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Research Collection

Doctoral Thesis

Über α-Ketosäuren und Versuche zur Darstellung von β,γ-ungesättigten α-Keto-γ-lactonen

Author(s): Vogel, Ernst

Publication Date: 1951

Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000096211

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ÜBER a-KETOSÄURENUND

VERSUCHE

ZUR DARSTELLUNG

VON p,y UNGESÄTTIGTENa -KETO J LACTONEN

VON DER

EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN

HOCHSCHULE IN ZÜRICH

ZUR ERLANGUNG

DER WURDE EINES DOKTORS DER

NATURWISSENSCHAFTEN

GENEHMIGTE

PRO MOTIONSARBEIT

VORGELEGT VON

ERNST VOGEL

Dipl. Naturwissenschaft«-

von BiUschwil (StTG.)

Referent: Herr Prof. Dr. L. Ruzicka

Korreferent: Herr Prof. Dr. PI. A. Plattner

DISSERTATIONENVERLAG ZÜRICHAKADEMISCHE DRUCK-u. VERLAGSANSTALT GRAZ

19 5 1

Meinen lieben Eltern

Meinem verehrten Lehrer,

Herrn Prof. Dr. L. Euzicka,

bin ich für das dieser Arbeit entgegengebrachte

Interesse und die Unterstützung zu grossem Sank

erpflichtet.

.Herrn Dr. H. Schinz

danke ich aufrichtig für die unermüdliche Hilfe

bei der Durchführung der vorliegenden Arbeit.

I

Inhaltsverzeichnis

Seite

Einleitung 1

Theoretischer Teil

I. Kapitell Sarstellung und Eigenschaftender oe-Ketosäuren 3

Wichtigste bisherige Darstellungsmethoden 3Sin modifiziertes Verfahren zur Darstellung von ot-Keto-säuren und-estera aus OKAethoxalyl-fettsäureestern 5

Darstellung der Dimethylbrenztraubensäure aus Dimethyl-glycidester 7Constitution der et-Ketosäuren 9

/S-Bromierte et-Ketosäuren und -ester 10Acetale von o-Ketoestera und -säuren 11

A-Bromierte *-Ketalester 15Darstellung von /^/-ungesättigten «c-Ketalsäureestern 16Verhalten der «-Ketosäuren und ihrer Acetale gegenThionylchlorid 17

II. Kapitel; Versuche zur Synthese von ^^—ungesättig¬ten «-Keto-/-lactonen 20

Literatur über /^./-ungesättigte «-Keto-/-lactone 20Gesättigte «-Keto-/-lactone 22Ungesättigte /-Lactone ohne Ketogruppe 24Darstellungsmöglichkeiten für ^/-ungesättigte «t-Keto-/-lactone 30Versuche zur Darstellung von 4-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Oxydation von Angelicalacton 32Versuche zur Darstellung von 3-C*rboxymethyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) aus Aconsäure 32Versuche zur Darstellung von 3-Carboxäthyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Lactonisierung der entsprechendencc-Keto-J-Aldehydsäure 38Versuche zur Darstellung von 3-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Lactonisieren der entsprechenden #-Keto-/-Aldehydsäure J.0Versuche zur Darstellung von 4-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Lactonisierung der entsprechenden flO-Di-ketosäure

41Versuch zur Darstellung von 3-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Wasserabspaltung aus tt-Keto-^-acetoxy-^-lacton 42Versuche zur Darstellung von 2-Diäthoxy-buten-(3)-olid-(4)aus aftoC-Diäthoxy-olefinsäureestern 43

II

Seite

Experimenteller Teil

A. Darstellung von o-Ketosäuren und -estern auB

oc-Aethoxalyl-fettsäureestem 45

B. Darstellung von Dimethylbrenztraubensäureester aus

Dimethylglycidester 49

C. Darstellung von «-Keto-^-bromsäuren und deren Ester,sowie Versuche, daraus Bromwasserstoff abzuspalten 53

D. Acetale von Of-Ketoestern und -säuren 55

E. Bromierung von «-Ketalestern 60

F. ^^-ungesättigte «-Ketalsäureester 61

G. Versuche zur Darstellung von Ketobuttersäurechlorid 63

H. Versuche zur Darstellung von /^»^-ungesättigten ofr-Keto-lactonen aus fii-ungesättigten ^-Lactonen 65

I. Versuche zur Darstellung von 3-Carboxäthyl-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Lactonisierung der entsprechenden

«-Keto-^-aldehydsäure 73

K. Versuche zur Darstellung und Lactonisierung von

«-Keto-70-oxymethylen-buttersäure 75

L. Versuche zur Lactonisierung von Acetonoxalsäure und

ihres Aethylesters 78

M. Versuche zur Darstellung von ot-Keto-/3-methyl-/S-oxy-7-lacton 78

N. Versuche zur Darstellung von a'-Diäthoxy-^-brom-/0-methyl-butyrolactonen 81

Zusammenfassung 84

- 1 -

EINLEITUNG

Gesättigte tf-Keto-^-lactone sind vor allem wegen

ihrer nahen Beziehungen zur Tetronsäure (I) von Interesse.

Die Tetronsäure ihrerseits bildet die Grundsubstanz einer

Reihe in der Natur vorkommender Verbindungen z.B. Vulpin-

säure und Santonin. Das einfache unsubstituierte of-Keto-

^-lacton ist der Tetronsäure (^-Keto-^-lacton) isomer und

zeigt ähnliche Eigenschaften wie diese. Deshalb schlugen

Kietz & Iiapworth ' vor, die erste der beiden Verbindun¬

gen als «-Tetronsäure (II) und die bisherige Tetronsäure

als ytf-Tetronsäure (I) zu bezeichnen.

II ÇH^-ÇOCH2/C0

a-Keto-)—lactone scheinen ebenfalls in der Natur,2)

z.B. in gewissen Pfeilgiften, vorzukommen '. Die bisher

bekannten Verbindungen sicherer Konstitution sind jedoch

ausschliesslich synthetische Produkte. Die ältesten Be¬

schreibungen solcher Substanzen beziehen sich auf Verbin-3)

düngen, welche einen Phenylrest in ^-Stellung besitzen ".

Angaben über alkylierte «-Keto-^-lactone sind seltener und

einige davon haben sich später als unrichtig erwiesen.

In neuerer Zeit wurden dagegen von mehreren Auto¬

ren solche alkylierte -lactone hergestellt, so z.B.

das /3,/3-dimethylierte Glied 4', ferner einige mit Acetyl-oder Carboxäthylrest in ^-Stellung mit und ohne Alkyl ini 5:

1) Soc. 107, 1254 (1915)

2) Hesse, Eilbracht und Reicheneder, A. 546, 241 (1941)

3) Claisen, B. 24, 116 (1891)! Wislicenus, B. 25, 3448 (1892)26, 2144 (1893); Erlenmeyer .jun., A. 333, 1675 (1904)

4) Kuhn und Wieland. B. 75, 121 (1942)

5) B. Puetzer, C.H. Nield und R.H. Barry, Am.Soc. 67, 382(1945); E.T. Borrows und B.A. Hems, Soc. 1945, 577;,C.H. NieTd, Am. Soc. 67, 1145 (1945); H. ffauTt undR. Durant, CR. 216, ÏÏÎ8 (1943)

- 2 -

In unserem Laboratorium wurde eine ganze Reihe

von «c-Keto-^-lactonen bereitet, der grösste Teil davon

mit monoalkylierter /9-Stellung ', sowie solche mit *-

ständigen Alkylsubstituenten '.

Die rf-Keto-^-lactone besitzen auch präparatives

Interesse, da sich daraus durch Thermolyse or,/?-ungesät¬

tigte Aldehyde gewinnen lassen '. Die flf-Keto-/S-alkyl-

y5-carboxäthyl-v-lactone liefern bei der thermischen Zer¬

setzung «-substituierte Acrylsäureester "'.

In der vorliegenden Arbeit wurde versucht, ^^-un¬gesättigte «'-Keto-^-lactone darzustellen. Die wichtigsten

Ausgangsstoffe dafür sind u.a. gewisse Ä-Ketosäuren. Pur

deren Darstellung fehlten z.T. gute Verfahren. Ebenso

waren ihre Reaktionen mit anderen Verbindungen noch fast

unbekannt. Die Chemie der (X-Ketosäuren ist trotz der

physiologischen Wichtigkeit dieser Stoffe ein noch ziem¬

lich wenig erforschtes Gebiet. Deshalb mussten eigene

Darstellungsmethoden entwickelt und die Umwandlungen stu¬

diert werden. Diese bilden den ersten Teil der vorliegen¬

den Arbeit. Im zweiten Teil werden darauf verschiedene

Wege zur Synthese von drei einfachen /0,>-ungesättigten

rt-Keto-^-lactonen geprüft.

6) H. Schinz und M. Hinder, Helv. 30, 1349 (1947); sieheauch Diss. M. Hinder, E.T.H. 1947

7) A. Rossi und H. Schinz, Helv. .31, 473 (1948); sieheauch Diss. A. Rossi. E.T.H. 1943

8) Jampolsky, Helv. .26, 687 (1943)

9) M. Hinder, O.P. Seidel und H. Schinz, Helv. ^0, 1495 (1947)

- 3 -

THEORETISCHER TEIL

I. Kapitel

DARSTELLUNG UND EIGENSCHAFTEN DER rt-EETOSAEUREN

Wichtigste bisherige Darstellungsmethoden

1. Aus den nächst niedrigem Säurebromiden.

Die Säurebromide werden durch Behandeln mit Kupfer-

cyanid in die entsprechenden Cyanide übergeführt. Diese

ergeben bei der Verseifung mit Salzsäure «-Ketosäuren. Die

RCOBr * RCOCN - - RCOCOOH

von Tschelinzew und Schmidt beschriebene Methode ' ver¬

sagt jedoch bei Verbindungen mit mehr als 4 Kohlenstoff¬

atomen, weil, wie die Autoren selbst angeben, die Veraei-

fung der Nitrile in diesem Falle nicht mehr einheitlich

verläuft. Nach Erfahrungen in unserem Laboratorium ist

schon die Darstellung der «-Ketobuttersäure nach dieser

Arbeitsweise sehr unbefriedigend.

2. Aus g-Aethoxalyl-fettsäureestern.

Die Verseifung von Oxalessigester mit Mineralsäure

wurde schon von Wislicenus und Arnold ' als Bildungswei¬

se für Brenztraubensäure angegeben. Die Reaktion wurde in

der Folge als allgemeine Darstellungsmethode für of-Ketosäu-

ren in die Literatur aufgenommen, jedoch erst viel später12}

von Adickes und Andresen ' zu einem brauchbaren Verfahren

10) B. 62, 2213 (1929)

11) A. 246, 333 (1888)

12) A. 55£, 48 (1944)

- 4 -

ausgearbeitet. Zur Abscheidung und Reinigung der Säuren

ÇOOC5H.

RÏHC0500C2H5 HCH2C0C00H+ CO,

III IV

verwendeten diese Autoren Natrium-, Barium- und Calcium-

salze.

Eine Variante dieser Methode besteht darin, dass

die Aethoxalyl-fettaäureester nach J. Schreiber-" durch

Behandlung mit konz. Schwefelsäure in der Kälte oder nach

H. Schinz und M. Hinder^' mit 30 proz. Kaliuracarbonat-

lösung bei 75° in flf-Alkyl-a-Keto-bernsteinsäureanhydride V

übergeführt werden. Daraus können durch Hydrolyse mit Was¬

ser bei 70° die freien Ketosäuren, durch Alkoholyse die

AH20

0É—- RCHoC0C00H IV

'2n5 CO CO xi^agv

ÏCHCO

C2H50H

RCHC0C00C2H5 RCHCO

* J— RCH2C0C00C2H5

III

'

7 IVa

entsprechenden Ester erhalten werden.

3. Aus cc-Alkyl-acetessigestern.

15)Nach der von Bouveault und Locquin

' stammen¬

den Methode werden «-alkylierte Acetessigester mit salpetri¬

ger Säure oder Nitrosylschwefelsäure in Oximinoester verwan¬

delt und diese mit Nitrosylschwefelsäure zu «-Ketosäuren

oxydativ aufgespalten.

C0CH3 NOH

RCHCOOC^Hç —- CHjCOOH + RCC00C2H5 —- RCOCOOCgHc

VI VII

13) C. r. 218, 464 (1944)

14) Helv. 3.0, 1349 (1947)

15) C. r. 121» 179 (1902)

- 5 -

4. Aus «,/3-ungesättigten Säuren.

Das durch Anlagerung von Brom an die Doppelbin¬

dung von Crotonaäure erhaltene Dibromid geht durch Behand¬

lung mit alkoholischer Kalilauge unter Abspaltung von 1 Mol

Bromwasserstoff in den Enoläther von df-Ketobuttersäure X

über. Aus diesem lässt sich durch Verseifung die freie

Ketobuttersäure gewinnen '. Es ist noch nicht bekannt,

OCH5RCH=CHCOOH — RCHBrCHBrCOOH —* RCH=CCOOH —— RCHgCOCOOH

VIII IX X

inwieweit diese Methode verallgemeinerungsfähig ist.

