1977 B. Fohlisch, D. Lutz, W. Gottstein und U. Dukek 1847

Liebigs Ann. Chem. 1977, 1847-1861

Reaktionen von y-Halogen-fbketocarbonsaureestem und -nitden mit Basen; Versuche zur Cycloaddition substituierter C y clopropanon-All y liumolat-Zwischenstufen * *) an Furan

Baldur Fohlisch*’, Dieter Lutz, Wolfgang Gottstein und Ursula Dukek

Institut fur Organische Chemie, Biochemie und Isotopenforschung der Univcrritat Stuttgart, Pfaffenwaldring 55, D-7000 Stuttgart 80

Eingegangen am 21. MIrz 1977

Die y-Halogen-P-ketocarbonsaweester llf und 11 i setzen sich mit Triethylamin in apro- tischen Solventien in einer intramolekularen alkylierenden Cyclisierung zu den Dihydro- furanonen 2Oa und 20b um. Dieses Ergebnis steht im Gegensatz zur bekannten Reaktion des 4-Brom-3-oxobutansaure-ethylesters (11 c), aus dem mit Basen das enolisierte Cyclohexan- dion 14, ein Dimerisierungsprodukt, erhalten wird. Die Reaktion von 4-Brom-2-methyl-3- oxopentannitril (12c) mit Triethylamin in Methanol fiihrt zu einem Gemisch des Substitu- tionsproduktes 22 und des Cyanesters 23, der vermutlich durch Favorskii-Umlagerung aus dem Cyclopropanon 24 hervorgeht. I n aprotischen Solventien bildet sich das Dioxan 27, ein Dimerisierungsprodukt, neben weiteren nicht identifizierten Verbindungen. Mit Silberoxid in Furan setzt sich 12c zu den epimeren 8-0xabicyclo[3.2.l]oct-6-enen 28a und 28b um, die sich formal aus einer Cycloaddition einer Cyclopropanon-Methylenoxiran-Allyliumolat- Zwischenstufe* *) an Furan ableiten lassen.

ReaetionS of Y-HnlO-~ketO Cmbo~ylafes and carboaitnl * es with Bases; Experiments on Cycloaddition of Substituted Cyclopropanone-Allyliumolate**) Intermedlates to Furan The y-halo-B-keto carboxylic esters llf and lli react with triethylamine in aprotic solvents to form the dihydrofuranones 2Oa and 2Ob in an intramolecular alkylating cyclisation. This result contrasts with the reported reaction of ethyl 4-bromo-3-oxobutanoate (llc) with bases, where the enolised cyclohexanedione 14, a dimerisation product, is obtained. The reaction of 4-brom0-2-methyl-3-oxopentanenitrile (12c) with triethylamine in methanol produces a mixture of the substitution product 22 and the cyano ester 23 presumably derived from cyclo- propanone 24 by Favorskii rearrangement. In aprotic solvents the dioxane 27, a dimerisation product, is formed together with further non-identified compounds. Compound 12c reacts with silver oxide in furan to form the epimeric 8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-enes 28a and B b , the products formally derived from a cycloaddition of a cyclopropanone-methylenoxirane- allyliumolate**) intermediate to furan.

Derivate der valenztautomeren Spezies Cyclopropanon (l), Methylenoxiran (2) und Allylium-2-olat+ +) (3) sind als Synthone zur Konstruktion von Cycloheptenonen 4 via Cycloaddition von grokr potentiellex Bedeutung. Der Zugang zum System 1 + 2 + 3

*) Korrespondenz bitte an diesen Autor richten. * *) Allylium-2-olat wurde bisher in Veraffentlichungen hlufig als Oxallyl bezeichnet.

@ Verlag Chemie, GmbH, D-6940 Weinheim, 1977

1848 B. F6hlisch, D. Lutz, W. Gottstein und U. Dukek 1977

und dessen Folgeprodukten ist von verschiedenen Edukten aus moglich1.2). In praparativer Hinsicht am einfachsten ist die reduktive Enthalogenierung von a,a’- Dibromketonen3-9), doch ist die Struktur der dabei auftretenden Zwischenstufen weitgehend ein Objekt der Spekulation.

3

Das erste Beispiel einer Reaktion, die sich als Cycloaddition eines 1,3-Diens an eine Cyclopropanon- oder Allylium-2-olat-Zwischenstufe interpretieren lieI3, wurde von Fort 10) im Jahre 1962 beschrieben: l-Chlor-l,3-diphenyl-2-propanon ergibt mit Furan in Gegenwart von 2,6-Lutidin das Addukt 5.

Cookson und Mitarbeiterll) erhielten 5 aus denselben Edukten, jedoch mit Alumi- niumoxid oder Quecksilberoxid als dehydrochlorierenden Agentien. Seither sind unseres Wissens keine Reaktionen mehr bekannt geworden, bei denen durch basen- induzierte 1,3-Eliminierung von Halogenwasserstoff aus a-Halogenketonen in Gegenwart von 1,3-Dienen Cycloheptenone entstehen. Dies ist uberraschend, denn sowohl bei der durch Basen (OH- oder OR-) induzierten Favorskii-Umlagerung von a-Halogenketonenlz) als auch bei der Synthese von Cyclopropenonen aus a,a’- Dihalogenketonen nach Breslowl3) in Gegenwart von Triethylamin wurden Cyclo- propanone als Zwischenstufen postuliert. Bei der Umsetzung von 3-Brom-2,2,6,6-

1) ubersichten: la) N. J . Turro, Acc. Chem. Res. 2, 25 (1969). - lb) H. Wassermann, G. M.

2) T. H. Chan, M . P. Li, W. Mychajlowskii und D. N. Harpp, Tetrahedron Lett. 1974. 351 1 ;

3) ubersicht: H . M. R. Hoffmann, Angew. Chem. 85, 877 (1973); Angew. Chem., Int. Ed.

4) R. Noyori, S. Makino und H. Takaya, J. Am. Chem. SOC. 93, 1272 (1971). 5 ) R. Noyori, Y. Hayakawa, M. Funukura und ff. Takaya, J. Am. Chem. SOC. 94,7202 (1972). 6) R. Noyori, Y. Baba, S. Makino und H. Takaya, Tetrahedron Lett. 1973. 1741. 7) R. Noyori, K. Yokoyama und Y. Hayakawa, J. Am. Chem. SOC. 95,2722 (1973). 8) R. Noyori, K. Yokoyama, S. Makino und Y. Hayakawa, J. Am. Chem. SOC. 96,1607 (1974). 9) H. M. R. Hoffmann und M. N. Iqbal, Tetrahedron Lett. 1975,4487.

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Ustynyuk und Y. A. Titov, Russ. Chem. Rev. 1970, 732. - 120) W. H . Saunders und A. F. Cockerill, Mechanisms of Elimination Reactions, 1. Aufl., S. 566, Wiley, New York 1973.

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Clark und P. C. Turley, Fortschr. Chem. Forsch. 47, 73 (1974).

dort weitere Literatur.

End. 12, 819 (1973).

1977 Reakt. von y-Halogen-P-ketocarbonsaureestern und -nitrilen mit Basen 1849

tetramethyl4heptanon mit Kalium-rert-butanolat konnte 2,3-Di-tert-butylcyclo- propanon sogar in Substanz isoliert werden14).

Die von Cyclopropanonen oder a,a'-Dibromketonen ausgehenden Synthesen von Cycloheptenonen sind in ihrer Anwendungsbreite begrenzt ; in a,a'-Stellung unsub- stituierte Cycloheptenone lassen sich unseres Wissens nach diesen Methoden nicht darstellenls). Aukdem sind mit linearen 1,3-Dienen die Ausbeuten an Cyclohepte nonen meist unbefriedigend.

