei Raumtemperatur gerührt und erneut auf 0°C gekühlt. Dann läßt man 3,4Diethylpyrrol (128, 2.70 g, 20 mmol), gelöst in Dichlormethan (60 ml), so zutropfen,
dass die Temperatur bei 5 °C gehalten wird. Anschließend wird 2h auf einem
Wasserbad erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird mit Wasser (100ml) gewaschen, die
org. Phase getrennt, mit Natronlauge (10%) versetzt, erneut getrennt und über
Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das
Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt (CHCl3 / MeOH 30:1).
3.2 Arbeitsvorschriften
101
Ausbeute: 670 mg (4.4 mmol, 22 %)
Rf = 0.74 (CHCl3 / MeOH 30:1)
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz):
1.05 (t, 7.5 Hz) 14.7 17.0 1.03 (t, 7.5 Hz)
2.57 (q, 7.5 Hz)
2.29 (q, 7.5 Hz)
17.7
17.1
137.5
128.9
127.2
6.71 (s)
124.5
177.5
9.42 (s)
N
H
O
2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4-diethyl-1H-pyrrol (140) [95]
O
N
H
128
5 °C
CN
O
POCl3 / DMF
141
N
H
139
O
N
N
H
O
NC
140
O
In einem 100 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflußkühler und Thermometer
wird Dimethylformamid DMF (2.25 g, 2.4 ml, 32 mmol) vorgelegt. Man kühlt den
Kolben in einem Eisbad und gibt tropfenweise Phosphorylchlorid (5.04 g, 3.1 ml, 33
mmol) zu, wobei die Temperatur zwischen 10 und 20 °C liegen sollte. Der
entstandene zähflüssige Vilsmeier-Komplex wird 20 min bei Raumtemperatur
stehengelassen und danach mit 8 ml Dichlormethan gelöst. Die Lösung wird auf 0 –
5 °C gekühlt. Bei dieser Temperatur läßt man 3,4-Diethylpyrrol (128, 2 g, 16 mmol),
gelöst in 8 ml Dichlormethan, so über einen Zeitraum von ca. 15 min zutropfen, daß
die Temperatur bei 5 °C gehalten wird. Anschließend wird 15 min auf einem
Wasserbad erhitzt. Zu der erkalteten Lösung wird Natriumacetat-Trihydrat (22 g in
30 ml Wasser) zugetropft, wobei sich die Mischung bis zum Sieden erwärmt. Die
Lösung wird weitere 15 min unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die
organische Phase abgetrennt und die wässrige Phase dreimal mit Chloroform (20 ml)
102
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, mit einer kaltgesättigten,
wässrigen Natriumcarbonatlösung (30 ml) gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Der verbliebene
Rohaldehyd
wird
mit
Ethanol
(30
ml),
Piperidin
(12
Tropfen)
und
Cyanessigsäureethylester (141, 2.2 g, 2.07 ml, 20 mmol) 3 h unter Rückfluß erhitzt.
Nach Erkalten wird der Ansatz zum Auskristallisieren tiefgekühlt. Das ausgefallene
orangerote Produkt wird abgesaugt, mit wenig kaltem Methanol gewaschen und an
der Ölpumpe getrocknet.
Ausbeute :
3.2 g (13 mmol, 82 %);
Lit.[95]: 75 %
Smp.:
114 °C;
Lit.[95]: 114 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz):
1.20 (t, 7.6 Hz)
14.5
2.62 (q, 7.6 Hz) 17.5
16.6
17.8 2.47 (q, 7.5 Hz)
128.1
140.0
7.0 (sd, 2.5 Hz)
126.7
9.7 (s)
1.14 (t, 7.5 Hz)
N
H
124.0 7.99 (s)
139.2
O
88.5
NC
119.6
164.1
61.7
1.36 (t, 7.1 Hz)
14.3
4.32 (q, 7.1 Hz)
O
IR (KBr): 3414 (NH), 2970, 2934, 2873 (CH), 2214 (C≡N), 1722, 1660 cm-1 (C=O)
3.2 Arbeitsvorschriften
103
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]acrylsäureethylester (144)
ZnCl2
N
H
O
C2H2Cl4
CN
O
N
H
O
140
40
O
O
Cl
O
CN 144
Frei nach Pearson D.F.[114] wird in einem 100 ml Zweihalskolben unter einer
Argonatmosphäre
2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4,-diethyl-1H-pyrrol
(140, 5 g, 20 mmol) in Tetrachlorethan (20 ml) gelöst, mit trans-Stilben-4carbonsäurechlorid (40, 4 g, 21 mmol) und Zink(II)chlorid versetzt und 3 h bei 50 °C
gerührt. Anschließend wird die Lösung in Wasser gequencht und das Lösemittel im
Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird in Methanol umkristallisiert.
Ausbeute :
4.6 g (10 mmol, 51 %)
Smp.:
138 °C
1
H-NMR-Daten (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
128.8
126.9
128.4
7.30 (t, 7.5Hz)
7.38 (t, 7.5Hz)
7.25 (d, 16.3Hz) 136.6
127.6
7.54 (d, 7.5Hz)
2.76 126.7
131.5
17.3 (q, 7.6Hz)
7.15 (d, 16.3Hz)
139.6
129.1
141.9
7.66 (d, 8.3Hz)
136.8
130.9
7.85 (d, 8.3Hz)
185.7
0.90 (t, 7.6Hz) 15.6 17.2 1.16 (t, 7.6Hz)
2.69 (q, 7.6Hz) 18.1
140.4
125.5
14.3
1.37 (t, 7.2Hz)
8.90 (s)
62.5
4.35 (q, 7.2Hz)
O
163.0
O
138.7
118.7
N
H
O
CN
95.0
MS: Basis/Molekül [452.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 452.210; ber.: 452.210 (C29H28N2O3)
104
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
IR (KBr): 3411 (NH), 2971 (CH), 2211 (C≡N), 1718, 1637 (C=O), 1598 (C=C), 970
cm-1 (trans C=C)
trans-3,4-Diethyl-5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (157)
3M NaOH
N
H
O
O
CN
O
O
144
N
H
O
157
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-styryl-benzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (144 , 2.87 g, 6.3 mmol) wird 3 h in 50 ml 3M Natriumhydroxid-Lösung unter
Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird in Essigester (100 ml) gegossen. Die organische
Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird in
Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute :
1.67g ( 4.7 mmol, 74 %)
Smp.:
135 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
128.9
126.9
128.4
7.31 (t, 7.3 Hz)
7.40 (t, 7.3 Hz)
1.30 (t, 7.6 Hz)16.8 15.8 1.13 (t, 7.5 Hz) 7.15 (d, 16.3 Hz) 136.8
127.4
2.70 (q, 126.7
131.6 7.56 (d, 7.3 Hz)
2.81 (q, 7.6 Hz) 17.6
17.8 7.5 Hz)
7.24 (d, 16.3 Hz)
141.7
129.4
136.7
133.8
7.62 (d, 8.2 Hz)
137.1
131.6
9.81 (s) 130.0
187.0 7.74 (d, 8.2 Hz)
179.5
O
N
H
9.40 (s)
O
3.2 Arbeitsvorschriften
MS:
105
Basis/Molekül [357.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 357.1733;
ber.: 357.1729 (C24H23NO2)
IR (KBr): 3294 (NH), 2962 (CH), 1643 (C=O), 1458, 1212 (CH), 962 cm-1 (transHC=CH-)
CHN: gef.: 80.64% C, 6.49% H, 3.92% N; ber.: 80.36% C, 6.535 % H, 4.010 % N
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-stilbenoylethylester)-1H-pyrrol-2-yl]acrylsäureethylester (145)
O
O
ZnCl2
Cl
N
H
O
O
CN
O
140
101
C2H2Cl4
O
O
N
H
O
O
CN
O
145
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-stilbenoylethylester)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (145) wird analog 144 hergestellt. In einem 100 ml Zweihalskolben wird
unter einer Argonatmosphäre das Diethylpyrrol (140, 2.46 g, 10 mmol) in Tetrachlorethan (10 ml) gelöst, mit trans-Stilben-4-carbonsäurechlorid (101, 2.96 g, 10
mmol) und Zink(II)chlorid versetzt und 3 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird die
Lösung in Wasser gequencht und das Lösemittel im Vakuum entfernt. Das
Rohprodukt wird in Methanol umkristallisiert.
106
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Ausbeute :
2.71 g (5.2 mmol, 51.7 %)
Smp.:
124 °C
1
H-NMR-Daten (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
O
129.2
166.3
4.33 (t, 7.1 Hz)
O
61.0
14.2
1.36 (d, 7.1 Hz)
133.0
126.6
7.82 (d, 8.2 Hz)
7.23 (s)
139.2
129.8
7.66 (d, 8.2 Hz)
2.75 127.3
130.4
17.2 (q, 7.5 Hz)
7.23 (s)
139.6
130.4
141.1
7.56 (d, 8.2 Hz)
137.1
130.0
8.03 (d, 8.2 Hz)
185.5
1.15 (t, 7.5 Hz) 15.5 17.1 1.20 (t, 7.5 Hz)
2.67 (q, 7.5 Hz) 18.1
141.0
125.5
14.4
1.39 (t, 7.1 Hz)
8.07 (s)
62.4
4.37 (q, 7.1 Hz)
O
162.9
O
137.1
118.0
CN
N
H
10.02 (s)
O
95.1
Basis/Molekül [524.8]+.
MS:
IR (KBr): 3407 (NH), 2967 (CH), 2210 (C≡N), 1715 (C=O), 1583 (C=C), 1277 cm-1
(C-O)
trans-3,4-Diethyl-5-(4-stilbenoylethylester)-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (158)
O
CO2H
O
3M NaOH
N
H
O
O
CN
145
O
O
N
H
O
158
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-styryl-benzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (145 , 2.71 g, 5.2 mmol) wird 3 h in 50 ml 3M Natriumhydroxidlösung unter
Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird filtriert, das Filtrat wird mit verd. Salzsäure auf
3.2 Arbeitsvorschriften
107
pH = 6 gebracht und mit dreimal mit 100 ml Diethylether extrahiert. Die organische
Phase wird abgetrennt, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt.
Das Rohprodukt wird in Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute :
400 mg ( 1 mmol, 19 %)
Smp.:
135 °C
1
H- (DMSO, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (DMSO, 125 MHz):
169.1
CO2H
129.9
132.4
126.3
7.72 (t, 7.3 Hz)
1.30 (t, 7.6 Hz)16.3 16.2 1.13 (t, 7.5 Hz) 7.15 (d, 16.3 Hz) 140.0
127.4
125.8
2.70 (q,
132.4 7.53 (d, 7.3 Hz)
2.81 (q, 7.6 Hz) 16.9
17.2 7.5 Hz)
7.24 (d, 16.3 Hz)
141.0
129.5
137.0
137.0
7.71 (d, 8.2 Hz)
137.1
130.9
9.74 (s) 130.9
186.8 7.83 (d, 8.2 Hz)
182.5
N
H
O
MS:
O
Molekül [401.1]+., Basis [179.1]
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 401.1631;
ber.: 401.1627 (C24H23N1O4)
IR (KBr): 2965 (CH), 1687, 1632 (C=O), 1605 (C=C),1274 (C-O), 952 (trans C=C),
853 cm-1 (1,4 disubst. Benzen)
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-phenylazobenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]acrylsäureethylester (146)
N
N
N
ZnCl2
N
H
O
O
C2H2Cl4
CN
140
N
N
H
O
76
Cl
O
O
CN 146
O
146 wird wie 144 hergestellt. In einem 100 ml Zweihalskolben wird unter einer Argonatmosphäre 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4,-diethyl-1H-pyrrol (140,
108
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
1.23 g, 5 mmol) in Tetrachlorethan (20 ml) gelöst, mit Phenylazobenzoylchlorid (76,
1.22 g, 5 mmol) und Zink(II)chlorid versetzt und 3 h bei 50 °C gerührt. Anschliessend wird die Lösung in Wasser gequencht und das Lösemittel im Vakuum
entfernt. Das Rohprodukt wird in Methanol umkristallisiert.