5. Durch Oxydation der entsprechenden g-Oxysäuren.

Die Oxydation der d-Oxysäuren zu den entsprechen¬

den ar-Ketosäuren gibt nur im Falle der a-Oxy-^-trimethyl-propionsäure (zu Trimethyl-brenztraubensäure) brauchbare

Resultate 17'.

Ein modifiziertes Verfahren zur Darstellung von ot-Keto-

säuren und -estern aus o-Aethoxalyl-fettsäureestern.

Da die Aethoxalyl-fettsäureesfer leicht zugängli¬

che Verbindungen sind und anderseits durch blosses Versei¬

fen in öt-Ketosäuren übergeführt werden können, scheint von

den oben erwähnten Verfahren das zweite besonders nahelie¬

gend. (Die Aethoxalylfettsäureester werden durch Konden¬

sation von Pettsäureestern mit Oxalester in G-egenwart von

Natrium- oder Kaliumäthylat, am besten in ätherischer Lö¬

sung, gewonnen). Die ersten Glieder wurden schon von

16) K. Pfister. Am. Soc. 67, 2269 (1945); vgl. auchVariante von H. Moureu et collab. Cr. 221, 410 (1945);222. 445 (1946).

17) Slüctomann M. 10, 771 (1889)

- 6 -

Wislicenus ', eine Anzahl von höheren Homologen spater121

z.B. von Adickea und Andresen ', sowie von Schinz und

Hinder °' dargestellt.

Nach der Arbeitsweise von Adickes und Andresen

wird die nach dem Verseifen mit Salzsäure erhaltene Lösung

mit Natronlauge neutralisiert, geringe Teile Neutralsub¬

stanzen mit Aether extrahiert und die Ketosäure als Calcium-,

Barium- oder Natriumsalz gefällt. Das Salz wird zur Reini¬

gung umkristallisiert und hierauf durch Zerlegen mit Mineral¬

säure die «-Ketosäure in Freiheit gesetzt. Diese Methode

ist jedoch etwas umständlich und die Salztrennung bedingt

oft erhebliche Verluste. In dieser Arbeit konnte gezeigt

werden, dass die Abtrennung über das Salz unnötig ist.

Die niederen O-Ketosäuren sind sehr leicht wasser¬

löslich. Das bei der Verseifung der Aethoxalylfettsäure-

ester mit Mineralsäure erhaltene Reaktionsprodukt muss des¬

halb der wässrigen Lösung durch kontinuierliche Extraktion

entzogen werden. Das so gewonnene Reaktionsprodukt stellt

nun aber ein uneinheitlich siedendes Gemisch dar. Zuerst

wurde vermutet, dass sich bei der Verseifung der Aethoxalyl-

fettsäureester noch andere, unbekannte Spaltprodukte bilden.

Nähere Untersuchung zeigte jedoch, dass das Reaktionsprodukt

nur aus einem Gemisch von «-Ketosäure und ihrem Ester be¬

steht. Es enthält daneben nur noch etwas durch Säurespaltung

rückgebildete Fettsäuren und Oxalsäure. Die ot-Ketosäuren -

besonders die niederen Glieder - werden sehr leicht verestert

und ihre Ester ebenso leicht wieder verseift. Deshalb wird

die extrahierte Säure in Gegenwart des bei der Verseifung

freigewordenen und mitausgezogenen Alkohols zum Teil ver¬

estert. Die freie Ketosäure selbst und die mitextrahierte

Mineralsäure wirken dabei als Veresterungskatalysatoren. Um

diese Veresterung zu vermeiden und eine esterfreie, konstant

siedende Ketosäure zu erhalten, genügt es, den Verseifungs-

ansatz vor der Aufarbeitung durch längeres Erhitzen in offe¬

ner Schale auf dem Wasserbad vom Alkohol zu befreien und erst

18) Wislicenus und Arnold, A. 246, 329 (1888); vgl. auchMebus, M. 26, 434 (1905)

- 7 -

hierauf die Extraktion vorzunehmen. Nach einem Vorlauf

von wenig Fettsäure erhält man auf diese Weise konstant

siedende of-Ketosäure. Diese Arbeitsweise ist bedeutend

einfacher als diejenige von Adickes und Andresen. Zur

Gewinnung von Ketosäureester wird das Verseifungsprodukt

dagegen direkt extrahiert und der aus einem Gemisch von

Säure und Ester bestehende Aetherextrakt hierauf mit Al¬

kohol in Benzol behandelt, wobei das bei der Veresterung

entstehende Wasser durch azeotrope Destillation entfernt

wird.

Verzweigte Aethoxalylfettsäureester, z.B. Aetho-

xalyl-isobuttersäureester, gewinnt man nach Rassow und

Bauer"'

aus Bromfettsäureestern und Oxalester mit Magne¬

sium. Die quaternäre Carboxäthylgruppe lässt sich aber

nur äusserst schwer verseifen; energische Behandlung mit

Mineralsäure liefert nur die Estersäure. Bei Temperaturen,

wo schliesslich Verseifung der resistenten Estergruppe statt-20)

findet, wird das Molekül zerstört. '

COOC-H. ÇOOCURV COOC^H,-

(CH,)9CBrC00C9H[-+ ^ 5—— ^ 3 —- d °y ' ' °

C00C2H5 (CH5)2CC0C00C2H5 (CH3)2CC0C00H

XI XII XIII

Darstellung der Dimethylbrenztraubensäure aus Dimethylglycid-

säureester.

Die Dimethylbrenztraubensäure wurde bisher nach dem

Verfahren von Bouveault und Locquin -'', modifiziert von Sen '

oder Perkin ', aus Hippursäure dargestellt. Die erste der

beiden genannten Methoden gibt bei den verzweigten Ketosäuren

wesentlich geringere Ausbeuten als bei den geradkettigen

19) B. 41, 964 (1908); J. pr. (2) 80, 95 (1909)

20) Bioch. Z. 142, 195 (1923)

21) Proc. of the Chem. Soc. London 25,, 164 (1909)

- 8 -

Isomeren. Beide Verfahren sind überdies umständlich und

kostspielig. Deshalb suchte ich nach einer neuen Darstel¬

lungsart .

Nach Darzena ' und nach Claisen•" gewinnt man

durch Kondensation von Ketonen mit Chloressigester in Gegen¬

wart von Natriumäthylat leicht Glycideater. Der aus Aceton

erhältliche Dimethylglycidester XIV ist dem Dimethylbrenz-

traubensäureester XV isomer. Schon Darzens' hatte die

(CH3)2C;CHCOOC2H5 (CH3)2CHCOCOOC2H5

XIV XV

die Entstehung von XV bei der Einwirkung von Organozinkver-

bindungen auf XIV beobachtet. Ich versuchte, diese Umlage¬

rung präparativ zu verwerten. Eine direkte Umlagerung durch

Zusatz von Schwefelsäure gelang nur spurenweise; zur Haupt¬

sache entstanden dabei höher siedende Produkte, die nicht

näher untersucht wurden. Die präparative Ueberführung des

(xlycidesters in den gewünschten Ketoester liess sich jedoch

auf dem Umweg über das Enolacetat ausführen. Es ist be¬

kannt, dass der Aethylenoxydring der Glycidester durch An¬

lagerung von wasserfreiem Halogenwasserstoff aufgespalten

wird, z.B. entsteht aus XIV mit Bromwasserstoff die Verbin¬

dung XVI.25^

(CH3)2CBrCH0HC00C2H5

XVI

Es wurde nun gefunden, dass mit Acetanhydrid eine

ähnliche Anlagerung des Reagens unter Aufspaltung des Oxyds

zum Diacetat XVII auftritt. Als Hauptprodukt erhält man

22) C. r. 139, 1214 (1904)

23) B. 38, 699 (1905)

24) C. r. 152, 445 (1911)

25) Darzens, C. r. 150, 1243 (1910); vgl. auch Jörlander,B. 49, 2783 (19T5T

- 9 -

indes bei dieser Eeaktion ein Monoacetat, das sich bei nä¬

herer Prüfung als ein Gemisch erwies. Neben dem erwarte¬

ten Enolacetat XVIII enthält es eine isomere Verbindung

der wahrscheinlichen Konstitution XIX. Das Diacetat XVII

bildet sich als. höher siedendes Nebenprodukt und kann durch

Erhitzen ebenfalls leicht in das gleiche Gemisch der Mono-

OAc OAc OAc CH2 OAc

(GH3)2C CHCOOC2H5 —- (CH3)2C=CCOOC2H5 + CH3C CHCOOC2H5

^TII XVIII XIX

acetate übergeführt werden. Die beiden Verbindungen XVIII

und XIX können durch fraktionierte Destillation angereichert

werden. Das höher siedende Monoacetat XIX stellt die Haupt¬

menge dar. Da die direkte Verseifung dieser Acetatfraktionen

schlechte Ausbeuten ergab (Verharzung), wurde die Methode

der Umesterung mit Chlorwasserstoffhaltigem Alkohol gewählt.

Aus der tiefer siedenden Fraktion XVIII erhielt man auf die¬

se Weise Dimethylbrenztraubensäureester (XV), der durch das

bisher noch unbekannte 2,4-Dinitrophenylhydrazon vom Smp.

170-171° charakterisiert wurde. Eine quantitative Trennung

der beiden Isomeren wurde mittels des Girard Reagens P er¬

zielt.

Da die Ausbeute an Dimethylbrenztraubensäureester

nur etwa 10$ der Gesamtmenge .beträgt, ist diese Methode

trotz ihrer Einfachheit nicht besser als die eingangs er¬

wähnten von Bouveault und Locquin ' oder Perkin '.

Konstitution der ot-Ketosäuren

Nach Untersuchungen von Henry und Fromageot'

treten die substituierten Brenztraubensäuren neben der Keto-

form XX auch in der Enolform XXI auf, die mit Eisenchlorid

allmählich eine blau-grüne Farbe entwickelt.

26) Bl. (4) 40, 845 (1925); 45., 1219 (1926); 51, 1283 (1932);Cr. 191, 49 (1930)

- 10 -

R'-CHCOCOOH R'-C=CC00H R'-C=C

- 11 -

Bei Behandlung der «-Keto-/î-bromester (XXIII) mit Pyridin

0

RCH2CHBrC0C00C2H5 (Py) - ECH=CHC0C00C2H5

XXIII XXIV

oder anderen organischen Basen trat Verharzung ein, mit

Natriumacetat in Bisessig erhielt man Ä-Keto-^-acetoxyeater(XXV).

NaOAc ?A0RCH2CHBrC0C00C2H5 ECHgCHCOCOOCgHj

XXIII XXV

Da die /^-ungesättigten ef-Ketosäuren und ihre Ester

besonders im status nascendi ziemlich unbeständig sein dürf¬

ten, wurde versucht, die Abspaltung von Halogenwaaserstoff

3tatt am freien flt-Keto-/#-bromester am entsprechenden Ketal

vorzunehmen, eine Methode, die zur Darstellung ot,/ö-ungesät-

tigter Aldehyde verwendet wird, z.B. ^,^-Dimethylacrolein5 '.

Zur Darstellung der /?-bromierten Ä-Ketalester sindtheoretisch zwei Wege möglich:

1) Acetalisierung von a-Keto-^-bromestern2) /3-Bromlerung von a-Ketalestern.

Acetale von O-Ketoestern und -säuren.

Die Acetale der Of-Ketoester lassen sich nach der

Methode von Claisen'

' mit Orthoameiaensäureester und Al¬

kohol unter Verwendung eines sauren Katalysators darstellen.

Das Aethylenacetal des Brenztraubensäureesters lässt sich,

wie Kühn und Salmi "' angeben, durch Erhitzen mit (Jlykol

31) ?. 0. Fischer. B. 64, 30 (1931)

32) B. 29_, 1005 (1896)j 40, 3903 (1907)

33) J. pr. (2) 15J5, 103 (1940); B. 2i, 1803 (1938)

- 12 -

in Benzol in Gegenwart von Benzolsulfosäure gewinnen. Bei

den höheren Gliedern tritt nach meinen eigenen Erfahrungen

nach der Kühn'sehen Methode keine Acetalisierung ein. Hin¬

gegen gelang mir nach dem Verfahren von Claisen die Darstel¬

lung der Diäthylacetale von ar-Ketobutter- und of-Ketovalerian-

säureeater; ebenso liess sich auch Dimethylbrenztraubensäure-

ester acetalisieren.

IN2

RC(0C2H5)2C00C2H5 R - C - COOC2H5

XXVI XXVII

Die -Dimethyl- und Diäthylketale können durch Er¬

hitzen mit Glykol in Gegenwart von wenig konz. Schwefelsäure

in die entsprechenden Aethylenacetale XXVII verwandelt werden

Bei den untersuchten «-Ketalestern lieferte diese Umacetali-

sierungsmethode jedoch unbefriedigende Resultate. Bedeutend

besser eignet sich auch in diesem Falle die Methode von

Claisen mit Orthoameisensäureester und Aethylenglykol bei Ge¬

genwart von Schwefelsäure. Allerings tritt bei der Reaktion

auch grossenteils Austausch des Alkoholrestes an der Ester¬

gruppe ein, und man erhält dimolekulare Ketalester der Formel

XXVIII

ÇHp—CHp ÇHp—CHp

n iiR -V - COOCH2CH2OCO - C - R

XXVIII

34) Delépine, Bl. (3) 25, 580 (1901) Ann. chim. (7) 23., 482

(1901)

- 13 -

Die gleichen Produkte können direkt erhalten wer¬

den, wenn man beim Acetalisieren nach der Claisen'sehen

Methode an Stelle von Aethylalkohol Glykol verwendet.