Wenn man davon ausgeht, daD von den Valenzisomeren 1 + 2 + 3 nur der Dipol 3, mag er komplexiert sein oder nicht, zur Cycloaddition mit einem 1,3-Dien befiihigt ist, so laDt sich die Tatsache, daD unsubstituiertes Cyclopropanon oder dessen Aqui- valente keine [4 + 31-Cycloaddition eingehen, damit erkliiren, d a D die Zwischenstufe - unsubstituiertes Allylium-2-olat - aus energetischen Griinden vom Cyclo- propanon oder 1,3-Dibrom-2-propanon ausgehend nicht erreicht werden kann. Nach einer MINDO/3-Rechnung sol1 Cyclopropanon um 66.2 kcal/mol stabiler sein als Allylium-2-olat 16). Offenbar konnen Methyl- oder Phenylsubstituenten diese Energie- barriere verkleinern.

Ein Fortschritt in der synthetischen Anwendung dieser Cycloadditionen konnte durch Hilfsgruppen in a- und/oder a'-Stellung des Cyclopropanons (Allylium-2- olats) erreicht werden. Eine naheliegende Moglichkeit ist die Stabilisierung des Allyliumolat-Dipols durch Donorgruppen an den endstandigen Kohlenstoffatomen.

Aber auch durch Destabilisierung des valenzisomeren Cyclopropanons konnte sich eine Cycloaddition iiber das Allyliumolat erleichtern lassen. Als destabilisierende Hilfsgruppen bieten sich die x-Elektronenakzeptorn COOR oder CN an. Aus Untersuchungen des Cycloheptatrien-Norcaradien-Gleichgewichtes 17) und der Cope Umlagerungl8) weiD man, daD diese Substituenten am Cyclopropanring die unmittel-

0- I

R'\+/C,C/R3

R2 A 7

14) J. F. Pazos, J . G . Pacifci, G. 0. Pierson, D. B. Sclove und F. D. Greene, J. Org. Chem. 39, 1990 (1974).

15) Es w r d e versucht, diesen Nachteil zu beheben, indem Tetrahalogenketone in Gegenwart von 1.3-Dienen reduziert wurden: R. Noyori, S. Makino, T. Okita und Y. Hayakawa, J. Org. Chem. 40, 807 (1975), und Lit.9).

16) R. C. Bingham, M. J. S. Dewar und D. H. Lo, J. Am. Chem. SOC. 97,1302 (1975). 17) 178) R. Hoffmann. Tetrahedron Lett..lWO. 2907. - 17b) H. Ginher. Tetrahedron Lett.

1970, 51i3: 18) R. Hoffmnn und W. D. Stohrer, J. Am. Chem. SOC. 93, 6941 (1971).

1850 B. Fohlisch, D. Lutz, W. Gottstein und U. Dukek 1977

bar benachbarte Ringbindung schwiichen. y-Halogen-P-ketocarbnsiiureester und y-Halogen-p-ketonitrile 6 konnten daher geeignete Edukte zur Erzeugung von Cyclopropanon-Allyliumolat-Zwischenstufen sein ; denn abgesehen vom labilisieren- den Effekt der COOR und CN-Gruppe auf die ohnehin schwache C-2-C-3-Bindung des Cyclopropanons sollten diese Substituenten den ersten Schritt einer basenindu- zierten 1 ,ZEliminierung, die Deprotonierung zum Enolation 7, erleichtern. Wenn die modifizierten Dipole 8 [4 + 31-Cycloadditionen eingehen, lassen sich vielseitige Anwendungen in der Synthese voraussehen, denn die gebildeten Oxocyclohepten- carbonsaureester oder -nitrile sollten sich an den der Carbonylgruppe benachbarten Positionen gezielt abwandeln lassen.

Bromierung von P-Ketocarbonshrern und P-Ketonitrilen

Die Bromierung des Acetessigsiiureethylesters (11 a) wurde fruhzeitig intensiv untersucht19). Da sie uber das Enoltautomere Iauft, ist es verstandlich, daI3 als Produkt kinetischer Kontrolle zunachst das aBromid 11 b gebildet wird, welches jedoch nur dann rein isoliert werden kann, wenn das gleichzeitig gebildete HBr entfernt wird, z. B. durch Neutralisation mit Calciumcarbonat. In Gegenwart von HBr wird das a-Bromid l l b in langsamer Reaktion zum y-Bromid l l c , dem thermo- dynamisch stabileren Produkt, umgelagert. Die Umlagerung beruht auf der Rever- sibilitat der a-Bromierung, die durch Bromradikale induziert werden soll 20).

Y 12

I1 a

B r b H C

H d B r e I 1 I-: 1'

I 1

I 1

- -

n

R' Fl' R3 X Y

CH3 H CH3 H H CH3 H CH, €I R r CH, H CH3 Br 13

CH, CH, CH, H H

CH, CH, CH, H r I1

Bei der Bromierung von 2-Methyl-3-oxopentansaure-ethylester(,,2-Propionyl- propionsaure-ethylester") (l ld) in Ether soll nach Mc Elvuin und Davie21) ebenfalls das a-Bromid 11 e entstehen. Die Umlagerung zum y-Bromid 11 f wurde von Svendsen und BolW erreicht, indem sie l l d in Chloroform bromierten und anschlieI3end durch 19) ubersicht: H. Henecka, Chemie der P-Dicarbonylverbindungen, 1. A d . , S. 41, Springer,

20) M. S. Khorasch und E. Sternfeld, J. Am. Chem. SOC. 59, 1655 (1937). 21) S. M . McEIvain und W. R. Davie, J. Am. Chem. SOC. 74,1816 (1952); siehe auch A. Israel,

22) A. Svendsen und P. M. Boll, Tetrahedron 29, 4251 (1973). Das von diesen Autoren be-

Berlin 1950.

Liebigs Ann. Chem. 231, 197 (1885), dort S. 207.

schriebene I l f wies jedoch in der Elementaranalyse einen zu hohen Bromwert auf.

1977 Reakt. von y-Halogen-P-ketocarbonsaureestern und -nitrilen mit Basen 1851

das Gemisch einen Luftstrom leiteten; uns wurden die Untersuchungen der danischen Forscher erst nach AbschluR dieser Arbeit bekannt. Wir fuhrten die Bromierung von I l d sowohl in Ether als aurh in Tetrachlorkohlenstoff durch. Das 1H-NMR-Spektrurn des rohen Bromierungsgemisches zeigte, daB in beiden Losungsmitteln iiberwiegend das a-Bromid l l e gebildet wurde (Singulett bei 6 = 2.03), daneben jedoch etwas y-Bromid 112 (Quartett bei 6 = 4.73, weitere Daten fur l l f siehe Experimenteller Teil); Signale bei 6 = 2.07 (Singulett) und 5.04 (Quartett) lassen vermuten, daB auch das a,y-Dibromid 11 g entstand.

Die Umlagerung (Aquilibrierung) zum y-Bromid in Gegenwart von HBr, die durch das 1H-NMR-Spektrum leicht zu verfolgen ist, verlauft jedoch langsamer als bei l l b . In Ether betrug nach 15 Stunden das Verhdtnis von a- zu yBromid ca. 43:57, in Tetrachlorkohlenstoff war selbst nach 145 Stunden noch a-Bromid nach- zuweisen. Eine katalytische Menge Phosphortribromid beschleunigt die Umlagerung des a-Bromids zum yBromid erheblich, denn nach 17stundigem Stehen des Bromie- rungsansatzes in Tetrachlorkohlenstoff war 1H-NMR-spektroskopisch kein a-Bromid (Singulett bei 6 = 2.03) mehr nachzuweisen. Das y-Bromid l l f konnte in 69proz. Ausbeute durch Vakuumdestillation isoliert werden.