Ausbeute :
1.45 g (3.2 mmol, 64 %)
Smp.:
97 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
129.0
123.3
1.15 (t, 7.6Hz) 15.5 17.1 1.21 (t, 7.5 Hz)
2.75 (q,
17.2 7.5 Hz)
129.3
139.6
2.69 (q, 7.5 Hz) 18.1
139.2
125.9
14.2
1.37 (t, 7.2Hz)
8.09 (s)
62.5
4.35 (q, 7.2Hz)
O
162.9
O
138.7
118.0
CN
7.54 (m)
152.7
N
123.5
N
8.0 (m)
154.8
134.4
129.9
N
H
131.3
185.7
8.0 (m)
8.05 (d, 8.3Hz)
O
95.7
MS: Basis/Molekül [452.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 452.210;
ber.: 452.210 (C27H24N4O3)
IR (KBr): 3404 (NH), 2968 (CH), 2211 (C≡N), 1681, 1637 (C=O), 1585 cm-1 (C=C)
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-nitrobenzopyl)-1H-pyrrol-2-yl]acrylsäureethylester (148)
NO2
NO2
N
H
O
O
CN
140
CH2Cl2
CH3NO2
SnCl4
Cl
O
147
N
H
O
O
CN
148
O
3.2 Arbeitsvorschriften
109
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-nitrobenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (148) wird analog (144) hergestellt. In einem 100 ml Zweihalskolben wird
unter einer Argonatmosphäre das Diethylpyrrol (140, 1.2 g, 5 mmol) in
Tetrachlorethan (10 ml) gelöst, mit 4-Nitrobenzoylchlorid (147, 1 g, 5.5 mmol) und
Zink(II)chlorid versetzt und 3 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird die Lösung in
Wasser gequencht und das Lösemittel im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird in
Methanol umkristallisiert.
Ausbeute :
850 g (2 mmol, 43%)
Smp.:
144 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
1.09 (t, 7.0 Hz)15.5 16.7 1.11 (t, 7.0 Hz)
NO2
2.65 (q, 7.0 Hz)
2.60 (q, 7.0 Hz) 17.5
16.8
149.3
137.2
1.28 (t, 7.1 Hz)
14.0
62.2
O
8.10 (s)
140.7
162.2
4.30 (q, 7.1 Hz)
O
MS:
143.6
126.8
132.3
N
H
98.3
CN
184.3
11.39
134.7
8.33 (d, 8.3 Hz)
130.3
8.02 (d, 8.3 Hz)
123.7
O
116.5
Molekül, Basis [395.1]
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 395.1486;
ber.: 395.1481 (C21H21N3O5)
IR (KBr): 3418 (NH), 2912 (CH), 2216 (CN), 1728, 1640 (C=O), 1229 (CH), 962
(trans- C=C), 846 cm-1 (1,4 disubst. Benzen)
3-[5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-yl]-2-cyanoacrylsäureethylester (150)
CH2Cl2
CH3NO2
N
H
O
O
CN
140
SnCl4
Cl
O
149
N
H
O
O
CN 150
O
110
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Frei nach Ottoni O.[115] wird 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4-diethyl-1Hpyrrol (140, 1.6 g, 6.5 mmol) in abs. Dichlormethan gelöst und portionsweise mit
Zinn(IV)chlorid (1.07 ml, 7.4 mmol) unter einer Argonatmosphäre bei 0 °C versetzt.
Nach Entfernen des Eisbads wird der Ansatz 30 min bei Raumtemperatur gerührt.
Anschließend wird Benzoylchlorid (149, 913 mg, 750 µm, 6.5 mmol) und
Nitromethan (7.5 ml) zugegeben. Die Mischung wird 2 h bei Raumtemperatur
gerührt, mit 15 ml Eiswasser gequencht, filtriert und mit Ethylacetat (dreimal 15 ml)
extrahiert. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Magnesiumsulfat getrocknet
und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird aus Methanol
umkristallisiert.
Ausbeute :
1.3 g (3.7 mmol, 60.8%)
Smp.:
95 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
1.14 (t, 7.5Hz) 15.4 17.1 1.20 (t, 7.5Hz)
2.75 (q, 7.5Hz)
2.68 (q, 7.5Hz) 17.3
17.2
139.6
1.37 (t, 7.1Hz)
14.2
62.4
O
8.07 (s)
139.2
162.9
4.35 (q, 7.1Hz)
O
MS:
140.4
125.5
95.2
CN
134.3
128.7
N
H
7.53 (t, 7.4Hz)
128.3
7.78 (d, 7.5Hz)
129.1
186.4
10.01 (s)
7.61 (t, 7.4Hz)
132.6
O
117.8
Molekül/Basis [350.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 350.1625;
ber.: 350.163 (C21H22N2O3)
IR (KBr): 3405 (NH), 2977, 2934 (CH), 2211 (CN), 1720, 1644 (C=O), 1590 (C=C),
1447, 1235 cm-1 (CH)
CHN: gef.: 71.96% C, 6.30% H, 7.96% N; ber. : 71.98% C, 6.33% H, 7.99% N
3.2 Arbeitsvorschriften
111
5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (159)
3M NaOH
N
H
O
O
O
CN 150
O
N
H
O
159
Analog der Darstellung von (157) wird der 3-[5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2yl]-2cyanoacrylsäureethylester (150, 1.75 g, 5 mmol) 3 h in 50 ml 3M
Natriumhydroxid-Lösung unter Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird in Essigester (100
ml) gegossen. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und
über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt, das
Rohprodukt aus Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute :
1.16 g (4.5 mmol, 90.9%)
Smp.:
Zers. 235 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
1.28 (t, 7.6 Hz) 15.6 16.7 1.12 (t, 7.5 Hz)
2.68 (q,7.5 Hz)
2.80 (q, 7.6 Hz) 17.5
17.7
138.4
9.82 (s) 131.2
179.4
O
136.7
134.0
129.9
N
H
187.6
7.60 (t, 7.5 Hz)
132.5
7.51 (t, 7.5 Hz)
128.5
7.72 (d, 7.5 Hz)
128.8
O
MS: Molekül/Basis [255.2]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 255.1262;
ber.: 255.126 (C16H17NO2)
IR (KBr): 2958, 2925, 2865 (CH), 1638, 1604 (C=O), 1447 cm-1 (CH)
112
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
3Acyl-2-cyano-3-(3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-yl)-acrylsäureethylester (154)
N
H
O
O
CN
140
O
CH2Cl2
CH3NO2
O
Cl
SnCl4
N
H
O
152
O
CN
154
Analog der Darstellung von (150) 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4-diethyl1H-pyrrol wird 140 (1.6 g, 6.5 mmol) in abs. Dichlormethan gelöst und
portionsweise mit Zinn(IV)chlorid (1.07 ml, 7.4 mmol) unter einer Argonatmosphäre
bei 0 °C versetzt. Nach Entfernen des Eisbads wird der Ansatz 30 min bei
Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird Acetylchlorid (152, 550 mg, 500 µm, 7
mmol) und Nitromethan (7.5 ml) zugegeben. Die Mischung wird 2 h bei
Raumtemperatur gerührt, mit 15 ml Eiswasser gequencht, filtriert und mit
Ethylacetat (dreimal 15 ml) extrahiert. Die organische Phase wird abgetrennt, mit
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das
Rohprodukt wird aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute :
900g (3.1 mmol, 48 %)
Smp.:
94 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz):
1.15 (t, 7.6Hz) 15.5 17.0 1.20 (t, 7.5Hz)
2.61 (q, 7.6Hz) 17.2
18.1 2.75 (q, 7.5Hz)
O
139.4
139.0
2.56 (s)
7.41 (s)
27.7 188.8 126.2
1.40 (t, 7.2 Hz)
132.1
139.4
N
62.9
14.1
O
H
165.2
95.8
4.39 (q, 7.2 Hz)
12.75 (s)
CN
O
118.5
3.2 Arbeitsvorschriften
113
2-Cyano-3-[5-(4styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2yl]-acrylsäureethylester (163)
ZnCl2
N
H
O
C2H2Cl4
CN
O
N
H
O
143
40
O
O
Cl
O
CN
163
Zur Darstellung von 165 werden die Reakionsbedingungen zur Darstellung von 150
übertragen. 2-Cyano-3-(1H-pyrrol-2yl)-acrylsäureethylester (140, 1.14 g, 6 mmol)
wird in abs. Dichlormethan (15 ml) gelöst und bei 0 °C portionsweise mit
Zinn(IV)chlorid (1.07 ml, 7.4 mmol) unter einer Argonatmosphäre versetzt. Nach
Entfernen des Eisbads wird der Ansatz 30 min bei Raumtemperatur gerührt.
Anschließend wird Stilbenoylchlorid (40, 1.46 g, 6 mmol) und Nitromethan (7.5 ml)
zugegeben. Die Mischung wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt, mit 15 ml
Eiswasser gequencht, filtriert und mit Ethylacetat (dreimal 15 ml) extrahiert. Die
organische Phase wird abgetrennt, mit Magnesiumsulfat getrocknet und das
Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird aus Methanol
umkristallisiert.
Ausbeute :
1.53g (3.9 mmol, 64.3 %)
Smp.:
116 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
129.3
127.1
14.6
1.39 (t, 7.1 Hz)
62.5
4.37 (q, 7.1 Hz)
O
131.5
1.36 (d, 7.1 Hz)
7.82 (d, 8.2 Hz)
7.14 (d, 16.2) 130.1 135.3
7.66 (d, 8.2 Hz)
127.4
128.7 7.26 (d, 16.2)
7.77 (m)
129.9
137.7
141.5
143.5
7.62 (d, 8.3 Hz)
132.6
127.7
130.3
7.87
(d, 8.3 Hz)
8.07 (s)
188.7
137.2
163.0
O
117.7
CN
95.7
N
H
10.2 (s)
O
114
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
MS: Molekül/Basis [396.5]+.
