Vorschriften für das Organische Grundpraktikum

Präparate-Liste Organisch-Chemisches Grundpraktikum
Dies ist kein Praktikumsscript – vielmehr eine Sammlung erprobter Vorschriften!
Diese ist bei weitem NICHT vollständig, enthält nur sporadisch Hinweise auf die Gefährlichkeit der
eingesetzten Stoffe, enthält sicherlich Fehler und soll daher keinesfalls das Nachdenken sowie
Rückfragen an die beteiligten Assistenten verhindern.
Da es sich um ein typisches "work in Progress" Projekt handelt, würde ich mich über jeden Kommentar –
positiv, wie negativ – ausgesprochen freuen.
Sommer 2013, T. Huhn
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Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
Präparate-Liste Organisch-Chemisches Grundpraktikum
RADIKALISCHE SUBSTITUTIONEN...........................................................................................................5
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
BENZYLCHLORID AUS TOLUOL UND SULFURYLCHLORID ................................................................................................. 5
BENZYLBROMID AUS TOLUOL UND N-BROMSUCCINIMID ................................................................................................. 5
BROMIERUNG VON HALOGENTOLUOLEN MIT NBS.......................................................................................................... 5
4-(BROMOMETHYL)BENZOESÄURE AUS 4-METHYLBENZOESÄURE UND NBS................................................................... 6
3-BROMCYCLOHEXEN AUS CYCLOHEXEN DURCH ALLYLISCHE SUBSTITUTION MIT NBS................................................... 6
NUCLEOPHILE SUBSTITUTIONEN ............................................................................................................7
2.1
2.2
1-OCTYLCHLORID AUS OCTAN-1-OL UND THIONYLCHLORID ........................................................................................... 7
ALKYL- UND ALKYLENHALOGENIDE AUS ALKOHOLEN UND HALOGEN-WASSERSTOFF-SÄURE ......................................... 7
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
1-Octylbromid aus Octan-1-ol und Bromwasserstoffsäure
1-Brombutan
Allylbromid
2-Brompropan
tert.-Butylchlorid aus tert.-Butanol und konz. Salzsäure
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
ISOPROPYLIODID AUS ISOPROPANOL UND IOD/ROTER PHOSPHOR................................................................................... 8
ESSIGSÄUREOCTYLESTER AUS CHLOR- BZW. BROMOCTAN UND NATRIUMACETAT .......................................................... 8
DIMETHYL ACETYLENEDICARBOXYLATE ........................................................................................................................ 9
ALKYLPHENYLETHER AUS PHENOLAT UND BROMALKAN UNTER PHASENTRANSFERKATALYSE ........................................ 9
ALKYLNAPHTYLETHER UND ALKYLPHENYLETHER DURCH UMSETZUNG MIT TOSYLATEN ................................................ 10
ETHERSPALTUNG DURCH IN SITU GENERIERTE IOD-WASSERSTOFF-SÄURE ................................................................... 10
KOLBE NITRILSYNTHESE IN DMSO ............................................................................................................................. 10
GLYCIN DURCH DELEPINE-REAKTION VON CHLORESSIGSÄURE .................................................................................... 11
(4-CARBOXYBENZYL)-TRIPHENYLPHOSPHONIUMBROMID AUS 4-(BROMOMETHYL)- BENZOESÄURE UND PPH3................. 11
3
7
7
7
8
8
ELIMINIERUNGEN .....................................................................................................................................12
3.1
3.2
3.3
3.4
4
1,3-CYCLOHEXADIEN AUS 3-BROMCYCLOHEXEN DURCH ELIMINIERUNG MIT CHINOLIN .................................................. 12
PHENYLACETYLEN DURCH DOPPELTE ELIMINIERUNG VON 1,2-DIBROM-1-PHENYLETHAN ............................................... 12
2-METHYLPENT-2-EN-4-ON (MESITYLOXID) ................................................................................................................. 12
ACETYLENDICARBONSÄURE ....................................................................................................................................... 12
ADDITIONEN AN DOPPELBINDUNGEN ..................................................................................................14
4.1
4.2
4.3
4.4
1,2-DIBROMPHENYLETHAN DURCH ADDITION VON BROM AN STYROL ........................................................................... 14
TRANS-CYCLOHEXAN-1,2-DIOL DURCH HYDROXYLIERUNG MIT AMEISENSÄURE/H2O2 ................................................... 14
CIS-CYCLOHEXAN-1,2-DIOL DURCH HYDROXYLIERUNG MIT KMNO4 .............................................................................. 14
IODCYCLOHEXAN DURCH IODWASSERSTOFF-ADDITION AN CYCLOHEXEN ...................................................................... 15
4.5
4.6
4.7
4.8
α,β-DIBROMOSUCCINIC ACID ...................................................................................................................................... 15
BROMACETALDEHYD-DIMETHYLACETAL ...................................................................................................................... 16
BROMOACETALDEHYD DIMETHYL (OR DIETHYL) ACETAL (KOMPLIZIERT) ........................................................................ 16
4-CYCLOHEXEN-1,2-DICARBONSÄUREANHYDRID DURCH DIELS-ALDER REAKTION VON IN SITU ERZEUGTEM 1,3-BUTADIEN
MIT MALEINÄUREANHYDRID ........................................................................................................................................ 17
TROPOLON [2-HYDROXY-2,4,6-CYCLOHEPTATRIEN-1-ONE] ......................................................................................... 17
4.9
4.9.1 7,7-Dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one
4.9.2 Tropolone
17
18
4.10 7,7-DICHLOROBICYCLO[4.1.0]HEPTAN DURCH [2+1] CYCLOADDITION VON DICHLORCARBEN AND CYCLOHEXEN ........... 19
5
SUBSTITUTIONEN AN AROMATEN.........................................................................................................20
5.1
5.2
5.3
5.4
3-BROMACETOPHENON DURCH BROMIERUNG VON ACETOPHENON............................................................................... 20
3-BROMACETOPHENON DURCH BROMIERUNG VON ACETOPHENON MIT DIB.................................................................. 20
4-BROMACETOPHENON DURCH FRIEDEL-CRAFTS-ACETYLIERUNG VON BROMBENZOL .................................................. 20
3,4-DICHLOACETOPHENON ......................................................................................................................................... 21
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Präparate-Liste Organisch-Chemisches Grundpraktikum
β-BENZOYL ACRYLSÄUREN ......................................................................................................................................... 21
MALACHITGRÜN ......................................................................................................................................................... 22
5.5
5.6
5.6.1 4-(Dimethylamino)benzophenon
5.6.2 Bis[4-(dimethylamino)phenyl]phenymethanol
5.6.3 Bis[4-(dimethylamino)phenyl]phenymethyliumtetrafluoroborat
22
22
23
5.7
9,10-DIPHENYLANTHRACEN SOWIE 9,10-DIPHENYLETHINYLANTHRACEN ...................................................................... 23
5.7.1
5.7.2
5.7.3
5.7.4
Phenylboronsäure durch Grignard-Reaktion von Phenyl-Magnesiumbromid mit Trimethylborat
9,10-Dibromanthracen durch Bromierung von Anthracen in Eisessig
9,10-Diphenylanthracen durch bis-Suzuki Cross-Kupplung von Phenylboronsäure mit 9,10-Dibromanthracen
9,10-Diphenylethinylanthracen durch Sonogashira-Kupplung von Phenylacetylen mit 9,10-Dibromanthracen
5.8
5-CARBOXY BENZO[B]THIOPHEN AUS P-BROM THIOPHENOL ......................................................................................... 25
23
24
24
24
5.8.1 1-Bromo-4-(2,2-dimethoxy-ethylsulfanyl)-benzene
5.8.2 5-Bromo benzo[b]thiophene
5.8.3 5-Carboxy-benzo[b]thiophene
5.9
25
25
25
5-BROM-BENZO[B]FURAN AUS 4-BROMPHENOL .......................................................................................................... 26
5.9.1 4-Bromphenol
5.9.2 Brom-4-(2,2-dimethoxy-ethoxy)-benzol
5.9.3 5-Brom benzo[b]furan
26
26
26
5.10 DESS-MARTIN PERIODINAN ........................................................................................................................................ 26
5.10.1
5.10.2
5.10.3
5.10.4
Anthranilsäure durch Hofmann-Abbau von Phthalimid
Darstellung von o-Iod-benzoesäure aus Anthranilsäure durch Sandmeyer-Reaktion
Hydoxyiodindan-oxyd
Dess-Martin Periodinan (DMP)
26
27
27
27
5.11 1,3,5-TRIBROMBENZOL .............................................................................................................................................. 28
5.11.1 2,4,6-Tribromanilin
5.11.2 1,3,5-Tribrombenzol
5.11.3 Iod-2,4,6-tribrombenzol
6
28
28
28
OXIDATIONEN UND REDUKTIONEN .......................................................................................................29
6.1
6.2
SUBSTITUIERTE BENZOESÄUREN DURCH HALOFORMREAKTION VON ACETOPHENONEN ................................................. 29
DIPHENYLBUTADIIN DURCH OXIDATIVE KUPPLUNG VON PHENYLACETYLEN MIT LUFTSAUERSTOFF IN GEGENWART VON
KUPFER(I)-CHLORID ................................................................................................................................................... 29
L-VALINOL DURCH REDUKTION VON VALIN MIT LIALH4 ................................................................................................ 29
6.3
7
REAKTIONEN AN CARBONYLGRUPPEN ...............................................................................................31
7.1
EINSTUFIGE PRÄPARATE ............................................................................................................................................ 31
7.1.1 1,1,2-Triphenylethylen durch Wittig-Horner Reaktion von Diethylbenzylphosphonat mit Benzophenon
7.1.2 4-Vinylbenzoesäure durch Wittig-Reaktion von (4-Carboxybenzyl)-triphenyl-phosphoniumbromid mit wässriger
Formaldehydlösung
7.1.3 3,5-Dimethylisoxazol aus 2,4-Pentandion und Hydroxylamin
7.1.4 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure durch Hydrolyse von 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid
7.1.5 Synthese von N-Acetyltaurin (NAT)
7.1.6 Synthese von 2-Oxo-2-(2-oxocyclohexyl)essigsäureethylester
7.1.7 Synthese von (4-Methyl-)Benzophenon durch Grignardaddition
31
31
32
32
32
32
33
7.2
DBU (1,9-DIAZABICYCLO[5.4.0]UNDEC-7-EN) ............................................................................................................ 33
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
7.2.5
Cyclohexanonoxim aus Cyclohexanon und Hydroxylaminhydrochlorid
Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim zu ε-Caprolactam
N-(2-Cyanethyl)-ε-caprolactam durch Michael Addition von ε-Caprolactam an Acrylnitril
N-(3-Aminopropyl)-ε-caprolactam durch Hydrierung von N-(2-Cyanethyl)-ε−caprolactam
1.8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en aus N-(3-Aminopropyl)-ε-caprolactam
7.3
DARSTELLUNG DER IV-DDE-SCHUTZGRUPPE .............................................................................................................. 34
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.3.4
iso-Valerylchlorid aus iso-Valeriansäure
Dimedon aus Mesityloxid und Malonsäurediethylester
3-(4-Methyl-2-oxopentyloxy)-5,5-dimethylcyclohex-2-enon
2-(3-Methylbutanoyl)-5,5-dimethylcyclohexan-1,3-dion
7.4
PENTAMETHYLCYCLOPENTADIEN ................................................................................................................................ 36
33
33
34
34
34
34
35
35
35
7.4.1 2,3,5,6-Tetrahydro-2,3,5,6-tetramethyl-γ-pyron
7.4.2 2,3,4,5-Tetramethylcyclopent-2-enon
7.4.3 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadien (Cp*)
7.5
36
36
37
N,N-DIMETHYLENAMMONIUMCHLORID (ESCHENMOSER-SALZ) ..................................................................................... 37
7.5.1 Bis(N,N-dimethylamino)methan durch Reaktion von Formaldehyd mit Dimethylamin
7.5.2 N,N-Dimethyl-methylenammoniumchlorid (Eschenmoser-Salz)
7.6
O-NITROBENZYL CYANIDE
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37
37
.......................................................................................................................................... 38
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Präparate-Liste Organisch-Chemisches Grundpraktikum
7.6.1 o-Nitrophenylpyruvic acid oxime
7.6.2 o-Nitrobenzyl Cyanide
7.6.3 o-Aminobenzyl Cyanide
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38
38
38
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1 Radikalische Substitutionen
5
1
Radikalische Substitutionen
1.1
Benzylchlorid aus Toluol und Sulfurylchlorid
O
+
Cl
S Cl
Cl
Toluol
O
Lit.:
AIBN
Organikum, 20. Auflage, 193-194.
Trockenes Toluol (0.24 mol) und Sulfurylchlorid (0.2 mol) werden mit AIBN (ca. 100 mg) versetzt. Das
Reaktionsgemisch wird im Rundkolben mit Rückflusskühler und Blasenzähler (zur Kontrolle der
Gasentwicklung) zum Sieden erhitzt. Nach einer Stunde lässt man abkühlen, gibt die gleiche Menge AIBN
zu und erhitzt weiter zum Sieden. Die Reaktion ist beendet, wenn keine Gasentwicklung mehr zu
beobachten ist (ca. 8 - 10 h).
Nach dem Abkühlen wäscht man kurz mit Wasser, trocknet über Magnesiumsulfat und fraktioniert über eine
Kolonne. Ausbeute ca. 80 %.
Achtung: Alle Geräte sind nach dem Abschluss der Darstellung noch unter dem Abzug mit
methanolischer KOH zu spülen, um Reste des tränenreizendes Produktes zu verseifen!
1.2
Benzylbromid aus Toluol und N-Bromsuccinimid
O
O
+
Br
AIBN
N
Br
H N
+
Toluol
O
O
Zu einer Mischung aus trockenem Toluol (100 ml) und N-Bromsuccinimid (0.1 mol, 17.8 g) gibt man AIBN
(ca. 200 mg). Die Mischung erhitzt man im Rundkolben (500 ml) mit Kühler und aufgesetztem Trockenrohr
vorsichtig unter Rückfluss, bis die Reaktion anspringt (sehr starkes Sieden!). Notfalls muss man dann
etwas kühlen, muss hierbei aber darauf achten, die Reaktion nicht zum Stillstand kommen zu lassen.
Das Reaktionsgemisch wird für eine weitere Stunde unter Rückfluss erhitzt, anschließend in einem Eisbad
so lange gekühlt bis das Succinimid ausfällt. Durch Filtration über einen Büchnertrichter trennt man die
flüssige Phase ab, wäscht mit etwas Toluol nach und destilliert das überschüssige Toluol am Vakuum ab.
Anschließend wird am Vakuum destilliert. Ausbeute ca. 80 %.
Achtung: Alle Geräte sind nach dem Abschluss der Darstellung noch unter dem Abzug mit
methanolischer KOH zu spülen, um Reste des tränenreizendes Produktes zu verseifen!
1.3
Bromierung von Halogentoluolen mit NBS
O
+ Br N
X
Lit.:
O
O
AIBN
Cy-Hexan
Br
X
+
H N
O
X = p-Br, p-Cl
analog zu 1.4
Zu einer Mischung aus Halogentoluol (0.1 mol) und N-Bromsuccinimid (0.1 mol) in Cyclohexan (100 ml)
gibt man AIBN (ca. 100 mg) und erhitzt zum Sieden. Der Start der Reaktion kann sich durch starkes
Schäumen bemerkbar machen. Das Reaktionsgemisch wird für weitere zwei Stunden unter Rückfluss
erhitzt und anschließend in einem Eisbad so lange gekühlt bis das Succinimid und eventuell ein Teil des
Produktes ausfallen.
Durch Filtration über einen Büchnertrichter trennt man die flüssige von der festen Phase, nimmt den
zurückbleibenden Feststoff in Wasser auf (um das Succinimid zu lösen) und extrahiert mehrfach mit
Cyclohexan. Die vereinigten Cyclohexan-Phasen werden getrocknet (MgSO4), filtriert und anschließend
vom Lösungsmittel befreit. Ist das Produkt flüssig, wird im Vakuum fraktioniert, handelt es sich um einen
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1 Radikalische Substitutionen
6
Feststoff, kann umkristallisiert werden. Hierbei ist die tränenreizende Natur der Benzylbromide zu
berücksichtigen, sowie auf ihre leichte Verseifbarkeit zu achten.