Mit dem Ziel, donorsubstituierte Allyliumolat-Zwischenstufen zu erzeugen, haben wir die Halogenierung des 4-Ethylthio-3-oxobutansaure-ethylesters (11 b) untersucht. Mit Sulfurylchlorid entstand als einziges, allerdings recht zersetzliches Reaktions- produkt das y-Chlorid 11 i. Die Selektivitat dieser Chlorierung ist bemerkenswert, denn P-Ketocarbonsaureester werden von Sulfurylchlorid in a-Stellung chloriert ; die a-Chloride lagern sich nicht in die y-Chloride um19). Die bei l l h beobachtete y-Chlo- rierung deutet darauf hin, daR primar der Schwefel chloriert wild und anschlieaend eine Umlagerung uber das durch die Carbonylgruppe stabilisierte S-Chlorsulfonium- ylid zu l l i erfolgt23).

Den als Ausgangsverbindung fur das Bromid 11 k benotigten 2,4-Dimethyl-3-oxo- pentansiiure-ethylester konnten wir nach der Literaturvorschrift 24) nicht in befriedigender Ausbeute erhalten. Daher synthetisierten wir Ilk aus dem Nitril 12e (s. unten) durch saure Alkoholyse2~), doch war die Ausbeute nach diesem Ver- fahren schlecht, weil betrachtliche Mengen 4-Brom-2,4-dimethyl-3-oxopentanamid entstanden.

Uber die Bromierung von P-Ketonitrilen ist in der Literatur fast nichts zu finden. CantacuzPne und Mitarbeiterza) berichten, daB die Bromierung von 2-Cyancyclo- hexanon in Tetrachlorkohlenstoff 2-Brom-6-cyancyclohexanon liefert, wenn Calcium- carbonat zugegen ist ; 2-Brom-2-cyancyclohexanon, welches mit N-Bromsuccinimid entsteht, lagert sich leicht in 2-Brom-6-cyancyclohexanon um26).

Bei der Bromierung von 2-Methyl-3-0x0-pentannitril (12a) in Tetrachlor- kohlenstoff erhielten wir in Gegenwart von Calciumcarbonat stets das a-Bromid

23) D. L. Tuleen und T. B. Stephens, J. Org. Chem. 34, 31 (1969). 24) E. E. Royals, J . C. Hoppe, A. D. Jordan, Jr. und A. G. Robinson I l l , J. Am. Chem. SOC.

73, 5857 (1951). 2 9 25a) K. Sen und P. Bagdi, J. Org. Chem. 20, 845 (1955). - 2%) R. H. Barnes und R. Muller.

J. Am. Chern. SOC. 82, 4960 (1960). - 2 5 ~ ) A. C. Cope und S. W. Fenton, J. Am. Chem. SOC. 73, 1668 (1951).

26) J . Cantucuzhne, M. Atlani und J. Anibie, Tetrahedron Lett. 1968, 2335.

Liebips Ann. Chem. 1977, Heft Ill12 121

1852 B. Fiihlisch, D. Lutz, W. Gortstein und U. Dukek 1977

12b, auch wenn die Menge an Calciumcarbonat variiert wurde (0.5 -5 Molaqui- valente). Fuhrt man die Bromierung ohne Zusatz von Calciumcarbonat durch, so tritt im Laufe der Zeit eine Umlagerung des a-Bromids 12b zum y-Bromid l2c ein, die sich durch das 1H-NMR-Spektrum verfolgen IaOt. Die besten Ausbeuten an 12c erhielten wir bei der Bromierung von 12a in Benzol. In Tetrachlorkohlenstoff und in Ether schied sich bald nach dem Zutropfen des Broms ein 01 ab, das jedoch nicht naher untersucht wurde. Wir nehmen an, daD das reichlich vorhandene HBr Reak- tionen mit der Nitrilgruppe eingeht (siehe auch 12d). Vor der Destillation des y-Bro- mids 12c mu13 der Bromwasserstoff moglichst weitgehend entfernt werden, was durch Vertreiben rnit trockenem Stickstoff erreicht wird.

Das IH-NMR-Spektrum zeigt, daO das Bromid 12c als Gemisch der threo- und eryrhro-Stereoisomeren, etwa im Verhaltnis 1 : 1, anfallt; denn im 1H-NMR-Spektrum sind die Quartetts fiir die Methinprotonen an C-2 und C-4 verdoppelt. Anstatt der geforderten vier Methyldubletts beobachtet man jedoch nur drei im Verhaltnis 1 : 1 :2; offenbar fallen zwei zusammen. Die Bildung von threo- und erythro-Stereo- isomeren ist auch bei der y-Bromierung des Esters l l d zu erwarten, doch gibt das 1H-NMR-Spektrum des y-Bromids l l f keinen Hinweis darauf. Es zeigt jedoch, daD 11 f im Gleichgewicht rnit seinem Enoltautomeren vorliegt. Uber das Enoltauto- mere kann sich daher ein Gleichgewicht zwischen threo- und erythro-Stereo- isomeren einstellen, welches offenbar weit auf Seiten eines Gleichgewichtspartners liegt.

Aus 2,4-Dirnethyl-3-oxopentannitril (12d) erhielten wir durch Bromierung und Umlagerung in Benzol das y-Bromid 12e. Bei der Reaktion mu0 auf sorgfaltigen AusschluS von Wasser geachtet werden, denn das Nitril wird in Gegenwart von HBr rasch zum 4-Brorn-2,4-dimethyl-3-oxopentanamid hydrolysiert, welches sich als in Benzol schwerloslicher Feststoff abscheidet.

Reaktionen mit Basen In der alteren Literatur ist die Reaktion des Bromids l l c rnit Natriumalkohol zum

2,5-Dioxo-l,4-cyclohexandicarbonsaure-diethylester (13) beschrieben, der nahezu vollstandig als Dienol-Tautomeres 14 vorliegt 27). Diese Cyclisierungsreaktion wird auch mit anderen Basen 28) sowie rnit 4-Chlor-3-oxobutansaure-ethylester beobachtet29) Durch Luftsauerstoff wird 13 + 14 rasch zum 2,5-Dihydroxy-l,4-benzoldicarbon- saure-diethylester (15) dehydriert.

Bei der Umsetzung von l l c rnit waariger Kalilauge isolierten Svendsen und B o W 2 )

Tetronsaure (17a); sie sol1 durch Cyclisierung der Hydrolyseprodukte 16 oder 18 entstehen 22).

Unter denselben Bedingungen setzt sich das Bromid 11 f zur 3,5-Dimethyltetron- saure (17b) urn. Als Nebenprodukt konnten die danischen Forscher meso-2,3-Dime- thylbernsteinsaure isolieren, das bei einer Favorskii-Umlagerung uber die Cyclo-

27) 278) C. Duisberg, Liebigs Ann. Chem. 213, 133 (1882). - 27b) W. Wedef, Liebigs Ann.

28) H. Trephilief, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 39, 1863 (1906). 29) 2%) M . Soinmelet und P. Couroux, Bull. SOC. Chim. Fr., Ser. 4, 29, 402 (1921). - 2%) V.

M. Rodionov und M. A. Guburevu, Zh. Obshch. Khim. 23, 1830 (1953) [Chem. Abstr. 49, 926 (19SS)l.

Chem. 219, 71 (1883).