Dies beweist, dass der Orthoameisensäureäthylester nur

als Katalysator wirkt.

Mit den Ketalestern vorgenommene Verseifungsver-

suche ergaben folgendes Resultat:

Während «-Ketobuttersäureester apielend leicht

verseifbar ist, wird das Diäthylacetal von 20 proz» wäss-

riger Lauge auch in der Hitze praktisch nicht angegriffen.

Anderseits tritt mit wässriger Mineralsäure in der Kälte

auch bei stundenlangem Schütteln keine Hydrolyse des Ace-

talrestes ein. Erst längeres Kochen bewirkt Verseifung

zu ot-Ketobuttersäure. Dieser Befund lässt auf eine gegen¬

seitige Stabilisierung der Ester- und der Acetalgruppe

schliessen. Die Verseifung der Estergruppe wird erst durch

Behandeln mit konzentrierter Lauge erreicht. Auf diese Wei¬

se wurde das Natriumsalz der a-Diäthoxybuttersäure isoliert.

Die Gewinnung der freien Diäthylacetalsäure war wegen ihrer

geringen Beständigkeit nicht möglich. Dagegen gelang die

Darstellung der entsprechenden Aethylenacetalsäure XXIX.

CHo CHo

CH3CH2 - C - C00H

XXIX

Der oben erwähnte Aethylenacetalester ist ein Ge¬

misch, von dem ein Teil mit uneinheitlichem Siedepunkt im

Hochvakuum destilliert werden kann und ein Teil im Rück¬

stand bleibt. Der Grund für dieses Verhalten dürfte da¬

nn liegen, dass neben dem zu erwartenden Produkt gekuppel¬te Verbindungen der Formeln XXVIII, XXX und XXXI

- 14 -

CH,CH, - C - COO...- CH5-CH5 CHö-CH0o/xo I2!2 I2 I21 i \/° v°ÇH2 ÇH2 CHjCHg

- C - COOCH2 CH2 - OCO - C - CH2CH3

,2,2 ,2,2\ / v°

CH5CH2 - C - COO... CH3CH2- C - COO...

XXX XXXI

entstehen können. Die Verseifung des rohen Glykolesters lie¬

fert in guter Ausheute einheitliche Acetalsäure. Die Aethy-

lenacetalsäure ist also gegen Säuren wesentlich beständiger

als die Diäthylacetalsäure. Immerhin sind nach eintägigem

Stehen bei erneuter Destillation schon wägbare Mengen Keto-

buttersäure und Glykol nachweisbar.

In diesem Zusammenhang wurde weiterhin geprüft, ob

folgende OC-Ketoester acetaliaiert werden können: Mesoxal-

säureester, Ketonoxalsäureester und Aethoxalylfettsäureester.

Die Darstellung des Diäthoxymalonsäureesters ist in

der Literatur beschrieben aus Dibrommalonester und Natrium-

äthylat '\ eine etwas verbesserte Methode wird von Adickes

und Brunnert5 ' angegeben, der die Umsetzung in Gegenwart

von Oxalester ausführt. Da beide Verfahren sehr unbefrie¬

digend sind, wurde versucht, das Aethylenacetal des Mesoxal-

esters zu gewinnen, einmal durch Umsetzung von Dibrommalon¬

ester mit Dinatriumglykolat und dann durch Acetalisierung von

Mesoxalsäureester mit Aethylenglykol in Gegenwart von Benzol-

sulfosäure in Benzol ' (Azeotrope Destillation). Es führte

jedoch keiner der beiden Wege zum Ziel.

Durch Behandeln von Acetonoxalester mit Formimido-

ätherhydrochlorid in Alkohol erhielt Claisen**'' ein Diäthyl-

acetal, für das er die Konstitution XXXII annahm, d.h. mit

35) Bischoff B. ^O, 490 (1897), vgl. Standinger Helv. 6, 310(1923)

36) Adickes und Brunnert, J. pr. (2) 13JD, 171 (1931)

37) B. 40, 3909 (1907)

- 15 -

der Acetalgruppe in «-Stellung zur Estergruppe. A. Rossi

CH3C0CH2C(OC2H5)2COOC2H5 CH?C(OC2H5)2CH2COCOOC2H5

TTTTT XXXTII

und A. Lauchenauer ^ ' konnten aber zeigen, dass bei der

Acetalisierung von Acetonoxalester nach verschiedenen Metho¬

den das ^-Acetal XXXII gebildet wird; das «-Acetal ist bis

jetzt nicht bekannt.

Aoetalisierungsversuche mit Aethoxalylfettsäure-estern ergaben ein negatives Resultat: Weder mit Ortho-

ameisensäureester und Alkohol noch mit Formimidoätherhydro-chlorid ^' und ebensowenig mit Aethylenglykol nach der Me¬

thode von Kühn und Salmi "' gelang die Bildung des gewünsch¬ten Ketals. Ebensowenig liessen sich die bromierten Aetho-

xalylfettsäureester acetalisieren.

/9-Bromierte «-Ketalester.

üeber /3-bromierte ot-Ketalester finden sich imSchrifttum keine Angaben. Dagegen sind

- 16 -

So wurden z.B. die Diäthylacetale von Mono-'

und Dichloraceton 44^, sowie von Methylchloräthylketon ^'

auf diesem Wege gewonnen. Auffallend ist, dass die entspre¬

chenden Bromacetale nicht bekannt sind. Es scheint, dass

sich 0(-Bromketone bedeutend schwerer acetalisieren lassen.

Diese Vermutung wird bestätigt von Kühn -'-", der nach sei¬

ner Methode die Aethylenacetale folgender Ä-Halogenketone

darstellte. (Die Prozentzahlen bedeuten die erhaltene Aus¬

beute) .

Chloracetophenon (95$) Bromacetophenon (80$)

Monochloraceton (93$) Monobromaceton (60$)

Dichloraceton (85$) Dibromaceton ( 5$)

Es wurde nun vorerst versucht, yö-Brom-^-ketoester zu

acetalisieren und zwar sowohl nach der Methode von Claisen'

mit Orthoameisensäureester und alkoholischer Salzsäure, bezw.

Bromwasserstoffsäure, als auch nach der Methode von Kuhn und

Sal mi , jedoch ohne positives Ergebnis.

Erst das umgekehrte Vorgehen, die Bromierung der Ace-

talester, führte zum Ziel. Obwohl diese Bromierungen, die in

Chloroformlösung ausgeführt wurden, Gemische lieferten, gelang

es, durch fraktionierte Destillation öC-Diäthoxy-^-bromvalerian-

säureester und of-Diäthoxy-^-bromisovaleriansäureester zu iso¬

lieren.

Darstellung von ^^--ungesättigten ö-Ketalsäureestern

Nach ergebnislosen Versuchen, mit überschüssiger Na¬

tronlauge unter Abspaltung von Bromwasserstoff aus Ä-Diäthoxy-

/ff-bromestern direkt zum Natriumsalz ungesättigter «-Ketalsäuren

RCH2CHBrC(0C2H5)2C00C2H5 + NaOH — RCH=CHC(0C2H5)2C00Na 0

XXXIV XXXV

43) Arbuson, B. 40, 3304 (1906)

44) Wohl, B. 41, 3605 (1907)

45) Youtz und Perkin, Am. Soc. 51, 3514 (1929)

- 17 -

zu gelangen, wurde die Abspaltung mit Pyridin durchge¬

führt. Dabei waren die Ausbeuten am günstigsten, wenn

das Reaktionsprodukt direkt destilliert wurde, ohne vor¬

her das überschüssige Pyridin mit Wasser auszuschütteln,

da sonst teilweise Verseifung der Acetalgruppe eintrat.

Auf diesem Wege wurden «-Diäthoxy-AÄ/ -pentensäureester(XXXVI) und «-Diäthoxy-a^-isopentensäureester (XXXVII)

CH3CH=CHC(OC2H5)2COOC2H5 CH-jCC(OC2H5)2COOC2H5

XXXVI XXXVII

erhalten, deren Konstitution durch die Analyse und die

nachfolgende Bromanlagerung bewiesen wurde.

Verhalten der «-Ketosäuren und ihrer Acetale

gegen Thionylchlorid

Im Zusammenhang mit dem Studium der «-Ketosäuren

wurde noch die Präge geprüft, ob es möglich sei, aus die¬

sen Verbindungen Säurechloride, eventuell nach vorheriger

Blockierung der Carbonylgruppe durch Acetalisierung, dar¬

zustellen. Als Beispiel für diese Untersuchung wurde die

leicht zugängliche «C-Ketobuttersäure gewählt.

Ueber Säurechloride der tf-Ketosäuren finden sich

in der Literatur nur wenige Angaben: H. Meyer4 ' gibt

an, Brenztraubensäure sei gegen Thionylchlorid indifferent.

Kirrmann 4'' behauptet, Brenztraubensäurechlorid dargestellt

zu haben, jedoch ohne dafür einen stichhaltigen Beweis zu

erbringen. Einzig Carré und Jullien* ' beschreiben die Ret

tion zwischen Thionylchlorid und Brenztraubensäure genauer.

46) Analyse und Konstitutionsaufklärung 4. Aufl. 867 (1922)

47) C. r. 194, 1944 (1932)

48) C. r. 202, 1521 (1936)

- 18 -

Beim üblichen Verfahren entsteht nach diesen Autoren ein

komplexes Gemisch aus Acetylchlorid, Acetanhydrid, Aethy-

lidenchlorid, wahrscheinlich auch Trichloräthan und Di-

chlorpropionsäurechlorid, aber kein Brenztraubensäure-

chlorid.

Die Chlorierung von Ketobuttersäure mit Thionyl-,

Chlorid ergab ungefähr das gleiche Ergebnis. Das Reaktions¬

produkt lieferte kontinuierlich tief- bis hochsiedende An¬

teile.

Bei der Einwirkung von Thionylchlorid auf das Na¬

triumsalz der Ketobuttersäure wird keine Salzsäure frei,

und die Reaktion verläuft schon in der Kälte. Bei diesen

milderen Bedingungen schienen die Möglichkeiten für die

Bildung eines Säurechlorides grösser zu sein. Der Versuch

lieferte jedoch ebenfalls ein ähnliches Gemisch wie die

Chlorierung der freien Säure.

Da das Diäthylacetal der a-Ketobuttersäure nicht

in brauchbarer Ausbeute zu gewinnen war (vgl. S. 13), liess

man Thionylchlorid auf das entsprechende Natriumsalz ein¬

wirken. Trotz sehr mildem Verlauf der Reaktion wurde nur

in geringer Ausbeute ein Produkt erhalten, das nicht iden¬

tifiziert werden konnte. Nach seinen Eigenschaften aber

war es nicht das erwartete Säurechlorid. Möglicherweise

war bei der Reaktion ein Aethoxyl gegen Chlor ausgetauscht

worden, was schon Myloz" und Strauss und Blankenhorn '

beobachtet hatten.

Das Aethylenacetal der a-Ketobuttersäure (vgl.

S. 14) sollte diese unerwünschte Reaktion möglichst aus¬

schalten. Die Behandlung dieser Säure und auch ihres Na¬

triumsalzes mit Thionylchlorid lieferte ein einheitliches

Produkt. E3 war chlorhaltig, zeigte jedoch nicht die typi¬

schen Eigenschaften eines Säurechlorides, denn es war sehr

beständig gegen Wasser und wässriges Alkali und lieferte

nach Behandlung mit Alkohol oder Natriumalkoholat nicht den

erwarteten Ester. Demgegenüber war es aber mit wäesriger

49) B. 44, 3212 (1911)

50) a. 415, 233 (1917)

- 19 -

lauge ungefähr zweibasisch titrierbar und gab beim MiBchen

mit alkoholischer NaOH einen reichlichen Niederschlag von

Kochsalz. Das Benzylthiuroniumsalz aus dem Kaliumsalz der

acetalisierten Ketobuttersäure und dasjenige aus dem mit

alkoholischer Kalilauge verseiften Chlorierungsproduktes

waren nach Schmelzpunkt und Analyse nicht identisch. Da die

Analyse des Chlorierungsproduktes auf die Formel CcHqOpClund die des Benzylthiuroniumsalzes auf C,,H200,N2S stimmte,dürfte dem Produkt wahrscheinlich die Konstitution X3ÜVIII

zukommen.