1.4
4-(Bromomethyl)benzoesäure aus 4-Methylbenzoesäure und NBS
O
+
N Br
HOOC
O
AIBN
Cy-Hexan
Br
+
O
Lit.:
NH
HOOC
O
I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.5.2.
Zu einer Mischung aus 4-Methylbenzoesäure (0.1 mol) und N-Bromsuccinimid (0.1 mol) in Cyclohexan
(100 ml) gibt man AIBN (ca. 100 mg) und erhitzt zum Sieden. Der Start der Reaktion kann sich durch
starkes Schäumen bemerkbar machen. Das Reaktionsgemisch wird für weitere zwei Stunden unter
Rückfluss erhitzt und anschließend in einem Eisbad so lange gekühlt bis das Rohprodukt und Succinimid
ausfallen.
Durch Filtration über einen Büchnertrichter trennt man die flüssige von der festen Phase, wäscht den
Filterkuchen noch dreimal mit Cyclohexan (je ca. 50 ml) nach und nimmt anschließend den Feststoff in
Wasser (ca. 250 ml) auf und lässt 10 min rühren, um das Succinimid zu lösen. Nach erneuter Filtration wird
der zurückbleibende Feststoff mit Eiswasser (ca. 80 ml) gewaschen, um restliches Succinimid zu entfernen.
Der zurückbleibende Feststoff wird trockengesaugt und im Exsikkator über Phosphorpentoxid bis zur
Gewichtskonstanz getrocknet. Ausbeute 80 %.
1.5
3-Bromcyclohexen aus Cyclohexen durch Allylische Substitution mit NBS
O
Br
N
O
Lit.:
Br
AIBN
O
H N
O
I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.5.1
In einem 250 ml Rundkolben mit Rückflusskühler und Trockenrohr werden unter Rühren Cyclohexen (100
ml) und N-Bromsuccinimid (0.25 mol) ohne Lösungsmittel vorgelegt. Zu dieser Reaktionsmischung gibt
man eine Spatelspitze AIBN und erhitzt das Gemisch anschließend für ca. 2 Stunden unter Rückfluss.
Nach dem Abkühlen in einem Eisbad wird vom ausgefallenen Succinimid abfiltriert und der Filterkuchen mit
zwei kleinen Portionen Cyclohexen nachgewaschen. Die vereinigten Filtrate werden unter Normaldruck
destilliert. Das zuerst übersiedende Cyclohexen wird zurück gewonnen und abgegeben, der Rückstand
anschließend am Vakuum destilliert. Ausbeute ca. 50 %
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2 Nucleophile Substitutionen
7
2
Nucleophile Substitutionen
2.1
1-Octylchlorid aus Octan-1-ol und Thionylchlorid
Cl
OH
+
O S
Cl
Lit.:
Cl
DMF
I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.1.3
Zu einer Mischung aus Octan-1-ol (0.2 mol) und trockenem DMF (ca. 2 ml) tropft man zuerst langsam,
später etwas schneller Thionylchlorid (0.2 mol) zu. Entweichendes Schwefeldioxid und Salzsäure werden
direkt mit einem Schlauch in den Abzugsschacht entlüftet. Nach beendeter Zugabe wird noch 4 Stunden
unter Rückfluss erhitzt.
Das Rohprodukt wird anschließend direkt aus dem Reaktionskolben heraus destilliert. Das Destillat wird in
einem kleinen Scheidetrichter mit Wasser (je 30 ml), ges. Natriumhydrogencarbonat-Lösung sowie noch
weitere zwei mal mit ges. Kochsalzlösung gewaschen. Nach Trocknen über Magnesiumsulfat wird
destilliert. Ausbeute 75 %.
* Durch die Zugabe von DMF kommt man in dieser Vorschrift mit einem Äquivalent Thionylchlorid aus.
2.2
Lit.:
2.2.1
Alkyl- und Alkylenhalogenide aus Alkoholen und Halogen-Wasserstoff-Säure
analog Organikum, 20/21. Auflage. 220/228; Org. Synth. Col. Vol I, 1941, 25 - 35.
1-Octylbromid aus Octan-1-ol und Bromwasserstoffsäure
OH
HBraq., H2SO4 Konz.
Br
1-Octanol (0.2 mol) wird unter Kühlung vorsichtig zunächst mit wässrigem Bromwasserstoff (48%, 0.3 mol)
und dann mit konz. Schwefelsäure (0.2 mol) versetzt und das Gemisch für 5 Stunden zum schwachen
Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird vorsichtig auf Eis(-wasser) gegossen und zweimal mit Diethylether
extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und Kochsalzlösung gewaschen und
anschließend über festem Kaliumcarbonat zum Trocknen gerührt.
Destillation unter vermindertem Druck liefert das Produkt als farblose Flüssigkeit, der deutlich höher
siedende Dioctylether verbleibt im Sumpf.
2.2.2
1-Brombutan
OH
HBraq., H2SO4 Konz.
Br
Wässrige Bromwasserstoffsäure (48%, 0.35 mol) wird vorsichtig unter Kühlung und Rühren mit konz.
Schwefelsäure (0.2 mol) versetzt. Hierzu wird n-Butanol (0.3 mol) langsam unter Rühren zugegeben.
Anschließend tropft man in diese Lösung weitere konz. Schwefelsäure (0.15 mol) langsam zu und erhitzt
dann unter Rückfluss für 5 Stunden. Nach Wechsel des Kühlers gegen eine Destillationsbrücke kann das
entstandene 1-Brombutan direkt aus der Mischung heraus destilliert werden. Das Destillat wird mit Wasser
gewaschen und nach dem Trocknen über Kaliumcarbonat erneut destilliert.
2.2.3
Allylbromid
OH
HBraq..
Br
Wässrige Bromwasserstoffsäure (48%, 0.5 mol) wird in einer Destillationsapparatur mit Kolonne und gut
kühlendem Liebigkühler langsam mit Allylalkohol (0.3 mol) versetzt. Das Produkt wird durch langsame
Destillation direkt aus der Reaktionslösung isoliert. Um Exposition mit dem entstehenden Allylbromid zu
vermeiden, wird am Destillationsvorstoß ein Schlauch angebracht der direkt hinter die Prallwand des
Abzugs führt.
Das rohe Allylbromid wird mit verdünnter Natriumcarbonat-Lösung gewaschen, über wenig Magnesiumsulfat getrocknet und erneut destilliert.
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2 Nucleophile Substitutionen
2.2.4
8
2-Brompropan
HBraq.
OH
Br
In gleicher Weise wie unter 2.2.3 kann aus iso-Propanol und wässriger Bromwasserstoffsäure (48%, 0.3
mol) iso-Prpopylbromid gewonnen werden.
2.2.5
tert.-Butylchlorid aus tert.-Butanol und konz. Salzsäure
HCl konz.
OH
Lit.:
Cl
gut kühlen!
Org. Synth. Col. Vol I, 1941, 144 - 145.
In einem 500 ml Scheidetrichter wird zu gut gekühlter konz. Salzsäure (3 mol) tert.-Butanol (1mol)
gegeben und unter ständigem Kühlen intensiv geschüttelt. Hierzu wird der Scheidetrichter mit dem
Reaktionsgemischs zwischendurch immer wieder mit geöffnetem Hahn seitwärts auf ein Eis-WasserGemisch gelegt und leicht geschwenkt, um den Inhalt intensiv zu kühlen.
Die Reaktion ist beendet, wenn man keine weitere Zunahme der organischen Phase mehr beobachtet. Man
lässt den Phasen nun ca. 20 min. Zeit zu separieren, lässt die untere ab und wäscht die obere mit wenig
kaltem Wasser und kalter Natriumhydrogencarbonat-Lösung. Nach dem Trocknen über wenig
Kalziumchlorid wird destilliert, das Produkt siedet bei 50-52 °C, die Ausbeute beträgt ca. 80%.
2.3
Lit.:
Isopropyliodid aus Isopropanol und Iod/roter Phosphor
analog Organikum, 20/21. Auflage. 222/230.
OH
+
I2
+
P4
I
Trockenes iso-Propanol (0.3 mol) wird mit rotem Phosphor (0.1 mol) in einem 100 ml Einhalskolben mit
aufgesetztem Tropftrichter vorgelegt. Der Tropftrichter wird bei offenem Hahn ca. 2 cm hoch mit dicht
gepackter Glaswolle und darauf mit Iod (0.15 mol) beschickt. Auf den Tropftrichter setzt man einen
Rückflusskühler mit Trockenrohr auf. Nun erhitzt man langsam zum Sieden. Der zurücklaufende Alkohol
löst dabei Iod auf. Die Badtemperatur und der Tropftrichter werden so einreguliert, dass die
Geschwindigkeit der Iod-Extraktion eine Kontrolle der Reaktion erlaubt.
Wenn alles Iod gelöst wurde, erhitzt man noch für weitere 30 min. zum Rückfluss und destilliert
anschließend das 2-Iodpropan direkt ab. Nach dem Waschen mit wenig Wasser und dem Trocknen über
Magnesiumsulfat wird redestilliert. Ausbeute 80%, Produkt ist lichtempfindlich.
Der im Sumpfkolben verbliebene Rest wird vorsichtig unter Rühren mit Wasser versetzt. Am nächsten Tag
wird die wässrige Phase (H3PO4) von verbliebenem Feststoff (roter Phosphor) dekantiert und dem
Abwasser zugeführt. Der feste Rückstand wird trocken gesaugt und mit dem Präparat zusammen
abgegeben.
2.4
Essigsäureoctylester aus Chlor- bzw. Bromoctan und Natriumacetat
O
Cl
Lit.:
+ NaO
O
Aliquat 334
[MeN(C8H17)3]Cl
O
analog Organikum, 20. Auflage, 232 u. I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.2.3
Chloroctan (0.1 mol) oder die entsprechende Menge Bromoctan, Natriumacetat (0.2 mol) und Aliquat 336
(Methyl-tri-octyl-ammoniumchlorid) (2.3 g) in Wasser (50 ml) werden unter kräftigem Rühren im Ölbad zum
Rückfluss erhitzt. Nach ca. 4 Stunden wird der Umsatz an Hand einer Probe mittels DC kontrolliert. Ist alles
Edukt verbraucht, wird abgekühlt und die sich bildende organische Phase abgetrennt.
Die wässrige Phase wird noch zweimal mit Diethylether (je 30 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen
Phasen werden einmal mit Natriumchlorid-Lösung (40 ml ges.) gewaschen und anschließend über
Magnesiumsulfat getrocknet.
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2 Nucleophile Substitutionen
9
Nach dem Entfernen des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer und Destillation des Rohproduktes erhält
man den Ester in einer Ausbeute von 80 %.
2.5
Dimethyl Acetylenedicarboxylate 1
Lit.: Org. Synth. Coll. Vol. IV, 1963, 329-330.
KO2C
CO2H
H2SO4
MeO2C
CO2Me
MeOH
To 400 g. (510 ml, 12.5 moles) of methanol (commercial grade) in a 2-l. round-bottomed flask is added in
small portions with cooling 200 g. (111 ml., 2.04 moles) of concentrated sulfuric acid. To this cooled solution
is added 100 g. (0.66 mol) of the potassium acid salt of acetylenedicarboxylic acid (Präparat 3.4). The flask
is fitted with a stopper holding a calcium chloride drying tube and allowed to stand with occasional swirling
for 4 days at room temperature.
The liquid in the flask is then decanted from the inorganic salt, which is washed with 500 ml. of cold water.
The solutions are combined and extracted with five 500-ml. portions of ether. The ether extracts are
combined and washed successively with 200 ml. of cold water, 150 ml. of saturated sodium bicarbonate
solution 2 , and 200 ml. of cold water and then dried over anhydrous calcium chloride. After removal of the
ether by distillation from a steam bath, the ester is distilled under reduced pressure from a modified Claisen
flask. The yield of ester boiling at 95–98°C/19 mm. is 67–82 g. (72–88%); n D25 : 1.4444–1.4452.
The same general method has been used to prepare diethyl acetylenedicarboxylate. In this case absolute
ethanol was used, and the ether extract was dried over anhydrous magnesium sulfate. The yield of diethyl
ester from 100 g. of the acid potassium salt of acetylenedicarboxylic acid was 57–59 g. (51–53%); b.p. 96–
98°C/8 mm; n D25 : 1.4397.
2.6
Alkylphenylether aus Phenolat und Bromalkan unter Phasentransferkatalyse
O R
OH
+ NaOH
Lit.:
+
R-Br
Aliquat 336
+ NaBr
R = n-Octyl
n-Butyl
In Variation von I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.2.2.
Zu einer Lösung von Natriumhydroxid (100 mmol) in Wasser (25 ml) gibt man Phenol (100 mmol).
Anschließend wird dieses Gemisch mit dem entsprechenden Bromalkan (120 mmol) und Aliquat 336 (0.5 g)
(Methyl-tri-octyl-ammoniumchlorid) versetzt und im Ölbad zum Rückfluss erhitzt. Das Ende der Reaktion ist
daran zu erkennen, dass die eingesetzte Base vollständig verbraucht wurde (Einen Tropfen entnehmen
und pH-Wert bestimmen), dies ist i.d.R. nach 2-5 Stunden der Fall.
Die abgekühlte wässrige Phase wird einmal mit Diethylether extrahiert und anschließend verworfen, die
organische Phase wird mit 1N Natronlauge (25 ml), Wasser (25 ml), sowie ges. Natriumchloridlösung (25
ml) gewaschen und anschließend über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Abfiltrieren vom
Trockenmittel und Nachwaschen des Filterkuchens mit etwas Diethylether, wird am Rotationsverdampfer
eingeengt und der Rückstand destilliert. Ausbeute ca. 70-80 %.
1
Acetylendicarbonsäuredimethylester ist STARK tränenreizend und wirkt blasenziehend. Er sollte unter
Einhaltung der nötigen Sicherheitsvorschriften gehandhabt werden. Bei Hautkontakt zuerst mit 95%
Ethanol, dann mit Wasser und Seife abwaschen.
2
Wird NICHT vollständig entsäuert tritt bei der Destillation Zersetzung ein.
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2 Nucleophile Substitutionen
2.7
10
Alkylnaphtylether und Alkylphenylether durch Umsetzung mit Tosylaten
OH
O
Et-OTs
+ NaOH
verd. NaOH
Lit.:
F. Drahowzal, D. Klamann, Monatsh. Chem. 1951, 82, 588-592.
Das entsprechende Phenol (100 mmol) wird in Natronlauge (34 ml, 3 N) gelöst, mit Ethyl-p-toluolsulfonat
(100 mmol) versetzt und 1 Std. unter Rückfluss und Rühren erhitzt. Im Anschluss wird NaOH (10 ml, 6 N)
zugegeben und weitere 30 Min. erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird mit Ether aufgenommen, die organische Phase mit verd. NaOH und konz.
Kochsalzlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Abdestillieren des Ethers wird im
Vakuum destilliert. Ethyl-2-naphthylether siedet bei 142-143°C/12 Torr, Ethylphenylether (Phenetol) bei
57°C/12 Torr, beide werden in Ausbeuten >80 % isoliert.
2.8
Etherspaltung durch in situ generierte Iod-Wasserstoff-Säure
O
O
Lit.:
P4O10, H3PO4, KI
P4O10, H3PO4, KI
I
I
I
Org. Synth. Coll. Vol. IV, 1963, 321-322.
In einem trockenem 250 ml Dreihalskolben mit KPG-Rührer, Rückflusskühler und Tropftrichter werden zu
50 mmol P4O10 unter Rühren 0.25 mol ortho-Phosphorsäure (85%) zugetropft. Unter Wärmeentwicklung
bildet sich eine homogene 95% Phosphorsäure. Nach dem Abkühlen 3 trägt man 250 mmol Kaliumiodid
unter Rühren ein. Zu dieser Mischung wird trockenes Tetrahydrofuran (62.5 mmol) zugetropft und
anschließend für drei Stunden zum Rückfluss erhitzt (Ausbildung einer zweiten Phase).