1977 Reakt. von y-Halogen-B-ketocarbonsaureestern und -nitden mit Basen 1853

HO

15

.. 18

19 20

propanonzwischenstufe 9 (R1 = R3 = H, R2 = H, A = C02CzHs) erwartete Produkt22). Wir haben die Umsetzung von l l c und l l f , unabhangig von Svensen und B O P ) , in aprotischen Losungsmitteln (Benzol, Acetonitril) mit Triethylamin als Base untersucht. Unter diesen Bedingungen entstand aus 11 c das Cyclohexanderivat 14 und dessen Oxidationsprodukt 15. daneben jedoch undefinierte, teerige Produkte. Das Bromid 112 setzte sich mit Triethylamin wesentlich langsamer um als l l c ; bei Raumtemperatur hatte sich erst nach 7 Tagen die erwartete Menge Triethylamin- hydrobromid gebildet. Das kristalline, im Vakuum destillierbare Reaktionsprodukt lieferte mar eine auf das Cyclopropanon 9 passende Elementaranalyse und Molmasse- bestimmung, doch zeigten IR- und 1H-NMR-Spektren, daB weder dieses, noch das valenztautomere Methylenoxiran 10 vorliegen konnte. Als einzige Strukturmoglich- keit blieb 5-Ethoxy-2,4-dimethyl-3(2H)-furanon (20a) iibrig. Das 5-Methoxydetivat

121.

1854 B . Fohlisch, D . Lutz, W. Gottstein und U. Dukek 1977

(ZOa, OCH3 anstatt OC2H5) wurde von Muntwyler und Keller-Schierleiti30) aus 3,5-Dimethyltetrondure (17 b) mit Diazomethan erhalten. Die spektralen Daten der beiden Alkoxyverbindungen stimmen gut uberein. Zum eindeutigen Strukturbeweis hydrolysierten wir 20a zur 3,5-Dimethyltetronsaure (17b).

Fur die Bildung der Tetronsaure 17b aus 11 c in wa13riger Kalilauge20) mu13 daher als dritte Moglichkeit die Hydrolyse der Zwischenstufe 20a diskutiert werden.

Das Bromid 11 k war (laut GC) im Gemisch mit Acetonitril/Triethylamin selbst nach 26 Tagen noch zu ca. 95 % nicht umgesetzt; Triethylamin-hydrobromid hatte sich nur in Spuren gebildet. Offenbar ist die intramolekulare nukleophile Substitu- tion des tertiaren Bromids durch den Esterenolatsauerstoff des Anions 19 aus sterischen Griinden erschwert. Das Alkylthioderivat 11 i dagegen setzte sich mit Triethylamin am raschesten zum Dihydrofuranon 20b um.

Die Dihydrofuranone 2Oa und 20b sind nicht die ersten Beispiele der intramoleku- laren Dehydrohalogenierung von y-Halogen-P-ketosaureestern. Midholland, Foster und Huydock31) haben diese Reaktion am Chloracetylmalonsaure-diethylester (11, R1 = R2 = H, R3 = C02C2H5, X = CI) erstmals beobachtet, welcher mit Triethylamin in Benzol den 4-0~0-4,5-dihydrofuran-2-carbonsaureester 20 (R1 = R2 = H, R3 = C02CzH5) ergibt.

Bei den Nitrilen 12c und 12e ist ein RingschluR zum Dihydrofuranon nicht moglich. Da wir zu wenig 12e in Handen hatten, konnten wir nur die Reaktion von 12c mit Basen untersuchen. Eine Cyclopropanonbildung sollte sich in methanolischem Milieu durch das Auftreten der Favorskii-Produkte 23 und 25 zu erkennen geben, wobei die Bildung von 23 wahrscheinlicher ist, da die negative Ladung in dem zu 23 korrespondierenden Anion besser stabilisiert ist.

COOC11, I

CN C H3CH2<-C I H, H,C 4 C H 3 ri

C N

cl130tl/l't!30- CH3-LH-CH-CI1, -

H, c H CN

1 1 H3COOC C N

23 24 25 26

Das Nitril 12c setzt sich sowohl mit methanolischem Natriummethanolat als auch mit Methanol/Triethylamin zu einem Gemisch um. Dieses zeigte mit 2,CDinitro- phenylhydrazin-Reagens eine positive Reaktion; das Dinitrophenylhydrazon erwies sich nach Elementaranalyse und Spektren als Derivat des 4-Methoxy-2-methyl-3-

30) R . Muntwyler und W. Keller-Schierlein, Helv. Chem. Acta 55, 2093 (1972); siehe auch M . Conrad, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 29, 1042 (1896), sowie E. B. Reid und C . H . Denny, J. Am. Chem. SOC. 81,4632 (1959).

31) T. P . C. Mulholland, R. Foster und D . B. Haydock, J. Chem. SOC., Perkin Trans. 1, 1972, 1225.

1977 Reakt. von y-Halogen-P-ketocarbonslureestern und -nitden mit Basen 1855

oxopentannitrils (22). Durch praparative Gaschromatographie konnte aus dem Gemisch auch der erwartete 3-Cyan-2-methylbutansiiure-methylester (23) abgetrennt und spektroskopisch identifiziert werden.

Man kann das Methoxyketon 22 als Produkt einer nukleophilen Substitution von 12c auffassen. In dem basischen Milieu ist es jedoch wahrscheinlicher, dab das aus 12c gebildete Bromenolation 21 eine Vorstufe von 22 ist. Auch das Methylenoxiran 26 laRt sich als Intermediat formulieren, doch gibt es dafiir keinen Beweis. Da der Favorskii-Ester 23 Hauptprodukt der Reaktion von 12c mit basischem Methanol ist, mu8 das Enolat 21 bevorzugt unter 1,3-Eliminierung zum Cyclopropanon 24 weiter- reagieren.

Wir haben die Dehydrobromierung des Bromketonitrils 12c durch Triethylamin auch in Gegenwart von Furan untersucht, um das Cyclopropanon oder sein Allylium- olat-Aquivalent durch Cycloaddition abzufangen. Mit Benzol, 1,2-Dimethoxyethan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Methanol oder reinem Furan als Losungs- mittel waren diese Versuche jedoch erfolglos. In Methanol konnten lediglich die bereits erwahnten Produkte 22 und 23 nachgewiesen werden. In den aprotischen Losungsmitteln reagierte l2c zwar nach Zugabe des Triethylamins jedesmal rasch unter Dehydrohalogenierung, wie an der Abscheidung von Triethylammoniumbromid zu erkennen war; aber das Gas- und Hochdruckfliissigkeitschromatogramm zeigten mindestens 15 Reaktionsprodukte an. Eine Zerlegung dieser Gemische erschien uns nicht sinnvoll. Aus mehreren Ansiitzen kristallisierte eine Substanz aus, die durch Elementaranalyse und Spektren als 2,2'-(2,5-Dimethyl-l,4-dioxan-3,6-diyliden)dipro- pannitril (27) identifiziert werden konnte (Ausbeute 15 -32%). Die Verbindung 27 kann zwar als Dimeres des Cyclopropanons 24 oder seines Methylenoxiran-Aquivalen- tes 26 betrachtet werden, doch laRt es sich genau so gut durch gegenseitige nukleo- phile Substitution zweier Bromenolationen 21 erklaren.

Um den nukleofugen Austritt des Bromidions aus dem Enolat 21 zu beschleunigen, setzten wir 12c mit Furan in Gegenwart von Silberoxid um. Das Gaschromatogramm zeigte nur zwei Reaktionsprodukte im Verhaltnis ca. 1 : 5 an, die sich in der Reten- tionszeit nur geringfiigig unterscheiden. Nach Elementaranalyse und Spektren handelt es sich um die erwarteten stereoisomeren 8-0xabicyclo[3.2.l]ot-6-ene 28. Das als Hauptprodukt entstehende Stereoisomere konnte durch Kristallisation in uber 40proz. Ausbeute leicht rein gewonnen werden; eine kleine Menge des Neben-

27

produktes isolierten wir durch Chromatographie. Die 1H-NMR-Spektren zeigen, daB sich die beiden Stereoisomeren nur in der Konfiguration an C-4 unterscheiden. An mehreren 8-0xabicyclo[3.2.l]octenen sind signifikante Unterschiede in der Kopplung der Briickenkopfwasserstoffe mit den benachbarten Wasserstoffen 2-H (4-H) beobachtet worden, je nach raumlicher Lage der letzteren. Dies ist eine Konse-

1856 B. Fohlisch, D . Lutz, W. Gottstein und U. Diikek 1977

quenz der verschiedenen Diederwinkel. Wahrend die Kopplungskonstante mit dem axialen vicinalen Proton 4.5-5 Hz betragt und dem Spektrum unmittelbar zu ent- nehrnen ist, ist die Kopplung mit dem aquatorialen Proton (2-H) so schwach, daB sie meistens nur zu einer Linienverbreiterung fiihrt9.1L32); in zwei Fallen wurde Jvic =

1.5 Hz gemessen33.34). Da wir beim Hauptprodukt unserer Reaktion J4.5 = 4.5 Hz beobachten, beim Nebenprodukt jedoch nur ca. 0.75 Hz, muB in diesem die Methyl- gruppe axial (Zsb), in jenem aquatorial (28a) orientiert sein.