CH9-CH,|

2|

2

0 0 CH3CH2C(0C2H5)2C1CH,CH2 - CT - Cl

XZXVIII XXXIX

Die Richtigkeit dieser Annahme konnte durch

Verseifung im geschlossenen Rohr bewiesen werden, wobei

Propionsäure gebildet wurde. Es handelt sich also um ein

Propionsäurechlorid mit cyclisch acetalisiertem Säurecar-

bonyl. Die Verbindung kann auch als Säurechlorid eines

Orthoesters aufgefasst werden. Damit erklärt sich auch die

eigenartige Zwischenstellung zwischen Säurechlorid und neu¬

traler, chlorhaltiger Verbindung.

Das aus dem Natriumsalz des Diäthylacétais erhal¬

tene Chlorierungsprodukt war nun auf Grund seiner analogen

Eigenschaften und Entstehung auch analog zu formulieren

(XXXIX).

Aus diesen Versuchen geht hervor, da3s auch die Ace-

talisierung der Ketogruppe der a-Ketosäureester bei der

nachfolgenden Chlorierung mit Thionylchlorid die Abspal¬

tung von CO nicht zu verhindern vermag. Statt des gewünsch¬

ten Ketalsäureesters bildet sich das Chlorid der nächst nie¬

drigeren Fettsäure mit acetalisiertem Säurecarbonyl.

- 20 -

II. Kapitel

VERSUCHE ZUR SYNTHESE VON /?,/ -UNGESAETTIGTEN «-KETO-^-LACTONEN=c3B==3S333=3==s==is=z==s===r===s=s==z==s=35=sass:s52==s=:csa

Literatur über /3^-ungesättigte «-Keto-^—lactone

In der Literatur findet sich nur eine einzige Angabe

über ein isoliertes, d.h. nicht mit andern Ringen kondensier¬

tes ^.^-ungesättigtes «-Keto-^-laeton, und auch dieses istnicht in freiem Zustand, sondern nur in Form eines Ketonderi-

vates bekannt: Nach Wolff* ' geht Brenztraubensäure durch

Selbstkondensation in a-Keto-/-carboxy-/-methyl-^-lacton (XL)

über. Aus dem daraus erhaltenen Monobromid (XLI) soll sich

bei der Einwirkung von Phenylhydrazin unter gleichzeitiger

Abspaltung von HBr und C02 4^-tf-Keto-^-methyl-^-lacton (XLII)

CH2-C0 BrCH—CO CH—G=NNHC6H5

Hooc^Ncr

XL XLI XLII

bilden. Wolff gibt jedoch keinen Beweis für die Richtigkeit

der von ihm angenommenen Konstitution.

Von ofr-Ketolactonen, die mit einem andern Ring ver¬

bunden sind, ist das schon lang bekannte Cumarandion (XLIII)

XLIII

51) A. 317, 17 (1901); vgl. auch de Jong, Reo. 20, 1 (1901)

- 21

zu nennen. Es ist das einzige ^^-ungesättigte »-Keto-

^«-lacton mit sicherer Konstitution. Es stellt jedocheinen Spezialfall dar, da die Doppelbindung des Lacton-

ringes gleichzeitig einem Benzolring angehört.

Robinson und Walker ' erhielten bei der Konden¬

sation von Methoxy-octohydro-phenanthren mit Oxalester

als Nebenprodukt ein Lacton, für das sie die Formel XLI7

annahmen. Die zur Ketogruppe or,/£-ständige Doppelbindungbefindet sich hier also an der Kondensationsstelle des

Lacton- und des Cyclohexanringes, und der letztere gehört

seinerseits zu einem partiell hydrierten Phenanthren. Die

Richtigkeit der Formel XLIV wurde jedoch nicht bewiesen,

und es ist möglich, dass der Substanz die Konstitution XLV

XLIV

XLV

zukommt, welche den Formeln der von Kötz und Meyer J-"

aus ortho-substituierten Cyclohexanonen und Oxalester er¬

haltenen Ketolactone entspricht. Nach diesen Autoren bil¬

den sich die Lactone XLVIII in der Hitze und bei längerer

OOC2H5OOC2H5

fr

CH3

XLVII

OC0002H5

Reaktionsdauer, während bei niedrigeren Temperaturen und

kurzer Reaktionszeit die «-Keto-äthoxalylester XLVII ent¬

stehen.

52) Soc. 1938, 183

53) J. pr. (2) 88, 261 (1913); vgl. auch Bradfield, Soc.1935. 315

~

- 22 -

Die Spärlichkeit der vorhandenen Angaben über

/i^-A-Keto-^-lactone machte es nötig, selbst nach neuen

Methoden zur Darstellung dieser Verbindungen zu suchen.

Da einerseits eine Seihe gesättigter «-Keto-^-lactone und

anderseits ungesättigte /--Lactone ohne Ketogruppe bekannt

sind, lag es nahe, eine Kombination der zur Herstellung

dieser beiden Arten von Verbindungen verwendeten Methoden

anzustreben. Deshalb soll in den beiden folgenden Ab¬

schnitten eine kurze Uebersicht über die beiden Klassen

von Verbindungen gegeben werden. In einem weitern Ab¬

schnitt werden dann die sich daraus ergebenden Möglichkei¬

ten zur Darstellung der zl/*£>fl-Keto->-lactone besprochen.

Gesättigte Ä-Keto->-lactone

Eine ausführliche Zusammenstellung über gesättigte

OC-Ketolactone gibt Erlenmeyer jun.54' und in neuester Zeit

M. Hinder' in seiner Promotionsarbeit "Ueber substituierte

öC-Ketobutyrolactone und deren thermische Spaltung".

1. Darstellung

Die wichtigste Darstellungsmethode besteht in der

Kondensation von «-Aethoxalylfettsäureestern mit Aldehyden

in alkalischem Milieu zu den Esterlactonen, die durch saure

Verseifung und Decarboxylierung (Ketonspaltung) in die

tff-Ketobutyrolactone übergeführt werden. An Stelle der

COOC2H5 ÇOOC2H5BCH-CO EC CO ECB—CO RC==OOH

E'CHO COOCgHç E'Csio R'QHCO B'ChAo

ZLIX L Lia Lib

54) A. 252, 160, 228 (1904)

- 23 -

flc-Oxalylfettsäureester können auch «-Ketosäuren oder die

entsprechenden Ester verwendet werden. Mit K etonen ist

die Kondensation schwierig aviszuführen.

2. Eigenschaften

a) flf-Ketolactone reagieren ausgesprochen sauer, so¬

fern sie in /-Stellung ein Wasserstoffatom besit¬zen. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen,

dass eine praktisch vollständige Enolisierung im

Sinne der Formel Lib vorliegt.

b) Beim Erhitzen spalten viele O-Ketolactone CO und

C0? ab und gehen dabei in ungesättigte Kohlenwas¬

serstoffe LH über. Andere verlieren dabei nur

COp und bilden ^/^-ungesättigte Aldehyde LUI.

RT -c°2'-co TT -°°2. "T0110R'-CH

"

R'CHjDO"

R'-CH

LH LI LUI

Die letztere Reaktion wurde von Plattner und Jam-

polsky ' zu einer präparativen Methode für die

Herstellung ungesättigter Aldehyde ausgebaut.

c) Beim Erwärmen mit Alkali zerfallen die Ketolactone

unter Bildung von Oxalsäure.

d) An der Luft erleiden die OT-Ketolactone Selbstzer¬

setzung unter Bildung von Oxalsäure und Ketolen.

Durch Stabilisieren mit Hydrochinon können sie län¬

gere Zeit haltbar gemacht werden.

e) Die Reduktion mit Natriumamalgam -1 ' sowie mit Was¬

serstoff in Gegenwart von Palladium ' führt zu

«-Oxylactonen, diejenige mit Zink in Eisessig zu

55) Helv. 26, 687 (1943); bea. instruktive Beispiele fürdiese Eeaktion finden sich bei Hinder, Seidel und Schinz,Helv. 20, 14.96 (1947).

56) Erlenmeyer ,1un. A. 222> 182 (1904)

- 24 -

^-ungesättigten tf-Oxysäuren.")

f) Mit Diazomethan bilden sich Enol-methyläther, mit

Essigsäureanhydrid Enolacetate, mit Benzoylchlorid

Enolbenzoate.

Ungesättigte ^-Lactone ohne Ketogruppe

Die Bedeutung dieser Körperklasse liegt vor allem

darin, dass ihr wichtige Naturstoffe angehören} z.B. sind

die Aglukone der meisten pflanzlichen Herzgifte aus der57)

Steroidreihe «,^-ungesättigte ^--Lactone, vergl. '.Bei den ungesättigten ^-Lactonen sind zwei isomere

Formen LIV und LV möglich, die sich durch die Stellung der

r-C=CH R-C CH2

r'-qhAo R'-cio

LIV IV

Doppelbindung unterscheiden. Von vielen Lactonen kennt

man nur eine Form. Wo beide Isomere bekannt sind, ist das

eine stabil und das andere labil; das labile Isomere lässt

sich meist sehr leicht in die energieärmere Form überführen.

Es ist sogar ein Fall bekannt, wo diese Isomerisierung am

Kristall in der Mutterlauge makroskopisch verfolgt werden

konnte '.

Beim Vergleich der in der Literatur beschriebenen

ungesättigten Lactone zeigt es sich, dass die Stellung

der Doppelbindung durch die Art der Substituenten bedingt

ist. Weitaus die meisten bekannten Lactone besitzen die

Doppelbindung in a,y0-Steilung, so die Aglucone der Steroid¬

reihe, die längere Zeit als ß,y-ungesättigt angesehen worden

warenJ '\ das gleiche gilt für Aconsäure, die nach neuesten

57) J. Biol. Chem. 74, 787 (1927)

58) Erlenmeyer .jun. B. 3_8, 3127 (1905)

59) J. Org. Chem. 6, 273 (1941)? Elderfleld u. Mitarbeiter,Helv. 24, 716 "0-941), Ruzicka u. Mitarbeiter, Helv. 25,79 (197?).

- 25 -

Untersuchungen von Campbell' O(,y0-ungesättigt ist.

/0,^-ungesättigte /-Lactone bilden sich, wenn die

^-Stellung mit einem negativen Substituentenbesetzt ist

oder wenn eine a,/?-ständige Doppelbindung nicht möglich

ist, z.B. bei Disubstitution der a-Stellung; einenotwen¬

dige Bedingung für die Existenzfähigkeit scheintaber die

gleichzeitige Anwesenheit eines ß- oder>-Substituenten zu

sein. So erhielten Blaise und Courtot5l^ z.B. ar,or,/£-Tri-

methyl-, (^«-Dimethyl-^-phenyl- und oc, a, ^-Trimethyl-•û^-iacton; es gelang ihnen aber nicht, auf dem gleichen

Wege das niedrigere or, or-dimethylierte Homologe zu gewinnen.

Die Gruppierung LVI der in fr nicht substituierten Butenolide

scheint auch in offener Kette nicht stabil zu sein; denn

z.B. Verbindung LVII lagert sich sofort in einen cyclischen

jjH2 jjH2 ?

- 26 -

angaben geht die Wasserabspaltung nicht bei allen Beispie¬

len nach dem gleichen Mechanismus vor sich. In den meisten

f2-f2 __ f-f2 f-i^R-CO COOH

"""

r-cs COOH""*" R-Q^ho

LIXa LLXb IX

Fällen erfolgt sie wohl über das Enol LIXb J'. Dagegen

scheint die bei der Behandlung von Lävulinsäure mit Acetan-

hydrid als Zwischenprodukt auftretende Acetyl-lävulinsäure

LXI das Acetat eines ^-Oxylactons zu sein '; der Mechanismus

OH2-CHj OH-m,

SV»~~

0H'-vioLXI LXII

wäre also in diesem Falle demjenigen der Lactonbildung aus

}-Aldehydsäuren analog, vgl. unter 3 c S. 28.

Auch die Ester der ^-Ketosäuren lassen sich in

/^-ungesättigte Lactone überführen *'. Die Alkoholaospal-tung erfolgt thermisch bei 190-200°; als Katalysatoren die¬nen aromatische Sulfosäuren oder Natriumbicarbonat. Oft

scheint die Reaktion auch umkehrbar zu sein, indem bei 180°

wieder Alkohol an die Doppelbindung angelagert wird •'.

2. Lactonisierung von ».^-ungesättigten ^-Oxysäuren.

Nach Elderfield ' sowie nach Ruzicka, Patacki undfia)

Plattner " können die ungesättigten ^Oxysäuren t.ttv nach

folgendem Schema üher die durch Reformstzky-Kondensation

erhältlichen ungesättigten Ester TiXTII durch Oxydation mit

Selendioxyd gewonnen werden. Alkoholabspaltung führt zu

65) Allen, Normington und Wilson. Canad. Journ. of Res. 11,382 (1934); Ref.: Brit. Chem. Abst. 1934. 1350

66) Auwers, B. 52, 584 (1919)

67) Enorr und Haber, B. 2J_, 1151 (1894); vgl. auch Ruggliund Zickendraht, Helv. 28, 1381 (1945)

68) J. Org. Chem. 6, 289 (1941)

69) Helv. 25., 425 (1942)

- 27 -

den ungesättigten Lactonen LZV.

RCO CHBrR* RC=s=CR» RC=*=CR' RÇ==CR'

CH3 ioOC2H5 CH5 COOC2H5 C^ èoOCgHç ^IlgCO

LXIII LXIY LXV

Wasaerabspaltung aus Oxylactonen.

a) aus flc-Oxylactonen.