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur gibt man zur Reaktionsmischung 25 ml Wasser und 80 ml
Diethylether zu und überführt in einen Scheidetrichter. Nach dem Trennen der Phasen wird die wässrige
noch einmal mit ca. 50 ml Ether extrahiert, die vereinigten Organischen Phasen werden anschließend mit
Natriumthiosulfat-Lsg von Iod-Spuren befreit, mit ges. Kochsalzlösung gewaschen und über wenig MgSO4
getrocknet. Nach dem Abfiltrieren des Trockenmittels wird über eine kurze Kolonne bei vermindertem Druck
destilliert. Reines 1,4-Diiodbutan ( n D20 : 1.615) siedet bei 108-110 °C/10 Torr und wird in einer Ausbeute
von >80 % als farblose Flüssigkeit isoliert. (Lagerung lichtgeschützt!).
Die Vorschrift ist auch zur Synthese von Iodbutan (Sdp.: 130°C/760 Torr) aus Di-n-butylether geeignet.
2.9
Lit.:
Kolbe Nitrilsynthese in DMSO
R.A. Smiley, C. Arnold, J. Org. Chem. 1960, 25, 877-879.
Eine Suspension von trockenem Natrium- oder Kaliumcyanid (110 mmol) in trockenem Dimethylsulfoxid (80
ml) (DMSO) wird auf 40 °C Ölbadtemperatur erwärmt und das entsprechende p-Toluolsulfonat oder
Halogenid (100 mmol) langsam zugetropft (bei festen Substanzen als Lösung in wenig DMSO). Nach
vollständiger Zugabe wird die Ölbadtemperatur auf 80 °C erhöht und so lang weiter gerührt, bis
dünnschichtchromatographisch kein Startmaterial mehr zu erkennen ist. (mit einer Pipette schnell die durch
Kapillarkräfte aufsteigende Menge entnehmen, in einem "Eppi" mit wenig Ether und Wasser kräftig
schütteln und die Etherphase tüpfeln)
Zur Aufarbeitung wird das abgekühlte Reaktionsgemisch in Wasser aufgenommen und zweimal mit Ether
extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit ges. Natriumchloridlösung gewaschen. Nach
Trocknen über Magnesiumsulfat und Entfernen des Solvens am Vakuum wird das Rohprodukt destilliert.
Die noch Cyanid enthaltenden wässrigen Lösungen werden auf pH = 12 -14 gebracht, vorsichtig mit H2O2
versetzt und für ca. eine Woche im Abzug belassen. Danach können sie gefahrlos dem Abwasser zugeführt
werden.
3
Wird das Kaliumiodid in die noch warme Lösung gegeben bildet sich neben dem „erwünschten“
Iodwasserstoff auch elementares Iod.
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2 Nucleophile Substitutionen
2.10
11
Glycin durch Delepine-Reaktion von Chloressigsäure
N
N
Lit.:
N
O
O
N
+ Cl
OH
Ethanol, NH3aq.
H2N
OH
I.O.C. - Praktikum, Vers. 1.3.1
Zu einer Lösung von Chloressigsäure (100 mmol) in Ethanol (100 ml) gibt man unter Rühren Urotropin (25
mmol) (Hexamethylentetramin). Nachdem sich alles gelöst hat, gibt man noch wässrige Ammoniaklösung
(exakt 15 ml 25%ig) hinzu und erhitzt für 3 Stunden unter Rückfluss.
Das nach dem Abkühlen ausgefallene Rohprodukt wird abgesaugt, in Wasser gelöst und mit einem Spatel
Aktivkohle versetzt und anschließend kurz aufgekocht. Nach dem Abtrennen der Aktivkohle durch
Filtration wird das Produkt durch Zugabe von Ethanol ausgefällt, erneut filtriert und das so erhaltene
Produkt im Exsikkator über Kaliumhydroxid bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Ausbeute ca. 60 %.
2.11
(4-Carboxybenzyl)-triphenylphosphoniumbromid aus 4-(Bromomethyl)benzoesäure und PPh3
PPh3Br
Br
+
COOH
Lit.:
PPh3
Acetonabs.
COOH
I.O.C. - Praktikum, Vers. 4.3.2.8.
In einem 250 ml Kolben mit Rückflusskühler und Trockenrohr werden 4-(Brommethyl)-benzoesäure (50
mmol) (Synthese siehe 1.3) und Triphenylphosphin (50 mmol) in trockenem Aceton (150 ml)
zusammengegeben und für zwei Stunden zum Rückfluss erhitzt.
Nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung im Eisbad wird vom ausgefallenen Feststoff durch einen
Büchnertrichter abfiltriert, das Filtrat am Rotationsverdampfer auf ca. 80 ml eingeengt, abgekühlt und der
hierbei ausfallende Feststoff erneut durch den selben Filter abgetrennt.
Der Filterkuchen wird zweimal mit Diethylether (je 50 ml) nachgewaschen und anschließend trocken
gesaugt und im Exsikkator bis zur Gewichtskonstanz über Phosphorpentoxid getrocknet. Ausbeute quant.
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3 Eliminierungen
12
3
Eliminierungen
3.1
1,3-Cyclohexadien aus 3-Bromcyclohexen durch Eliminierung mit Chinolin
Br
N
+
Lit.:
Hünig, Märkl, Sauer (März 2000), Kap. 2.2.4, 145.
In einem 100 ml Rundkolben mit aufgesetzter Destillationsbrücke werden 3-Bromcyclohexen (100 mmol)
und frisch destilliertes Chinolin (200 mmol) zusammengegeben und langsam im Ölbad auf bis zu 160 °C
erhitzt. Das übersiedende 1,3-Cyclohexadien wird in einer mit Eis gekühlten Vorlage aufgefangen.
Zur Aufarbeitung wird das Destillat im Scheidetrichter mit eiskalter Schwefelsäure (10 ml, 1M) und
anschließend mit Eiswasser (5 - 10 ml) gewaschen.
Sollte vor dem Trocknen noch zuviel Wasser im Kolben sein, so kann man dieses durch Ausfrieren im
Tiefkühlschrank und anschließendes Abpipettieren des Produktes leicht entfernen. Abschließend wird über
einer gerade ausreichenden Menge Magnesiumsulfat getrocknet (mind. 30 min.).
Zur Reinigung wird bei Normaldruck in mit Eis gekühlte Vorlagen fraktioniert destilliert und die
Brechungsindizes der einzelnen Fraktionen bestimmt.
3.2
Phenylacetylen durch doppelte Eliminierung von 1,2-Dibrom-1-phenylethan
Br
KOH
Ethanol
Br
Lit.:
I.O.C. - Praktikum, Vers. 2.2.5.
In einem 100 ml Rundkolben vermischt man 1,2-Dibrom-1-phenylethan (75 mmol) mit fein gepulvertem
Kaliumhydroxid (350 mmol) (in einer Reibschale schnell mörsern, da hygroskopisch!). Nach dem
Aufsetzten des Rückflusskühlers gibt man durch diesen Ethanol (24 ml) so langsam zu, dass die
einsetzende heftige Reaktion durch die Regulierung der Zugabegeschwindigkeit gesteuert wird. Nach dem
Abklingen der exothermen Reaktion wird noch für eine Stunde unter Rückfluss erhitzt.
Das abgekühlte Gemisch wird vorsichtig in Wasser (100 ml) gegeben und die Lösung im Scheidetrichter
zweimal mit Diethylether (je 150 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über
Magnesiumsulfat getrocknet und am Rotationsverdampfer vom Solvens befreit. Der Rückstand wird nach
Überführen in einen kleineren Kolben unter reduziertem Druck fraktionierend destilliert, wobei die Vorlage
mit Eis gekühlt wird (Sdp.: 142 - 144 °C bei normalem Druck!).
3.3
2-Methylpent-2-en-4-on (Mesityloxid)
O
OH
I2 , Δ
O
Lit.: I.O.C. - Praktikum, Vers. 2.1.4.
In einem 100 ml Rundkolben wird 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon (Diacetonalkohol) (0.25 mol) vorgelegt
und mit Iod (0.3 g) versetzt. Das Gemisch wird in einer Destillationsapparatur langsam auf etwa 120 °C, im
Laufe der Reaktion auf 150–160 °C Badtemperatur erhitzt, bis kein Destillat mehr übergeht.
Das Destillat wird in einen Scheidetrichter vom Wasser getrennt und die organische Phase über MgSO4
getrocknet. Destillation bei Normaldruck liefert das gewünschte Produkt in 65–75% Ausbeute (Sdp. 130 °C
bei normalem Druck)
3.4
Acetylendicarbonsäure
Lit.: Org. Synth. Coll. Vol. II, 1943; 10-11; I.O.C. - Praktikum, Vers. 2.2.4.
a. mono potassium salt
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3 Eliminierungen
13
HO2CCHBrCHBrCO2H + 4KOH
KO2C
CO2K + H2SO4
KO2C
CO2K + 2KBr + 4H2O
KO2C
CO2H + KHSO4
A solution of potassium hydroxide is prepared by dissolving 122 g. (2.2 moles; 1.5 times the theoretical
amount) of potassium hydroxide in 700 ml of 95 per cent methyl alcohol 1 contained in a 2-l. round-bottomed
flask provided with a reflux condenser. To this alkaline solution is added 100 g. (0.36 mole) of α,βdibromosuccinic acid (Präparat 4.5), and the mixture is refluxed for one hour and fifteen minutes on a steam
bath. The reaction mixture is cooled and filtered with suction. The mixed salts are washed with 200 ml of
methyl alcohol 2 and dried by pressing between filter papers; when dry the product weighs 144–150 g.
This salt mixture is dissolved in 270 ml of water, and the acid potassium salt is precipitated by adding 8 ml
of concentrated sulfuric acid in 30 ml of water. After standing for three hours, or overnight, the mixture is
filtered with suction 3 .
b. free acetylenedicarboxylic acid
KO2C
CO2H
excess H2SO4
HO2C
CO2H
The acid salt is then dissolved in 240 ml of water to which 60 ml of concentrated sulfuric acid has been
added, and the solution is extracted with five 100-ml portions of ether. The combined ether solutions are
evaporated to dryness on a steam bath, leaving pure hydrated crystals of acetylenedicarboxylic acid. After
drying for two days over concentrated sulfuric acid in a vacuum desiccator the crystals decompose sharply
at 175–176°C. The yield is 30–36 g. (73–88 per cent of the theoretical amount).
1
The yield is slightly lower when 95 per cent ethyl alcohol is used.
This salt mixture is composed of potassium bromide and potassium acetylenedicarboxylate.
3
This acid salt is practically bromine-free and does not require additional washing.
2
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4. Additionen an Doppelbindungen
14
4
Additionen an Doppelbindungen
4.1
1,2-Dibromphenylethan durch Addition von Brom an Styrol
Br
Br2
CH2Cl2
Lit.:
Br
Organikum, 20/21. Auflage, 289/300.
Durchführung wie im Organikum beschrieben, jedoch an Stelle von Tetrachlorkohlenstoff oder Chloroform
wird Methylenchlorid verwendet. Brom vorher nicht mit Schwefelsäure ausschütteln, Styrol vor der
Reaktion im schwachen Vakuum destillieren (T<80 °C).
4.2
trans-Cyclohexan-1,2-diol durch Hydroxylierung mit Ameisensäure/H2O2
OH
O
+
OH
+
H2O2
H
Lit.:
OH
Organikum, 20/21. Auflage, 293/304; Org. Synth. Coll. Vol. III, 1955, 217-219
In einem 1 Liter Dreihalskolben mit Innenthermometer, Rückflusskühler und Tropftrichter werden 600 ml
Ameisensäure und 1.2 mol Wasserstoffperoxidlösung (35%) vorgelegt. Anschließend tropft man unter
Eiskühlung und kräftigem (!) Rühren (KPG-Rührer, bei kleineren Ansätzen großer Rührfisch) 1 mol
Cyclohexen so zu, dass die Innentemperatur nicht über 45°C steigt. Sollte die Temperatur höher steigen,
so kann man durch Unterbrechen des Zutropfens und des Rührens entgegen wirken. Die Zutropfdauer
beträgt ca. 30 Minuten. Nach beendeter Zugabe wird über Nacht bei einer Temperatur von 65°C gerührt.
Überprüfung auf noch vorhandene Peroxide erfolgt mit KI-Stärkepapier. An dieser Stelle unbedingt
Rücksprache mit dem Assistenten! Die Reaktionslösung wird dann am Rotationsverdampfer auf ca. die
Hälfte des Volumens eingeengt. Vorsicht: Schutzscheiben stets geschlossen halten! Zu dem Rückstand
wird danach eine kleine Spatelspitze (ca. 5 mg) Phenolphthalein gegeben und bis zum Farbumschlag unter
Eiskühlung vorsichtig unter Rühren mit NaOH-Lösung (50%ig) versetzt. Die Innentemperatur sollte dabei
nicht über 65-70°C steigen. Dabei fällt ein farbloser Feststoff aus. Bei zu dick/viskos erscheinender
Reaktionslösung kann an dieser Stelle mit etwas Wasser (ca. 100 ml) verdünnt werden. Nach weiterem 45
minütigem Erhitzen auf 45-50°C wird die Reaktionslösung mit Essigester gründlich extrahiert (10 x je 150200 ml), wobei sich die wässrige Phase ins Gelbliche färbt. Zur Verringerung des Essigesterverbrauchs soll
nach den ersten Extraktionen die organische Phase, nachdem sie über Natrium- oder Magnesiumsulfat
getrocknet wurde, unter vermindertem Druck vom Lösungsmittel befreit werden, welches dann für die
folgenden Extraktionen verwendet werden kann. Beim Entfernen des Lösungsmittels fällt das Rohprodukt
als farbloser Feststoff mit leicht bräunlichen Verunreinigungen an. Zur Reinigung wird aus Essigester
umkristallisiert. Der Feststoff wird abfiltriert und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute liegt bei 90%.
4.3
cis-Cyclohexan-1,2-diol durch Hydroxylierung mit KMnO4
OH
+
Lit.:
KMnO4
OH
Organikum, 20/21. Auflage, 295/306.
In einem durch Eis-Kochsalz gekühlten 750-ml-Dreihalskolben mit Innenthermometer, Tropftrichter und
KPG-Rührer wird zu 0,1 mol Cyclohexen, gelöst in 200 ml Ethanol, unter kräftigem (!) Rühren eine Lösung
von 0,09 mol Kaliumpermanganat und 10g Magnesiumsulfat in 250 ml Wasser so zugetropft, dass die
Innentemperatur zwischen 0 und 5°C bleibt. Man rührt anschließend weitere zwei Stunden und saugt vom
ausgeschiedenen Braunstein ab. Der Filterkuchen wird dreimal mit je 50 ml Aceton gewaschen. Man engt
die vereinigten Filtrate im Wasserstrahlvakuum auf etwa 120 ml ein, sättigt den Rückstand mit Kochsalz
und extrahiert vier- bis fünfmal mit je 50 ml Chloroform. Nach dem Trocknen mit Magnesiumsulfat wird das
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4. Additionen an Doppelbindungen
15
Chloroform abdestilliert und der Rückstand aus Toluol umkristallisiert. Smp 99 bis 120°C, Sdp.: 118°C/14
Torr; Ausbeute 65%.
4.4
Iodcyclohexan durch Iodwasserstoff-Addition an Cyclohexen
P4O10, H3PO4, KI
I
80 °C
Lit.:
Org. Synth. Coll. Vol. IV, 1963, 543-545.
Wie unter 2.8 beschrieben bereitet man aus 12 g P4O10 und 375 mmol ortho-Phosphorsäure (85%) eine
95% Phosphorsäure in die man nach dem Abkühlen 1 375 mmol Kaliumiodid einträgt. Nach der Zugabe
von 125 mmol Cyclohexen erhitzt man unter Rühren für drei Stunden auf 80 °C (Innenthermometer).
Zur Aufarbeitung wird das abgekühlte Reaktionsgemisch unter Rühren mit 40 ml Wasser und 80 ml
Diethylether versetzt, von evtl. ausfallenden Salzen dekantiert man in einen Scheidetrichter ab und wäscht
mit weiteren 60 ml Ether nach. Die wässrige Phase wird ein weiteres mal mit ca. 50 ml Ether extrahiert, die
organischen Phasen vereinigt und anschließend mit Natriumthiosulfat-Lsg von Iod-Spuren befreit. Nach
dem Waschen mit ges. Kochsalzlösung und Trocknen über wenig MgSO4 wird über eine kurze Kolonne
destilliert. Iodcyclohexan geht bei 48 – 50 °C / 4 Torr als farblose Flüssigkeit in einer Ausbeute von > 80%
über (Lagerung lichtgeschützt!).