Bei beiden Isomeren kommt jedoch sowohl das Proton an C-1 als auch die Protonen der Methylgruppe an C-2 bei nahezu gleichen Feldstarken zur Resonanz, woraus wir schlieRen, daB die beiden Isomeren in der Konfiguration an C-2 iibereinstimmen mussen. Aus dem 1H-NMR-Spektxum 1aBt sich die Konfiguration an C-2 jedoch nicht ein- deutig ableiten. Dies sol1 in einer weiteren Ark i t geklart werden, in der wir auch iiber den Anwendungsbereich und die mechanistischen Aspekte dieser Reaktion berichten wollen.

Der Deutschen Forschungsgenieinschaft und dem Fonds der Chemischen Industrie danken wir fur die Forderung dieser Untersuchung. Der Hoechst Aktiengesellschafr gilt unser Dank fur eine Chemikalienspende.

Experimenteller Teil Die 1H-NMR-Spektren bei 60 M H z wurden mit den Geraten T 60 und A 60 der Fa. Varian

aufgenommen; Tetramethylsilan diente als innerer Standard. 90-MHz-1 H-NMR-Spektren und W-NMR-Spektren wurden mit dem Spektrometer HX 90 E der Fa. Bruker gemessen. Zur Registrierung von IR-Spektren diente das Spektralphotometer 457 der Fa. Perkin-Elmer. Massenspektren wurden mit dem Gerat MAT 71 1 in Verbindung mit dem Datensystem SS 100 der Fa. Varian erhalten. - Gaschromatographische Analysen erhielten wir mit dem Hewlett- Packard-Gaschromatographen, Modell 5710 A; die praparative gaschromatographische Trennung erfolgte rnit dem Autoprep 705 der Fa. Varian-Aerograph. Beide Gerate waren rnit Flammenionisationsdetektor ausgerustet ; als Tragergas diente Stickstoff. - Die Schmelz- punkte sind nicht korrigiert. - Das zu Bromierungen verwendeteBrom wurde 1 h iiber Kalium- bromid gekocht und anschliel3end iiber Phosphorpentoxid destilliert35). Triethylamin wurde iiber Calciumhydrid gekocht und destilliert.

4-Erom-2-methyl-3-oxopentansaure-erhylester (11 f): In einem Dreihalskolben mit Tropf- trichter, RiickfluOkuhler (Calciumchlorid-VerschluO), Einleitungsrohr fur trockenen Stick- stoff und Magnetruhrstlbchen gab man zu einer Losung von 5.00 g (31.6 mmol) 2-Methyl-3- oxopentansaure-ethylester36) in 10 ml trockenem Tetrachlorkohlenstoff einen Tropfen (ca. 10 mg) Phosphortribromid und tropfte dann eine Losung von 5.07 g (31.7 mmol) Brom in 65 ml trockenem Tetrachlorkohlenstoff so lange zu, daO nach jedem Tropfen die Farbe des Broms verschwand (5 h). Man lieO das Gemisch 17 h bei Raumtemp. stehen, trieb dann die Hauptmenge des Bromwasserstoffs durch Einleiten eines Stroms trockenen Stickstoffs ab und

32) H . M. R . Hoffmann, K. E . Clernensund R. H. Smithers, J. Am. Chem. SOC. 94,3940(1972). 33) N. J. Turro, S. S. Edelson und R . B. Gagosian, J. Org. Chem. 35, 2058 (1970). 34) A . E. Hill, G. Greenwood und H. M . R. Hoffrnann, J. Am. Chem. SOC. 95, 1338 (1973). 35) D. D . Perrin, W. L. F. Arrnarego und D. R . Perrin, Purification of Laboratory Chemicals,

36) J . R. Hanley, H. S. Killam, R. D . Lanyon und S. MacKenrie, J. Org. Chem. 23, 1461 1. Aufl., S. 294, Pergamon Press, Oxford 1966.

(1958).

1977 Reakt. von y-Halogen-(3-ketocarbonsaureesterri und -nitden rnit Basen 1857

go0 auf Eis. Die organische Phase wurde rnit 5proz. Natriumcarbonat-Losung. dann rnit gesattigter Natriumchlorid-Losung neutral gewaschen. Sie wurde 1 h iiber Calciumchlorid/ Calciumcarbonat (1 : 1) vorgetrocknet. Nach 24stdg. Trocknen iiber frischem Calciumchlorid wurde i. Vak. destilliert. Ausbeute 5.2 g (69%) einer farblosen Fliissigkeit rnit Sdp. 36.5 bis 37.5"C/0.02 Torr. - IR (Film): 1745 (Estercarbonyl), 1720 ()C=O), 1650 (H-verbrucktes Estercarbonyl des Enoltautomeren), 1610 cm-1 (>C=< des Enoltautomeren). - IH-NMR

2-H), 1.73 (d, J = 7 Hz; 5-H), 1.35 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-2), 1.23 (t, J = 7 Hz; OCHzCH3). Die Signale bei 6 = 12.67 (s), 4.57 (q, J = 7 Hz) und 1.77 (d, J = 7 Hz) konnen dem Enol- tautomeren (20-30 %) zugeordnet werden.

(CCI4): 6 = 4.73 (9, J = 7 Hz; 4-H), 4.13 (q, J = 7 Hz; OCHZCH~), 4.00 (q, J = 7 Hz;

CsH13BrO3 (237.1) Eer. C 40.52 H 5.53 Br 33.71 Gef. C 41.11 H 5.76 Br 33.89

4-Chlor-4-ethylthio-3-oxobutunsiure-ethylester (1 1 i) : Zu einer Losung von 13.3 g (70 mmol) 4-Ethylthio-3-oxobutansaure-ethylester37) (11 h) in 130 ml trockenem Tetrachlorkohlenstoff wurden innerhalb 12 h unter Eiskiihlung 9.4 g (70 mmol) frisch destilliertes Sulfurylchlorid in 70 ml Tetrachlorkohlenstoff getropft. Durch Einleiten eines Stromes von trockenem Stickstoff wurden SO2 und HCI aus der Ldsung vertrieben (ca. 30 h). Nach Abdestillieren des Ldsungs- mittels im Rotationsverdampfer bei Raumtemp. blieben 15.0 g (95%) orangegelbes lli als 61 zuriick. Es wurde ohne Reinigung zu 20b umgesetzt, da es sich beim Destillieren i. Vak. zersetzte. Im 'H-NMR-Spektrum waren keine Verunreinigungen zu erkennen. - 1H-NMR (CC14): 6 = 5.65 (s; 4-H), 4.20 (q. J = 7 Hz; OCH2CH3). 3.70 (s; 2-H), 2.70 (m; S-CHzCHs), 1.32 (t, J = 7 Hz; OCH2CH3 und SCHzCH3). Die Singuletts bei 6 = 12.18 (OH), 5.40 und 5.37 (2-H und 4-H) sind dem Enoltautomeren (ca. 5 %) zuzuordnen.