Pittig' '

gewann ^-Phenyl-crotonlacton durch Ko¬

chen des entsprechenden «flf-Oxylactones mit Salzsäu¬

re. Ueber Wasserabspaltungen an alkylierten

- 28 -

0H,0CHoCN HÇO ÇH,Br RC(OH)—CH95 z—. [ +|z — | I2 — LXVH

+ BMgBr CH2OCH3 COOCgHj CHgOCHj COOCgHj

irVIII T.XTX

Bine weitere Modifikation besteht darin, dass man nach

Plattner und Heusser '*' Diazoketone mit Bromessig¬ester zur Beaktion bringt, worauf intramolekularer

Bingschluss erfolgt.

RCO CH2Br RCO CHgBr BC(0H)-CH2

CHN2 COOC2H5 C52ri/°0 ^2a^°LH LZ7I

e) aus >-0xylactonen.

75}Viele >-Aldehydsäuren stehen nach Elderfield '" mit

den entsprechenden Oxylactonen LXXIb im Gleichgewicht.Es ist aber schwierig, mit den üblichen Wasserabspal¬

tungsmitteln daraus direkt ungesättigte Lactone LXZII

zu erhalten. Acetanhydrid führt z.B. häufig zu den

ip—vHp y p i* ?

COOH HO-CH ao

Lxrri Lmn

Acetaten der Oxylactone oder zu bimolekularen Produkten

wie T.TTTTT- Das beste Beagens scheint Bromwasser-76)

stoff in Eisessig zu sein ' '.

74) Helv. 28, 1044 (1945)

75) J. Org. Chem. 6, 276 (1941)76) Elderfield und Mitarbeiter, J. Org. Chem. 6, 261,270,289

(1941)} flodd und Mitarbeiter, Soc. 1944. 5?4.

- 29 -

4. Halogenwasserstoffabspaltung aus Halogenlactonen.

Da die /3-Halogenlactone weitaus am leichtesten zu¬

gänglich sind, genügt es, sich auf sie zu beschränken. Sie

werden meist aus A^--ungesättigten Säuren dargestellt, deren

Doppelbindung bromiert wird. Aus den entstandenen ^^-Di-bromsäuren lässt sich durch Kochen mit Wasser, Behandeln mit

Sodalösung oder schon durch Destillieren 1 Mol Bromwasser¬

stoff abspalten, wobei die entsprechenden 4-Bromlactone ge-70)

bildet werden} solche Beispiele wurden von Pittig ', wie

auch von Blaise und Courtot°

' erwähnt. Die Ausbeuten sind

oft sehr gut. Auch beim Behandeln der Ester von /?,^-Dibrom-säuren mit Kaliumacetat erhält man häufig die gleichen

#-Bromlactone.

Die Darstellung der entsprechenden ^-Jodlactone wird

von Bougault''' beschrieben. Die Natriumsalze der unge¬

sättigten Säuren werden nach seinen Angaben in wässriger Lö¬

sung mit Jod behandelt; beim Stehen fallen die gebildeten

Jodlactone aus. Die Heaktion ist auch anwendbar auf ß,f-unge¬sättigte öt-Oxysäuren

'', nicht aber auf die entsprechenden

CS—CH2 CHJ-CH2 CHJ-CH2

R-CH COOHa2

R-CHJ COONa R-CH£0

L23IV LXXV

a-Setosäuren, da hier Zersetzung eintritt.

Nach Blaise und Courtot ' lassen sich die unge¬

sättigten Lactone durch Erhitzen der entsprechenden Brom-

lactone mit Chinolin gewinnen. Die Ausbeuten sind jedoch

oft unbefriedigend.

Sine weitere Abspaltungsmethode besteht im vorsich¬

tigen Behandeln von Halogenlactonen mit Sodalösung oder an¬

deren wässrig alkalischen Lösungen, z.B. bei der Herstellung

von Aconsäure nach Meilly "?'. Die Methode besitzt nur eine

77) A. eh. et ph. 8 14, 145 (1908)

78) vgl. auch Rossi und Schlnz, Helv. £1» 477 (1948)

79) A. 171, 155 (1874)

- 30 -

begrenzte Anwendungsmöglichkeit, weil die gebildeten L acto-

ne häufig weiter zu den entsprechenden ,3-Ketosäuren hydroli-

siert werden '. Das gleiche gilt für die ^-Jodlactone von

Bougault '''.

Darstellungsmöglichkeiten

für /3,^-ungesättigte Ä-Keto-^-lactone

Aus der vergleichenden Betrachtung der beiden vor¬

hergehenden Abschnitte ergeben sich für die Bereitung der

/3,^-ungesättigten dP-Keto-^-lactone eine Anzahl von Möglich¬keiten, von denen die nachstehend erwähnten am ehesten Er¬

folg zu versprechen schienen.

1. Oxydation von /ff,>-ungesättigten Lactonen

Eine Möglichkeit zur Einführung der Ketogruppe in

das fertige aA^-Butenolid, z.B. Angelicalacton oder Acon-

säure, bildet die Oxydation mittels Selendioxyd. Eine wei¬

tere Methode über a^kx-Oxylactone und (z.B. LXTVIII) Oxydation

CH—CH2 SeO^ CH—CO

LXXVI IXXVII

ah

der letzteren nach Oppenauer ' schien ebenfalls von In¬

teresse. Es war allerdings unsicher, ob die ungesättigten

Oxylactone erhältlich seien und nicht an ihrer Stelle die

isomeren gesättigten df-Ketolactone bezw. deren Enole LXXX

entstehen, z.B.:

H—CHOH CH—CO CH=C0H

CH3-ajOO CHj

LXXVIII LXXIX LXZZ

,-CB^Jx)

80) R. 56, 137 (1937)

- 31 -

2. Lactonisierung von o^-Dioxpsäuren und ihren Estern

a) a-Keto->-Aldehydsäuren und ihre Ester

Nach Elderfield^ ' stehen f-Aldehydsäuren mit den

entsprechenden ^-Oxylsctonen im Gleichgewicht, ausdenen nur schwierig direkt Wasser abgespalten wer¬

den kann. Da die entsprechenden ot-Ketosäuren bezw.

Ester LXXXIa wohl im Sinne der Oxymethylenverbin-

dung LXXXIb enolisieren, sollte die Bildung von un¬

gesättigten Lactonen LXXXIII dadurch noch erleich¬

tert sein. Auf diesem Wege würde man a-Ketobuteno-

lide mit unbesetzter ^-Stellung erhalten.

H2-CO CH CO CH2—CO

COOC2H5""~

CHOH COOC2H5~~~

EO-GäßO

T.YTTTh LXXXII

b) Qf.p-Diketosäuren und ihre Ester

Analog der Lactonisierung von lävulinsäure zu flf-An-

gelicalacton ist zu erwarten, dass sich (X,]—Diketo-

säuren, z.B. LXXXIV, unter Wasserabspaltung in

^^-ungesättigte Ketolactone LX2XV überführen las¬sen, ja sogar noch leichter dank der günstigeren

Enolisierungsmöglichkeit (LXXXIVb):

JH2-CO ÎP-?0 S3"""?°0 COOH

"r~

CH5-C COOH~~"

CH3-fii30

IZXXIVa LXXXIVb LXECV

3» Halogenwasserstoffabspaltung aus ^-halogeniertenct-Ketolactonen

Am leichtesten zugänglich sind ^-halogenierte«(-Ketolactone, z.B. 3-Methyl-3-brom-butanon-(2)-olid, beidem H. Schinz ' die Bromwasserstoffabspaltung gründlieh

61) Privatmitteilung

- 32 -

untersuchte. Sämtliche Versuche scheiterten aber daran,

dass statt der Abspaltung ein Austausch stattfand oder eine

andere Ausweichreaktion eintrat, sodass es sich als unmög¬

lich erwies, auf diesem Wege zu einem ungesättigten Keto-

lacton zu gelangen. Es ist anzunehmen, dass diese Abspal¬

tung leichter durchführbar ist, sobald die Ketogruppe blok-

kiert ist, z.B. in der Form des Acetals. Es zeigte sich im

Laufe dieser Arbeit, dass eine Acetalisierung des oben er¬

wähnten Bromketolactons und auch der nicht bromierten Vor-

stufe nicht durchführbar ist ', sodass die Acetalisierung

vor der Lactonisierung erfolgen muss.

Versuche zur Darstellung von 4—Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4)

durch Oxydation von Angelicalacton

Als erstes ^^-ungesättigtes Lacton wurde rt-Angelica-

lacton der Behandlung mit Selendioxyd unterworfen. Dabei

trat leicht Reaktion ein und die aequivalente Menge Oxyda¬

tionsmittel war in einiger Zeit verbraucht. Unter verschie¬

denen Versuchsbedingungen entstand zur Hauptsache ein nicht

destillierbares Harz; aus der Tatsache, dass trotz einem ge¬

ringen Ueberschuss an Selendioxyd bei allen Versuchen Angeli¬

calacton oder Lävulinsäure zurückgewonnen wurde, muss ge¬

schlossen werden, dass die primären Oxydationsprodukte leich¬

ter mit Selendioxyd reagieren als das Angelicalacton.

Versuche zur Darstellung von 3-Carboxymethyl-buten-(3)-on-(2)-

olid-(4) aus Aconsäure

Ein weiteres geeignetes $7-ungesättigtes Lacton zur

Untersuchung der direkten Einführung einer Ketogruppe schien

82) Kurz nach Abschluss dieser Arbeit gelang die Acetalisie¬

rung des Bromlactons auf einem Umweg, PrivatmitteilungF. Fleck.

- 33 -

die ebenfalls schon lange bekannte Aconsäure'' (LXXXVI

R = H) bezw. ihre Ester (R) zu sein. Durch Behandlung mit

einem geeigneten Oxydationsmittel sollte daraus das unge¬

sättigte Ketolacton t.tttvtt entstehen. Bei der Decarboxy-

lierung der Säure sollte sich das unsubstituierte A^oc-Keto-

»-lacton gewinnen lassen.

COOR COOR

LXXXVI LXXXVII LXXXVIII

Das Misslingen eigener Versuche zu einer einfachen

und billigen Darstellungsmethode der Aconsäure, sowie sol¬

cher von älteren Autoren zeigen die Schwierigkeiten der in

den vorhergehenden Kapiteln erwähnten Methode der Darstel¬

lung von Butenoliden aus ^»-Aldehydsäuren (bezw. ^-Oxylacto-

nen) in drastischem Licht und seien deshalb nachstehend mit-*

geteilt.

1. Darstellung der Aconsäure

Schon Wislicenus*' und später Carrière

•*' hatten

versucht, durch Verseifung des Pormyl-bernsteinsäureesters

LXXXIX Aconsäure herzustellen. Wislicenus stell|e jedoch

fest, dass der Diester bei der alkalischen Verseifung Säure¬

spaltung erleidet, wobei die Formylgruppe eliminiert und

Bernsteinsäure XCI regeneriert wird. Carrière, der zahlrei¬

che Untersuchungen über das Gleichgewicht zwischen Aldehyd-

und Enolform des Esters ausführte und eine Reihe von Deri¬

vaten davon herstellte, erhielt bei der Verseifung mit Oxal-

83) Diese Konstitution der Aconsäure, die jahrzehntelang un¬bestritten angenommen wurde, ist nach Beendigung dieser

Arbeit von Campbell (Soc. 1947. 1176) angezweifelt wor¬

den, der Argumente anführte, dass die Doppelbindung in

«,/ä-Stellung liegt.

84) B. 22, 3166 (1894)

85) Ann. chim. (9) 17, 41 (1922)

- 34 -

säure infolge Ketonspaltung /S-Formylpropionsäure LXXI.

300C2H53H—CH,M

ÏHO COOC2H5LXXXIXa

COOC2H5C CH,

CHOH (S00C2H5LXXXIXb

300H

-CH.Wislicenus

CHOH COCH

XC

jiHg-COOH

3H2-COOH

XCI

ÇH2-

ClCH^

Carrière

CH io c:CH0—CH„

HO COOH

XCII LXXI

Diese liegt, wie bereits früher bemerkt, auch in der isome¬

ren Form eines ^«-Oxylactons LXXIb vor. Es gelang Carrière

jedoch nicht, aus dem daraus mit Thionylchlorid erhaltenen

Chlorid XCII durch Abspaltung von Chlorwasserstoff zum ent¬

sprechenden iîAï'-Butenolid zu gelangen.

Da den Versuchen der beiden Autoren kein Erfolg be¬

schieden war, wurde in dieser Arbeit geprüft, ob es möglich

sei, mittels einer Variante zum Ziel zu gelangen. Durch par¬

tielle Verseifung des Oxymethylenbernsteinsäureesters LXXXIX

sollte die Estersäure XCIII erhalten werden, aus der sich

ÇOOC2H5!H,

HCHOH Ci

2

OOH

XCIII

COOC2H5

hernach bei der Wasserabspaltung Aconsäure bilden müsste.