Auf gleiche Weise sind Iodhexan und 2,3-Dimethyl-2-iodbutan in ~ 90% zugänglich.
4.5
α,β-Dibromosuccinic acid
Lit.: Org. Synth. Coll. Vol. II, 1943, 177-178; I.O.C. - Praktikum, Vers. 3.1.5.
Br
HO2C
CO2H
Br2, Δ
H 2O
CO2H
HO2C
Br
In a 2-l. three-necked, round-bottomed flask, equipped with a mechanical stirrer (Note 1), dropping funnel,
and Friedrichs condenser, are placed 200 g. (1.7 moles) of fumaric acid and 400 g. of water (Note 2). The
materials are thoroughly mixed until the fumaric acid has been completely wet by the water. The resulting
thick, viscous mass is then stirred vigorously (Note 3) and brought to boiling by heating on an oil bath
(Note 4).
276 g (94.3 ml, 1.7 moles) of bromine (Note 5) is now added as rapidly as possible through the dropping
funnel, the rate of addition being so controlled that the Friedrichs condenser is continuously about half full of
the refluxing liquid (Note 6). This operation takes about one hour (Note 7). After about 100 g. of bromine
has been added, the dibromosuccinic acid forms rapidly and separates in tiny white needles. At the
completion of the reaction there should be a slight excess of bromine, as indicated by the red color of the
solution. Occasionally 5–10 g. of bromine has to be added at this point to ensure an excess.
The reaction flask is now cooled to 10°C, with stirring. The product is then collected on a large Büchner
funnel, and washed with cold water to remove the bromine liquor. The filtrate may be discarded, as it
contains only impurities. The material is dried overnight at room temperature and need not be recrystallized;
the yield is 343–400 g. (72–84 per cent of the theoretical amount).
Notes
1. A heavy stirrer with as large a paddle as possible is used, in order to rotate the mass of crystals
formed during the course of the reaction.
2. Any larger amount of water leads to the formation of monobromomalic acid, tartaric acid, and
compounds of unknown composition.
3. Vigorous stirring is essential to obtain good yields.
4. It is necessary to keep the reaction mixture boiling throughout the entire course of the reaction.
During the addition of the bromine, however, the heating should be reduced considerably, because
the reaction is exothermic.
5. The top of the condenser should be connected direct to the hood for the vent off of bromine vapor,
small amounts of which escape continually under the conditions of the experiment.
1
Vergl. Anmerkungen zu Präparat 2.8.
D:\eigene\Texte\Praktikum\Vorschriften\Chickens_Script\script_2013.08.01.doc
Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
4. Additionen an Doppelbindungen
16
6. By this procedure most of the unchanged bromine is washed back into the flask, so that the amount
escaping from the top of the condenser is kept at a minimum.
7. If the bromine is added over a much longer period of time, the yield is materially decreased.
4.6
Lit.:
Bromacetaldehyd-dimethylacetal
P.Z. Bedoukian J. Am. Chem. Soc., 1944, 66, 651–652.
Br
Br2
O
Br
O
O
+ HBr
O
Br
MeOH
- AcOH
Br
MeOH
O
O
Br
O
Unter Kühlen mit einem Aceton/Eisbad tropft man unter Rühren zu Vinylacetat (1 mol) gelöst in Chloroform
(150 ml) eine Lösung aus elementarem Brom (2 Mol) gelöst in Chloroform (90 ml) so langsam zu, dass die
Innentemperatur unter 10 °C bleibt. Die Zugabe dauert ca. 20 min. und ist beendet wenn zugegebenes
Brom nicht mehr entfärbt wird. Dieses Reaktionsgemisch wird nun mittels eines Teflonschlauches zu
trockenem Methanol (350 ml) unter Kühlen und Rühren zügig zugegeben. Man achtet durch gelegentliches
Kühlen darauf, dass während der ersten Stunde nach der Zugabe die Temperatur nicht über 10 °C ansteigt.
Nach weiteren 48 Stunden rühren, verdünnt man mit einem Liter Wasser und trennt die BromacetaldehydChloroform Schicht ab. Die abgetrennte Wasser/Methanol-Phase wird zwei weitere Male mit Chloroform (je
ca. 150 ml) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen werden über MgSO4 getrocknet und
anschließend das Produkt durch Destillation unter Vakuum isoliert. Reines Bromacetaldehyd-dimethylacetal
( n D20 : 1.4450) siedet bei 48 – 49 °C / 14 Torr, die Ausbeute beträgt ~ 85 %.
4.7
Bromoacetaldehyd dimethyl (or diethyl) acetal (kompliziert)
Lit.: Org. Synth. Coll. Vol. III, 1955, 123-125.
Br2
O
O
Br
Br
O
O
R-OH
R-OAc
R-OH
HBr
H
Br
O
O
Br
R
O
R
R = EtOH, MeOH
Procedure
An apparatus is assembled as shown in Fig. 1. The 4-l. three-necked round-bottomed flask A is equipped
with a mechanical stirrer sealed with a well-lubricated rubber sleeve. In one neck of the flask are fitted a
thermometer and a glass tube leading through a safety trap B to a water pump. In the other neck a 7-mm.
glass tube, extending to the bottom of the flask, is attached to a 500-ml. bottle C in which is placed 255 ml.
(5 moles) of bromine. This bottle is connected to a 500-ml. wash bottle D containing 250 ml. of sulfuric acid.
The inlet tube of D is connected to a calcium chloride tube.
Fig. 1.
A solution of 430 g. (5 moles) of vinyl acetate 2 in 1.5 l. (26 moles) of absolute ethanol is placed in flask A.
The solution is cooled to about −10°C by an ice-salt mixture, and stirring is started. Gentle suction is applied
at the outlet tube of B, and the bromine is introduced into A by a rapid current of air. The rate of introduction
of the bromine, controlled by adjustment of the clamp E, should be regulated so that 8–10 hours is required
2
Frisch dest., trüben Vorlauf (enthält Wasser) verwerfen, Fraktion mit Sdp. 69–71°C/740 mm verwenden
D:\eigene\Texte\Praktikum\Vorschriften\Chickens_Script\script_2013.08.01.doc
Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
4. Additionen an Doppelbindungen
17
to volatilize all the bromine. Stirring is stopped, and the reaction mixture is allowed to stand overnight and to
come to the temperature of the room. The mixture is poured into 1.7 l. of ice water 3 ; the lower layer of
bromoacetal and ethyl acetate is separated 4 , washed twice with 300-ml. portions of cold water and once
with 300 ml. of cold 10% sodium carbonate solution, and dried over two successive 25-g. portions of
anhydrous calcium chloride for 30 minutes. The crude product weighs 990–1010 g.; it is purified by
distillation under diminished pressure through a 20-cm. Vigreux column. The first fraction consists of ethyl
acetate; this is followed by the pure bromoacetal which boils at 62–63°/15 mm. (84–85°/30 mm.) and which
amounts to 610–625 g. (62–64%) 5 .
4.8
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid durch Diels-Alder Reaktion von in situ
erzeugtem 1,3-Butadien mit Maleinäureanhydrid
O
O
SO2
Δ
+
O
O
Xylol
O
O
Lit.:
Org. Synth. Coll. Vol. IV, 1963, 890-892.
In einem 100 ml Rundkolben mit aufgesetztem Rückflusskühler und Blasenzähler werden 60 mmol Δ3Sulfolen sowie 40 mmol Maleinsäureanhydrid in 3 ml Xylol suspendiert. Es wird 5 min. bei RT. gerührt,
anschließend das Ölbad vorsichtig aufgeheizt, bis das Xylol schwach siedet. Das Einsetzen der Reaktion
kann spontan und dann sehr heftig verlaufen, darum LANGSAM erhitzen, evtl. Ölbad entfernen.
Nach dem Abkühlen gibt man zu dem Rückstand 40 ml Xylol sowie ca. 1 g Aktivkohle hinzu, erhitz im bis
zum Auflösen der Rohsubstanz und filtriert anschließend das noch noch heiße Gemisch und wäscht die im
Filter verbleibende Aktivkohle mit etwas Xylol nach. Das so erhaltene Produkt (evtl. noch in Lösung wird
erneut erwärmt, bis alles in Lösung geht, dann mit Petrolether versetzt, bis sich eine erste Trübung zeigt.
Man kühlt den Kolben anschließend mit einem Eisbad ab, saugt das ausgefallene Produkt von der
Mutterlauge ab und trocknet im Exsikkator über P4O10 (mp.: 92-102 °C). Sollte das so erhaltene Produkt
nicht rein genug sein, so kann man aus Essigsäureethylester umkristallisieren (mit Petrolether Zusatz zum
Ausfällen). Das Produkt wird in Versuch 7.1.4 weiterverarbeitet.
4.9
Lit.:
4.9.1
Tropolon [2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one]
Org. Synth. Coll. Vol. VI, 1988, 1037-1040.
7,7-Dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one
Cl
O
Cl
Cl
Cl
Et3N
pentane, Δ
Cl
O
A 2-l., three-necked, round-bottomed flask fitted with an addition funnel, a reflux condenser, and a
mechanical stirrer is charged with 100 g. (0.678 mole) of dichloroacetyl chloride (Note 1), 170 ml. (2 moles)
of cyclopentadiene (Note 2), and 700 ml. of pentane (Note 3). The solution is heated to reflux under
nitrogen and rapidly stirred while a solution of 70.8 g. (0.701 mole) of triethylamine (Note 4) in 300 ml. of
pentane is added over a period of 4 hours (Note 5). After the cream-colored mixture has been refluxed for
an additional 2 hours, 250 ml. of distilled water is added, dissolving the triethylamine hydrochloride; the
layers are separated in a 2-l. separatory funnel. After extraction of the aqueous layer with two 100-ml.
portions of pentane, the combined organic layers are filtered and dried by passage through absorbent
cotton. Pentane and excess cyclopentadiene are then removed by rapid distillation. The resulting viscous,
orange liquid is fractionally distilled under reduced pressure through a 30-cm. Vigreux column. Heat is
supplied from an oil bath held at 105°. During collection of the first fraction, which consists mainly of
dicyclopentadiene (Note 6), b.p. 61–62° (9 mm.), the cold finger and take-off tube must be warmed
3
Falls sich eine Emulsion bildet, 320 g Na2SO4 hydrat zufügen
Produkt ist tränenreizend! Unter dem Abzug handhaben.
5
78% Ausbeute wurden bei einem Ansatz halber Größe erzielt nachdem man nach dem Ende der
Bromierung einfach 64h stehen lies und dann wie oben Aufarbeitete.
4
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4. Additionen an Doppelbindungen
18
periodically with a heat gun to prevent plugging. The 7,7-dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one, 101–102 g.
(84–85%), Is collected as a colorless liquid, b.p. 66–68° (2 mm.), nD25 1.5129, having a purity >99% as
determined by GC analysis (Note 6) and (Note 7).
Notes
1. Freshly opened bottles of dichloroacetyl chloride from Aldrich Chemical Company, Inc., were used.
The acid chloride can also be prepared by the dropwise addition of 1 volume of dichloroacetic acid
to 2.5 volumes of phthaloyl chloride heated to 140°. After the addition is complete, the solution is
vigorously heated and dichloroacetyl chloride, b.p. 106–108°, is distilled through a 30-cm. column
packed with glass beads; the yield is 85%.
2. Cyclopentadiene was prepared by cracking dicyclopentadiene [Org. Synth., Coll. Vol. 4, 475 (1963)]
of 95% purity purchased from Aldrich Chemical Company, Inc.
3. Technical grade pentane from Fisher Scientific Company was used.
4. Triethylamine from Eastman Organic Chemicals was used without further purification.
5. Faster addition results in some polymerization of the dichloroketene and darkens the precipitate.
6. Fractions were analyzed by GC (column: 0.3 × 120 cm., 20% SE-52 on Chromosorb P 60/80, 130°,
helium flow rate of 60 ml./min.). Retention times of 1.9 minutes for dicyclopentadiene and 4.6
minutes for the 7,7-dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one were found.
7. 7,7-Dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one has the following spectral characteristics: IR (neat) cm.−1:
1806 (C=O), 1608 (C=C); 1H NMR (CCl4), δ (multiplicity, number of protons, assignment): 2.70 (m,
2H, CH2), 4.10 (m, 2H, 2CH), 5.90 (m, 2H, CH=CH).
4.9.2
Tropolone
Cl
O
Cl
O
NaOH
HOAc, Δ
OH
Caution! Benzene has been identified as a carcinogen; OSHA has issued emergency standards on its use.
All procedures involving benzene should be carried out in a well-ventilated hood, and glove protection is
required.
A 1-l., three-necked, round-bottomed flask equipped with a mechanical stirrer, addition funnel, and a reflux
condenser is charged with 500 ml. of glacial acetic acid and then, cautiously, 100 g. of sodium hydroxide
pellets. After the pellets have dissolved, 100 g. (0.565 mole) of 7,7-dichlorobicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one is
added and the solution is maintained at reflux under nitrogen for 8 hours. Concentrated hydrochloric acid is
added until the mixture is about pH 1; approximately 125 ml. of acid is required. After the addition of 1 l. of
benzene, the mixture is filtered and the solid sodium chloride is washed with three 100-ml. portions of
benzene. The two phases of the filtrate are separated, and the aqueous phase is transferred to a
magnetically stirred, 1-l., continuous extractor (Note 8). The combined benzene phase is transferred to a 2l. pot connected to the extractor, and the aqueous phase is extracted for 13 hours. Following distillation of
the benzene, the remaining orange liquid is distilled under reduced pressure through a 30-cm. Vigreux
column, removing acetic acid. When tropolone begins to distill into the column, the condenser is replaced
with a two-necked flask immersed in ice water. With vacuum applied through one neck of this receiver,
tropolone distills at 60° (0.1 mm.) and is collected as a crude yellow solid, 66.4 g. (96%). A solution of the
impure product in 150 ml. of dichloromethane is diluted with 600 ml. of pentane, 4 g. of activated carbon is
added, and the mixture is heated to boiling. After removal of the carbon by filtration, the solution is
maintained at −20° until crystallization is complete. Tropolone, 53 g. (77%) (Note 9), is collected as white
needles, m.p. 50–51°, by filtration. Evaporation of the filtrate to dryness, dissolution of the residue in 800 ml.
of pentane, treatment with activated carbon, and cooling to −20° yields an additional 8 g. (12%) of tropolone
as pale-yellow crystals, m.p. 49.5–51°.
Notes
8. A continuous extractor has been described in Org. Synth., Coll. Vol. 5, 630 Note 10 (1973).
9. Tropolone has the following spectral characteristics: IR (KBr pellet) cm.−1: 3210 (OH), 1613 (C=O),
1548 (C=C); 1H NMR (CDCl3), δ (multiplicity, number of protons, assignment): 7.33 (m, 5H, 5CH),
8.76 (s, 1H, OH).
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4. Additionen an Doppelbindungen
4.10
19
7,7-Dichlorobicyclo[4.1.0]heptan durch [2+1] Cycloaddition von Dichlorcarben and
Cyclohexen
Cl
CHCl3 + NaOH
PTK
Cl
:CCl2 + H2O + HCl
Lit.: J. Org. Chem. 2010, 75, 5773–5783.
Zu Adogen 464® oder einem beliebigen anderen Phasen-Transfer-Katalysator (0.6 g) gibt man Cyclohexen
(100.0 mmol) sowie Chloroform (0.3 mol), erhitzt die Mischung unter kräftigem Rühren auf 50 °C und
tropft innerhalb 20 min Natriumhydroxid (0.80 mol) in Wasser (60 ml) zu und rührt anschließend weitere 2 h
bei 50 °C. Nach Ende der Reaktion stellt man den pH mit eiskalter Schwefelsäure (1M) auf 3 – 4 ein und
extrahiert die kalte Reaktionsmischung mit Diethylether (3 x, je 40 ml). Nach dem Waschen der vereinigten
organischen Phasen mit Kochsalzlösung wird über MgSO4 getrocknet und nach dem Entfernen des
Lösungsmittels bei vermindertem Druck destilliert. Reines 7,7-Dichlorobicyclo[4.1.0]heptan siedet bei 73 –
76 °C/12 Torr, n D20 : 1.503.