4-Brom-2,4-dimeihyl-3-oxopentansaure-ethylester (11 k) und 4-Brom-2,4-dimethyl-3-oxopen- tanamid: Eine Mischung von 16.54 g (81 mmol) 4-Brom-2.4-dimethyl-3-oxopentannitriI (12e) und 23 ml absol. Ethanol wurde im Eisbad mit iiber Schwefelsaure getrocknetem Chlor- wasserstoffgas gesiittigt. Man fiigte 1.5 ml (83 mmol) Wasser zu und erhitzte 5 h unter Ruck- flu0, wobei sich Ammoniumchlorid abschied. Man neutralisierte mit Natriumhydrogen- carbonat-Losung und schiittelte zweimal rnit je lOOml Ether, dann rnit lOOml Ethylacetat aus. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit 150 ml Wasser gewaschen und uber Magnesium sulfat getrocknet. Beim Abdestillieren des Losungsmittels kristallisierten 4.14 g (23 %) 4-Brom-2,4-dimethyl-3-oxopentanamid aus, welches abgesaugt und aus Ethanol umkristalli- siert wurde; Schmp. 137-138°C. - IR (KBr): 3420,3200 (breit, NH), 1705 (C=O), 1640 cm-1 (CONH2). - 1H-NMR([D6]Aceton):6 = ca. 6.8 (sehr breitesSigiial;NH2),4.40(q,J = 7 Hz; 2-H), 1.97 und 1.87 (jeweils s; 5-H und CH3 an C-4), 1.44 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-2).

C7H12BrNO2 (222.1) Ber. C 37.86 H 5.45 Br 35.98 N 6.31 Gef. C 37.93 H 5.39 Br 35.79 N 6.31

Das Filtrat wurde i. Vak. destilliert und mit einer Spaltrohrkolonne rektifiziert. Nach einem Vorlauf von 0.25 g nicht umsetztem 12e isolierte man 3.85 g (19%) 4-Brom-2,4-dimethyl- 3-oxopentansaure-ethylester (11 k) rnit Sdp. 33"C/0.01 Torr. - IR (CHCI3): 1735 (Ester- carbonyl), 1710cm-1 (C=O). - IH-NMR (CDCI3): 6 = 4.40 (q, J = 7 Hz; 2-H), 4.24 (q, J = 7 Hz; OCHZCH~), 2.00 und 1.92 (jeweils s; 5-H und CH3 an C-4), 1.52 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-2), 1.26 (t, J = 7 Hz; OCHzCH3).

GH15Br03 (251.1) Ber. C 43.05 H 6.02 Br 31.18 Gef. C 43.07 H 5.99 Br 31.28

37) F. A. Trofimov, N. G. Tsyshkova, A. N. Grinev und K. S. Shadurskii, Khim.-Farm. Zh. 39 25 (1969) [Chem. Abstr. 72, 90181y (1970)].

1858 B. Fohlisch, D . Lutr, W. Gottstein und I/. Dukek 1977

2-Brom-2-methyl-3-oxopentannitril (12 b): Zur Mischung von 2.22 g (20 rnrnol) 2-Methyl- 3-oxopentannitril38) (12a) und 2.00 g (20 rnrnol) Calciumcarbonat in 20 ml absol. Tetra- chlorkohlenstoff tropft man unter FeuchtigkeitsausschluB und Riihren innerhalb 90 min eine Lasung von 3.20 g (20 mmol) Brom in 20 ml absol. Tetrachlorkohlenstoff. Nach 24stdg. Stehen wurde der Niederschlag (CaBrz) abgesaugt und mit 20 rnl Tetrachlorkohlenstoff gewaschen. Man wusch die organische Phase rnit gesattigter Natriurnhydrogencarbonat- Losung neutral und trocknete sie dann uber Magnesiumsulfat. Nach Einengen der Lasung wurde i. Vak. destilliert. Ausbeute 1.01 g (27%) 12b rnit Sdp. 52"C/40 Torr und ni0 = 1.4708. - IR (Film): 2240 (C=N) , 1740cm-1 (C=O). - IH-NMR (CC14): 6 = 3.28 (rn; 4-H), 2.33 (s; CH3 an C-2). 1.48 (t. J = 7 Hz; 5-H).

C6HsBrNO (190.1) Ber. C 37.92 H 4.24 Br 42.05 N 7.37 Gef. C 38.08 H 4.35 Br42.15 N 7.24

eryrhro- rind threo-4-Bront-2-methy/-3-oxopentannifri/ (12c): Zu einer magnetisch ge- ruhrten Losung von 14.25 g (0.128 rnol) 2-Methyl-3-oxopentannitril38) (IZa) in 100 rnl absol. Benzol tropfte man unter FeuchtigkeitsausschluB innerhalb 5-6 h eine Lo- sung von 20.4 g (0.128 mot) Brom in 20 ml absol. Benzol. Man lieB das Gernisch uber Nacht bei Raumternp. stehen und lie0 dann zum Vertreiben des HBr 36 h lang unter Ruhren trockenen Stickstoff durch das Gernisch perlen. Die hellgelbe Lasung wurde von der kleinen Menge abgesetzten bls dekantiert, und das bl rnit wenig Benzol gewaschen. Die vereinigten Benzolphasen wurden rnit 2.6 g Calciumcarbonat und 2.6 g Calciumchlorid uber Nacht geriihrt. Danach wurde filtriert; das Filtrat wurde irn Rotationsverdampfer eingeengt und anschlieBend im 6lpumpenvakuum destilliert. Ausbeute 21.56 g (89 %) farblose Flussig- keit rnit Sdp. 45-47"C/O.l Torr. - I R (Film): 2250, 2200 (C =N), 1730 cm-1 (C=O). - 1H-NMR (C6Ha): 6 = 4.40 (q, J = 7 Hz) und 4.13 (q, J = 7 Hz), irn Flachenverhaltnis ca. 1 : 1 (4-H); 3.50 (9. J = 7 Hz) und 3.33 (q, J = 7 Hz), irn Fliichenverhaltnis ca. 1 : 1 (2-H); 1.43 (d, J = 7 Hz) und 1.42 (d, J = 7 Hz), im Flachenverhaltnis ca. 1 : l (CH3 an (2-2); 1.12 (d, J = 7 Hz. 5-H). In CC14 sind die Quartetts nicht so deutlich getrennt; ihre chernische Verschiebung ist konzentrationsabhangig.

C6HgBrNO (190.1) Ber. C 37.92 H 4.24 Br 42.05 N 7.37 Gcf. C 37.66 H 4.26 Br 42.30 N 7.57

4-Brom-2,4-dimethy/-3-oxopentunnitri/ (12e) : Zur Lasung von 13.5 g (0.103 mol) 2.4- DirnethyI-3-oxo-pentannitril39) (12d) in 100 ml absol. Benzol wurden bei Raumtemp. und unter FeuchtigkeitsausschluB 16.0 g (0.100 mot) Brorn in 100 rnl absol. Benzol getropft. Man lieB 40 h bei Raumtemp. stehen und trieb den BrornwasPerstofi' durch Einleiten von trockenem Stickstoff aus (120 h). Das filtrierte Gernisch wurde im Rotationsverdampfer eingeengt und i. Vak. destilliert. Ausbeute 14.86 g (67%) 12e rnit Sdp. 54"C/0.3 Torr. - IR (Film): 2450 (C=N) , 1720crn-1 (C=O). - 1H-NMR (CDCI3): 6 = 4.43 (9. J = 7 Hz; 2-H), 2.02 (s) und 1.93 (s; diastereotope CH3 an C-4), 1.62 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-2).