Bei der Verseifung mit 2 Mol alkoholischer Lauge und darauf¬

folgendem Ansäuern mit der berechneten Menge alkoholischer

Salzsäure oder Ameisensäure entstand jedoch bei der Destilla¬

tion nur ein Harz. Die Neigung zur Polymerisation ist offen¬

bar grösser als die zum Ringschluss.

- 35 -

Es fragt sich aber, ob Ringschiusa in diesem Falle

überhaupt möglich sei. Wahrscheinlich ist nur diejenige

Form des Oxymethylenesters zur Wasserabspaltung fähig, bei

der das Hydroxyl in cis-Stellung zur -CHg-COOH-Gruppe steht.

Bei der Darstellung von Oxymethylenverbindungen erhält man

oft beide stereoisomeren Formen nebeneinander, wie die Un-861

tersuchungen von Wolff und Wislicenus' zeigen. Diese

Autoren konnten am Beispiel des Formyl-phenylessigesters

zwei verschiedene Benzoate und auch zwei p-Nitrobenzoate

isolieren, welche offenbar die beiden stereomeren Formen

darstellen. Im Gegensatz dazu erhielt Carrière vom Oxy-

methylen-bernsteinsäureester nur ein einziges Benzoat. Das

Fehlschlagen der Versuche zur Darstellung der Aconsäure

nach der oben beschriebenen Methode dürfte sich also viel¬

leicht dadurch erklären lassen, dass die Oxymethylenver-

bindung bei diesem Beispiele nur in der trans-Form vorliegt.

Nach dem Misslingen dieser Versuche wurde die Acon¬

säure nach der wenig rationellen aber sicheren Methode von

Kékulé '', Meilly ' und Fittig9'

aus Citronensäure dar¬

gestellt.

Durch rasche Destillation gewinnt man Itaconsäure-

anhydrid XCV und daraus durch Kochen mit Wasser die freie

Säure XCVI. Die Bromierung zu Itadibrombrenzweinsäure (XCVII)

erfolgt in wässriger Lösung. Aus dem Dibromid erhält man

die Aconsäure über das Natriumsalz durch vorsichtige Neu¬

tralisation mit Soda und darauffolgendes Ansäuern.

3H2-C00H

&H00H

CH2-C00H

XCIV

CH0-CO1 K°C CO

IICH2

XCV

COOH

C CH„

:h2 cooh

XCVI

3Ho COOH

86) A. 216, 333 (1901)

87) A. Sppl. 1, 347 (1860)

88) A. 121, 153, 160 (1874)

89) A. 188, 65, 71 (1871)

- 36 -

2. Versuche zur Einführung der Ketogruppe

Die Oxydation der Aconsäure wurde durch Behandeln

mit Selendioxyd"

' unter verschiedenen Bedingungen durch¬

geführt, ohne dass das gewünschte Oxydationsprodukt erhal¬

ten wurde. Es zeigte sich aber, dass, wenn überhaupt Reak¬

tion eintrat, die primären Oxydationsprodukte von Selen¬

dioxyd leichter angegriffen wurden als Aconsäure selbst, da

immer unverändertes Ausgangsmaterial zurückgewonnen wurde.

Da diese Versuche scheiterten, wurde der folgende

Umveg eingeschlagen: Aconsäuremethylester wurde mit Brom-

succinimid bromiert; dann wurde versucht, aus dem gebilde¬

ten Bromid XCVIII über das entsprechende oc-Oxylacton XCIX)

das gewünschte ot-Ketolacton LXXXVII zu gewinnen. '

COOCH5 COOCEj COOCH3 Ç00CH3C CH0 C ÇHBr 0 C CHOH 0 C CO*2

-~ II I — » ICH CO CH àoCH CO CH 60^

- _

Sq/ \q/ Sq/ \QS

LXXXVI XCVIII XCIX LXXXVII

Aconsäure wurde bisher durch Umsetzung des Silber¬

salzes mit MethylJodid '' oder durch Behandeln mit brom-91)

wasserstoffhaltigem Methanol verestert a '. Die Vereste¬

rung wurde nun der Einfachheit halber mit Diazomethan

durchgeführt, wobei meist quantitative Ausbeuten erhalten

werden. Bei unvorsichtigem Arbeiten (Ueberschuss an Diazo¬

methan, ungenügende Kühlung, Verwendung unreiner Aconsäure)

wurde dabe^'in wechselnder Menge ein Nebenprodukt erhalten,

das sich als ein Anlagerungsprodukt von Diazomethan an Acon-

säure-methylester erwies (C),

90) Z. angew. 54., 146 (1941)

91) Reitter, B. 2J, 3440 (1894); A. 222, 376 (1905) Anm. 10

*) Neue formel nach Campbell: ^'

00CH3J=CH

BrCHjCO

XCVIII*

- 37 -

ÇOOCH, COOCH, COOCHj8 PH2 E ?

?H2 "N2 «A P2\ I

2+ CH2N2 — || T I

2 ^ CCI M

LX2ZYII C CI

Bei 100° ging dieses Nebenprodukt unter Stickstoffabspal¬

tung in Jlethylen-aconsäuremethylester (CI) über.*

Die Bromierung von Aconsäure-methylester in Allyl-92)

Stellung wurde nach der Methode von Ziegler•* ' mit Brom-

succinimid in Tetrachlorkohlenstoff durchgeführt. Dabei

war es notwendig, unter Belichtung zu arbeiten, da sonst

keine Reaktion eintrat.

Bei den Versuchen, Bromaconsäure-methylester in

die entsprechende Oxyverbindung überzuführen, traten zwei

merkwürdige Reaktionen ein, die hier beschrieben werden:

a) Da das Lacton gegen Alkali sehr empfindlich ist, wurde

die Behandlung mit Silberhydroxyd vorgenommen. Bei

der Umsetzung in Methanol entstand dabei nicht das er¬

wartete Oxylacton XCIX, sondern dessen Methyläther (CII)

?00CH3 C00CH5 Ç00CH,J ÇHBr g CH0CH3

*

v° \)*-T.TTTVT XCVTII CII

b) Versuche mit Methyläthylketon und Dioxan als Lösungs¬

mittel ergaben bei den gleichen Bedingungen zur Haupt¬

sache Aconsäure-methylester. Diese Reaktion ist nicht

anders zu erklären als durch einen Austausch von Brom

92) A. 5glt 80 (1942)

) Neue Formeln nach Campbell;"'

fCH3C00CH5 C00CH5 ÇOOCHj

N. /CHg—C—ÇB. JCEç-Q^ 9==({E

dkz T30—CH-N^ VC0—CH2

CHjC-CB^ J30

C* CI* CII*

- 38 -

gegen Wasserstoff des Lösungsmittels. Bromierte Lö¬

sungsmittel konnten aber nicht nachgewiesen werden,

wohl weil sie mit Silberoxyd weiterreagierten.

3s wurde nun versucht, Bromaconsäure-methylester

in das entsprechende Acetat CHI überzuführen 5 dieses soll¬

te durch ümesterung zur freien Oxyverbindung verseift wer¬

den.

COOCH, COOCH, COOCH5è CHBr 0 C CHOAc 0 0 ÇHOH

2CVIII Olli

Das Acetat liess sich jedoch weder mit Natriumacetat in

siedendem Bisessig noch mit Silberacetat in absolutem Aether

gewinnen, sodass die Versuche hier abgebrochen wurden.

Versuche zur Darstellung von

3-Carboxäthyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch Lactonisierung

der entsprechenden oj-Keto-^-Aldehydsäure

Sin Versuch, aus OC-Keto-^-carbäthoxy-^-diäthoxy-buttersäureester (CV) ein fof-ungesättigtes a-Ketobutyro-lacton darzustellen, wird von M. Hinder ' beschrieben!

!OOC2H5:h2!H(0H)2

CIV

COOC2H5COOC2H5

"

COOC2H5 COOC2H5

CH(0R)2 COOC2H5 CHOH COOCgHç

CV CVI

i.xxxm

Die Synthese scheiterte jedoch an der Schwerzugänglichkeit

des /5-Pormylessigesteracetals CIV

- 39 -

Oxymethylenoxalesaigeater (CVI) ist aber auf einem

anderen Wege leichter zugänglich. Nach dem Verfahren von

Glaiaen°*' erhält man aus Acetessigester, sowie auch aus

Acetylaceton oder Malonester durch Destillationmit Ortho-

ameisenaäureeater und Acetanhydrid die entsprechenden Aetho-

xymethylenverbindungen. Nach dieser Methode konnte aus

Oxalessigester Aethoxymethylenoxalessigester CVIII in guter

Ç00R COOR COOR

t„2_oo - }—f> - f—fHC(OR), COOR CHOR COOR CHOH COOR

CVII CVIII CVI

R = C2H5

Ausbeute gewonnen werden. Zur Verseifung der Enoläther-

gruppe behandelte man die Verbindung mitverdünnter Salz¬

säure; dabei wurde jedoch die Oxymethylengruppe unter Rück¬

bildung von Oxalessigester abgespalten. Auch schon beim

Schütteln mit Wasser bei Zimmertemperatur trat dieae Ab-

apaltung ein. Die Verseifung zur freien Oxymethylenver-

bindung CVI gelang dagegen durch kurzes Schütteln mit Na-

triumacetatlöaung und rasch darauffolgendes Ausziehen mit

Aether. Ein Ringschlus3 konnte mit diesem Produkt jedoch

nicht erzielt werden.

Ebenaowenig gelang die Darstellung dea ungeaättig-

ten Lactone direkt aua Aethoxymethylenoxaleaaige8ter mit

Kaliumbiaulfat bei 180° ' '. Auch die Behandlung mit Brom-

waaseratoff in Eiaeaaig' ' führte nicht zum Ziele. Ea ist

möglich, dasa auch hier, wie im Falle de3 Oxymethylen-bern-

steinsäureeaters (vgl. S. 35) das Auableiben eines Ring¬

schlusses auf die trans-Konfiguration der Oxymethylen-grup-

pe zurückzuführen iat.

93) A. £22, 1 (1897)

94) Fieser und Mitarbeiter, Am. Soc. 51, 2134 (1939)

- 40 -


3-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4) durch

Lactonisieren der entsprechenden rt-Keto-^-Aldehydsäuren

Die einfachste Darstellung von "^-Aldehyd-#-Keto-buttersäure" oder Oxymethylen-öf-ketobuttersäure wäre die

Kondensation von Ameisensäureester und of-Ketobuttersäure-

ester in Gegenwart von Natriumäthylat. Es zeigte sich je¬

doch, dass diese Reaktion uneinheitlich verläuft; zum

grössten Teil bilden sich wahrscheinlich Selbstkondensations-

Produkte des Ketoesters 7'J'.

CH^ CH^ CO 0 CH^-C CO 0 CH?~C CO

HCOOC2H5 C00C2H5 CH COOC2H5 ^^Lß0

CIX CXb CXI

Es wurde deshalb versucht, aus Oxalpropionitril

CXII durch Reduktion der Nitrllgruppe nach Stephen ^ '

zum ^-Oxymethylen-flf-Ketobuttersäureester zu gelangen.

CH3-ÇH—CO 0 CH3-CH—CO CH3CH COCN C00C2H5

"

ÔH0 C00C2H5"-

CHOH COOC2H5CXII CXa CXb

Der Reaktionsverlauf war jedoch auch hier undurch¬

sichtig und es war nicht möglich, ein einheitliches Pro¬dukt zu erhalten. Nachdem diese relativ einfachen Synthesenversagt hatten, wurde folgender Weg eingeschlagen:

95) H. Schinz, Privatmitteilung96) Soc. 122, 18?4 (1925)

- 41 -

CH3-C COOC2H5 CH5-CH COOCgHç CH3ÇBr-COOC2H5CHOH

~"*"

CH(OC2H5)2 CH(OC2H5)2

CXIII CXIV \ / CXV0

COOHI

CH,-0 CO -Cû2 CB^-Ô CO CH3-C COCOOC2H5CHOH COOH CHO COOH CH(OC2H5)2

CXb CXVII CXVI

Oxymethylenpropionester CXIII, erhalten durch Kondensation

von Propionester und Ameiaensäureester in Gegenwart von

Natriumäthylat°'' wurde acetalisiert und der ^-Diäthoxy-

ester CXIV hierauf bromiert. 0C-Brom-/3-Diäthoxymethyl-IQ)

propionester CXV wurde nach Rassow und Bauer-" mit Oxal-

ester in Gegenwart von Magnesium behandelt, ds trat je¬

doch keine Umsetzung ein. Es scheint, dass die Acetalgrup-

pe durch sterische Hinderung Reaktionsfähigkeit des Halo¬

gens zu nichte macht; denn bei der entsprechenden Methyl¬

verbindung, dem a-Brom-/8-dimethylbuttersäureester, ver¬

läuft die Umsetzung recht gut, wenn sie richtig geleitet

wird (vgl. S. 7)•

Hierauf wurde noch versucht, den Aethoxalylrest

nach Hudson und üause*r"

' einzuführen. Zu diesem Zwecke

behandelte man Diäthoxymethylpropionester mit Oxalester

und Triphenylmethylnatrium als Kondensationsmittel. Die¬

se Methode versagte ebenfalls, auch als Oxalesterchlorid

statt Oxalester verwendet wurde.