IR (KBr): 3168 (CH), 2221 (CN), 1698 (C=O), 1600 (C=C), 1276 (C-O), 968 (transC=C), 765, 693 cm-1 (monosub. Benzen)
trans-5-(4-Styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (164)
3M NaOH
N
H
O
O
CN
O
O
163
N
H
O
164
trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-styryl-benzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (163, 1.53 g, 3.9 mmol) wird 3 h in 50 ml 3M Natriumhydroxidlösung unter
Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird in Essigester (100 ml) gegossen. Die organische
Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wird in
Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute :
800 mg ( 2 mmol, 51.7 %)
Smp.:
205 °C
1
H- (MeOD, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (MeOD, 75 MHz):
129.1
127.2
7.28 -7.36
128.4
1.13 (t, 7.5 Hz) 7.24 (d, 16.4 Hz) 136.8
127.4
126.8
7.58 (d, 7.2 Hz)
131.2
7.73 (d, 7.47 (d,
7.34 (d, 16.4 Hz)
1.5 Hz) 1.5 Hz) 129.7
141.1
137.9
9.59 (s) 130.0
188.7
O
133.0
137.1
7.71 (d, 8.5 Hz)
131.2
N
H
187.0
O
7.84 (d, 8.5 Hz)
3.2 Arbeitsvorschriften
MS:
115
Basis/Molekül [301.1]+.
HR-MS (hochaufgelöste Molmasse): gef.: 301.1106;
ber.: 301.1103 (C20H15NO2)
IR (KBr): 3294 (NH), 2962 (CH), 1643 (C=O), 1458, 1212 (CH), 962 cm-1 (trans
C=C)
3.2.5 Darstellung der Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien-2-carboxycarbonsäure (121)
HO
O
O
+
119
OH
120
121
Propiolsäure (120, 700 µm, 10 mmol) wird im Eisbad gekühlt, mit frisch
destilliertem Cyclopentadien (119, 2 ml, mmol) versetzt und 3 h bei Raumtemperatur
gerührt. Anschließend wird das überschüssige Cyclopentadien durch Destillation
entfernt. Übrig bleibt die weiße Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-dien-2-carboxycarbonsäure
(121).
Ausbeute :
1.2 g ( 9 mmol, 88 %)
Smp.:
93 °C
1
Lit.: 93 – 94 °C
H- (CD3OD, 300 MHz) und 13C-NMR-Daten (CD3OD, 75 MHz):
2.08 (dt, 6.4, 1.5 Hz)
2.11 (dtd, 6.4, 1.6, 0.6 Hz)
O
74.6
3.81 (m)
143.9
141.6
6.75 (ddd, 5.1, 3.2, 0.8 Hz)
52.0
169.9
OH
2.11 (ddd, 5.1, 3.1, 0.6 Hz)
2.11 (ddd, 3.3, 1.0, 0.6 Hz)
49.9
143.9 3.71 (m)159.1
116
3.2.6
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Darstellung der Tetrakis-(aminophenyl)porphyrine
Tetrakis-(o-nitrophenyl)porphyrin (36) [23]
O
O 2N
NO2
4
4
N
H
N
HAc
N
H
O2 N
H
25
NO2
35
N
N
NO2
36
o-Nitrobenzaldehyd (35, 25 g, 0.17 mol) wird in siedendem Eisessig (500 ml) gelöst.
Zu dieser Lösung wird langsam frisch destilliertes Pyrrol (25, 11.5 ml, 0.17 mol)
getropft. Die Reaktion muß unter Beobachtung bleiben, da die Reaktion exotherm ist
und zur Überhitzung neigt. Die entstandene schwarze Lösung wird weitere 20 min
unter Rückfluß erhitzt. Während des Abkühlvorganges wird Chloroform (60 ml)
hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird im Eisbad auf 35 °C gekühlt, das violette,
kristalline Produkt abgesaugt und mit drei Portionen Chloroform (25 ml) gewaschen.
Ausbeute :
4.24 g ( 5.3 mmol, 12.6 %)
Smp.:
>255 °C
Lit.[23]: 13.2 %
meso-Tetrakis(o-aminophenyl)porphyrin (37) [23]
H2N
O2N
HClaq
N
H
36
SnCl2 . 2 H2O
N
H
37
3.2 Arbeitsvorschriften
117
meso-Tetrakis-(o-nitrophenyl)porphyrin (36, 4 g, 5 mmol) wird in konz. Salzsäure
(200 ml) gelöst und bei Raumtemperatur mit einem Überschuß an Zinn(II)chlorid
Dihydrat (16.7 g, 74 mmol) versetzt. Die resultierende grüne Lösung wird schnell
auf 65 – 70 °C für 25 min erhitzt. Anschließend wird vorsichtig mit konz. wäßriger
Ammoniaklösung neutralisiert und Chloroform (300 ml) zu der noch heißen Lösung
gegeben. Die Lösung wird eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die
organische Phase wird abgetrennt und die wäßrige Phase mehrere Male mit
Chloroform (100 ml) extrahiert. Die organischen Phasen werden vereint, auf 250 ml
eingeengt, mit verd. wäßriger Ammoniaklösung und Wasser gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet, mit Ethanol (75 ml) und n-Heptan (50 ml) versetzt und
langsam einrotiert. Das Produkt wird abgesaugt und gut mit Methanol gewaschen.
Ausbeute:
3.20 g (4.7 mmol, 94 %);
Lit.[23]: 90 %
Die Abtrennung vom αααα-Isomer gelingt durch eine Filtriersäule. Eluierungsmittel
für die drei Isomeren mit kleinerer Retention (αβαβ, ααββ, αααβ) ist ein Gemisch
von Chloroform: Diethylether 1:1, für das αααα-Isomer Aceton: Diethylether 1:1.
Ausbeute:
800 mg (1.2 mmol, 25 %) αααα-Isomer
2.2 g (3.3 mmol, 69 %) αβαβ-, ααββ-, αααβ-Isomer
Reäquilibrierung nach Collman[22]:
αααβ
ααββ
αβαβ
∆
Toluen
Kieselgel
αααα
Kieselgel (36 g) und Toluen (85 ml) werden in einem 250 ml Dreihalskolben
vorgelegt, mit Argon gespült und zum Sieden erhitzt. Dann wird das
Isomerengemisch (1 g; αβαβ, ααββ, αααβ) hinzugegeben und 8 h unter Rückfluß
erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Mischung in eine chromatographische Säule
118
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
(6 cm φ) gegeben, das Toluen abgetrennt und erst mit Chloroform : Diethylether 1:1
und dann Aceton : Diethylether 1:1 eluiert. Das so erhaltene Tetra-α-Isomer wird in
Dichlormethan umkristallisiert.
Ausbeute :
700 mg ( 1.0 mmol, 70 %)
Smp.:
> 255 °C
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz)
7.07 (d, 8.1 Hz)
115.3 7.59 (dd, 8.1 Hz, 7.5 Hz)
129.8
3.49 (s)
H2N
8.91(s)
146.8
126.9
131.4
115.9
N
7.17 (t, 7.5 Hz)
117.7
7.87 (d, 7.5 Hz)
134.8
H
-2.67 (s)
meso-Tetrakis-[o-(4-trans-stilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (43)
meso-Tetrakis-[4-(p-ethoxycarbonylstilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (44)
meso-Tetrakis-(cinnamoylaminophenyl)porphyrin (42):
CH2Cl2
NEt3
H2N
N
H
37
O
HN
O
40
Cl
N
H
43
Zur Darstellung der Porphyrine 42, 43 und 44 wird das jeweilige Carbonylsäurechlorid (20 eq) (39 mg; 40, mg; 41 mg) in 5 ml Dichlormethan in einer
Argonatmosphäre gelöst und im Eisbad gekühlt. Anschließend wird das Porphyrin
3.2 Arbeitsvorschriften
119
(37, 66 mg, 0.1 mmol) und frisch destilliertes Triethylamin (1 ml) hinzugegeben und
erst 12 h bei Raumtemperatur gerührt, dann 2 h unter Rückfluß erhitzt. Die Reaktion
wird mit 20 ml Wasser gequencht. Die organische Phase wird mit Salzsäure (5 %),
gesättigter
Natriumhydrogencarbonat-Lösung,
Wasser
gewaschen
und
über
Magnesiumsulfat getrocknet. Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch
gereinigt (Alox, CH2Cl2; Sephadex LH20, Chloroform).
meso-Tetrakis-(4-Styrylbenzoylamino)phenylporphyrin (43):
Ausbeute: 24 mg (0.016 mmol, 16%)
Rf = 0.48 (CH2Cl2)
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125 MHz):
126.0
126.6
130.2
6.83 (d, 7.9 Hz)
128.06.13 (d, 16.3 Hz)
138.1
128.9
135.9
O
7.08 (m)
136.3
5.93 (d, 16.3 Hz)
126.6
7.08 (m)
126.4
165.3
8.02 (s)
HN
9.01 (s)
140.4
132.4
131.2
115.6
N
6.27 (d, 8.5 Hz)
6.70 (d, 8.5 Hz)
8.81 (dd, 8.4 Hz, 1.6 Hz)
121.8
7.90 (ddd, 8.4 Hz,7.5 Hz, 1.6 Hz)
130.2
7.54 (ddd, 8.4 Hz,7.5 Hz, 1.6 Hz)
123.5
7.86 (dd, 7.5 Hz, 1.6 Hz)
132.4
H
-2.56 (s)
MS: Molekül [1499.5]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3420 (NH), 3025 (CH), 1674 (C=O), 1604, 1580, 1521 (C=C), 1446 (CH),
965 (trans-C=C), 762, 694 cm-1 (1,2 disubst. Benzen)
UV-Vis (EtOH): λmax (log ε): 283 (4.86), 308 (4.95), 355 (4.67), 472 (5.47), 695
(5.06)
CHN: gef.: 80.48% C, 5.22 % H, 7.39 % N;
ber.: 83.29 % C, 4.97 % H, 7.47 % N
120
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
meso-Tetrakis-[4-(p-ethoxycarbonylstilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (44):
Ausbeute: (18 mg, 0.01mmol, 10 %)
Rf = 0.18 (CH2Cl2)
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125 MHz):
O
166.1
126.2
126.8
6.04 (d, 16.3 Hz)
126.2
6.74 (d, 8.4 Hz)
6.34 (d, 8.4 Hz)
128.5 6.16 (d, 16.3 Hz)
6.84 (d, 8.4 Hz)
133.0
165.1
8.04 (s)
HN
9.02 (s)
139.6
138.1
129.7
O
129.2
O
129.8
140.3
7.71 (d, 8.4 Hz)
8.79 (d, 8.4 Hz)
121.9
7.90 (t, 8.4 Hz)
130.2
133.0
131.5
115.6
N
7.55 (t, 8.4 Hz)
123.7
7.87 (d, 8.4 Hz)
136.0
H
-2.56 (s)
MS: Molekül [1787.8]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3419 (NH), 3025 (CH), 1712, 1678 (C=O), 1605, 1580 (C=C),
1443 (CH), 966 (trans-C=C), 851 (1,4 disubst. Benzen), 768, 700 cm-1 (1,2 disubst.
Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 242 (4.95), 332 (5.33), 447 (5.36), 592 (4.08), 642
(4.41)
CHN: gef.: 77.92 % C, 5.07 % H, 6.27 % N; ber.: 76.93 % C, 5.05 % H, 6.19 % N
meso-Tetrakis-(cinnamoylaminophenyl)porphyrin (42):
Ausbeute: 30 mg (0.025 mmol, 25 %)
Rf = 0.23 (CH2Cl2)
3.2 Arbeitsvorschriften
1
121
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125 MHz):
6.67 - 7.04
134.7
7.74 (d, 15.3 Hz)
O
119.7
142.2
5.40 (d, 15.3 Hz)
163.9
8.06 (s)
HN
9.11 (s)
142.5
133.8
132.0
115.4
N
127 - 128
8.08 (d, 7.6 Hz)
121.8
7.93 (t, 7.6 Hz)
130.1
7.58 (t, 7.6 Hz)
129.5
7.54 (d, 7.6 Hz)
135.2
H
-2.59 (s)
MS: Molekül [1195.4]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3410 (NH), 3057 (CH), 1681 (C=O), 1626, 1579 (C=C), 1445 (CH), 966
(trans-C=C), 761, 705 cm-1 (1,2 disubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 230 (5.10), 372 (4.54), 420 (5.39), 514 (4.35), 586
(3.89)
3.2.7
Darstellung von Bis-(aminophenyl)porphyrinen
5,15-Bis(o-nitrophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin
(74)[24]
O2N
O
NO2
N
H
61
N
H
N
1.MeOH
2.CH2Cl2
N
H
H
N
N
35
NO2
74
4,4´Diethyl-3,3´dimethyl-2,2´dipyrrylmethan (61, 2.5 g, 14 mmol) und o-Nitrobenzaldehyd (35, 2.1 g, 14mmol) werden in Methanol gelöst (150 ml). Nach Entgasung
122
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
mit Argon für 10 min wird p-Toluensulfonsäure (700 mg, 3.7 mmol) hinzugefügt.
Das Reaktionsgemisch wird abgedunkelt 15 min bei Raumtemperatur gerührt, dann 6
h stehen gelassen und über Nacht in den Kühlschrank gestellt. Das gelbbraune
Porphyrinogen wird abgesaugt und mit kaltem Methanol gewaschen.
Ausbeute (Porphyrinogen): 3.11 g (4.31 mmol, 61.63 %)
Das Porphyrinogen wird in Dichlormethan (200 ml) gelöst und mit DDQ (2.87 g)
versetzt. Die Mischung wird 30 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird
die Lösung eingeengt und mit einer Methanol : Triethylamin-Lösung 4:1 (50 ml)
verdünnt, um das Porphyrin auszufällen. Die Reaktionsmischung wird über Nacht im
Kühlschrank gelagert. Das Porphyrin wird abgesaugt , mit kaltem Methanol
gewaschen und aus Dichlormethan umkristallisiert.
Ausbeute :
2.1g ( 3.2 mmol, 45.4 % gesamt);
Smp.:
>255 °C
Lit.[24]: 23 %
5,15-Bis-(o-aminophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (75)[24]
O2N
H2N
N
N
H
H
N
NO2
N
N
HClaq
.
SnCl2 2H2O
N
H
H
N
NH2
74
75
N
3.2 Arbeitsvorschriften
123
Zu einer Lösung von 5,15-Bis(o-nitrophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (74, 2.1 g, 2.9 mmol) gelöst in 12N Salzsäure (110 ml) wird
Zinn(II)chlorid Dihydrat (5.5 g, 24 mmol) hinzugegeben. Der Ansatz wird bei Raumtemperatur 16 h gerührt, anschließend mit Wasser (100 ml) verdünnt, mit konz.
Ammoniaklösung neutralisiert und mit Dichlormethan extrahiert. Die organischen
Phasen werden vereint, mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet
und
im
Rotationsverdampfer
destilliert.
Das
Rohprodukt
wird
säulenchromatographisch gereinigt und dabei das cis- vom trans-Isomer getrennt.
Als stationäre Phase dient Aluminiumoxid neutral; eluiert wird mit Dichlormethan.
Ausbeute :
1.53 g ( 2.3 mmol, 79 %)
Smp.:
>255 °C
Rf (CH2Cl2) = 0.97 (trans-Isomer)
= 0.54 (cis-Isomer)
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
H2N 3.60 (s)
10.26 (s)
130.0
7.70 (dd, 7.4 Hz, 1.0 Hz)
115.4
N
146.7
119.0
113.6
141.4
133.7 127.3 13.5
NH2
144.8
17.8
N
136.1
145.5
20.0
H-2.3(s)
H
96.4
N
7.21 (td, 7.4 Hz, 1.6 Hz)
N
7.61 (td, 7.4 Hz, 1.0 Hz)
2.73 (s) 7.09 (dd, 7.4 Hz, 1.6 Hz)
1.82 (q, 7.7 Hz)
4.08 (t,, 7.7 Hz)
MS: Molekül [661.4]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3465 (NH), 2961, 2925, 2867 (CH), 1614 (C=C), 1451 (CH), 751, 688 cm1
(1,2 disubst. Benzen)
124
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Darstellung von Bis-(o-aminophenyl)porphyrin-Derivaten
Allgemeine Arbeitsvorschrift
CH2Cl2
NH2
N
H
N
O
HN
NEt3
N
74
N
H
R´
O
Cl
R
R; R´ =
42; 79
77; 82
O
O
40; 80
O
N
41; 83
N
76; 81
O
Zur Darstellung der Porphyrine 79, 80, 81, 82, und 83 wird das jeweilige
Carbonsäurechlorid (20 eq) (42, 330 mg; 40, 480 mg; 76, 490 mg; 77, 570 mg; 44,
620 mg) in 5 ml Dichlormethan in einer Argonatmosphäre gelöst und im Eisbad
gekühlt. Anschließend wird das Bis-(o-aminophenyl)-porphyrin (75, 66 mg, 0.1
mmol) und frisch destilliertes Triethylamin (1 ml) hinzugegeben und erst 12 h bei
Raumtemperatur gerührt, dann 2 h unter Rückfluß erhitzt. Die Reaktion wird mit 20
ml Wasser gequencht. Die organische Phase wird mit Salzsäure (5 %), gesättigter
Natriumhydrogencarbonat-Lösung, Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet.
Das
Rohprodukt
wird
säulenchromatographisch
(Aluminiumoxid, CH2Cl2; Sephadex LH20, Chloroform).
gereinigt
3.2 Arbeitsvorschriften
125
5,15-Bis-(o-Cinnamoylaminophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (79):
Ausbeute :
8 mg (0.01 mmol, 9%)
Rf = 0.60 (CH2Cl2:Cyclohexan 3:1)
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
7.01 (t, 7.6 Hz)
6.90 (t, 7.6 Hz)
6.82 (d, 7.6 Hz)
7.32 (d, 15.5 Hz)
5.34 (d, 15.5 Hz)
O
HN 7.21(s)
10.40(s)
124.3
N
130.8
130.3
111.5
142.0
120.6
9.11 (d, 7.6 Hz)
133.6
139.2 13.8 145.8
NH
O
N
145.4
H-2.3(s)
H
7.97 (dd, 7.5 Hz, 7.6 Hz)
N
7.63 (dd, 7.5 Hz, 7.6 Hz)
2.67 (s)
136.2
97.2
20.1
17.8
N
7.94 (d, 7.5 Hz)
1.86 (q, 7.5 Hz)
4.12 (t,, 7.5 Hz)
164.0
120.8
141.9
133.6
127.6
128.3
129.6
MS: Molekül [835.5]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3398 (NH), 2963, 2927, 2869 (CH), 1685 (C=O), 1580 (C=C), 1443 (CH),
971 (trans C=C), 848 (1,2 disubst. Benzen), 760, 686 cm-1 (monosubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 296 (4.65), 409 (5.18), 507 (4.11), 541 (3.73), 574
(3.81)
126
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
5,15-Bis-(trans-o-stilbenoylaminophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (80):
Ausbeute:
32 mg (0.03 mmol, 30%)
Rf = 0.76 (CH2Cl2:CH 3:1)
1
H- (CDCl3, 500MHz) und 13C-NMR-NMR-Daten (CDCl3, 125MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
7.22 (t, 7.5 Hz)
7.29 (t, 7.5 Hz)
7.33 (d, 7.5 Hz)
6.82 (d, 16.3 Hz)
6.75 (d, 16.3 Hz)
6.81 (d, 7.4 Hz)
6.92 (d, 7.4 Hz)
7.95 (s)
124.3
N
130.9
130.4
139.2
120.3
H
111.3
-2.31(s)
N
140.2
12.3 145.4
145.9 136.4
NH
19.9
15.0
O
HN
10.32 (s)
132.8
96.9
H
O
9.08 (d, 7.2 Hz)
N
7.91 (t, 7.2 Hz)
N
4.04 (q,
7.2 Hz)
7.58 (t, 7.2 Hz)
2.61 (s) 7.93 (d, 7.2 Hz)
1.76 (t, 7.2 Hz)
164.9
128.6
133.7
126.5
142.0
128.0
130.5
126.7
136.0
126.1
126.8
MS: Molekül [1073.5]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3408 (NH), 3025, 2962, 2926, 2868 (CH), 1678 (C=O), 1581 (C=C), 1444
(CH), 961 (trans C=C), 762, 690 cm –1 (monosub. Benzen)
3.2 Arbeitsvorschriften
127
UV-Vis (MeOH): λmax (log ε): 241 (4.47), 304 (4.77), 379 (4.72), 451 (5.44), 507
(3.76), 536 (3.76), 581 (4.30), 630 (4.30)
CHN: gef.: 81.6 % C, 6.43 % H, 7.58 % N;
ber.: 82.8 % C, 6.39 % H, 7.83 % N
5,15-Bis-[o-(Phenylazobenzoyl)aminophenyl]-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17tetramethylporphyrin (81):
Ausbeute:
42 mg (0.04 mmol, 34%)
Rf = 0.68 (CH2Cl2:CH 3:1)
1
H- (CDCl3, 500MHz) und 13C-NMR-NMR-Daten (CDCl3, 125MHz)
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
7.11 – 7.50
N
N
6.66 (d, 8.5 Hz)
6.95 (d, 8.5 Hz)
7.97 (s)
124.5
10.31 (s)
130.5
130.9
131.5
111.2
N
142.0
120.4
139.0
N
13.8 145.4
NH
O
N
H-2.33(s)
H
N
17.7
164.6
145.9135.9
97.4
20.0
4.04 (q, 7.2 Hz)
HN
O
9.07 (d, 7.5 Hz)
7.91 (t, 7.5 Hz)
7.60 (t, 7.5 Hz)
2.62 (s) 7.93 (d, 7.5 Hz)
1.76 (t, 7.6 Hz)
129.0
133.8
122.8
153.7
N
N
122.4
152.2
127.3
124.5
MS: Molekül [1077.5]+., Basis [307.0]+.