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5 Substitutionen an Aromaten
20
5
Substitutionen an Aromaten
5.1
3-Bromacetophenon durch Bromierung von Acetophenon
O
O
O
Br2
AlCl3
Lit.:
AlCl3
Br
Org. Synt. Coll Vol. V, 1973, 117-120.
In einem ausgeheizten Dreihalskolben mit einem kräftigen Rührknochen legt man wasserfreies AlCl3 (0.63
mol) vor. Zu dem kräftig gerührten AlCl3 tropft man unter Feuchtigkeitsausschluss Acetophenon (0.25 mol)
zu wobei sich unter starker Wärmeentwicklung der Additionskomplex aus AlCl3 und dem Keton bildet 12 .
Nach Zugabe von ca. 1/3 des Acetophenons wird das nun fast nicht mehr rührbare Gemisch mit einem
vorgeheizten Ölbad auf ca. 160-170°C gehalten und das restliche Keton zugegeben. Nach vollständiger
Zugabe entsteht eine (hell-) braune, gut rührbare Schmelze. Nach dem Abkühlen auf Raumtemp. wird unter
Rühren Brom (0.32 mol) langsam zugetropft und nach vollständiger Zugabe für 1h auf 80°C erhitzt.
Zur Aufarbeitung wird auf Eis gegeben und ausfallendes Aluminiumhydroxid mit konz. Salzsäure in Lösung
gebracht. Die wässrige Schicht wird abgetrennt und noch zweimal mit kleinen Mengen Et2O extrahiert, die
vereinigten organischen Phasen werden einmal mit Wasser, dann mit NaHCO3-Lösung neutral gewaschen
und anschließend noch einmal mit konz. Kochsalzlösung gewaschen. Nach dem Trocknen über
Magnesiumsulfat wird das Lösungsmittel entfernt und das Produkt am Vakuum (95-100°C/12 Torr)
destilliert. Ausbeute 70%. n D20 : 1.5738–1.5742; m.p. 7–8°C.
5.2
3-Bromacetophenon durch Bromierung von Acetophenon mit DIB
H
O
N
O
O
N Br
O
N
O
Br
Br
H2SO4
Lit.:
5.3
Organikum
4-Bromacetophenon durch Friedel-Crafts-Acetylierung von Brombenzol
O
Br
O
+
Lit.:
AlCl3
+
Cl
Br
Organikum, 20/21. Auflage, 361/380.
Zu 1 mol des Aromaten gibt man in einem 1-Liter-Dreihalskolben mit KPG-Rührer, Tropftrichter,
Rückflusskühler und Trockenrohr 1.2 mol feinpulveriges Aluminiumchlorid und rührt, bis alles gelöst ist.
Anschließend tropft man bei Raumtemperatur 1.05 mol Acetylchlorid langsam zu uns erwärmt nach
vollständiger Zugabe für 5 Stunden auf 50 °C.
Nach dem Abkühlen gibt man das Reaktionsgemisch auf Eis und bringt ausgefallenes Aluminiumhydroxid
mit etwas konz. Salzsäure in Lösung. Die wässrige Schicht wird abgetrennt und noch zweimal mit
Diethylether extrahiert, die vereinigten organischen Phasen werden zuerst mit verd. NatriumhydroxidLösung (~ 2%) zur Neutralisation und anschließend noch einmal mit konz. Kochsalzlösung gewaschen.
Nach dem Trocknen über Magnesiumsulfat wird das Lösungsmittel entfernt und das Produkt am Vakuum
destilliert. Ausbeute 80%.
12
Hierbei ist auf eine gute Verteilung zu achten, ansonsten durch Teerbildung Ausbeuteeinbuße.
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5 Substitutionen an Aromaten
5.4
21
3,4-Dichloacetophenon
Cl
O
Cl
+
O
O
Cl
O
AlCl3
Cl
Lit.:
G.H. Stempel Jr., C. Greene, R. Rongone, B. Sobel, R. Odioso, J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 455-456.
Zu einer gut gerührten Mischung aus trockenem Aluminiumchlorid (0.5 mol) und o-Dichlobenzol (0.75 mol)
tropft man Acetanhydrid (0.2 mol) so langsam zu, dass die Temp. ca. 75 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wird so lang weiter bei 75°C gerührt, bis kein Chlorwasserstoff mehr entweicht (ca. 6 –
8h).
Zur Aufarbeitung wird vorsichtig auf Eis gegossen, die organische Phase abgetrennt, die wässrige einmal
mit wenig Ether extrahiert, die vereinigten organischen Phasen über Magnesiumsulfat getrocknet und
destilliert – Smp.: 75°C. 3,4-Dichloroacetophenon siedet bei 130-135°C/12 Torr und wird in einer Ausbeute
> 90% isoliert.
5.5
β-Benzoyl acrylsäuren
O
O
+
R
Lit.:
O
O
OH
AlCl3
O
R
D. Papa, J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 3356-3360; Org. Synth. Coll. Vol. III, 1955, 109-112.
Method I (R = H, X): To a mixture of 200 ml of anhydrous, thiophene-free (halo) benzene and 49 g. (0.5
mole) of maleic anhydride at room temperature, there was added in small portions 132 g. (1.0 mole) of
aluminum chloride. The temperature rose to 40-45° during the addition and the mixture was then heated on
the steambath for two to three hours.
The reaction mixture was poured on ice and decomposed with ice cold 50% hydrochloric acid, the excess
benzene distilled off under reduced pressure; and, after cooling, the crude acid was filtered off with suction.
The crude acid was resuspended in 50% hydrochloric acid and filtered to remove last traces of aluminum,
washed with copious amounts of water to remove remaining hydrochloric acid, filtered and finally air dried.
Recrystallization from either benzene or methanol or mixtures thereof yields the light yellow β-(p-halo)
acrylic acids. For further details of workup see: Org. Synth. Coll. Vol. III, 1955, 109-112.
Method III (R = MeO, Alkyl): To a mixture of 200 ml of anhydrous methylene chloride, 132 g. (1.0 mole) of
aluminum chloride and 48 g. (0.5 mole) of maleic anhydride, there was added with stirring at room
temperature 46 g. (0.5 mole) of substituted benzene in the course of one to one and one-half hours. There
was a copious evolution of hydrogen chloride and after stirring for four hours the reaction mixture was
allowed to stand overnight.
The reaction mixture was poured on ice and decomposed with ice cold 50% hydrochloric acid, the aqueous
phase extracted with small portions of methylene chloride and the combined organic phases finally dried
over MgSO4. After removal of the solvent under reduced pressure, the crude β-(p-substituted)-acrylic acid
was recrystallized from benzene.
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5 Substitutionen an Aromaten
5.6
5.6.1
22
Malachitgrün
4-(Dimethylamino)benzophenon
O
N
Lit.:
N
H
Ph
O
1. POCl3
2. HCl/H2O
~ 70%
N
Org. Synth. Coll. Vol. I, 1932, 217-219.
Zu einem Gemisch aus Benzanilid (100 mmol) und N,N-Dimethylanilin (340 mmol) tropft man innerhalb von
40 min Phosphoroxychlorid (140 mmol) langsam zu. Nach vollständiger Zugabe wird das Reaktionsgemisch zur Vervollständigung der Reaktion zuerst auf 100 °C erhitzt (Innenthermometer), hierbei sollte
alles in Lösung gehen. Anschließend wird für 20 min. auf 140 °C erhitzt (Achtung: es kann zu einer stark
exothermen Reaktion mit starkem Sieden kommen in dessen Folge beim späteren Abkühlen die Lösung
erstarrt. In diesem Fall muss die Aufarbeitung invers erfolgen.) und anschließend bei 100°C weitere 2h
rühren gelassen.
Zur Aufarbeitung wird das auf ca. 50 °C abgekühlte Reaktionsgemisch vorsichtig direkt in warme verdünnte
Salzsäure (13 ml HCIkonz. und 100 ml H2O) gegossen. Hierbei erwärmt sich die Lösung auf ca. 80°C und
das entstandene Imid sowie restliches POCl3 werden hydrolysiert. Man lässt 3h rühren (hier kann man gut
unterbrechen). Anschließend sollte ein homogenes Gemisch entstanden sein, eventuell ausgefallenes
Benzanilid wird abfiltriert. Diese Lösung versetzt man unter Rühren mit 310 ml Eiswasser worauf hin sich
zuerst eine milchige Suspension bildet. Aus dieser scheiden sich schnell grünliche Kristalle ab, Kühlen im
Eisbad vervollständigt diesen Prozess. Nach dem Absaugen und Waschen mit kleineren Portionen Wasser
wird aus Ethanol umkristallisiert – eventuell unter Aktivkohlezusatz. Die Ausbeute an farblosen bis
blassgrünen Kristallen beträgt ca. 70%, Smp.: 89 – 90 °C.
5.6.2
Bis[4-(dimethylamino)phenyl]phenymethanol
N
O
OH
MgBr
N
Lit.:
N
N
D.F. Taber, R.P. Meagley, D. Supplee, J. Chem. Educ. 1996, 73, 259-260.
Zu Magnesium-Spänen (100 mmol), vorgelegt in trockenem Ether (20 ml), tropft man 4-Brom-N,Ndimethylanilin zu. Zuerst ca. 1-2 ml ohne Lösungsmittel, nachdem die Grignard-Reaktion angesprungen ist
wird das restliche Bromid mit trockenem Diethylether (ca. 80 ml) verdünnt und anschließend so langsam zu
den Magnesiumspänen getropft, das der Ether schwach siedet. Nach vollständiger Zugabe erhitzt man so
lang zum schwachen Sieden, bis das Magnesium vollständig abreagiert hat.
Zu dieser Grignardlösung tropft man anschließend 4-(N,N-Dimethylamino)benzophenon (80 mmol) gelöst in
trockenem Toluol (ca. 100 ml) langsam unter Rühren zu, erhitzt anschließend für 1h auf Rückfluss und lässt
dann über Nacht bei Raumtemp. rühren.
Zur Aufarbeitung wird die Reaktionsmischung unter Rühren langsam mit konz. Ammoniumchlorid-Lösung
versetzt, anschließend die organische Phase abgetrennt, die wässrige noch dreimal mit kleinen Portionen
Ether reextrahiert und die vereinigten organischen Phasen über Magnesiumsulfat getrocknet und am
Vakuum eingeengt. Das zurückbleibende Öl kann durch Anreiben mit einem Glasstab zur Kristallisation
gebracht werden. Man kristallisiert aus einem Gemisch aus Ether/Petrolether um, farblose Kristalle vom
Smp.: 108-112°C.
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5 Substitutionen an Aromaten
5.6.3
23
Bis[4-(dimethylamino)phenyl]phenymethyliumtetrafluoroborat
OH
HBF4
N
N
N
N
BF4
Lit.:
K.T. Leffek, A. Suszka, Can. J. Chem. 1975, 53, 1537 – 1541.
Zu einer gekühlten Lösung (Eisbad) von Bis[4-(diethylamino)phenyl]methanol (3.0 g, 8.7 mmol) in
Acetanhydrid (25ml) tropft man unter Rühren langsam eine Lösung von HBF4 (54%ig in Diethylether,
4.3 ml, 17 mmol) zu. Anschließend gibt man zu dem schwarz-violetten Gemisch THF (50 ml) zu und
bewahrt über Nacht bei -20°C auf. Am nächsten Tag werden die tief gefärbten Kristalle abgesaugt, mit
wenig Diethylether gewaschen und im Exsikkator über P4O10 getrocknet.
Soll anstelle des Tetrafluoroborats das Oxalat dargestellt werden, verfährt man wie oben beschrieben,
verwendet jedoch anstelle von HBF4 Oxalsäuredihydrat (1.5 g, 1.2 mmol) gelöst in THF (11 ml).
5.7
5.7.1
9,10-Diphenylanthracen sowie 9,10-Diphenylethinylanthracen
Phenylboronsäure durch Grignard-Reaktion von Phenyl-Magnesiumbromid mit
Trimethylborat
Br
Lit.:
+
MgBr
Mg
+
O
B O
O
OH
B
OH
F.R. Bean, J.R. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 1932, 54, 4415 - 4425; P. Wipf, J.-K Jung, J. Org. Chem. 2000, 65, 6319 6337.
In einem Zweihalskolben mit Rückflusskühler und Trockenrohr werden Magnesium-Spänen (105 mmol),
vorgelegt und mit trockenem Diethylether (50 ml) überschichtet. Hierzu tropft man langsam ein Gemisch
aus Brombenzol (100 mol) gelöst in trockenem Diethylether (100 ml) zu. Die Zutropfgeschwindigkeit wird so
eingeregelt, dass die Reaktion gut kontrolliert werden kann. Nach vollständiger Zugabe wird auf dem Ölbad
für 30 Minuten zum Rückfluss erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Man entfernt den
Tropftrichter und ersetzt ihn durch eine Septumkappe, durch die man mit einer Spritze und Kanüle jeweils
ca. 20 ml der Grignard-Lösung entnimmt.
Die Grignard-Lösung gibt man nun mit dieser Spritze langsam zu einer auf -78 °C gekühlten Lösung
(Aceton-Trockeneis) von Trimethylborat (150 mmol) gelöst in trockenem Diethylether (100 ml) unter
Stickstoff (Septumkappe mit Ballon und Stickstoff-Füllung) zu. Die beim Eintropfen entstehende Trübung
löst sich beim Rühren langsam wieder auf (trotzdem sollte man ein nicht zu kleines „Rührschwein“
benutzen!). Nach der vollständigen Zugabe lässt man im Kühlbad langsam über Nacht auftauen.
Zur Aufarbeitung wird mit einem Eisbad auf 0°C gekühlt und ohne Schutzgas Salzsäure (100ml, 2N)
langsam zugetropft und weitere 30 Minuten rühren gelassen. Anschließend wird dreimal mit Diethylether (je
70 ml) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen mit Salzsäure (30 ml, 1N )und ges. Kochsalzlösung
(30 ml) gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und am Vakuum eingeengt. Das Rohprodukt wird
aus Toluol umkristallisiert.
Alternativ kann es bei pH 3 in Wasser (60 - 80 ml) so lang erhitzt werden, bis die kristalline Masse in
Lösung geht. Die noch heiße Lösung wird vom sich hierbei ausscheidenden braunen Öl dekantiert und zum
Kristallisieren beiseite gestellt. Die Ausbeute kann durch mehrmaliges Auskochen des zurückbleibenden
Öls mit kleinen Mengen an Wasser gesteigert werden. Ausbeute ca. 50 - 70%.
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5 Substitutionen an Aromaten
5.7.2
24
9,10-Dibromanthracen durch Bromierung von Anthracen in Eisessig
Br
Br2
+
HOAc
Br
Lit.:
S. Jones, J.C.C. Atherton, Synth. Commun. 2001, 31, 1799 - 1802.
Anthracen (28 mmol) wird in Eisessig (150 ml) gelöst und anschließend unter starkem Rühren tropfenweise
mit Brom (56 mmol) gelöst in Eisessig (25 ml) bei Raumtemperatur versetzt (ca. 5 Minuten). Anschließend
lässt man weitere 30 Minuten weiterrühren, fällt das nun kanariengelbe Produkt durch Zugabe von Wasser
(150 ml) und rührt weitere 15 Minuten.
Nach dem Filtrieren über einen Büchnertrichter wäscht man mit wenig Wasser säurefrei und trocknet den
Filterkuchen anschließend durch Durchziehen von Luft (mind. 1 Stunde) und danach im Exsikkator über
Kaliumhydroxid bis zur Gewichtskonstanz. Ausbeute 97 % kanariengelber faserartiger Kristalle.
Umkristallisation aus Eisessig.
5.7.3
9,10-Diphenylanthracen durch bis-Suzuki Cross-Kupplung von Phenylboronsäure
mit 9,10-Dibromanthracen
OH
Br
B
+
OH
Ph
Pd(P(Ph)3)4
Br
Lit.:
Ph
S. Kotha, A.K. Ghosh, Synlett 2002, 451-452.
In einem 100 ml Zweihalskolben mit Gaseinleitungsrohr und aufgesetztem Blasenzähler wird ein Gemisch
aus 9,10-Dibromanthracen (1 mmol), Phenylboronsäure (2.5 mmol), Natriumcarbonat (2.5 mmol) und
Wasser (3 ml), sowie Toluol (10 ml) und Tetrahydrofuran (10 ml) durch Durchleiten von Stickstoff für ca. 15
Minuten entgast. Zu der Sauerstoff freien Lösung gibt man Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (35 mg)
zu, ersetzt das Gaseinleitungsrohr durch einen Glasstopfen (mit Klemme gesichert) und erwärmt unter
Stickstoffatmosphäre für drei Stunden auf 85 °C (DC-Kontrolle!).