4-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4)

durch Lactonisierung der entsprechenden O^-Diketosäure

Analog der Bildung von Angelicalacton aus Lävulin-

säure°

' wurde versucht, Acetonoxalsäure in das entsprechende

97) Wislicenus, B. 20, 2934 (1887)

98) Am. Soc. £3_, 3156 (1941)

- 42 -

CH,-CO 0I

2 ,

CH5-GO COOR

LXXXIV LXXVII

Ketolacton LXZVII überzuführen; dies liess sich jedoch we¬

der mit Acetanhydrid noch mit Kaliumbisulfat erreichen.

Auch die Einwirkung von Natriumbicarbonat, Acetanhydrid,

Phthalsäureanhydrid und anderen Reagentien auf Acetonoxal-

ester ergab keine Abspaltung von Alkohol.

Ein Versuch, den Ringschluss des Acetonoxalesters

durch Acetalisierung zu erleichtern (Blockierung der

«-ständigen Ketogruppe) war nicht ausführbar, weil entge¬

gen den Erwartungen nicht die «-Ketogruppe,sondern die

^-Ketogruppe acetalisiert wird5 ' (vgl. S. 15).

Versuch zur Darstellung von

3-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid-(4)

durch Wasserabspaltung aus af-Keto-^acetoxy-î-lacton

Um 3-Methyl-buten-(3)-on-(2)-olid zu erhalten, wur¬

de versucht, ausgehend von Cf-Ketobuttersäureester auf dem

Weg nach untenstehendem Formelschema vorzugehen.

CH5CH2COCOOC2H5 —*- CHjCHBrCOCOOCgHç —• CH3CH(OR)COCOOC2H5

CIX CXVII CXVIII

CH3-C(OR)-CO 0 CH3-C(OR)-CO 0 CH3~§ P

CH2OH COOC2H5 C& .CO C

- 43 -

Aus Bromketobuttersäure (CIX) kann nach Hoff-J^rgen-

sen"' a-Keto-/9-oxybuttersäure erhalten werden. Diese

sollte mit Pormaldehyd kondensiert Verbindung CXIXa ergeben,

woraus durch laionisierung und darauffolgende Wasserabspal¬

tung das erwartete Butenolid CXI entstehen sollte.

Es war jedoch nicht möglich, aus a-Keto-/9-oxy-

buttersäure durch Kondensation mit Pormaldehyd ein defi¬

niertes Produkt zu erhalten. Das entsprechende Acetat

CXVIIIb war aber sehr leicht isolierbar durch Behandeln des

Bromketoesters mit Natriumacetat in Eisessig. Auch die Kon¬

densation mit Pormaldehyd ging glatt vor sich, wobei Verbin¬

dung CXIXb gebildet wurde. Es war aber unmöglich, über

diese Stufe hinaus zu kommen, da die Verbindung sich als

sehr stabil erwies und ohne Spaltung in kleine Bruchstücke

weder lactonisierbar noch verseifbar war.

Versuche zur Darstellung von 2-Diäthoxy-buten-(3)-oliden-(4)

aus /sr&flr-Diäthoxy-olefinsäureestern

Nachdem eine Darstellung /^-ungesättigter «-Keto-

lactone nach den beschriebenen Methoden nicht durchführbar

schien, und zudem die Acetalisierung gesättigter öt-Keto-

oder ûf-Eeto-/8-brom-lactone ohne Erfolg versucht worden war,

schlug man folgenden Weg ein, um Acetallactone und daraus

ungesättigte «-Ketolactone zu erhalten»

•Br

TccR2-CH COOCgHç R2-CH COONa Rg-QH" COONa

a)XXXVl b)XXXVII CXXI CXXII

Br

hA C(°c2H5)2_£-_Rl-S ÇtOCgHgjg 0 3.-L-C COL-y—««Wa 0 ^ ys—q(2-QB^CO V^CXXIII CXXIV a)EXXXV b>CXI

a) ^ = H, R2 = CB^ b) Rx = CHV Rg = H

99) Z. physiol. 265., 77 (1940)

- 44 -

«-Diäthoxy-d'^'-pentensäureester (XXXVI) und uf-Diäthoxy-^^'iisopentensäureester (XXXVII) wurden mit alkoholischerNatronlauge zu den Natriumsalzen CXXI verseift und diese

in Chloroformsuspension analog der Methode von Bougeault'•'

mit Brom behandelt. (Wenn in Anlehnung an Pittig 'ü' oder

Blaise und Courtot ' verfahren wurde, d.h. zuerst die Dop¬

pelbindung bromiert und dann der Ester alkalisch verseift

wurde, konnte kein einheitliches Reaktionsprodukt isoliert

werden.) Aus den entstandenen «-Diäthoxy-^BromlactonenCXXIII versuchte man, durch Einwirkung von Pyridin Bromwas¬

serstoff abzuspalten. Es gelang jedoch nicht, die ungesät-

tigtenAcetallactone CXXIV zu isolieren, da die Ausbeuten of¬

fenbar sehr schlecht waren. Als Hauptbehinderung wirkten

sich die relativ geringen Substanzmengen aus, vor allem da

es sich um Flüssigkeiten handelt, die nur durch fraktionier¬

te Destillation voneinander getrennt werden könnten.

Die Untersuchungen wurden nicht mehr weiter geführt,weil F. Fleck ' ' zeigen konnte, dass die Bromwasserstoff-

abspaltung auch aus a-Dioxyäthylen-/#-bromlactonen nicht zuungesättigten Acetal-lactonen führt.

- 45 -

EXPERIMENTELLER TEIL

A. Sarstellung von cc-Ketosäuren und -estera

aus «-Aethoxalyl-fettsäureestern '

«-Ketobuttersäureester

101 g Oxalpropionester wurden mit 400 ocm Wasser

und 200 ccm konz. Salzsäure ca. 2-3 Stunden unter Rück-

fluss gekocht bis homogene Lösung eingetreten war. Nach

dem Abkühlen fügte man Kochsalz bis zur Sättigung zu,

worauf über Nacht mit Aether extrahiert wurde. Die Aether-

lösung wurde mit sehr viel Natriumsulfat geschüttelt, um

die Hauptmenge Wasser zu entfernen. Nach dem Abdampfen

des Aethers wurde im Vigreux-Kolben unter partiellem Va¬

kuum (60 mm) destilliert. Ein wasserhaltiger Vorlauf von

ca. 20 g wurde mit Aether ausgezogen und der Aetherrttck-

stand in den Destillierkolben zurückgespült. Beim weiteren

Destillieren betrug der Vorlauf noch 2-3 g. Die Fraktion

von 88-102°, bestehend aus einem Gemisch von Ketobutter-

säure und -ester wurde rasch überdestilliert, um eine An¬

reicherung und Erstarrung der freien Säure im gekühlten

Bohr zu vermeiden. Ein Bückstand von ca. 15 g blieb im Kol¬

ben zurück.

Bestimmung des Prozentgehaltes an Ketobuttersäure:

130 mg Ketobuttersäureester verbr. theoret. 10,0 ccm 0,ln NaOH

130 mg Ketobuttersäure" H 12,7 " 0,In NaOH

Wenn bei der Titration 130 mg Gemisch a ccm 0,ln NaOH ver¬

brauchen, berechnet sich der Prozentgehalt an Ketobuttersäu¬

re nach der Formel:

* Ketobuttersäure = (a- 10).100

2,7

*) Mitbearbeitet von K. Grob, cand. sc. nat.

- 46 -

Das oben erhaltene Gemisch besteht nach der Titration aus

ziemlich genau 50# Säure und 50$ Ester, (a=ll,35).

Zur vollständigen Veresterung wurde das Destillations¬

produkt (50 g) mit 60 com Benzol, 50 ccm absolutem Alkohol und

2 ccm mit HCl gesättigtem Alkohol 1Y2 Stunden unter Rückfluss

gekocht. Das Gemisch wurde hierauf der Destillation (Widmer-

Kolonne) unterworfen. Bei 65° destillierte ein azeotropes Ge¬

misch von Benzol, Alkohol und Wasser ab. Der Rückstand wurde

bei 60 mm weiterdestilliert und ergab: 1. 48 g üetobuttersäure-

ester Sdp.g0 91-94°; 2. 8 g säurehaltiger Ester Sdp.6Q 94-98°

(entsprechend 75 und 12 $> der Theorie).

Fraktion 1 wurde nochmals destilliert und zeigte dann

Sdp.1]L 59°

d*8=l,0223; nj8=l,4118; MD 06H1003 Ber. 31,57 Gef. 31,66

3,917 mg Subst. gaben 7,939 mg C02 und 2,750 mg H20

a-Hin0, Ber. C 55,37 H 7,75#D xu 5

Gef. " 55,31 " 7,86#

Das 2,4-Dinitrophenylhydrazon schmolz nach Umkristallisieren

aus Chloroform-Aethanol bei 141-142°.


C-ioH-nO-rlT. Ber. C 46,5 H 4,55#12 14 b 4

Gef. " 46,7 " 4,36£

cf-Ketobuttersäure

Das durch Verseifung von 100 g Ä-Aethoxalyl-propion-

säureester erhaltene Reaktionsgemisch wurde in einer Porzellan¬

schale auf dem Dampfbad auf das halbe Volumen eingeengt. Nach

der Sättigung mit Kochsalz wurde über Nacht mit Aether extra¬

hiert, die Aetherlösung mit viel Natriumsulfat getrocknet und

der Aetherrückstand bei partiellem Vakuum fraktioniert, wobei

die Hauptfraktion nach einem propionsäurehaltigen Vorlauf beim

Sdp.g0 96-102° möglichst rasch übergetrieben wurde. Zur Reini¬

gung wurde nochmals destilliert. Ausbeute 33 g kristallisierte

Ketobuttersäure Smp. 30-31° entsprechend 65$ der Theorie.

Das p-Nitrophenylhydrazon schmolz bei 192-194° (aus Dioxan).


C-mHnO.N, Ber. C 50,63 H 4,67$10 xl 4 5

Gef. 50,86 *' 4,86£

- 47 -

OC-Ketovaleriansäureester

Analog wurden 30 g Aethoxalyl-buttersäureäthylester

mit 60 g konz. Salzsäure und 120 g Wasser durch mehrstündiges

Kochen verseift und decarboxyliert. Der Rückstand des ge¬

trockneten Aetherauazuges wurde ohne vorherige Destillation

direkt zum Aethylester verarbeitet, indem das erhaltene Ge¬

misch von Ketoester und Ketosäure (20 g) mit 20 ccm absolutem

Alkohol, 20 ccm Benzol und 2 ccm mit HCl gesättigtem Alkohol

unter Verwendung eines Wasserabscheiders kontinuierlich ver-

estert wurde. Bei der Destillation im Vigreux-Kolben erhielt

man 17»6 g, entspr. 88* OC-Ketovaleriansäureester vom Sdp.^70,5-72°. Bei grösseren Ansätzen dauerte die Verseifung wie

auch die Veresterung bedeutend länger. Eine Analysenfraktion

zeigte

à\8= 0,9965; nj8= 1,4170; MD C7Hl205 Ber. 36,19 Gef. 36,383,780 mg Subst. gaben 8,053 mg C02 und 2,841 mg H20

C-H,o0, Ber. C 58,31 H 8,31*' Ld °

Gef. " 58,14 " 8,419S

Das 2,4-Dinitrophenylhydrazon schmolz bei 116-116,5°,12 )

in Uebereinstimmung mit Adickes und Andresen '.


2,488 mg Subst. gaben 0,383 ccm N2 (19°, 725 mm)

C-itHtcOcN. Ber. C 48,15 H 4,97 N 17,28*15 xo ° *

Gef. " 48,13 " 4,93" 17,16*

Versuche zur Darstellung von Dimethylbrenztraubensäure

Qt-Aethoxalyl-isobutter3äureester

Die Darstellung erfolgte nach Rassow und Bauer ".

Durch Verwendung von mehr als der angegebenen Menge Lösungs¬

mittel konnte die Ausbeute erhöht werden: Zum Ansatz wurden

25 g Of-Bromisobuttersäureäthylester, 18,7 g Oxalsäuredläthyl-

ester, 3,25 g Magnesium und 40 ccm absoluter Aether verwendet.

Alles Magnesium, sowie 3 g Bromester, 9 ccm absoluter Aether

und einige Körnchen Jod wurden im Kolben vorgelegt. Die Reak¬

tion wurde durch Erhitzen über freier Flamme eingeleitet und

- 48 -

hierauf das Gemisch des gesamten Oxalesters sowie die rest¬

lichen Teile Bromester und Lösungsmittel langsam eingetropft.

Sie Reaktion flaute ab, sobald genügend Oxaleater vorhanden

war, der die Umsetzung des Bromesters mit dem Metall hindert.