IR (KBr): 3409 (NH), 2963, 2928, 2869 (CH), 1681 (C=O), 1581 (C=C), 1443 (CH),
971 (trans -HC=CH-), 770, 688 cm-1 (monosubst. Benzen)
128
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 242 (4.74), 335 (4.92), 391 (4.70), 448 (5.31), 580
(4.21)
CHN: gef.: 77.14 % C, 5.94 % H, 12.76 % N;
ber.: 78.04 % C, 5.99 % H, 13.0 % N
5,15-Bis-[o-(p-methoxycarbonyl)stilbenoylaminophenyl]-2,8,12,18-tetraethyl3,7,13,17-tetramethylporphyrin (82):
Ausbeute:
24 mg (0.02 mmol, 20%)
Rf = 0.14 (CH2Cl2:CH 3:1)
1
H- (CDCl3+TFA, 500MHz) und 13C-NMR-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125MHz)
(Im Vergleich mit 83 zugeordnet)
3.90 (s)
O
O
7.37 (d, 8.4 Hz)
6.78 (d, 8.4 Hz)
6.73 (d, 16.3 Hz)
6.71 (d, 16.3 Hz)
7.17 (d, 8.2 Hz)
7.95 (d, 8.2 Hz)
O
7.95 (s)
HN
10.24 (s)
126.8
135.0
8.56 (d, 7.6 Hz)
N
130.5
130.8
120.3
N
12.8 144.0
144.2
NH
135.9
19.8
15.9
O
H -1.52 (s)
H
111.0
143.6
138.2
N
8.04 (t, 7.6 Hz)
N
2.37 (s)
97.0
167.0
130.1
129.6
126.2
141.1
129.4
129.8
126.4
140.5
127.4
130.9
O
167.2
O
52.3
4.04 (q,
7.6 Hz)
7.84 (t, 7.6 Hz)
8.34 (d, 7.6 Hz)
1.77 (t, 7.6 Hz)
3.2 Arbeitsvorschriften
129
MS: Molekül [1189.5]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3405 (NH), 2964, 2927, 2869 (CH), 1719, 1678 (C=O), 1606 (C=C), 1521
(CH), 1441 (CH), 965 (trans C=C), 853 cm-1 (1,2 disubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 243 (4.63), 334 (5.06), 446 (5.19), 579 (4.15), 626
(3.91)
5,15-Bis-[o-(p-ethoxycarbonyl)stilbenoylaminophenyl]-2,8,12,18-tetraethyl3,7,13,17-tetramethylporphyrin (83):
Ausbeute :
38 mg (0.03 mmol, 31%)
Rf = 0.28 (CH2Cl2:CH 3:1)
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
1.33 (t, 7.1 Hz)
4.29 (q, 7.1 Hz)
O
O
6.57 (d, 8.3 Hz)
6.51 (d, 8.3 Hz)
6.58 (d, 16.6 Hz)
6.51 (d, 16.6 Hz)
7.17 (d, 8.4 Hz)
7.80 (d, 8.4 Hz)
7.95 (s)
10.24 (s)
124.4
9.08 (d, 7.6 Hz)
133.7
N
130.9
130.5
N
14.4 145.4
NH
O
H-2.29 (s)
H
111.3
140.3
139.7
120.3
O
HN
145.9 136.2
97.4
20.0
17.8
164.8
129.9
129.6
126.3
140.8
129.2
129.4
126.4
139.5
126.7
130.9
O
166.2
O
61.0
13.8
N
N
4.04 (q,
7.6 Hz)
7.92 (t, 7.6 Hz)
7.59 (t, 7.6 Hz)
2.31 (s) 7.95 (d, 7.6 Hz)
1.77 (t, 7.6 Hz)
130
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
MS: Molekül [1217.8]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3405 (NH), 2965, 2927, 2869 (CH), 1714, 1680 (C=O), 1606, 1580 (C=C)
1443 (CH), 954 (trans-C=C), 853 (1,2 disubst. Benzen), 770, 700 cm-1 (1,4 disubst.
Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 242 (4.72), 334 (5.14), 395 (4.71), 447 (5.29), 579
(4.21)
CHN: gef.: 77.51 % C, 6.05 % H, 6.75 % N;
3.2.8
ber.: 78.92 % C, 6.29 % H, 6.90 % N
Darstellung 5,15-disubstituierter Porphyrine
5,15-Diaryl-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrine
Allgemeine Arbeitsvorschrift:
R´
N
O
N
H
R
N
H
1.MeOH
N
2.CH2Cl2
H
H
N
N
R´
61
R; R´ =
38; 71
O
O
66; 72
N
69; 73
3.2 Arbeitsvorschriften
131
4,4´-Diethyl-3,3´-dimethyl-2,2´dipyrrylmethan (61, 1.17 g, 5 mmol) und der
Aldehyd (5 mmol) werden in entgastem Methanol (150 ml) gelöst und tropfenweise
mit einer Lösung von p-Toluensulfonsäure (250 mg) in Methanol (10 ml) versetzt.
Die Reaktionslösung wird abgedunkelt, 15 min bei Raumtemperatur gerührt, 6 h bei
Raumtemperatur stehen gelassen und dann über Nacht im Kühlschrank (4 °C)
deponiert. Anschließend wird das Porphyrinogen abfiltriert, mit kaltem Methanol
gewaschen und im Vakuum getrocknet. Das Porphyrinogen (2 mmol) wird in
Dichlormethan (150 ml) gelöst, mit DDQ (3 eq, 1.7 g, 6 mmol) versetzt und der
Ansatz eine halbe Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die Lösung wird auf die
Hälfte eingeengt und mit 50 ml einer Mischung (Methanol: Triethylamin 4:1)
verdünnt, um das Porphyrin auszufällen. Die Lösung wird über Nacht im
Tiefkühlschrank (−18 °C) gelagert. Das ausgefallene Porphyrin wird abgesaugt, mit
kaltem Methanol gewaschen und aus Dichlormethan umkristallisiert.
Ausbeuten: 4-Stilbenyl-Derivat: 940 mg (71, 1.1 mmol, 45%)
4´-Methoxycarbonyl-4-stilbenyl-Derivat: 1.12 g (72,1.2 mmol, 47%)
4´-N,N-Dimethylamino-4-stilbenyl-Derivat: 840 mg (73, 0.9 mmol, 36%)
5,15-Bis-(trans-Stilbenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (71):
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3+TFA, 125 MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
129.0
134.9
127.1
137.0
127.7
127.0
139.4 137.9
8.27 (d, 8.1 Hz)
10.21
136. 1
N
119.0
140.3
131.4
142.9
13.4
15.8
N
H-2.11 (s)
H
135.0
143.8
20.0
97.1
8.08 (d, 8.1 Hz)
N
7.47 (t, 16.3 Hz)
7.72 (d, 7.2 Hz)
7.49 (t, 7.2 Hz)
N
2.32 (s)
7.55 (t, 16.3 Hz)
7.39 (t, 7.2 Hz)
1.40 (d, 7.6 Hz)
3.74 (d, 7.6 Hz)
MS: Molekül [835.5]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 3448 (NH), 3022, 2960, 2926, 2868 (CH), 1595 (C=C), 1440 (CH), 963
(trans-C=C), 811 (1,4-disubst. Benzen), 772, 690 cm-1 (monosubst. Benzen)
132
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 308 (4.30), 412 (5.04), 453 (4.11), 508 (3.89), 574
(3.55)
CHN: gef.: 83.88 % C, 7.0 % H, 6.39 % N; ber.: 86.3 % C, 7.0 % H, 6.7 % N
gef.: 83.66 % C, 6.54 % H, 6.51 % N
5,15-Bis-(p-Methoxycarbonylstilbenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (72):
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3+TFA, 125 MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
130.5
O
127.0
130.0
129.4 141.7
168.8
53.1
N
119.1
138.6 138.5
O
8.28 (d, 7.8 Hz)
8.11 (d, 7.8 Hz)
10.24 (s)
136.1
127.5
140.6
130.6
142.9
13.4
N
H-2.31 (s)
H
134.6
143.8
15.8
97.3
20.0
N
7.55 (t, 16.3 Hz)
7.79 (d, 8.1 Hz)
2.31 (s)
7.60 (t, 16.3 Hz)
O
1.39 (d, 7.2 Hz)
3.75 (d, 7.2 Hz)
8.15 (d, 8.1 Hz)
MS: Molekül [951.4]+., Basis [307.1]+.
IR (KBr): 2959, 2918, 2858 (CH), 1714 (C=O), 1604 (C=C), 1278 (C-O), 1434
(CH), 953 (trans-C=C), 812 cm-1 (1,4 disubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 243 (4.74), 322 (5.03), 414 (5.42), 477 (4.64), 506
(4.59), 540 (4.17), 574 (4.21), 624 (3.85)
5,15-Bis-[trans-p-(N,N-dimethylamino)stilbenyl]-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17tetramethylporphyrin (73):
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3+TFA, 125 MHz):
(Im Vergleich mit 72 und Inkrementberechnungen zugeordnet)
120.7
46.7 N
127.4
129.0
154.7
129.0
8.10 (d, 7.8 Hz)
N
129.0
140.0 138.3
119.2
140.3
13.4
8.29 (d, 7.8 Hz)
10.24 (s)
136.1
130.6
141.1
15.8
N
143.6 135.1
20.0
H -2.34(s)
H
O
N
N
7.86 (d, 8.4Hz)
7.50 (d, 16.3 Hz)
N
2.31 (s)
97.3
1.39 (t, 7.2 Hz)
3.75 (q, 7.2 Hz)
N 3.40 (s)
7.53 (d, 16.3 Hz)
7.63 (d, 8.4 Hz)
4.04 (s)
3.2 Arbeitsvorschriften
133
MS: Molekül [921.7]+., Basis [307.0]+.
IR (KBr): 3448 (NH), 3022, 2960, 2926, 2868 (CH), 1595 (C=C) 1440 (CH), 963
(trans C=C), 811 (1,4 disubst. Benzen), 772, 690 cm-1 (monosubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 246 (4.54), 413 (4.99), 506 (4.10), 575 (3.85), 631
(3.64)
3.2.9
Darstellung Mono-meso-substituierter Porphyrine
2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethyl-5-stilbenylporphyrin (168);
5-Phenyl-2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethyl-porphyrin (169)
BnO2C
N
H
N
H
129
O
N
H
O
N
H
CO2Bn
1) Pd/C/H2
THF
2)HCl/DDQ
CH2Cl2
N
N
H
H
N
N
168
157
2,5-Bis[(5-benzyloxycarbonyl-3-ethyl-4-methylpyrrol-2-yl)methyl]-3,4-diethylpyrrol
(129, 500 mg, 0.8 mmol, 1 eq), Palladium (10% auf Aktivkohle, 300mg) und
Triethylamin (5 Tropfen) werden in absolutem Tetrahydrofuran (150 ml) vereint und
über Nacht mit Wasserstoff begast. Anschließend wird die Lösung rasch durch
Filtration von der Aktivkohle getrennt und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt.
Zur Cyclisierung wird der Aldehyd 157 (286 mg) für 168 und 154 (204 mg), für 169
(0.8 mmol, 1 eq) in Methanol (100 ml) gelöst und mit Chloroform (1.3 l) verdünnt.
Das Tripyrran wird roh weiterverwendet und als vollständig umgesetzt definiert. Es
wird in Chloroform (100 ml) gelöst und dem Ketoaldehyd zugeführt. Danach wird
rauchende Salzsäure (5 Tropfen) zur Reaktionslösung gegeben, welche 6 h bei
Raumtemperatur offen zur Luft, aber unter Lichtausschluß gerührt wird. Es wird
134
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
weitere 15 min nach der Zugabe von DDQ (1 eq, 182 mg, 0.8 mmol) gerührt und
anschließend das Lösungsmittel im Vakuum entfernt.