C7HloBrNO (204.1) Ber. C 41.20 H 4.94 Br 39.16 N 6.86 Gef. C 41.49 H 4.96 Br 39.33 N 7.01

5-Ethoxy-2,4-dimethy/-3(2 HI-furanon (ma): Zu einer Lasung von 1.90 g (18.8 mrnol) Triethylamin in 45 ml absol. Acetonitril tropfte man 3.70 g (1 5.6 mmol) 4-Brorn-2-rnethyl-3- oxopentansaure-ethylester (11 f) und lie13 die Mischung 7 Tage bei Raumtemp. unter Feuchtig- keitsausschluB stehen. Irn Laufe dieser Zeit kristallisierte Triethylamin-hydrobromid in diinnen Nadeln aus. Man destillierte das Losungsrnittel im Rotationsverdarnpfer a b und

38) J . K . Rasmussen und A . Hassner, Synthesis 1973, 682. 39) R. H. Wiley und H . A . Adkins, J. Am. Chern. SOC. 60, 918 (1938).

1977 Reakt. von y-Halogen-P-ketocarbonsiiureestern und -nitden mit Basen 1859

digerierte den Ruckstand mit absol. Ether. Das unl6sliche Triethylamin-hydrobromid (2.75 g 97 %) wurde durch Absaugen abgetrennt. Nach dem Verdampfen des Ethers blieben vom Filtrat hellgelbe Kristalle zuruck, die aus absol.Heptan durch Kiihlen im Eis-Kochsalz-Bad umkristallisiert wurden; Schmp. 48 -49°C. Die in der Mutterlauge geloste Substanz wurde durch Destillation im Kugelrohr bei 5O0C/0.O01 Torr isoliert. Ausbeute 1.45 g (62%). - I R (CC14): 1705 (C=O), 1615 cm-1 (C=C, konjugiert). - UV (Acetonitril): hmax = 255 nm (lg E = 4.16). - IH-NMR (CDCI3): 8 = 1.40 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-2), 1.40 (t, J = 7 Hz; OCH~CHJ), 1.53 (s; CH3 an C-4), 4.44 (q, J = 7 Hz; OCHZCH~), 4.58 (q, J = 7 Hz; 2-H). Die Resonanzen bei 6 = 1.40und 1.53 sowie 4.44 und 4.58 sind jeweils ineinander verschachtelt.

CsH12O3 (156.2) Ber. C 61.52 H 7.74 Gef. C 61.62 H 7.75 Molmasse 151 (osmometr. in CHCI3)

5-Ethoxy-2-ethylthio-3(2 HI-furanon (2Ob): Zur magnetisch geruhrten Losung von 2.0 g (8.9 mmol) 4-Chlor-4-ethylthio-3-oxobutansaure-ethylester (11 i, Rohprodukt) in 40 ml absol. Benzol wurden unter Kiihlung mit Wasser (ca. 10°C) 1.5 g (14.8 mmol) absol. Triethyl- amin in 15 ml Benzol getropft. Das Gemissh firbte sich gelblich, und ein Niederschlag von Triethylamin-hydrochlorid fie1 aus. Man ruhrte 2.5 Tage bei Raumtemp., wusch die benzo- lische Losung mit Wasser, eiskalter verd. Schwefelsiiure, Natriumhydrogencarbonat-Losung und Wasser. Nach Trocknen iiber Magnesiumsulfat wurde im Rotationsverdampfer einge- engt und das gelbliche 61 im Kugelrohr bei 105 - 1 lO0C/0.005 Torr destilliert. Ausbeute 0.90 g (54%) gelbliches 61. Eeim Destillieren ging ein Teil der Substanz durch Zersetzung verloren. - IR (Film): 3100 (H-C=), 1700 rnit Schulter bei 1740 (C=O), 1575 cm-1 (C=C). - 1H-NMR (CDC13): 8 = 5.72 (s; 4-H), 4.87 (s; 2-H), 4.35 (4, J = 7 Hz; OCHZCH~), 2.74 (9, J = 7 Hz; SCHZCH~), 1.48 (t, J = 7 Hz; OCHZCH~), 1.32 (t, J = 7 Hz; SCHzCH3).

CaH1203S (188.3) Ber. C 51.03 H 6.42 S 17.03 Gef. C 50.99 H 6.28 S 17.24 Molmasse 194 (osmometr. in C&)

3,5-Dimethyl-4-hydroxy-2/5H)-furanon (3,5-Dimethyltetronsaure, 17b): Eine Probe 5-Ethoxy-2,4-dimethy1-3(2 H)-furanon (20a) wurde mit einigen ml verd. Schwefelslure 12 h geriihrt. Man extrahierte mehrmals rnit Ether, trocknete die etherische Phase iiber Magnesium- sulfat und sublimierte den nach Verdampfen des Ethers zuriickgebliebenen Ruckstand bei 6OoC/O.005 Torr. Schmp. 120°C (Lit.4) 121 -122.5"C). - IH-NMR (CDCIj): 8 = 1.50 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-5). 1.75 (d, J = 1 Hz; CH3 an C-3). 4.86 (4. J = 7 Hz; 5-H), 9.00 (breit ; OH).

Dehy&obromierung von 4-Eron1-2-methyl-3-oxopentannitri1(12~) in Methanol zu 4-Methoxy- 2-methyl-3-oxopentannitril (22) und 3-Cyan-2-methylbutansaure-methylester (23): Zu einer Losung von 15.0 g (79 mmol) 12c in 150 ml absol. Methanol tropfte man im Eisbad unter Riihren 8.75 g (86.5 mmol) Triethylamin in 75 ml absol. Methanol. Man riihrte 40 h bei Raumtemp., destillierte im Rotationsverdampfer den groBten Teil des Methanols ab, goD den Ruckstand in Wasser und extrahierte fiinfmal mit je 60 ml Ether. Die vereinigten Ether- phasen wurden rnit 2 N HCI, gesattigter Natriumhydrogencarbonat-Lasung und zum SchluD mit gesattigter Kochsalz-Ldsung gewaschen. Nach dem Trocknen uber Magnesiumsulfat wurde im Rotationsverdampfer eingeengt und der Ruckstand (8.76 g) i. Vak. destilliert. Man erhielt 6.41 g gelbliches Destillat rnit Sdp. 80-1OO0C/12 Torr. Das Gaschromatogramm ( 5 % OV 101 auf Gaschrom Q, 2.3-rn-Glasslule, 30 bis 230"C, 8"C/min, 30 ml Ndmin) zeigte zwei Peaks rnit den Retentionszeiten 8.6 und 9.3 min. Der Peak bei 8.6 min wies eine Schulter an der ansteigenden Flanke auf.

40) E. E. Reid, R. B. Fortenbaugh und H. R. Patterson, J. Org. Chem. 15, 572 (1950).

3 860 B. Fohlisch. D. Lutt. W. Cotrsrein und U. Dukek 1917

Ein Teil des Destillats (1.41 g) wurde in Ethanol (60 ml) mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin- Reagens41) versetzt. Beim Stehen uber Nacht bildete sich ein feinkristalliner, gelber Nieder- schlag, der durch tropfenweise Zugabe von Wasser vermehrt wurde. Die getrocknete Substanz (714 mg) wurde aus Methanol umkristallisiert; Schmp. 111 -112°C. - I R (KBr): 2240 cm-1 (CcN). - IH-NMR (CDCI3): 6 = 1.60 und 1.67 (jeweils d, J = 7 Hz; CH3 an C-2 und CH3 an C-4), 3.48 (s; OCH3), 3.65 (q, J = 7 Hz; 2-H), 4.30 (q, J = 7 Hz; 4-H), 7.8-8.5 (m) und 9.12 (d) (Aromatenprotonen), 12.77 (breites s; NH).