Anschließend gibt man das abgekühlte Reaktionsgemisch auf Wasser (40 ml) und extrahiert dreimal mit
Diethylether (je 75 ml). Die vereinigten und getrockneten organischen Phasen werden anschließend am
Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand wird an Kieselgel chromatographiert und
eventuell aus Essigester/Petrolether umkristallisiert. Ausbeute 90%.
5.7.4
9,10-Diphenylethinylanthracen durch Sonogashira-Kupplung von Phenylacetylen
mit 9,10-Dibromanthracen
Ph
Br
+
Pd(PPh3)2Cl2, CuI
Et3N
Br
Ph
Lit.:
analog V. Jäger, in Houben-Weyl Bd. V/2a, Ed.: E. Müller, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 391 (1977).
Dibromanthracen (9.2 mmol), Bistriphenylphosphinpalladium(II)chlorid (5 mol%) sowie Kupfer(I)iodid
(2.5 mol%) werden in einem ausgeheizten Kolben mit über Calziumhydrid getrocknetem Triethylamin
(120 ml) suspendiert und durch Durchleiten von N2 oder zwei freeze-pump-cyclen entgast. Zu diesem
Gemisch gibt man mittels einer Spritze Phenylacetylen (siehe 3.2) (24 mmol, 2.6 eq.) zu und lässt 24h
rühren. Der Umsatz wird Dünnschichtchromatographisch verfolgt.
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5 Substitutionen an Aromaten
25
Zur Aufarbeitung wird am Vakuum eingeengt, der Rückstand in Diethylether aufgenommen und von
Katalysatorresten über ein kurzes Kieselgelpad filtriert. Die Lösung zeigt sehr starke blau-grüne
Fluoreszenz, nach dem Einengen zur Trockene wird das Produkt in Form rot-orange-farbener Kristalle
isoliert. Die Ausbeute beträgt 92%.
5.8
5.8.1
5-Carboxy benzo[b]thiophen aus p-Brom thiophenol
1-Bromo-4-(2,2-dimethoxy-ethylsulfanyl)-benzene
1. NaOMe, MeOH
2.
O
Br
Br
Br
O
O
SH
O
S
1
To a solution of sodium methoxide (57 mmol) in methanol (50 ml) p-Bromthiophenol (10 g, 53 mmol) and
dimethoxy-2-bromo ethane (9.8 g, 58 mmol) (see 4.7) were added in one portion at room temperature. The
reaction mixture was refluxed for 4h.
After evaporation of the solvent and usual aqueous workup the remaining liquid was distilled under reduced
pressure to give 13.91 g (95%) of 1-Bromo-4-(2,2-dimethoxy-ethylsulfanyl)-benzene 1 as a colorless liquid
boiling at 98°C (0.1 Torr).
spectroscopic data:
H-NMR: d 3.1 (d, 2 H, CH2, J=5.5), 3.4 (s, 6 H, OCH3), 4.5 (t, 1 H, CH, J=5.5), 7.4 and 7.2 (m, AA´BB´spinsystem, 4 H, Ph-H).
1
5.8.2
5-Bromo benzo[b]thiophene
Br
O
O
Br
PPA / chlorobenzene
S
S
1
Lit.:
2
Takeuchi, K.; Kohn, T.J.; Sall, D.S.; Denney,
Bioorg. & Med. Chem. Lett., 9, 1999, 759-764.
M.L.;
McCowan,
J.R.;
Smith,
G.F.;
Gifford-Moore,
D.S.
1-Bromo-4-(2,2-dimethoxy-ethylsulfanyl)-benzene 1 (50.4 mmol) was added to a refluxing mixture of
Polyphosphoric acid (PPA) (20 ml) in Chlorobenzene (250 ml). After refluxing for 27 h, the brownish liquid
was decanted from the PPA, washed twice with water and the aqueous phase re-extracted twice with
dichloromethane. After drying the solvent was removed under reduced pressure and the remaining dark oil
was distilled at 10 Torr to yield 7.44 g (70%) of 5-Bromo benzo[b]thiophene 2 which crystallizes upon
standing at room temperature.
5.8.3
5-Carboxy-benzo[b]thiophene
O
1. Mg / Et2O
2. CO2
Br
S
2
Lit.:
HO
C
S
Et2O
3
G.M. Badger, D.J. Clark, W. Davies, K.T.H. Farrer and N.P. Kefford J. Chem. Soc. 1957, 2624-2630.
To Magnesium turnings (0.41g, 19.3 mmol) in of anhydrous diethyl ether (20 ml) a mixture of of methyl
iodide (0.74 ml, 11.9 mmol) and of 5-bromobenzo[b]thiophene (1.26g, 5.9 mmol) was slowly added to
maintain gentle boiling of the solvent. After completion of the addition the mixture was refluxed for 30 min,
cooled down to room temperature, treated with a large excess of pulverized carbon dioxide and was
allowed to stand for 12 h. Treating the remaining solid with hydrochloric acid (50 ml, 1M) and extracting
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5 Substitutionen an Aromaten
26
three times with diethyl ether furnished – after solvent removal - 1.1 g of crude 5-carboxybenzo[b]thiophene 3 as a pale yellow powder.
Recrystallization from a water/ethanol mixture (3:1) gave 518 mg of analytical pure 3 with a melting point of
210°C.
5.9
5.9.1
5-Brom-benzo[b]furan aus 4-Bromphenol
4-Bromphenol
HO
Br2 in CH2Cl2
HO
0 - 5 °C
Lit.:
Br
Organikum, 21. Auflage, 370.
Wie dort beschrieben lediglich mit DCM anstelle von Tetrachlorkohlenstoff
5.9.2
Brom-4-(2,2-dimethoxy-ethoxy)-benzol
1. K2CO3, NaI, Aceton
2.
O
Br
Br
O
Br
O
OH
O
O
1
Lit.:
M.R. Friedman, K.J. Toyne, J.W. Goodby, M. Hird J. Mater. Chem., 11, 2001, 2759-2772.
Eine Mischung bestehend aus p-Bromphenol (50 mmol) und Bromacetaldehyd dimethylacetal (55 mmol)
(siehe 4.7) gelöst in Aceton (110 ml) wird mit fein gemörsertem Kaliumcarbonat (0.13 mol) unter Rühren
versetzt und zum Rückfluss erhitzt. Wenn die Umsetzung vollständig ist (DC-Kontrolle) wird das
Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt und wässrig aufgearbeitet. Das zurückbleibende Öl wird
unter vermindertem Druck destilliert.
5.9.3
5-Brom benzo[b]furan
Br
O
O
Br
PPA / chlorobenzene
O
O
1
Lit.:
2
M.R. Friedman, K.J. Toyne, J.W. Goodby, M. Hird J. Mater. Chem., 11, 2001, 2759-2772.
Analog der Synthese von 5-Bromo benzo[b]thiophene (siehe 5.8.2).
5.10
Dess-Martin Periodinan
5.10.1 Anthranilsäure durch Hofmann-Abbau von Phthalimid
O
O
NH
O
NaOBr
60 %
OH
NH2
In eine frisch hergestellte Hypobromid-Lösung (bei 0 °C werden 1 mol Brom in eine Lösung von 6 mol
Natriumhydroxid in 2 L Wasser getropft) gibt man bei -5 °C unter Rühren Phthalimid (1 mol) zu. Übersteigt
die Innentemperatur 40 °C, so wird gekühlt. Nach Rühren über Nacht versetzt man mit 20g Natriumsulfit,
säuert unter Kühlen bis auf pH 2 an, rührt weitere 15 min. und neutralisiert anschließend gegen Kongorot.
Das ausfallende Produkt wird anschließend unter Zuhilfenahme von gekörnter Aktivkohle aus Wasser
umkristallisiert. Ausbeute 60% eines annähernd farblosen Feststoffes. F. 145 °C.
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5 Substitutionen an Aromaten
27
5.10.2 Darstellung von o-Iod-benzoesäure aus Anthranilsäure durch Sandmeyer-Reaktion
O
O
1. NaNO2
2. KI
OH
NH2
OH
I
60 %
Lit.: analog zu Tietze/Eicher, I-13, S. 157
Beachte: Diazoniumsalze sind instabil. Gute Kühlung ist unbedingt erforderlich (Eis/Kochsalz)!
Anthranilsäure (0.1 mol, 13.7 g) wird mit verdünnter Schwefelsäure (100 ml; ca. 1.5 M, 80 ml pro Liter)
verrieben und in einem 250 ml Kolben mit etwas Eis versetzt. Unter guter Kühlung wird Natriumnitrit (0.11
mol, 7.5 g)) gelöst in Wasser (10 ml) zugetropft und 10 min. bei dieser Temp. gerührt.
Das Diazoniumsalz wird daraufhin mit 2-3 Spatelspitzen Harnstoff versetzt und in eine gut gekühlte Lösung
von Kaliumiodid (0.15 mol, 25 g) in 25 ml verdünnter Schwefelsäure gegeben.
Es wird auf 60-70°C erwärmt, bis keine Stickstoffentwicklung mehr zu beobachten ist (Blasenzähler), ca. 60
min.
Nach dem Abkühlen im Eisbad wird evtl. entstandenes Iod mit Natriumhydrogensulfit zerstört, der kristalline
Niederschlag abfiltriert und das Rohprodukt aus heißem Wasser umkristallisiert (Fp: 159 °C - 162°C).
Ausbeute: ca. 60%.
5.10.3 Hydoxyiodindan-oxyd
O
OH
KBrO3, H2SO4
65°C -> 0°C
93 %
I
O OH
I
O
O
Lit.: J. Prakt. Chemie 338, 1996, 588-590.
Man gibt innerhalb von 0.5 h und bei T < 55oC Kaliumbromat (56 g, 0.45mol) zu einer stark gerührten
Lösung von 2-Iodbenzoesäure (85.2 g, 0.34mol) und Schwefelsäure (730 ml, 0.73M). Das Gemisch wird
3.6 h auf 75 °C erwärmt und dann auf 0 °C gekühlt. Der Niederschlag wird abgesaugt, mit Wasser (1000ml)
sowie zwei Portionen Ethanol (je 50ml) und abschließend noch zweimal mit trockenem Ether (je 50 ml)
gewaschen. Ausbeute 89.1 g, 93%.
5.10.4 Dess-Martin Periodinan (DMP)
O OH
I
O
p-TsOH, Ac2O
O
91 %
AcO OAc
I OAc
O
O
Lit.: J. Prakt. Chemie 338, 1996, 588-590.
Methode C:
Zu einer gut gerührten Lösung von p-Toluolsufonsäure-Monohydrat (0.50g) in Acetanhydrid (400ml) gibt
man das Hydoxyiodinan III (100g, 0.36 mol) und erhitzt unter Feuchtigkeitsausschluss 2h auf ca. 80 °C.
Man kühlt im Eisbad, filtriert unter Inertgas über eine Glasfritte und wäscht mit wasserfreiem Ether (5 x 50
ml). Der farblose Feststoff wird unter Inertgas im Tiefkühlschrank gelagert. Ausbeute: 138g, 0.325 mol,
91%. F. 134 °C.
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5 Substitutionen an Aromaten
5.11
28
1,3,5-Tribrombenzol
5.11.1 2,4,6-Tribromanilin
NH2
NH2
Br
Br2
Br
HOAc
Br
Lit.: J. Org. Chem. 1995, 60, 1713 – 1719.
Zu einer Lösung von Anilin (10.0 g, 0.11 mol) in Eisessig (50 ml) tropft man Brom (16.5 ml, 0.33 mol) so
langsam zu, dass keine dauernde Braunfärbung bestehen bleibt. Man lässt eitere 5 min. Rühren, gibt
vorsichtig auf Eiswasser (200 ml) und filtriert das ausfallende Produkt mittels Büchnertrichter ab.
Umkristallisation aus Ethanol ergibt farblose Nadeln des 2,4,6-Tribromanilins (31.4g, 87%) mit einem Smp.:
119-120 °C.
5.11.2 1,3,5-Tribrombenzol
NH2
Br
N2
Br
NaNO2, H2SO4
Br
Br
Eis, CaCO3,
dann CuCl
Br
Br
H2O, Δ
Br
Br
Br
Lit.: J. Chem. Soc. 1947, 173-174.
2,4,6-Tribrombenzoldiazoniumsulfat: Zu einer Lösung von 2,4,6-Tribromanilin (5 g) in konz.
Schwefelsäure (9.5 ml, δ=1.84) gibt man bei 0°C eine gekühlte Lösung von Natriumnitrit (2.0 g) in konz.
Schwefelsäure (10 ml, δ=1.84) ) so langsam zu, dass noch keine nitrosen Gase (Braunfärbung) entstehen.
Nach erfolgter Zugabe rührt man diese Mischung in eiskalten Eisessig (20 ml) ein und lässt 45 min. unter
guter externer Kühlung (Eisbad) bei 0°C stehen.
1,3,5-Tribrombenzol: Diese Lösung des 2,4,6-Tribrombenzoldiazoniumsalzes wird auf Eis (250g)
gegeben, mit Kalziumcarbonat neutralisiert und von Eisresten abfiltriert (das Volumen sollte ca. 300 ml
betragen). Die noch kalte Lösung wird nun zügig und unter gutem Rühren in eine Lösung von
Kupfer(I)chlorid (5 g) in konzentrierter Salzsäure (25 ml) eingerührt. Das Becherglas sollte wegen der
heftigen Stickstoffentwicklung nicht zu klein gewählt werden! Erhitzen vervollständigt die Reaktion, nach
dem Abkühlen ausgefallenes Produkt wird abfiltriert und aus Ethanol umkristallisiert. Man erhält 1,3,5Tribrombenzol (3.2 g) mit einem Smp.: von 120 °C.
5.11.3 Iod-2,4,6-tribrombenzol
NH2
Br
N2
Br
NaNO2, H2SO4
Br
I
Br
KI
Br
Br
Δ
Br
Br
Br
Lit.: J. Chem. Soc. 1947, 173-174.
Iod-2,4,6-tribrombenzol: Einrühren von fein gemörsertem Kaliumiodid zu der Lösung von 2,4,6-Tribrombenzoldiazoniumsulfat (s. 5.11.2) führt zur Bildung des Iod-2,4,6-tribrombenzols. Nach der Umsetzung wird
das Reaktionsgemisch auf Eis gegeben und das Produkt durch Filtration isoliert. Waschen mit kalter
wässriger Kaliumiodidlösung und Wasser mit anschließender Umkristallisation aus Ethanol ergibt Iod-2,4,6tribrombenzol (6.0 g) und Smp.: 105°C.
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6 Oxidationen und Reduktionen
29
6
Oxidationen und Reduktionen
6.1
Substituierte Benzoesäuren durch Haloformreaktion von Acetophenonen
O
O
OH- + Br2
Br, MeO
Lit.:
OH
HOBr
Br, MeO
Organikum, 20/21. Auflage, 414/450.
Durchführung wie im Organikum beschrieben, auf eine intensive Durchmischung der Phasen ist unbedingt
zu achten! Bilden sich keine zwei Phasen ist die Reaktion noch nicht beendet!
6.2
Diphenylbutadiin durch oxidative Kupplung von Phenylacetylen mit Luftsauerstoff in
Gegenwart von Kupfer(I)-chlorid
CuCl * TMEDA (kat.)
O2
Aceton
Lit.:
A.S. Hay, J. Org. Chem. 1962, 27, 3320-3321.
In einem 100 ml Rundkolben mit aufgesetztem Rückflusskühler und Tropftrichter, sowie Gaseinleitungsrohr
gibt man CuCl (0.25g), TMEDA (0.3 g) sowie Aceton (40 ml). An den Rückflusskühler ist durch eine
Sicherheitswaschflasche eine Wasserstrahlpumpe angeschlossen, so dass man durch diese einen
mäßigen Luftstrom durch das Gaseinleitungsrohr in das Innere der Reaktionsapparatur leiten kann.