Das Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt, erst Aluminiumoxid,
Chloroform: Methanol 30:1, dann Aluminiumoxid, Dichlormethan: Cyclohexan 3:1,
dann Aluminiumoxid, Dichlormethan
2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethyl-5-stilbenylporphyrin (168):
Ausbeute: 35 mg (0.05 mmol, 6 %)
Rf = 0.54 (CH2Cl2)
1
H- (CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3, 125 MHz):
(Im Vergleich mit 172 zugeordnet)
16.3 1.38
11.7 2.76 (s)
1.92 17.6
4.10 19.1
97.0 10.21 (s)
142.2
141.9
146.3
10.04 (s)96.6
145.1
19.9 2.98
134.5
142.5
N
N
H− 3.43
H − 3.33
N
N
130.7
14.4 0.63
7.18 130.6
135.0
139.3
4.10 19.9
7.50 126.8
18.6 1.92
137.0
140.3
127.8 7.12
104.9
7.96 128.8
128.0 7.34
128.2 7.28
126.6 7.63
12.4 3.62 (s)
1.92 17.6
19.1 4.10
17.6 1.92
2.98 19.9
1.38 16.3
MS: Molekül+Matrix [837]+.
IR (KBr): 3268 (NH), 2961, 2928, 2868 (CH), 1601 (C=C), 1416 (CH), 956 (transC=C), 834 (1,4-disubst. Benzen), 745, 687 cm-1 (monosubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 269 (4.29), 357 (4.64), 433 (4.97), 463 (4.93), 572
(4.16), 620 (3.94)
2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethyl-5-phenylporphyrin (169):
Ausbeute: 18 mg ( 0.03 mmol, 4 %)
Rf = 0.57 (CH2Cl2)
3.2 Arbeitsvorschriften
1
135
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125 MHz):
(Im Vergleich mit 173 zugeordnet)
16.3 1.38
11.7 2.76 (s)
1.92 17.6
4.10 19.1
97.0 10.21 (s)
142.2
141.9
146.3
10.04 (s)96.6
19.9 2.29
145.1
134.5
142.5
N
N
H− 3.44
H − 3.33
N
N
130.7
14.4 0.63
18.6 1.92
135.0
139.3
7.95 - 7.51
104.9
128.8
4.10 19.9
126.6
12.4 3.65 (s)
1.92 17.6
19.1 4.10
17.6 1.92
2.97 19.9
1.80 16.3
MS: Molekül+Matrix [735]+.
IR (KBr): 3268 (NH), 2962, 2928, 2868 (CH), 1600 (C=C), δ = 1413 (CH), 745, 677
cm-1 (monosubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 279 (4.10), 392 (4.65), 441 (4.96), 571 (4.14), 620
(3.89)
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-stilbenylporphyrin (172)
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-phenylporphyrin (173)
t-BuO2C
N
H
N
H
170
N
H
CO 2t-Bu
1)CF3CO2H
2)NEt3/DDQ
CH2Cl2
N
N
H
H
N
N
O
N
H
O
172
157
Di-t-butylhexaethyltripyrrandicarboxylat (170, 594 mg, 1 mmol) wird in absolutem
Dichlormethan (10 ml) gelöst, mit Trifluoressigsäure (10 ml) versetzt und unter
Argonatmospäre bei Raumtemperatur 15 min gerührt. Die Lösung wird mit
136
3 Präparativer und spektroskopischer Teil
Dichlormethan (220 ml) verdünnt und weitere 15 min gerührt. Der Ketoaldehyd 157
(375 mg) für 172 bzw. 154 (255 mg) für 173 (1 eq, 1mmol) wird in Dichlormethan
(20 ml) gelöst und innerhalb 15 min zur Lösung tropfenweise gegeben. Die
rotbraune Lösung wird weitere 3.5 h unter Lichtschutz bei Raumtemperatur gerührt.
Dann wird die Lösung im Eisbad gekühlt und mit Triethylamin (15 ml) innerhalb 20
min neutralisiert. Es wird DDQ (250 mg, 1.1 mmol) addiert, das Eisbad entfernt und
weitere 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Lösung wird solange mit Wasser
extrahiert, bis die Wasserphase farblos ist. Die organische Phase wird über
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Das
Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt, erst mit einer Filtriersäule:
Aluminiumoxid, Chloroform: Methanol 30:1, dann Aluminiumoxid, Dichlormethan
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-stilbenylporphyrin (172):
Ausbeute: 21 mg (0.03 mmol, 3 %)
Rf = 0.62 (CH2Cl2)
1
H-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR (CDCl3+TFA, 125 MHz):
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
1.36 (m)
16.3 1.36 (m)
20.0 2.95, 3.14 (m)
18.3
20.0 2.95, 3.14 (m)
18.6
14.7 0.63 (t, 7.2 Hz)
97.2 10.21 (s)
1.91(m)
142.2
7.51 (d, 7.5 Hz)
134.5
19.9
2.13 (q, 7.2 Hz)
126.8 128.0 7.30 (t, 7.5 Hz)
18.4
144.9
142.3
4.08 (m)
7.20 (d, 16.3 Hz)
131.9
141.6
130.6
7.27 (t, 7.5 Hz)
135.3
145.5
137.0
− 3.30
128.2
139.4
140.3
10.02 (s) 96.6
− 3.16
104.7
127.8 7.14 (d, 16.3 Hz)
N
N
H
N
H
N
7.97 (d, 8.1 Hz) 7.65 (d, 8.1 Hz)
128.8 126.6
MS: Molekül+Matrix [865]+.
IR (KBr): 3273 (NH), 2962, 2929, 2868 (CH), 1590 (C=C) cm-1, 1417 (CH), 950
(trans- C=C), 837 (1,4 disubst. Benzen), 745, 688 cm-1 (monosubst. Benzen)
3.2 Arbeitsvorschriften
137
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 243 (4.18), 342 (4.26), 404 (4.36), 444 (4.60), 464
(4.55), 573 (3.81), 620 (3.56)
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-phenylporphyrin (173):
Ausbeute: 11 mg (0.02 mmol, 2 %)
Rf = 0.68 (CH2Cl2).
1
H- (CDCl3+TFA, 500 MHz) und 13C-NMR-Daten (CDCl3+TFA, 125 MHz)
(Anhand HH-COSY-, HMQC- und HMBC-Spektren zugeordnet)
1.36 (m)
18.3
16.3 1.34 (m)
20.0 2.93, 3.12 (m)
1.92 (m) 18.6
4.09 (m) 19.9
97.2 10.21(s)
142.2
145.5
142.3
144.9
141.5
N
N
H
10.02 (s) 96.6
20.0 2.93, 3.12 (m)
− 3.30
N
H − 3.16
N
14.7 0.63(t, 7.2 Hz)
134.8
131.9
18.4 2.12 (q, 7.2 Hz)
7.53 - 7.95 (m)
135.4
140.6
131.1
104.7
128.6
128.0
MS: Molekül+Matrix [764]+.
IR (KBr): 3256 (NH), 2962, 2929, 2868 (CH), 1602 (C=C), 1411 (CH), 734, 696
cm-1 (monosubst. Benzen)
UV-Vis (CHCl3): λmax (log ε): 245 (4.01), 323 (4.08), 409 (4.75), 413 (4.77), 418
(4.74), 511 (3.87), 578 (3.51), 630 (3.36)
138
4
Zusammenfassung und Ausblicke
4 Zusammenfassung und Ausblicke
Ein Ziel dieser Arbeit war die Darstellung mono-meso-substituierter Porphyrine. In
diesem Rahmen wurde eine neue Molekülfamilie (5-Acyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2aldehyde) und diverse neue Stilbene synthetisiert.
Mono-meso-substituierte Porphyrine wie 2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethyl-5stilbenylporphyrin
phyrin
(169),
(168),
5-Phenyl-2,3,8,12,13,17-Hexaethyl-7,18-dimethylpor-
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-stilbenylporphyrin
2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-5-phenylporphyrin
(173)
(vgl.
(172)
und
nachstehende
Übersicht), wurden durch eine Abwandlung der [3+1]-Cyclokondensation hergestellt.
Tripyrrane
wie
3,4-diethylpyrrol
2,5-Bis[(5-carboxycarbonyl-3-ethyl-4-methylpyrrol-2-yl)methyl](130)
und
2,5-Bis[(5-t-butoxycarbonyl-3,4-diethylpyrrol-2-
yl)methyl]-3,4-diethylpyrrol (170) wurden erstmals nicht mit einem Dialdehyd,
sondern mit den Acylaldehyden 5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyd
(159) sowie trans-3,4-Diethyl-5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-carbaldehyd (157)
umgesetzt.
Die
geschützten
5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyde
wie
trans-2-Cyano-3-[3,4-
diethyl-5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester
(144),
trans-2-
Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-stilbenoylethylester)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester
(145), trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-phenylazobenzoyl)-1H-pyrrol-2-yl]-acrylsäureethylester (146), trans-2-Cyano-3-[3,4-diethyl-5-(4-nitrobenzopyl)-1H-pyrrol2-yl]-acrylsäureethylester
(148),
2-Cyano-3-[5-(4-styrylbenzoyl)-1H-pyrrol-2yl]-
acrylsäureethylester (163), 3-[5-Benzoyl-3,4-diethyl-1H-pyrrol-2-yl]-2-cyanoacrylsäureethylester (150) sind wiederum durch eine Modifizierung der Friedel-CraftsAcylierung nach Person[114] oder Ottoni[115] darstellbar.
Die Acylierung der geschützten 5-Acyl-1H-pyrrol-2-carbaldehyde über eine
Vilsmeier-Reaktion nach Wallace[26] gelang nicht.
Zur Acylierung nach Person[114] oder Ottoni[115] wurde das 2-(2-Cyano-2-ethoxycarbonylethenyl)-3,4-diethyl-1H-pyrrol mit verschiedenen Carbonsäurechloriden und
3.2 Arbeitsvorschriften
139
der Lewis-Säure Zink(II)chlorid oder Zinn(IV)chlorid umgesetzt. Für die
Acylierungen sind auch 4´-substituierte Stilbenoylchloride verwendet worden,
welche durch eine überarbeitete allgemeine Reaktionsvorschrift analog der HeckReaktion[75] aus der 4-Vinylbenzoesäure und diversen Bromiden und anschließender
Chlorierung durch Oxalylchlorid synthetisiert wurden.
trans-4´-Butylstilben-4-carbonsäure (102), trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäure
(103),
trans-4´-N,N-Diethylaminostilben-4-carbonsäure
(104),
trans-4´-(1,3-
Dioxolan-2-yl)-stilben-4-carbonsäure (64), trans-4´-Caboxystilben-4-sulfonsäuremethylester (106), trans-4´-Thioethoxystilben-4-carbonsäurechlorid (78), trans-4´Butylstilben-4-carbonsäurechlorid (107), trans-4´-Formylstilben-4-carbonsäure (66),
trans-4-Formylstilben-4-carbonsäuremethylester (68) und 2,7-Bis-(trans-4-carboxystyryl)fluoren (109) wurden als neue Stilbene synthetisiert. Für die bekannten
Stilbene wie trans-4´-Hydroxystilben-4-carbonsäure (105), trans-4´-Methoxycarbonylstilben-4-carbonsäure
(77)
und
trans-4´-N,N-Dimethylaminostilben-4-
carbonsäure (85) wurden durch gänderte Reaktionsbedingungen der Heck-Reaktion
die Ausbeuten verbessert:.