C13Hl~N505 (321.3) Ber. C 48.60 H 4.70 N 21.79 Gef. C 48.62 H 4.75 N 21.55

Der Rest des Destillats wurde durch priiparative Gaschromatographie [15 % QF 1 auf Chromosorb P-AW-DMCS, 60-80 mesh, 6.3-m-Glassaule, Durchmesser 3/8”, 150°C. Stickstoff als Tragergas (180 ml/min)J in zwei Fraktionen zerlegt (Retentionszeiten siehe oben). Die starker retentierte Fraktion erwies sich als reiner 3-Cyan-2-methylbutansiiure- methylester (23). - IR (Film): 2990, 2950, 2880, 2840 (CH), 2240 (C-N), 1735 (COOR), 1455, 1435, 1385, 1360, 1200 cm-1. - MS (70 eV): m/e = 126 (3%, M - CH3), 110 (31 %), 88 (81 %), 82 (100%).

C7HllN02 (141.2) Ber. C 59.56 H 7.85 N 9.92 Gef. C 59.33 H 8.11 N 10.15

Die zuerst eluierte Fraktion war nicht analysenrein. Sowohl das IR- als auch das Massen- spektrum waren denen der Substanz 23 sehr Bhnlich, so daB wir in der Fraktion ein Diastereo- meres von 23 (erythrolrhreo-Paar) als Hauptfraktion vermuten.

2,2’-(2,5-Dimerhyl-I,4-dioxat~-3,6-diyliden)dipropannirril (27): Zu einer Msung von 9.5 g (50 mmol) 4-Brom-2-methyl-3-oxopentannitril (12c) in 100 ml absol. 1,2-Dimethoxyethan wurden 5.01 g (49.5mmol)Triethylamin in 50ml absol. Dimethoxyethan getropft. Die Mischung farbte sich zitronengelb. Man lieD 12 h stehen, saugte vom auskristallisierten Triethylamin- hydrobromid ab und wusch rnit 50 ml Dimethoxyethan. Die vereinigten Filtrate wurden im Scheidetrichter rnit 80 ml Wasser versetzt. Man trennte die obere Phase ab und schuttelte die untere, waDrige Phase zweimal rnit je 25 ml Chloroform aus. Die vereinigten organischen Phasen wurden uber Magnesiumsulfat getrocknet. Man destillierte das LBsungsmittel im Rotationsverdampfer ab, versetzte den zum Teil kristallinen Ruckstand rnit 14 ml Aceton und kiihlte im Trockeneis-Aceton-Bad. Die Kristalle wurden abgesaugt und rnit gekuhltem Aceton gewaschen. Ausbeute 1.89 g (34%); Schmp. 122.5--1235°C. - IR (KBr): 2210 (C =N), 1640 (>C=c(), 1200, 1040 cm-1 (>C-0-C=). - UV (Ethanol): A,,, = 232 nm (Ig E = 4.26). - IH-NMR (CDCI,): 6 = 5.25 (9, J = 7 Hz; 3-H und 5-H des Dioxans), 1.85 (s; CH3 des Propannitrils), 1.58 (d, J = 7 Hz; CH3 an C-3 und CH3 an C-5 des Dioxans). - IW-NMR (rauschentkoppelt, CDC13): 160.9 (C-2 und C-5 des Dioxans), 118.2 (C EN),

88.9 (CH3-C-CN), 71.6 (C-3 und C-6 des Dioxans), 20.6 (CH3-CCCN), 12.17 (CH3 an C-2 und CH3 an C-5 des Dioxans).

I: I I

C12H14N202 (218.3) Ber. C 66.03 H 6.46 N 12.84 Gef. C 65.90 H 6.52 N 12.67 Molmasse 202 (osmometr. in CHCI3)

2.4-Ditnethyl-3-0~0-8-oxabicyclo[3.2. I]oct-6-en-2-carbonirril (28 a und 28 b) : Zu einer magnetisch geriihrten Losung von 3.60 g (18.94 mmol) 4-Brom-2-methyl-3-oxopentannitril (12c) in 100 ml frisch dest. Furan fugte man unter Stickstoff bei 0°C 6.00 g (25.9 mmol) frisch prapariertes trockenes Silberoxid. Nach 2Ostdg. Ruhren saugte man ab und wusch den Niederschlag zweimal rnit etwas Furan. Die vereinigten FuranlBsungen wurden rnit alsol.

41) R. L. Shriner und R. C. Fuson, The Systematic Identification of Organic Compounds, 3. Aufl., S. 171, Wiley, New York 1948.

1977 Reakt. von y-Halogen-P-ketocarbonsaureestern und -nitden rnit Basen 1861

Ether verdunnt, wobei ein flockiger Niederschlag entstand, der abfiltriert wurde. Das Filtrat enthielt laut GC nur zwei fliichtige Verbindungen imverhiiltnis ca. 1 : 5. Es wurde im Rotations- verdampfer eingeengt; der gelbliche, kristalline Riickstand (1.50 g, 45 %) wurde aus Ethanol umkristallisiert. Die umkristallisierte Substanz mit Schmp. 108 - 110°C war gas- und dunn- schichtchromatographisch reines Stereoisomer 28s rnit aquatorialem 4-CH3. - MS (70 eV) : m/e = 177 (lo%, M+), 162 (9%), 149 (4%). 121 (93%). 106 (loo%), 96 (73x1, 95 (5979, 81 (66%). - IR (KBr): 3080 (=CH-), 2980, 2940, 2880, 2235 (C-N), 1715 (C=O), 1585 '(C=C<), 1460, 1440, 1370cm-1 (CH3). - IH-NMR (90 MHz, CDCI3): 6 = 1.03 (d, J = 7.0 Hz; 4-CH3), 1.33 (s; 2-CH3). 3.27 (dq, J ~ H , ~ H ~ = 6.9 Hz, 54,s = 4.5 Hz; 4-H), 4.95 (dd, 54.5 = 4.5 Hz, J5,6 = 1.7 Hz; 5-H), 5.01 (d, J1,7 = 1.8 Hz; I-H); AB-System der Protonen 6-H und 7-H, zentriert bei 6 = 6.37 rnit 8~ = 6.24,s B = 6.49, JAB = J6.7 = 6.1 Hz, dessen Linien verdoppelt sind (J1,7 % J5,6 % 1.75 Hz).

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CloHllNOz (177.2) Ber. C 67.78 H 6.26 N 7.90 Gef. C 67.59 H 6.19 N 7.87

Das nach Einengen der Mutterlauge der Kristallisation zuruckgebliebene Substanzgemisch (28a und 28b, laut GC im Verhaltnis ca. 1 : 1) wurde an Kieselgel rnit Petrolether/Ethylacetat (4: 1) chromatographiert. Die Trennung der Substanzen war jedoch nicht befriedigend. In den letzten Fraktionen war das Stereoisomere 28b mit axialem 4-CH3 angereichert; 15 mg gaschromatographisch reines 28b konnten fur ein IH-NMR-Spektrum isoliert werden. Aus den einzelnen Fraktionen isolierte man insgesamt 588 mg (18 %) Stereoisomerengemisch 28a + 28b, welches nach Kugelrohrdestillation bei 60-65"C/0.01 Torr analysenrein war.

CloHllNOz (177.2) Ber. C 67.78 H 6.26 N 7.90 Gef. C 68.02 H 6.17 N 7.78

IH-NMR von 28b (90 MHz, CDC13): 6 = 1.33 (s; 2-CH3), 1.60 (d, J = 7.4 Hz; 4-CH3), 2.55 (q, J = 7.5 Hz, verdoppelt rnit J % 0.7 Hz; 4-H), 4.81 (verbreitertes s; 5-H), 5.01 (d, J1,7 = 1.7 Hz; 1-H); AB-System der Protonen 6-H und 7-H, zentriert bei 6 = 6.34 mit 6, = 6.20, 6~ = 6.48, J m = J6.7 = 6.1 Hz, dessen Linien verdoppelt sind (J1,7 % J5,6 sz 1.7 Hz); der Tieffeldteil des AB-Systems ist nochmals verdoppelt (Aufspaltung ca. 0.4 Hz).

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