Nachdem alles eingetragen war,wurde das Semisch his abends

am Wasserbad zum Sieden erhitzt. Am andern Morgen wurde es

durch eine geringe Menge Bromester und Magnesium, die in einem

Heagensglas zur Reaktion gebracht wurden, aktiviert und den

ganzen Tag erhitzt. Am Abend des zweiten Tages war noch der

grösste Teil des Magnesiums ungelöst. Erst im Verlauf des

dritten Tages trat plötzlich heftige Reaktion ein. Dabei

schlug die Farbe von braun nach grün-grau um. Da die Lösung

jetzt dick war, wurden weitere 15 ccm absoluter Aether zuge¬

setzt. Verwendung von noch mehr Lösungsmitteln ist zu ver¬

meiden, da sich sonst zwei Schichten bilden; das Reaktions¬

gemisch wurde mit Eiswaaser, das 8 ccm konz. Schwefelsäure

enthielt, zersetzt, das Oel in Aether aufgenommen, die Lösung

gewaschen und der Aether entfernt. Nach einmaliger Destilla¬

tion Claisen-Kolben erhielt man 5 g Vorlauf vom Sdp.,2 bis105°, 17,5 g Hauptfraktion vom Sdp.12 105-120°, 0,5 g Nach¬lauf und 1 g Rückstand. Eine weitere fraktionierte Destilla¬

tion im Vigreux-Kolben lieferte 15 g entspr. 54# Of-Aethoxalyl-isobuttersäureester Sdp.« q~ 62-68°;

dj4»5= 1,0678; n£4'5= 1,4344; MD C10H,fiOç 1 Ber. 52,74

4,252 mg Subst. gaben 8,647 mg C02 und 2,900 mg HgOc-!nH-i*°ç Ber- c 55,54 H 7,46#iU i0 5

Gef. » 55,50 '» 7,63#

Das durch Kochen am Rückfluss in essigsaurer Lösung

hergestellte Phenylhydrazon schmolz nach Umkristallisieren aus

Alkohol bei 88-89°. (Nach Rassow und Bauer13^ 89°)

3,793 mg Subst. gaben 8,726 mg C02 und 2,469 mg HgOC1ÄH„0J, Ber. C 62,73 H 7,24#"> äti 4 d

Gef. " 62,78 " 7,29#

- 49 -

Verseifungsversuche mit Aethoxalyl-isobuttersäureester

Bei der alkalischen Behandlung von Aethoxalyl-iso¬buttersäureester wurde Oxalsäure abgespalten unter Rückbil¬

dung von Isobuttersäure (Säurespaltung).Mit Säure wurde das Molekül erst unter energischen

Bedingungen (30#-ige Schwefelsäure, 130°) angegriffen, wo¬bei neben anderen Spaltprodukten nur Isobuttersäure isoliert

werden konnte. Dimethylbrenztraubensäure konnte bei keinem

Versuch beobachtet werden.

*)B. Darstellung von Dimethylbrenztraubensäureester

Dime thylglycidester

Zu einer Suspension von 23 g Natriumpulver in 250 ccm

absolutem Aether wurden 46 g absoluter AI Tcohol zugetropft und

dann die Mischung solange unter RUckfluss gekocht, bis alles

Natrium in Aethylat übergeführt war. Hierauf wurde der Aether

abdestilliert und schliesslich noch 3 Stunden auf dem Wasser¬

bad unter Vakuum abgesaugt. Das gebildete Natriumaethylatwurde dann rasch pulverisiert und sofort in einen kleinen Kol¬

ben eingefüllt. Die Reaktion wurde ausgeführt in einem Sul-

furierkolben mit Hührer und Rückflusskühler, dessen dritter

Hals durch einen weiten Gummi schlauch beweglich mit dem Kö'lb-

chen mit Natriumaethylat verbunden war. Im Sulfurierkolben

wurde das Gemisch von 58 g wasserfreiem Aceton und 122,4 g

Chloressigsäureäthylester mit Eis-Kochsalz gut abgekühlt.Unter Rühren wurde dann das Natrlumäthylat in kleinen Portio¬

nen zugeführt, sodass die Temperatur nicht über 7° stieg.Nach etwa zwei Stunden war alles Natrlumäthylat eingetragen;man Hess das Gemisch über Nacht bei Zimmertemperatur stehen

und kochte dann noch 3 Stunden auf dem Wasserbade unter gutemUmrühren. Nach dem Erkalten wurde mit wenig Eisessig schwach

*) Mitbearbeitet von W. Keller, cand. sc. nat. und A. Caliezi,cand. sc. nat.

- 50 -

angesäuert, worauf man mit ca. 400 com Eiswasserversetzte,

sodass zwei klare Schichten entstanden.Die wässrige Schicht

wurde abgetrennt und dreimal mit Aether ausgeschüttelt,die

Aetherlösungen mit eiskalter gesättigter Natriumbicarbonat-

lösung und mit Wasser gewaschen. Nachdem Trocknen und Ab-

destillieren hinterblieben 143 g einesrotbraunen Oels, das

im Vakuum destilliert wurde. Nach zweimaligemFraktionieren

wurden 95,1 g Dimethylglycidester vom Sdp.,p65-70° erhal¬

ten, entsprechend 6656 der Theorie.

Bin Versuch, bei dem Natriumäthylat ausNatrium und

überschüssigem Alkohol und darauffolgendes Absaugendes

Aethanols dargestellt wurde, ergab eine Ausbeute vonnur

4656 der Theorie.

Behandlung von Dimethylglycidester mit Schwefelsäure

5 g Dimethylglycidester wurden mit 0,2 ccmconz.

Schwefelsäure versetzt, wobei unter Wärmeentwicklungund

Braunrotfärbung sofort eine Reaktion eintrat.Nach dem Ab¬

kühlen wurde noch eine Stunde auf demWasserbad erhitzt. Das

Reaktionsprodukt wurde in Aether aufgenommenund einige Male

mit Bicarbonatlösung und Wasser ausgeschüttelt.Der Aether-

rückstand bestand aus 3,4 g eines gelb-braunen Oels,das im

Vakuum fraktioniert wurde: 650 mg Sdp.-,^ 64-68°, 135mg

Sdp.-j-, 145-159°> 1 g Rückstand.In der ersten Fraktion wur¬

de Dimethylbrenztraubensäureester nachgewiesen durchdas

2,4-Dinitrophenylhydrazon, das aus citronengelbenNädelchen

vom Smp. 170° bestand. Der Mischschmelzpunkt miteinem ana¬

lysierten Präparat (Smp. 171-171,5°) zeigte keine Depression.

Behandlung von Dimethylglycidester mit Acetanhydrid

60 g Dimethylglycidester und 60 g Acetanhydridwurden

gemischt und unter Wasserkühlung 0,5 ccm konz.Schwefelsäure

zugefügt. Dabei erwärmte sich die Lösungtrotz Kühlung ziem¬

lich stark. Nach 10 Minuten wurde nochmalsmit 0,5 ccm konz.

Schwefelsäure versetzt und das Gemisch eineStunde stehen ge¬

lassen. Schliesslich wurde noch 1/2 Stunde auf dem Wasser-

- 51 -

bad erwärmt, was starke Braunfärbung bewirkte. Nach dem

Abkühlen wurde das Gemisch in Aether aufgenommen und mit

kalter Bicarbonatlösung und Wasser ausgeschüttelt. Der

Aetherrückstand wurde am Vakuum destilliert, wobei nach

einem Vorlauf von Acetanhydrid drei Fraktionen erhalten

wurden: 21,4 g Sdp.12 90-99°, 6,5 g Sdp.12 100-112°,

24,8 g Sdp,12 113-126°. Durch nochmaliges Fraktionieren

konnten schliesslich 36 g Monoacetat vom Sdp.1Q 90-93° und

12,6 g einer höheren Fraktion vom Sdp.^ 2 82-85° gewonnenwerden. (Bei der Destillation der höheren Fraktion am Was¬

serstrahlvakuum trat teilweise Zersetzung ein.)

Zur Analyse des Monoacetates wurde nochmals de¬

stilliert: Sdp.1Q 91-92°.

i\7'5= 1,0321; n]j7'5= 1,4358;MI) CgHu04 IT Ber. 46,60 Gef. 47,15EMD = +0,55 (C=C.C=0)

3,416 mg Subst. gaben 7,263 mg C02 und 2,310 mg HgOCQH,.0. Ber. C 58,05 H 7,58£y i4 4

Gef. " 58,03 " 7,5796

Die höhere Fraktion zeigte nach nochmaliger Destilla¬

tion Sdp.0 „c 84-86°; nach der Analyse besteht sie aus unrei¬

nem Diacetat C^a^gOg (Ber. C 53»65 H 7,3736 Gef. C 52,80H 7,34#). 419 mg dieser Fraktion wurden mit 10 ccm 0,9n

methanolischer Kalilauge 15 Stunden unter Rückfluss gekocht

und der Ueberschuss KOH mit 0,ln Salzsäure auf Entfärbung

von Phenolphthalein titriert, wobei 41,0 ccm Salzsäure ver¬

braucht wurden.

419 mg Subst. verbr. 4,9 ccm In KOH

Aequivalentgewicht CnH180g Ber. 82 Gef. 85

Die höhere Fraktion liess sich durch rasche Destillation mit

freier Flamme fast vollständig in das Monoacetat und Essig¬

säure spalten. Auf Grund dieser Befunde besteht diese Frak¬

tion aus OfjA-Diacetoxy-isovaleriansäure-aethylester.

Zwei weitere Versuche, wobei das Diacetat nicht ge¬

reinigt, sondern nach der ersten groben Trennung sofort ther¬

misch zerlegt wurde, ergaben Ausbeuten Ton 41 und 52,5# Mono¬

acetat.

- 52 -

Verseifung des Monoacetatgemisches mit Salzsäure

4 g Honoacetat wurden mit 10 com konz. Salzsäure und

10 com Wasser während 90 Minuten unter Rückfluss gekocht, wo¬

bei eine klare Lösung entstand. Sie mit Ammonsulfat gesättig¬

te Lösung wurde im Extraktionsapparat während 4 Stunden mit

- Aether ausgezogen, hierauf die Aetherlösung getrocknet und

der Aether abgedampft. Der braune Rückstand (1,7 g) ergab

bei der Vakuumdestillation 580 mg einer Fraktion vom

Sdp»22 75-81°, die freie Dimethylbrenztraubensäureenthielt.

Sie wurde durch das 2,4-Dinitrophenylhydrazon identifiziert.

Dieses schmolz nach dreimaligem Umkristallisieren aus wenig

Methanol bei 188-189° unter Zersetzung. Der Mischschmelz¬

punkt mit einem authentischen Präparat zeigte keine Depression.

(Der Schmelzpunkt ist stark abhängig von der Erhitzungsdauer;

um reproduzierbare Werte zu erhalten, wurde das Präparat bei

180° in den Block eingeführt und die Temperatur um 5° pro Mi¬

nute gesteigert, vgl. ').

Verseifung des Monoacetatgemisches

durch Umesterung mit Alkohol und Salzsäure

53 g Monoacetat wurden mit 100 g 4^-iger absolut al¬

koholischer Salzsäure 1 1/2 Stunden unter Rückfluss gekocht

und über Nacht stehen gelassen. Dann wurde der überschüssi¬

ge Alkohol und der gebildete Essigester abdestilliertund der

Rückstand am Vakuum destilliert, Sdp.-jp 71-74°. Ausbeute 34,3g

Reaktionsprodukt, entsprechend 83$ der Theorie; bezogen auf

Dimethylglycidester 43,5$ der Theorie.

Zur Identifizierung des Dimethylbrenztraubensäure-

esters wurde das 2,4-Dinitrophenylhydrazon analysiert. Die¬

ses bestand aus citronengelben Nadeln, deren Schmelzpunkt

nach dreimaligem Umkristallisieren konstant bei 171-171,5°

lag. Zur Analyse wurde 4 Stunden bei 90° und 0,1 mm über

PoOc getrocknet.

1) Nach Simonsen, Soc. 1936, 828, Smp. 194-195°

- 53 -

3,900 mg Subst. gaben 6,921 mg C02 und 1,735 mg IfcO

3,164 mg Subst. gaben 0,490 ccm Ng (22°/730 mm)C.Ji-.f-Of-Ta. Ber. C 48,15 H 4,97 N 17,27*15 ±b b *

Gef. " 48,43 " 4,98 » 17,20*

Zur Bestimmung des Gehaltes an Dimethylbrenztrau-

bensäureester wurde mit alkoholischer Hydroxylamin-hydro-

chlorid-Löaung versetzt und die freigemachte Salzsäure nach

12 Stunden titriert.

0,485 mg Subst. verbrauchten 4,65 ccm 0,ln NaOH,

entsprechend 13,8* Ketoester

Abtrennung des Dimethylbrenztraubensäureesters mit Girard-

Reagens P '; 10gVerseifung3gemiseh wurden nach Vorschrift

mit Girard-Reagens P behandelt. Die saure, eisgekühlte Keto¬

ester enthaltende wässrige Lösung wurde mit Kochsalz ge¬

sättigt und dann im Kutscher-Steudel mit Aether extrahiert.

Nach der Entfernung des Aethers zog man den Ketoester mit

tiefsiedendem Petrolaether aus. Man erhielt 0,98 g Dimethyl-

brenztraubensäureester und 8,05 g nicht ketonischen Ant

rights / license: research collection in copyright - non ......i. versuche zur darstellung von...

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