Der trans-4´-(N,N-Dimethylamino)-stilben-4-carbaldehyd (69) wurde analog zu den
Reaktionsbedingungen von Manecke G. und Luettke S.[96] dargestellt.
Eine weitere Möglichkeit, meso-monosubstituierte Porphyrine darzustellen, wäre die
[3+1]-Cyclokondensation eines Tripyrrans mit einem 2,5-Diol nach Taniguchi et
al.[130] oder die [2+2]-Cyclokondensation eines Dipyrrylmethans mit einem Diol nach
Lindsey[60].
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Darstellung substituierter „picket fence“Porphyrine, wie das meso-Tetrakis-[o-(cinnamoyl)aminophenyl]porphyrin (42), das
meso-Tetrakis-[o-(4-trans-stilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (43) und das mesoTetrakis-[o-(4-trans-ethoxycarbonylstilbenoyl)aminophenyl]porphyrin (44), sowie
die acylierten Bis-(aminophenyl)porphyrine, 5,15-Bis-(o-Cinnamoylaminophenyl)2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (79), 5,15-Bis-(trans-o-stilbenoylaminophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (80), 5,15-Bis[o-(Phenylazobenzoyl)aminophenyl]-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin
(81),
5,15-Bis-[o-(p-methoxycarbonyl)stilbenoylaminophenyl]-2,8,12,18-
tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (82) und 5,15-Bis-[o-(p-ethoxycarbonyl)-
140
4
Zusammenfassung und Ausblicke
stilbenoylaminophenyl]-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (83) (s.
Übersicht) gelang durch Acylierung des Tetra-α-tetrakis(o-aminophenyl)porphyrins
(37)
und
5,15-Bis-(o-aminophenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethyl-
porphyrin (75) mit den entsprechenden Carbonsäurechloriden in absolutem
Dichlormethan und Triethylamin, wobei die anschliessende Reinigung von nicht
umgesetztem Carbonsäurechlorid zu hohen Ausbeuteverlusten führte.
Der Weg über einen Aktivester, um auch andere Carbonsäuren, wie Vitamin-ASäure oder Norbornadiencarbonsäure über eine Amidbindung an das Porphyrin zu
binden, brachte nicht die gewünschten Ergebnisse.
Bei der Darstellung der 5,15-diarylsubstituierten Porphyrine, wie das 5,15-Bis(trans-Stilbenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (71), das 5,15Bis-(p-Methoxycarbonylstilbenyl)-2,8,12,18-tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (72) und das 5,15-Bis-[trans-p-(N,N-dimethylamino)stilbenyl]-2,8,12,18tetraethyl-3,7,13,17-tetramethylporphyrin (73) (s. Übersicht), konnten die Ausbeuten
erhöht werden, indem man das Dipyrrylmethan nicht roh einsetzte, sondern vorher
durch eine Kugelrohrdestillation aufreinigte.
Die Löslichkeit der neu dargestellten Porphyrine nimmt wie erwartet bei 4´Substitution der Stilbeneinheit zu. Bei einigen Porphyrinen reicht die Löslichkeit
nicht aus, um NMR-Spektren in reinem CDCl3 aufzunehmen. In diesen Fällen wird
die Löslichkeit des Porphyrins durch deuterierte Trifluoressigsäure (TFA) erhöht,
was jedoch die Signallage der Protonen und C-Atome verändert (s.Anhang Abb. 37).
Die ersten Bestrahlungsergebnisse mit einer Quecksilberdampflampe haben gezeigt,
dass die Pyrrol-Vorstufen 144, 145 und 157 cis-trans-isomerisieren können, aber die
Rückreaktion verläuft zu langsam.
Die
Bestrahlung
der
Stilbenylporphyrine
führt
zur
vollständigen
Atrop-
isomerisierung. Die Rückisomerisierung erfolgt nicht spontan, sondern nach
Chromatographie durch eine Sephadex-Säule.
Im Überblick sind die wichtigsten Synthesen zusammengefasst.
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
141
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
Stilbene
Stilbene durch Heck-Reaktion:
Pd(OAc)2 R´
R
+
(o-tol)3P
O
O
Cl
Cl
R´´
nBu3N
Br
80
O
OH
O
O
OH
Cl
R = -CO2Me (92), -CO2Et (93), -nBu (94), -SEt (95), -NMe2 (96), -NEt2 (97), -OH (98), -SO2Me (99), -C2H4O2 (63)
R´ = -CO2Me (100), -CO2Et (101), -nBu (102), -SEt (103), -NMe2 (85), -NEt2 (104), -OH (105), -SO2Me (105), -C2H4O2 (64)
R´´ = -CO2Me (77), -CO2Et (41), -nBu (106), -SEt (107)
Br
Pd(OAc) 2
110
111
SOCl2
(o-tol)3P
O
nBu3N
OH
O
112
O
40
Cl
OH
Stilbene durch Wittig-Reaktion:
Cl
Cl
Cl
Svern-Ox.
HO
HO
Cl
OH
O
O
113
P
PPh3
O
Xylen
O
114
O
115
116
O
O
O
Cl
N
P
117
O
O
0.2M H2SO4
LiOMe
O
Aceton
N
N
116
118
69
Formylstilbencarbonsäuremethylester 66:
O
O
O
O
Aceton
0.2M H2SO4
CH2N2
O
64
OH
O
67
OH
66
O
OMe
142
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
Friedel Crafts-Acylierungen
Acylierung mit Zink(II)chorid
O
Cl
40
ZnCl2/C2H2Cl4
N
H
O
O
O
Cl
O
CN
144
O
41
O
145
ZnCl2/C2H2Cl4
O
Cl
O
N
NC
140
N
N
H
76
O
146
ZnCl2/C2H2Cl4
O
Cl
O2N
147
148
ZnCl2/C2H2Cl4
Acylierung mit Zinn(IV)chorid
O
Cl
149
SnCl4/CH3 NO2 /CH 2Cl 2
N
H
O
O
N
H
O
NC
140
CN
150
O
Cl
O
152
O
SnCl4/CH3NO2 /CH2Cl2
N
H
O
CN
O
154
O
Cl
N
H
O
NC
143
O
40
SnCl4/CH3NO2 /CH2 Cl2
N
H
O
O
CN
162
O
O
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
143
Entschützung der Aldehydfunktion durch 3M NaOH
3M NaOH
N
H
O
CN
O
O
N
H
O
144
O
157
145
3M NaOH
150
3M NaOH
158
159
3M NaOH
N
H
O
CN
O
O
O
162
N
H
O
163
Cyclisierung zu mono- meso-substituierten Porphyrinen
HO2C
N
H
N
H
CO2H
N
H
CH2Cl2/ HCl
N
N
H
R´
H
130
N
N
R
N
H
O
159; 169
R; R´ =
O
157; 168
t-BuO2C
N
H
N
H
N
H
170
CO2t-Bu
1)CF3CO2H
2)NEt3/DDQ
CH2Cl2
N
N
H
R´
H
N
N
R
O
N
H
O
R; R´ =
159; 171
157; 172
144
Übersichten der wichtigsten Reaktionen
Cyclisierung zu 5,15-disubstituierten Porphyrinen
O2 N
R, R´ =
2
HN
NH
1) H+/ MeOH
61
2) DDQ/ CH2Cl2
+
2
R
38, 71
N
N
H
R´
N
O
35, 74
H
R´
N
CO2CH366, 72
H
N(CH3)2 69, 73
Porphyrine (78, 80, 81, 82, 83, 84, 42, 43 und 44) durch Amidierung
R; R´ =
O
NH2
R´
N
NH
NH
NH
+ RCOCl
HN
N
CH2Cl2/ NEt3
N
H 2N
42; 79
N
40; 80
HN
HN
N
R´
76; 81
N
O
75
O
77; 82
O
O
41; 83
O
S
78; 84
O
N
H
O
NH2
R´
NH2
N
NH
N
HN
H2 N
NH
CH2Cl2/ NEt3
N
H
N
O
H2N
R´
37
NH
+ RCOCl
N
HN
R; R´ =
R´
R´
O
39; 42
HN
40; 43
O
O
41; 44
Anhang
145
Im Anhang wird von einem Vertreter (Formel) jeder Molekülfamilie exemplarisch jeweils
ein 1H- und 13C-NMR-Spektrum sowie ein HH-COSY-, HC-HMQC- und HC-HMBCKonturdiagramm abgebildet.