Innerhalb von ca. 5 min lässt man nun Phenylacetylen (siehe 3.2) (50 mmol) aus dem Tropftrichter
zutropfen, wobei gleichzeitig ein mäßiger Luftstrom die Apparatur durchströmt. Nach vollendeter Zugabe
lässt man bei weiter eingeschalteter Wasserstrahlpumpe die Reaktion noch weitere 2-3 Stunden rühren.
Sollte hierbei zuviel Aceton verdunsten, kann man einfach nachfüllen.
Die Lösung wird zur Aufarbeitung direkt in einen 100 ml Rundkolben filtriert und über eine einfache
Destillationsapparatur auf ca. 15 ml Volumen eingeengt.
Beim Abkühlen (eventuell Anreiben mit einem Glasstab) kristallisiert das Rohprodukt aus. Um anhaftende
Kupfersalze zu entfernen, versetzt man mit Wasser (30 ml) und filtriert durch einen Büchnertrichter. Das
Rohprodukt wird so lang mit Wasser gewaschen, bis dieses nicht mehr blau abläuft.
Das Rohprodukt wird trocken gesaugt, in Cyclohexan (ca. 50 ml) aufgenommen und über einen kleinen, mit
Cellite (ca. 1 cm hoch) beschickten Büchnertrichter abgesaugt und zweimal mit Cyclohexan (je 20 ml)
nachgewaschen. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird der Schmelzpunkt des Rohproduktes
bestimmt. Zur weiteren Reinigung wird aus Ethanol/Wasser umkristallisiert und im Exsikkator über
Kaliumhydroxyd getrocknet.
6.3
L-Valinol durch Reduktion von Valin mit LiAlH4
H2N
OH
O
LiAlH4
H2N
OH
THF
Literatur: Helv. Chim. Acta 2004, 87, 90-105.
Procedure for the synthesis of (L)-2-Amino-3-methylbutan-1-ol (L-valinol). In a 1L 3-neck-flask equipped
with a reflux-condenser/oil-bubbler, a thermometer, and a nitrogen inlet LiAlH4 (11.1 g, 0.29 mol) was
suspended in THF (500 ml) under nitrogen atmosphere. After cooling the content of the flask to 0 °C Lvaline (23.43 g, 200 mmol) was added in small portions at 0 °C over 20 min (caution: H2-evolution) under
stirring. The mixture was refluxed for 4 h under stirring and cooled to room temperature. The refluxcondenser was replaced by a 100 mL dropping funnel, then an aqueous solution of KOH (10%, 12 ml) and
H2O (10 ml) were subsequently dropwise added under stirring and cooling (ice-bath; caution: H2-evolution).
The cooling-bath was removed and the mixture stirred for additional 30 min. The resulting precipitate was
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6 Oxidationen und Reduktionen
30
separated by filtration, and extracted with boiling CH2Cl2 (250 ml) for 30 min. After a second filtration and
washing of the residue (2 x 50 mL CH2Cl2) the combined organic filtrates were dried over Na2SO4 and
concentrated in vacuo (50 °C, 750 to 20 mbar). The residue was purified by distillation through a Vigreuxcolumn. Yield: 17.0 g (83%). Pale yellow liquid. Boiling point: 100 °C (10 mbar). α20D= +16.7 (c=1, EtOH).
Anmerkungen: Vorsicht beim Umgang mit LiAlH4: Kann an Luft/Luftfeuchtigkeit zünden. Das
Reaktionsgefäß muss trocken (Ofen) und mit Schutzgas (Stickstoff oder Argon) gespült sein, um die
Bildung von zündfähigen Knallgasgemischen während der Reaktion zu verhindern. Den während der
Reaktion entstehenden Wasserstoff leitet man durch ein Öl-Blubberventil (auf den Rückflusskühler/Tropftrichter setzen) in den hinteren Absaugspalt des Abzuges. Benutzen Sie einen großen,
möglichst schweren Rührfisch mit hohem Drehmoment.
Benutzen Sie zum Filtrieren einen großen Büchnertichter/Filterpapier (ca. 10 cm Durchmesser) und
statistisches Vakuum, das Sie gegebenenfalls von Zeit zu Zeit nachregulieren. Die Filtration ist
zeitaufwendig!
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Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
7 Reaktionen an Carbonylgruppen
31
7
Reaktionen an Carbonylgruppen
7.1
Einstufige Präparate
7.1.1
1,1,2-Triphenylethylen durch Wittig-Horner Reaktion von Diethylbenzylphosphonat
mit Benzophenon
O
O
P
(OEt)2
+
Lit.:
modifiziert nach: R. Baker, R.J. Sims, Synthesis 1981, 2, 117.
Diethylbenzylphosphonat 13 (50 mmol) und Benzophenon (50 mmol) in trockenem Tetrahydrofuran (100 ml)
werden zu einer Suspension aus Natriumhydrid (55 mmol) (Ölgehalt berücksichtigen) in trockenem THF
(200 ml) und Polyethylenglycoldimethylether (0.5 ml) bei 0 °C langsam zugetropft. Der entweichende
Wasserstoff wird direkt in den Abzug geleitet und die entstehende gelatinöse Suspension für weitere 5
Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Anschließend wird vorsichtig ges. Ammoniumchlorid-Lösung zugetropft, bis keine Wasserstoffentwicklung
mehr wahrnehmbar ist und erst dann das Reaktionsprodukt auf Wasser (300 ml) gegossen, dreimal mit
Petrolether (je 100 ml) extrahiert und die vereinigten organischen Phasen mit ges. Kochsalz-Lösung (50 ml)
gewaschen. Nach dem Trockenen über Magnesiumsulfat wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer
entfernt und ggf. aus Ethanol umkristallisiert. Ausbeute 90%.
7.1.2
4-Vinylbenzoesäure durch Wittig-Reaktion von (4-Carboxybenzyl)-triphenylphosphoniumbromid mit wässriger Formaldehydlösung
P(Ph)3Br
+
COOH
Lit.:
H2CO
NaOH, H2O
COOH
I.O.C. - Praktikum, Vers. 4.3.2.8.
Zu einer Suspension von 4-Carboxybenzyl-triphenylphosphoniumbromid (20 mmol) (siehe 2.7) in Wasser
(30 ml) gibt man wässrige Formaldehydlösung (100 ml, 30%ig). Zu dem Reaktionsgemisch tropft man unter
kräftigem Rühren innerhalb von ca. 50 min. Natriumhydroxid (160 mmol) in Wasser (30 ml) bei
Raumtemperatur zu. Nach vollständiger Zugabe lässt man noch eine weitere Stunde bei Raumtemperatur
weiterrühren.
Das Reaktionsgemisch wird über einen Büchnertrichter vom ausgefallenen Triphenylphosphinoxid befreit,
der Filterrückstand dreimal mit Wasser (je 40 ml) nachgewaschen. Das Filtrat wird durch langsame Zugabe
von halbkonzentrierter Salzsäure auf pH 1 eingestellt, das ausgefallene Produkt über einen Büchnertrichter
abfiltriert, mit etwas Eiswasser nachgewaschen, trocken gesaugt und im Exsikkator über Phosphorpentoxid
bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
13
Organikum, 20./21. Auflage, 237/247.
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Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
7 Reaktionen an Carbonylgruppen
7.1.3
32
3,5-Dimethylisoxazol aus 2,4-Pentandion und Hydroxylamin
O
+
N
H2NOH * HCl
O
O
Lit.:
I.O.C. - Praktikum, Vers. 4.1.2.4 .
Hydroxylaminhydrochlorid (215 mmol) werden in Wasser (30 ml) gelöst und mit Acetylaceton (200 mmol)
gelöst in Ethanol (20 ml) versetzt. Anschließend wird so lang erhitzt, bis der Eisen(III)chlorid-Test (s.
Organikum) negativ ausfällt (ca. 1 Stunde).
Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch auf Eiswasser (ca. 120 ml) gegossen und viermal mit
Diethylether (je 50 ml) extrahiert. Nach dem Trocknen der vereinigten organischen Phasen wird
Fraktioniert. Ausbeute ca. 60 %.
7.1.4
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure durch Hydrolyse von 4-Cyclohexen-1,2dicarbonsäureanhydrid
O
O
OH
O
OH
O
Lit.:
O
Org. Synth. Coll. Vol. IV, 1963, 304-306.
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid (20 mmol) (Synthese siehe 4.8) wird in Wasser (ca. 20 ml) 2h
zum Rückfluss erhitzt (alles Anhydrid sollte sich dann gelöst haben!). Anschließend lässt man die Lösung
zuerst langsam, dann im Kühlschrank abkühlen. Das Rohprodukt wird abgesaugt und aus wenig Wasser
umkristallisiert. Anschließend wird bis zur Gewichtskonstanz im Exsikkator über P4O10 getrocknet.
7.1.5
Synthese von N-Acetyltaurin (NAT)
1. KOH
O
H 2N
2.
SO3H
O
O
O
EtOHabs.
Lit.:
SO3H
N
H
M. Teraoka Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem. 1925, 145, 238-243.
In absolutem Ethanol (300ml) wird Kaliumhydroxid (120 mmol) gelöst. Hierzu gibt man Taurin (120 mmol) in
einer Portion zu und rührt bis alles gelöst ist. Nun tropft man zügig Essigsäureanhydrid (3.1 mol) zu. Hierbei
beginnt das Reaktionsgemisch zu sieden. Nach vollständiger Zugabe lässt man für 8 Stunden bei 100°C
Ölbadtemp. weiterrühren.
Das Gemisch wird anschließend noch warm filtriert und dann abgekühlt. Hierbei fällt ein Teil des Produktes
bereits in Form feiner kleiner farbloser Nadeln aus. Diese werden gesammelt, die Mutterlauge eingeengt
und ausfallende Kristalle mit den ersten vereinigt. Umkristallisation erfolgt aus Ethanol.
Das abgesaugte Produkt wird bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Nach Aufreinigung und Trocknung erhält man 2.9 g (14 %) NAT mit Smp.: 234°C (Lit.: 233-234°C).
7.1.6
Synthese von 2-Oxo-2-(2-oxocyclohexyl)essigsäureethylester
O
+
O
O
OEt
Lit.:
O
OEt
O
OEt
NaOEt
EtOHabs.
O
D7.2.8 Esterkondensation, Organikum, 20. Auflage, 1999, 560.
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Calciumchloridrohr, Tropftrichter und Rührer wird
aus Natrium (0.3 mol) und absolutem Alkohol (300 ml) eine Alkoholatlösung hergestellt. Nach völliger
Auflösung des Natriums tropft man ein Gemisch der trockenen Edukte Cyclohexanon und Oxalsäurediethylester (je 0.3 mol) unter Rühren und Kühlen mit Eiswasser zu.
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Letzte Bearbeitung: 01.08.2013
7 Reaktionen an Carbonylgruppen
33
Anschließend wird bei Raumtemperatur über Nacht stehengelassen, mit der äquimolaren Menge Eisessig
neutralisiert und in Eiswasser (ca. 1000 ml) gegossen. Man ethert mehrfach aus. Der Etherextrakt wird mit
Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird
der Rückstand durch Destillation im Feinvakuum gereinigt. Ausbeute 70 % mit Sdp.: 118°C/2 Torr.
Das Rohprodukt kann direkt zur Decarbonylierung (Vorschrift s. Organikum "Decarbonylierung von
Oxobernsteinsäure und 2,4-Dioxocarbonsäureestern") verwendet werden.
7.1.7
Synthese von (4-Methyl-)Benzophenon durch Grignardaddition
BrMg
MgBr
CN
+
Lit.:
N
O
H3O+
Et2O
I.O.C. - Praktikum, Vers. 4.3.2.6; J. Org. Chem. 1987, 52, 3901-3904.
Zu einer Phenylmagnesiumbromid Lösung in Ether (130 mmol) (Herstellung s. 5.7.1) wird unter Rühren bei
Raumtemp. (4-Methyl)benzonitril (0.1 mol) gelöst in wenig trockenem Ether so zugetropft, dass der Ether
schwach siedet. Nach vollständiger Zugabe wird für 5 h zum Sieden erhitzt, das Lösemittel anschließend
am Rotationsverdampfer entfernt und das abgeschiedene Magnesiumsalz des Benzimins durch Zugabe
von halbkonzentrierter Salzsäure (100 ml) und anschließendes Erhitzen für 1h zum Rückfluss zersetzt.
Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit Ether (3x je 50 ml) extrahiert, die vereinigten
organischen Phasen mit NaCl-Lösung gewaschen und über MgSO4 getrocknete. Der nach dem Entfernen
des Lösungsmittels zurückbleibende Feststoff wird aus Ethanol umkristallisiert. Ausbeute ca 70 %, Smp.:
4-Methylbenzophenon: 57 - 60°C, 4-Methoxybenzophenon: 58 – 60°C; Benzophenon: 48 – 51°C;
7.2
7.2.1
DBU (1,9-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en)
Cyclohexanonoxim aus Cyclohexanon und Hydroxylaminhydrochlorid
O
+
Lit.:
OH
N
H2NOH * HCl
Organikum, 20./21. Auflage, 624/675.
Durchführung wie im Organikum beschrieben.
7.2.2
Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim zu ε-Caprolactam
OH
N
O
NH
Lit.:
Organikum, 20./21. Auflage, 624/675.
Durchführung wie im Organikum beschrieben, jedoch an Stelle von Chloroform wird Diethylether zum
Ausschütteln verwendet.
Achtung: Angegebene Temperaturen strikt einhalten!
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7 Reaktionen an Carbonylgruppen
7.2.3
34
N-(2-Cyanethyl)-ε-caprolactam durch Michael Addition von ε-Caprolactam an
Acrylnitril
O
O
NH
+
KOH
N
N
N
Toluol
Lit.:
X.-H- Cheng, F.-C. Liu, Synth. Commun. 1993, 23, 3191 - 3194.
In einem 250 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflusskühler und Innenthermometer tropft man frisch
destilliertes Acrylnitril (450 mmol), welches mit Hydrochinon (0.5 g) versetzt wurde zu einer 85 °C warmen
Lösung von ε-Caprolactam (270 mmol) und fein gepulvertem Kaliumhydroxid in Toluol (50 ml) langsam
unter Rühren zu. Nach vollständiger Zugabe lässt man eine weitere Stunde bei dieser Temperatur rühren,
kühlt anschließend auf Raumtemp. ab, gibt Schwefelsäure (3 ml, 6 N) hinzu und filtriert vom ausgefallenen
Niederschlag.
Das Filtrat wird am Vakuum vom Toluol befreit und anschließend am Feinvakuum ohne Kolonne destilliert.
Ausbeute ca. 90 %.
7.2.4
N-(3-Aminopropyl)-ε-caprolactam durch Hydrierung von N-(2-Cyanethyl)ε−caprolactam
O
Raney-Nickel
NaBH4
N
O
N
N
NH2
Lit.:
X.-H- Cheng, F.-C. Liu, Synth. Commun. 1993, 23, 3191 - 3194.
In einem 250 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflusskühler und Innenthermometer tropft man
Natriumboranat (100 mol) gelöst in Natronlauge (12.5 ml, 32%) so langsam zu einer Lösung des Nitrils
(100 mmol) und Raney-Nickel (8 g) in 45 ml Methanol zu, dass die Temperatur nicht über 50 °C ansteigt.
Nach vollständiger Zugabe rührt man noch weitere 30 min., kühlt auf Raumtemp. ab und filtriert vom
Katalysator ab.
Das Filtrat wird am Vakuum vom Methanol befreit und anschließend am Feinvakuum ohne Kolonne
destilliert. Ausbeute ca. 75 %.
Achtung: Zur Darstellung des Raney-Nickels (Urushibara-Nickel) siehe Reagenzienanhang des
Organikums. Bei der Filtration vom Katalysator verwendet man zweckmäßigerweise einen Büchnertrichter.
Bei dieser Filtration darf der Katalysator keinesfalls trockenlaufen, da er sonst spontan entflammt
7.2.5
1.8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en aus N-(3-Aminopropyl)-ε-caprolactam
O
N
N
N
NH2
Lit.:
Organikum, 20./21. Auflage, 465/502.
Durchführung wie im Organikum beschrieben.
7.3
7.3.1
Darstellung der iv-DDE-Schutzgruppe
iso-Valerylchlorid aus iso-Valeriansäure
O
SOCl2
OH
Lit.:
O
Cl
Organikum, 20./21. Auflage, 462/498.