O
H
O
67
OH
N
H
O
157
O
O
N
O
N
H
N
H
O
N
72
O
N
N
O
HN
N
N
H
N
H
N
NH
81
O
N
N
H
N
N
H
N
N
172
Anhang
146
Anhang
Anhang
12.0
11.0
10.0
9.0
8.0
7.90
7.80
2.2464
2.2289
4.1505
Integral
13.0
4.1505
2.1879
2.2289
2.2464
0.9997
0.8164
Integral
14.0
8.00
2.1879
RB Franke F087 (Stilben Ald/Saeure) in DMSO 125MHz 13C-BB-NMR, 31.01.03 (B)
RB Franke F087 (Stilben Ald/Saeure) in DMSO 500MHz 1H-NMR, 31.01.03 (A)
7.70
7.60
7.50
(ppm)
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
131.0
130.0
129.0
128.0
126.9554
127.3598
130.1707
130.0426
129.8202
129.7595
130.8448
142.6277
140.8145
135.4151
130.8448
130.1707
130.0426
129.8202
129.7595
127.3598
126.9554
167.0362
192.4559
(ppm)
127.0
126.0
(ppm)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
(ppm)
Abb. 18: 1H-(CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Spektrum (CDCl3, 125 MHz) von 67
RB Franke F082 in DMSO, 500MHz HH-COSY QNP, 13.03.03
(ppm)
7.500
7.600
7.700
7.800
7.900
8.000
8.100
(ppm)
8.00
7.80
7.60
7.40
Abb. 19: HH-COSY (CDCl3, 500/500 MHz) von 67
0
Anhang
147
RB Franke F087 (Stilben Ald/Saeure) in DMSO 500/125MHz HC-HMQC 4k, 31.01.03
(ppm)
120
140
160
180
(ppm)
9.6
8.8
8.0
7.2
Abb. 20: HMQC (CDCl3, 125/500 MHz) von 67
DF RB Franke F082 in DMSO, 500/125MHz HC-HMBC-gs, 20.06.03
(ppm)
140
160
180
(ppm)
200
10.4
9.6
8.8
Abb. 21: HMBC (CDCl3, 125/500 MHz) von 67
8.0
7.2
148
Anhang
RB Franke F067 CDCl3 125MHz 13C-BB (B)
10.0
9.0
8.0
7.3
7.2
7.1
(ppm)
7.0
6.0
5.0
4.0
3.3153
3.2899
1.1125
1.0338
2.1427
7.4
2.2101
2.2101
2.1219
2.1556
2.1781
2.1427
1.0338
1.1125
0.9564
1.0000
Integral
Integral
RB Franke F067 (Friedel-Craft-entschützt) CDCl3 500MHz 1H-NMR QNP,22.11.01 (A)
3.0
2.0
1.0
180
160
140
17.8151
17.5875
16.7976
15.8054
141.6966
137.1212
136.7863
136.7041
133.7782
131.6169
131.5664
129.9486
129.3861
128.8743
128.4256
127.3702
126.9026
126.7383
179.4999
187.0075
(ppm)
120
100
80
60
40
(ppm)
Abb. 22: 1H-(CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Spektrum (CDCl3, 125 MHz) von 157
(ppm
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
(ppm)
8.0
6.0
4.0
2.0
Abb. 23: HH-COSY (CDCl3, 500/500 MHz) von 157
0.0
20
0
Anhang
149
RB Franke F067 Friedel-Craft-entschützt in CDCl3 500/125MHz HC-gsHSQC 30.11.01
(ppm)
40
80
120
160
(ppm)
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
Abb. 24: HMQC (CDCl3, 500/500 MHz) von 157
RB Franke F067 Friedel-Craft-entschützt in CDCl3, 500/125MHz gs-HMBC, 30.11.01
(ppm)
40
80
120
160
(ppm)
8.0
6.0
4.0
Abb. 25: HMBC (CDCl3, 500/500 MHz) von 157
2.0
0.0
150
Anhang
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
-962.87
696.19
688.61
680.91
1997.54
1879.86
1872.50
1864.81
1857.33
5099.60
4151.17
4143.14
4079.12
4070.86
4051.68
4043.65
3888.05
3879.79
3799.93
3783.53
3779.07
3762.67
10.0
1148.71
DF Franke F026 CDCl3+TFA 125MHz 13C-BB Frak.3 QNP 06.11.03 (B)
DF Franke F026 CDCl3+TFA 500MHz 1H-NMR Frak.3 QNP 06.11.03 (A)
2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
15.9153
13.3824
20.0019
52.4960
97.2820
119.0919
143.8257
142.8516
141.6400
140.5952
136.1546
134.5925
130.3896
130.0441
129.4357
127.3191
126.8287
167.3865
(ppm)
20
(ppm)
Abb. 26: 1H-NMR-Spektrum 500 MHz und 13C-NMR-Spektrum 125 MHz in CDCl3 + TFA von 72
(ppm
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
(ppm)10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
Abb. 27: 500/500 MHz HH-COSY in CDCl3 + TFA von 72
10
0
Anhang
151
DF Franke F026 CDCl3+TFA 500/125MHz HC-HMQC-gs Frak.3 QNP 07.11.03
(ppm)
40
80
120
160
(ppm)
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
Abb. 28: 125/500 MHz HMQC in CDCl3 + TFA von 72
DF Franke F026 CDCl3+TFA 500/125MHz HC-HMBC-gs Frak.3 QNP 07.11.03
(ppm)
136
144
152
160
168
(ppm) 10.0
8.0
6.0
4.0
Abb. 29: 125/500 MHz HMBC in CDCl3 + TFA von 72
2.0
152
Anhang
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
0.4298
1.3624
3.4050
4.3254
2.1767
6.3447
6.1711
6.0468
6.8446
6.7466
2.1197
2.0796
2.0572
1.0470
1.0127
8.0398
7.9045
7.8750
7.7114
7.5509
1.0130
2.1568
2.1156
1.0794
9.0206
2.0000
1.0109
Integral
9.0
-2.5599
72, CDCl3, 125MHz 13C-BB, QNP (B)
72,CDCl3, 500MHz 1H-NMR
1.0
0.0
-1.0
-2.0
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
14.3767
61.0501
140.2733
139.6497
138.1381
135.9777
133.0353
131.5439
130.2446
129.7087
129.1947
128.4515
126.7545
126.2389
126.1698
123.6807
121.9096
115.6373
166.0636
165.1014
(ppm)
50
40
30
20
(ppm)
Abb. 30: 1H-NMR-Spektrum 500MHz und 13C-NMR-Spektrum 125 MHz in CDCl3 von 44
44, CDCl3, 500MHzHH-COSY,
(ppm)
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
(ppm)
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
10.0
-4.0
Abb. 31: HH-COSY 500/500MHz in CDCl3 von 44
10
Anhang
153
44, CDCl 3, 125/500MHz
(ppm)
60
80
100
120
140
(ppm)8.8
8.0
7.2
6.4
5.6
4.8
4.0
Abb. 32: HMQC 500/125MHz in CDCl3 von 44
44, CDCl 3, 125/500MHz
(ppm)
60
80
100
120
140
160
(ppm)
8.0
6.0
4.0
Abb. 33: HMBC von 44 (500/125 MHz, CDCl3)
2.0
154
Anhang
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
6.3860
5.5641
4.1421
8.0
1.8728
1.8034
3.0960
9.0
1.0855
1.9060
2.8464
0.9199
1.0000
Integral
10.0
2.0
0.6339
DF Franke F120 CDCl3, 125MHz 13C-BB 25.12.03 (B)
DF Franke F120 CDCl3, 500MHz 1H-NMR 25.12.03 (A)
1.0
0.0
-1.0
-2.0
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
(ppm)
Abb. 34: 1H-(CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Spektrum (CDCl3, 125 MHz) von 81
DF Franke F126 CDCl3 500/500MHz HH-COSY 26.12.03
(ppm
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
(ppm)
10.0
8.0
6.0
4.0
Abb. 35: HH-COSY (CDCl3, 500/500 MHz) von 81
2.0
13.7955
20.0262
17.7416
97.4071
111.1693
153.6474
152.1608
145.9410
145.3562
142.0223
139.0381
135.8954
133.7857
131.4629
130.4517
128.9706
127.2544
124.5107
122.8164
122.4830
120.3460
164.6168
(ppm)
10
Anhang
155
DF Franke F126 CDCl3 125/500MHz HMQC 29.12.03
(ppm)
40
80
120
160
(ppm)
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
Abb. 36: HMQC (CDCl3, 125/500 MHz) von 81
DF Franke F120 CDCl3 500MHz 1H-NMR DRX500 QNP 25.12.04 (A)
10.0
9.0
8.0
7.0
KG RB Franke F120 CDCl3+TFA 500MHz 1H-NMR AMX500 TXI, 17.10.02 (B)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
(ppm)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
-1.0
(ppm)
Abb. 37: 1H-NMR-Spektren von 81 in CDCl3 oben (A) und in CDCl3+TFA unten (B)
-2.0
156
Anhang
9.5
8.5
7.5
6.5
5.5
4.5
3.5
1.5
-3.1673
-3.3033
0.7373
0.6957
3.1133
0.6339
2.5
9.4159
2.0423
18.849
2.0239
4.0995
12.443
1.9428
2.0021
1.9995
1.9019
2.0721
2.0000
0.9769
2.1289
DF Franke Cyclus4 CDCl3 125MHz 13C-BB 14.08.03 (B)
7.9709
7.6539
7.5145
7.3552
7.2692
7.2048
7.1374
10.2121
10.0135
9.8503
DF Franke Cyclus4 CDCl3 500MHz 1H-NMR CA4-III-Frak. 4.2 QNP 31.07.03 (A)
0.5
-0.5
-1.5
-2.5
-3.5
150
140
130
120
110
100
20.0204
19.8991
18.6251
18.3015
16.2523
14.6885
97.1691
96.6164
104.7862
141.5305
140.3104
139.3801
136.9534
135.3491
134.5335
131.8911
130.6373
128.8173
128.1432
127.8196
126.7815
126.6332
(ppm)
90
80
70
60
50
40
30
20
(ppm)
Abb. 38: 1H-(CDCl3, 500 MHz) und 13C-NMR-Spektrum (CDCl3, 125 MHz) von 172
DF Franke Cyclus4 CDCl3 500MHz HH-COSY Frak.2 Spot3 08.05.03
(ppm
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
(ppm) 10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
Abb. 39: HH-COSY (CDCl3, 500/500 MHz) von 172
-4.0
10
0
Anhang
157
DF RB Franke Cyclus4 CDCl3 500/125MHz HMQC-gs Frak.2 Spot3 15.05.03
(ppm)
20
40
60
80
100
120
140
(ppm)
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
Abb. 40: HMQC (CDCl3, 125/500 MHz) von 172
RB DF Cyclus4 CDCl3 500/125MHz HMBC-gs (Fernkoppl.) Frak.3, 12.09.03
(ppm)
40
80
120
160
(ppm) 10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
Abb. 41: HMBC (CDCl3, 125/500 MHz) von 172
0.0
-2.0
158
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Taniguchi S. et al., Tetrahedron 57 (2001), 2103
Danksagung
Meinen Kolleginnen und Kollegen im Arbeitskreis danke ich für gute Zusammenarbeit, stete Hilfsbereitschaft und viele anregende Diskussionen.
Mein besonderer Dank gilt
Frau Dr. Roswitha Böhme und Frau Dr. Kerstin Gunst, für die Aufnahme von NMRSpektren am DRX 500 und AMX 500 und die Unterweisung in die Bedienung des
DRX 500,
Frau Ulrike Weynand und Herrn Claus Schmidt für Messzeit und Tipps im Umgang
mit DRX 500 sowie Win-NMR,
Frau Ursula Dahmen für die Aufnahme der IR- und UV-Spektren,
dem Arbeitskreis Schwalbe der Goethe-Universität-Frankfurt für die NMRMessungen am DPX 700 (Bestrahlungsexperimente),
Frau Dr. Roswitha Böhme und Herrn Dr. Björn Rinker für das gewissenhafte
Korrekturlesen dieser Arbeit,
sowie Herrn Prof. Dr. Andreas Gansäuer für das Korreferat.
Ein besonderer Dank gilt meinen Eltern und meiner Oma, die mich jederzeit
unterstützt haben.
Eidesstattliche Erklärung
163
Eidesstattliche Erklärung
Hiermit versichere ich, daß ich die vorliegende Arbeit selbst verfaßt, alle Experimente exakt
beschrieben, eigenhändig und korrekt durchgeführt, Analysen- und Spektroskopie-Daten
unverfälscht wiedergegeben, die Literatur nach bestem Wissen vollständig recherchiert,
sämtliche Quellen zitiert und alle Hilfsmittel angegeben habe.
Bonn, den
164
Lebenslauf
Lebenslauf
Name:
Franke Dieter
Geburtsdatum:
08.08.1971
Geburtsort:
Bad Honnef
Staatsangehörigkeit:
deutsch
Familienstand:
ledig
Schulausbildung:
8/78 – 6/82
Grundschule Bad Honnef
8/88 – 6/91
Siebengebirgsgymnasium Bad Honnef
Wehrdienst:
07/91 – 06/92
Grundwehrdienst im FmBtl 330 Koblenz
Hochschulausbildung:
WS 92 – WS 97
Grundstudium im Studienfach Chemie an der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
01/97
Diplomchemiker-Vorprüfung
SS/98 – SS/01
Hauptstudium im Studienfach Chemie an der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
4/00
mündliche Diplomchemiker-Hauptprüfung
5/00-4/01
Anfertigung der Diplomarbeit am Institut für
Physikalische Chemie der Universität Bonn unter der
Leitung von Prof. Dr. K. Wandelt zum Thema: „Vergleichende Untersuchung zur Wechselwirkung von
Benzen mit der reinen Pt(111)-Oberfläche und ZinnPlatin-Legierungen“
5/01-3/04
Dissertation am Kekulé-Institut für Organische Chemie
und Biochemie der Universität Bonn unter der Leitung
von Prof. Dr. E. Breitmaier zum Thema: „Synthese von
Porphyrinen mit (E)-(Z)-isomerisierbaren
Substituenten“