Durchführung analog zu der im Organikum beschriebenen mit frisch destilliertem Thionylchlorid.
Anschließend das Produkt durch Destillation reinigen.
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7 Reaktionen an Carbonylgruppen
7.3.2
35
Dimedon aus Mesityloxid und Malonsäurediethylester
O
O
O
+
O
Lit.:
1. NaOEt, EtOH
2. KOH, H2O
O
O
O
Org. Synth. Coll. Vol. II, 1943, 200 - 203.
Zu Natrium (100 mmol) in einem 250 ml 3-Halkolben tropft man Ethanolabs. (40 ml) zu und erhitzt nach
vollständiger Zugabe noch eine 1h zum Rückfluss. Hierzu tropft man bei Siedetemperatur unter Rühren
Malonsäurediethylester (106 mmol) und nach ca. 10 min. langsam Mesityloxid 14 (102 mmol) zu.
Anschließend erhitzt man weitere 2h unter Rückfluss, gibt dann KOH (12.5 g) gelöst in Wasser (60 ml)
vorsichtig zu und erhitzt unter Rühren für 2 – 3 Stunden. Danach lässt man 24h bei Raumtemp. rühren.
Zur Aufarbeitung wird erhitzt und in der Siedehitze mit HCl (4N) der pH-Wert auf 3 – 4 eingestellt, ca. 50 ml
Flüssigkeit abdestilliert, der pH-Wert erneut auf 3-4 eingestellt, kurz aufgekocht und anschließend
abgekühlt. Das rohe Produkt scheidet sich als Öl ab und wird durch Anreiben zur Kristallisation gebracht,
abgesaugt, mit kaltem Wasser uns schließlich mit kleinen Portionen Ether gewaschen. Umkristallisation
erfolgt aus Aceton. Ausbeute ca. 65%, Smp.: 147-148 °C.
7.3.3
3-(4-Methyl-2-oxopentyloxy)-5,5-dimethylcyclohex-2-enon
O
O
O
O
Cl
O
Lit.:
O
analog zu I.M. Montes, U. Burger Tetrahedron Lett. 1996, 37 1007 - 1010.
Dimedon (75 mmol) wird in CH2Cl2abs. (150 ml) in einem zwei-Halskolben mit Trockenrohr und
Septumkappe vorgelegt und gelöst. Hierzu gibt man Pyridinabs. (112 mmol) und kühlte auf 0°C. Zu dieser
gekühlten Lösung wird langsam iso-Valerylchlorid (83 mmol) gelöst in CH2Cl2 (40 ml) zugegeben und nach
Entfernen des Kältebades für 12 h rühren gelassen.
Nach beendeter Reaktion (DC-Kontrolle, PE/EE 1:1) wird das CH2Cl2 am Rotationsverdampfer entfernt, der
Rückstand in Ether aufgenommen und mit NaHCO3ges. (5 x, je 40 ml) gewaschen, die vereinigten
Waschphasen mit Ether (2 x, je 40 ml) reextrahiert und die vereinigten organischen Phasen über MgSO4
getrocknet, filtriert und am Rotationsverdampfer komplett eingeengt. Nach Kugelrohrdestillation erhält man
12.7 g (76%) Produkt als leuchtend gelbes Öl.
7.3.4
2-(3-Methylbutanoyl)-5,5-dimethylcyclohexan-1,3-dion
O
O
O
O
O
H
O
-
kat. CN
O
Lit.:
O
O
analog zu I.M. Montes, U. Burger Tetrahedron Lett. 1996, 37 1007 - 1010.
45 mmol 3-(4-Methyl-2-oxopentyloxy)-5,5-dimethylcyclohex-2-enon, 13 ml Et3Nabs., 250 mg KCN und
115 ml MeCN abs. wurden in einem Einhalskolben mit Trockenrohr vorgelegt und 3.5 d bei Raumtemp.
rühren lassen (DC-Kontrolle).
Zur Aufarbeitung wird abrotiert, in EE aufgenommen und mit 1N HCl versetzt (ACHTUNG Blausäure ABZUG). Nachdem sich kein HCN mehr bildete, wurde das saure Produkt durch fünfmalige Extraktion mit
je 100 ml NaHCO3ges.-Lsg. in die Wasserphase extrahiert. Nach Neutralisation und fünfmaliger Extraktion
der Wasserphase mit je 100 ml Ether wurden die vereinigten organischen Phasen über MgSO4 getrocknet
14
Darstellung zweistufig aus Aceton, siehe K-10a und K10b in Reaktionen und Synthesen, Tietze/Eicher,
Thieme (1991) bzw. Organikum, Aldolkondensation von Aceton am Soxhlet mit BaO2 und anschließender
Iod katalysierten Eliminierung (siehe 3.3)
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7 Reaktionen an Carbonylgruppen
36
und am Rotationsverdampfer eingeengt. Das zurückbleibende orangefarbene Öl wurde durch
Chromatographie an Kieselgel aufgereinigt. Ausbeute: 96%.
7.4
7.4.1
Pentamethylcyclopentadien
2,3,5,6-Tetrahydro-2,3,5,6-tetramethyl-γ-pyron
O
O
O
+
H
LiCl, KOH
MeOH
O
In einen 4 Liter Dreihals-Kolben - mit KPG - Rührer, Intensivkühler und Septumkappe, durch die auch ein
Innenthermometer in den Kolben führt - gibt man unter kräftigem Rühren zu Methanol (750 ml) technisches
Kaliumhydroxid (120 g), Lithiumchlorid (16 g) und, nach Abkühlen auf Raumtemperatur, Diethylketon (636
g) und lässt anschließend 1.5 h nachrühren.
Zum Reaktionsgemisch gibt man unter Kühlung - Eis/Aceton (-15 → -20oC) - gekühlten Acetaldehyd (1
Liter) direkt aus der Flasche via Teflonschlauch und Septumkappe so zu, dass die Innentemperatur sich im
Bereich von 30 - 35 oC einpendelt (ca. 1 Stunde, wenn Reaktionskolben und Acetaldehyd gut gekühlt
werden). Nach vollständiger Zugabe lässt man weitere 12 h zur Vervollständigung der Reaktion bei
Raumtemp. rühren.
Anschließend wird die tiefrot gefärbte Lösung direkt mit verd. Salzsäure (ca. 675 ml, aus 175 ml konz.
Salzsäure und 500 ml Wasser bereitet) neutralisiert (pH-Wert überprüfen !!).
Die wässrige Phase wird in einem 4 Liter Scheidetrichter abgetrennt und verworfen (ACHTUNG: Die
Phasentrennung dauert in der Regel ca. 1 - 2 h).
Die organische Phase wird über Na2CO3 oder K2CO3 getrocknet und DIREKT von diesem am
Wasserstrahl-Vakuum abdestilliert. Gesammelt wird der bereich von: Sdp.: 60 - 110 oC/13 Torr. (Vorlauf
Methanol bei schwach vermindertem Druck abdestillieren !!!).
Ausbeute: ca. 525 g (55 %).
7.4.2
2,3,4,5-Tetramethylcyclopent-2-enon
O
O
O
p-TsOH
O
+
Toluol
2
2a
Zu 2,3,5,6-Tetrahydro-2,3,5,6-tetramethyl-γ-pyron (525 g) gelöst in Toluol (200 ml), wird p-Toluolsulfonsäure (64 g) gegeben. Das Gemisch färbt sich dabei dunkelbraun. Unter Rühren wird zum Sieden erhitzt
und mittels Wasserabscheider (für Lösungsmittel mit Dichte kleiner als Wasser) werden im Verlauf von 8 h
ca. 70 ml Wasser gesammelt. Die Reaktion ist beendet wenn kein Wasser mehr abgeschieden wird.
Anschließend wird das abgekühlte Reaktionsgemisch in einem 5-Liter Becherglas (Gasentwicklung!) mit
Na2CO3 oder K2CO3-Lsg. neutralisiert und die Phasen separiert und getrocknet.
Die organische Phase reinigt man durch eine einfache Destillation am Wasserstrahl-Vakuum (ca. 13 mm
Hg) vor, wobei das schwach gelb gefärbte Produktgemisch bis zu einem Sdp. von ca. 125 oC gesammelt
wird. Redestillation über eine 20-cm Vigreux Kolonne ergibt zwei Fraktionen:
I.
40-50 g (11 %) 2a (4-Methylhex-4-en-3-on), Sdp. 53-65 oC bei 13 mm Hg, sowie
II.
290 g (62%) 2, Sdp. 79-83 oC bei 13 mm Hg.
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7 Reaktionen an Carbonylgruppen
7.4.3
37
1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadien (Cp*)
O
MeLi oder MeMgBr
Et2O
Eine Apparatur, bestehend aus einem 4 l Dreihalskolben, beschickt mit Mg-Spänen (60 g), einem
Intensivkühler, einem 1 l Tropftrichter und einem KPG-Rührwerk wird heiß zusammengesetzt und mit N2
gespült. Zur Präparation des Grignard-Reagenz werden ca. 300 ml trockener Diethylether vorgelegt und
150 ml Jodmethan in 750 ml trockenem Diethylether langsam zugetropft.(erst den Ether, dann das MeI
Handschuhe!). Man lässt nach beendeter Zugabe 5 h nachrühren.
Nun wird Tetramethylcyclopent(2)enon 2 (270 g) gelöst in trockenem Ether (500 ml) langsam zugetropft. Es
entsteht gegen Ende des Eintropfens eine graue, pastige Suspension. Zur Vervollständigung der Reaktion
wird 12 h bei Raumtemperatur nachgerührt.
Man gibt die Suspension portionsweise auf Eis und fügt unter Rühren HClkonz. (250 ml) hinzu. Die
organische Phase färbt sich hierbei tiefrot. Man trennt die Phasen, extrahiert die wässrige zweimal mit
Ether (je 300 ml) und destilliert das Lösungsmittel über eine kleine Menge Mg-Späne ab. Die erhaltene
ölige Flüssigkeit wird über eine 20-cm Vigreux Kolonne destilliert. Das Produkt geht bei exakt 49 oC/18
mbar über.
Ausbeute: 220 g/ 250 ml (84%).
7.5
7.5.1
N,N-Dimethylenammoniumchlorid (Eschenmoser-Salz)
Bis(N,N-dimethylamino)methan durch Reaktion von Formaldehyd mit Dimethylamin
H2C=Oaq.
Lit.:
+
N aq.
H
N
N
H. Heaney, G. Papageorgiou, R.F. Wilkins, Tetrahedron 1997 53, 2941 - 2958.
Zuerst wird in einem 2-Liter Kolben mit Gaseinleitungsrohr und Rückflusskühler durch Einleiten von
Dimethylamin in einen Liter Wasser eine ca. 40% Dimethylamin-Lösung in Wasser hergestellt. Da die
Lösungswärme beträchtlich ist, muss der Kolben von außen mit einem Wasserbad gekühlt werden.
Eventuell muss das Amin "etappenweise" eingeleitet werden. Zwischen Gasbombe und
Reaktionsapparatur müssen auf jeden Fall zwei Sicherheitswaschflaschen geschaltet werden, um
das Zurückschlagen der wässrigen Lösung in die Bombe zu verhindern. Wird die Gaseinleitung
unterbrochen, muss das Gaseinleitungsrohr vor dem Abschalten des Gasstroms aus der Lösung gezogen
werden. Der Gehalt der Lösung wird durch Auswiegen bestimmt.
Zu 1 mol (36% wässrig) Formalin-Lösung gibt man bei 0°C unter Rühren tropfenweise 2 mol der oben
hergestellten Dimethylamin-Lösung zu und lässt über Nacht auf Raumtemp. erwärmen.
Am nächsten Tag wird mit festem Kaliumhydroxid gesättigt und die sich bildende organische Phase
abgetrennt, über festem Kaliumhydroxid getrocknet und destilliert. Ausbeute 90%.
7.5.2
Lit.:
N,N-Dimethyl-methylenammoniumchlorid (Eschenmoser-Salz)
H. Böhme, K. Hartke, Chem. Ber. 1960 93, 1305 - 1309.
N
N
O
+
Cl
N
Cl
In einem 1 Liter Zweihalskolben mit Tropftrichter und Rückflusskühler mit Trockenrohr legt man eine
Lösung von 0.2 mol Bis(N,N-dimethylamino)methan in 200 ml trockenem Diethylether vor. Zu dieser
Lösung tropft man bei Raumtemp. 0.3 mol frisch destilliertes Acetylchlorid gelöst in 200 ml trockenem
Diethylether langsam unter Rühren zu und lässt über Nacht stehen.
Am nächsten Tag wird der ausgeschiedene Feststoff unter Schutzgas über eine ausgeheizte Fritte filtriert
und mit drei Portionen zu je 100 ml trockenem Diethylether gewaschen. Wenn alles Lösungsmittel
abgesaugt wurde, trocknet man am Feinvakuum der Ölpumpe mit zwischengeschalteter Kühlfalle mit
flüssig Stickstoff-Kühlung. Ausbeute ca. 80%. Achtung: Produkt ist hygroskopisch und zersetzt sich bei
Kontakt mit Feuchtigkeit.
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7 Reaktionen an Carbonylgruppen
7.6
7.6.1
38
o-Nitrobenzyl Cyanide
o-Nitrophenylpyruvic acid oxime
O
NO2
Lit.:
OEt
1. NaOEt, EtO
2. OH3. HO-NH3]Cl
O
O
OH
N
NO2 OH
J. Am. Chem. Soc. 1950, 3047-3051.
o-Nitrotoluene (1 mol) and 146 g. (1 mol) of diethyl oxalate was poured into a cooled solution of 23 g of
sodium in 400 ml. of absolute ethanol. The mixture was refluxed for 25 minutes. The ethyl
o-nitrophenylpyruvate formed was then hydrolyzed by adding 100 ml. of water and refluxing for one hour.
Unreacted o-nitrotoluene was then removed by steam distillation. The red solution of o-nitrophenylpyruvic
acid was treated with activated charcoal and filtered. After cooling to 40-50°, 0.7 mol of hydroxylamine
hydrochloride in 75 ml. of water was added. The excess acid was neutralized with 10% sodium hydroxide
solution. After standing overnight, the solution was made acid to congo red with hydrochloric acid and
refrigerated. The resulting oxime amounted to 125 g. (56%), m. p. 159-161°, including 5 g. secured by
salting out the filtrate and cooling again.
7.6.2
o-Nitrobenzyl Cyanide
O
O
OH
O
O
N
NO2 OH
Δ
Lit.:
N
NO2
J. Am. Chem. Soc. 1950, 3047-3051.
o-Nitrophenylpyruvic acid oxime (120 g, 0.54 mol) was added in small portions and with occasional stirring
to 120 ml. of acetic anhydride heated to 110 °C. The decarboxylation and dehydration proceeded
vigorously. The solution was brought to the boiling point for a few minutes and then cooled. This was
followed by the addition of 200 g. of ice, and after standing in the refrigerator overnight, the product was
filtered and washed with water. A total of 70 g. of crude o-nitrobenzyl cyanide was thus obtained, including
that procured on neutralization of the filtrate with sodium hydroxide solution. Successive recrystallizations
from ethanol, ethyl acetate and ethanol with the aid of activated charcoal yielded 57 g. (66%) of
o-nitrobenzyl cyanide, m. p. 82- 84°, of sufficient purity to be reduced catalytically.
7.6.3
o-Aminobenzyl Cyanide
N
NO2
Lit.:
5 % Pd/C
EtOH
N
NH2
J. Am. Chem. Soc. 1950, 3047-3051.
The hydrogenation at room temperature of 50 g. (0.31 mol) of α-nitrobenzyl cyanide in 150 ml. of 95%
ethanol under an initial pressure of 50 lb. per sq. in. was catalyzed by 1.5 g. of 5% palladium on charcoal.
The reduction was allowed to proceed until 0.93 mole of hydrogen was consumed. The resulting amine was
completely soluble in the ethanol. The catalyst was filtered, and the volume of the filtrate was doubled by
the addition of water. Upon refrigeration 36 g. (88%) of o-aminobenzyl cyanide, m. p. 70-72, crystallized.
D:\eigene\Texte\Praktikum\Vorschriften\Chickens_Script\script_2013.08.01.doc
Letzte Bearbeitung: 01.08.2013