Synthese polycyclischer Pyridinderivate
Mannich-Basen und Iminiumsalze als Schlüsselbausteine
für den Aufbau von neuen Ligandsystemen
Vom Fachbereich Chemie und Chemietechnik
der Universität-GH Paderborn
zur Erlangung des Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
– Dr. rer. nat. –
genehmigte Dissertation
von
Dirk Sielemann
aus Charlotte, U.S.A.
Paderborn 2000
Referent: Prof. Dr. N. Risch
Korreferent: Prof. Dr. K. Krohn
eingereicht am: 24. Mai 2000
mündliche Prüfung am: 5. Juli 2000
Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von Juni 1997 - Mai 2000 im Fach Organische
Chemie des Fachbereichs 13 der Universität-GH Paderborn unter Anleitung von Herrn Prof.
Dr. N. Risch angefertigt.
Herrn Prof. Dr. N. Risch danke ich für die interessante und vielseitige Themenstellung sowie
für den Freiraum, der mir für die Umsetzung eigener Ideen gelassen wurden. Seine ständige
Diskussionsbereitschaft und die zahlreichen Anregungen haben sehr zum Gelingen dieser
Arbeit beigetragen.
Herrn Prof. Dr. K. Krohn danke ich für die Übernahme des Korreferats.
Meinen Eltern danke ich für ihre Unterstützung.
Weiterhin gilt mein Dank:
– Herrn PD Dr. D. Kuck, Herrn Dr. P. Schulze und Herrn Dr H.
Luftmann für die Aufnahme der Massenspektren,
– Herrn Dr. U. Flörke für die Durchführung der Röntgenstrukturanalyse,
– Frau C. Gloger für die Durchführung der Elementaranalysen,
– Prof. Dr. H. Marsmann und seinen Mitarbeitern für die Messung von NMR-Spektren,
– Herrn M. Schraa für die Hilfe bei der Aufnahme der Cyclovoltammogramme,
– Herrn S. Benning für die Messung der Fluoreszenzspektren,
– Herrn Dr. M. Elstner für die Computersimulation der Molekülstrukturen,
– Herrn R. Schweins und Herrn Prof. Dr. K. Huber für die Durchführung und Interpretation
der Lichtstreuexperimente,
– Herrn Dr. R. Keuper für Bereitstellung zahlreicher Verbindungen und die vielen hilfreichen
Anregungen,
– Herrn Dr. P. Frese, Herrn A. Walter, Frau Dr. B. Merla, Herrn PD Dr. B. Westermann, Frau
J. Delbos-Krampe, Herrn S. Piper, Herrn Dr. H.-J. Grumbach, Frau N. Root sowie den
anderen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Organischen Chemie für das kollegiale und
freundliche Arbeitsklima.
Inhaltsverzeichnis I
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.......................................................................................................................... 1
2 Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine .............. 5
2.1 Synthese von polycyclischen Monopyridinen mit Hilfe von Mannich-Basen............... 6
2.2 Synthese polycyclischer Bipyridinsysteme mit Hilfe von Mannich-Basen................... 7
2.3 Synthese von Terpyridinen mit Hilfe von vorgeformten Iminiumsalzen ...................... 8
3 Problemstellung................................................................................................................9
4 Synthese der Edukte ...................................................................................................... 12
4.1 Die Mannich-Reaktion................................................................................................. 12
4.2 Darstellung der Iminiumsalze ...................................................................................... 13
4.3 Synthese der Mannich-Basen....................................................................................... 14
4.4 Darstellung des 5,6,7,8-Tetrahydrochinolins (21) ....................................................... 16
4.5 Darstellung substituierter Tetrahydrochinolinderivate................................................. 17
4.6 Einführung der Ketogruppen in Tetrahydrochinolin- und Octahydroacridinderivate . 19
5 Darstellung bromphenylsubstituierter Bipyridine...................................................... 20
6 Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten
Iminiumsalzen................................................................................................................. 23
6.1 Kurze Zusammenfassung der Ergebnisse von Keuper und Risch................................ 23
6.2 Experimente zur Aufklärung des Mechanismus .......................................................... 25
6.3 Variationen der Versuchsdurchführung ....................................................................... 28
7 Einsatz von 1,3-Dicarbonylverbindungen zur Darstellung von
Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen....................................................... 30
7.1 Versuche zur Aminomethylierung und Aminoalkylierung von 1,3-Diketonen........... 31
7.2 Synthese von 1,4-Dihydropyridinen aus Acetessigester, 1,3-Cyclohexandion und
Iminiumsalzen.............................................................................................................. 33
7.3 Ketofunktionalisierte Monopyridinderivate................................................................. 34
7.4 Darstellung von Oligopyridinen mit Hilfe ketofunktionalisierter Synthesebausteine . 35
II Inhaltsverzeichnis
7.5 Synthesebausteine für die Darstellung von Toranden.................................................. 38
8 Versuche zur Synthese tritoper Liganden ................................................................... 40
8.1 Umsetzung von Phloroglucin mit der Mannich-Base des Tetralons ........................... 40
8.2 Darstellung eines neuartigen dreifachen 1,4-Dihydropyridins .................................... 41
8.3 Reaktion anderer Diketo-Mannich-Basen mit Phloroglucin in Gegenwart einer
Ammoniakquelle.......................................................................................................... 45
8.4 Synthese neuartiger, dreifacher Xanthenderivate ........................................................ 46
9 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter
Kupplungsreaktionen .................................................................................................... 48
9.1 Suzuki-Kupplung......................................................................................................... 48
9.2 Versuche mit weiteren Pd(0)-katalysierten Kupplungsreaktionen .............................. 52
10 Rutheniumkomplexe...................................................................................................... 55
10.1 Mononukleare Rutheniumkomplexe........................................................................ 56
10.2 Binukleare Rutheniumkomplexe ............................................................................. 57
10.3 Elektronenspektroskopie.......................................................................................... 59
10.4 Fluoreszenz-Spektren............................................................................................... 61
10.5 CV-Messungen ........................................................................................................ 61
11 Platinkomplexe............................................................................................................... 64
11.1 Platinkomplexe in der Krebstherapie....................................................................... 64
11.2 Darstellung von Terpyridin-Platinkomplexen ......................................................... 65
11.3 Röntgenstrukturanalyse des Platinkomplexes 90e................................................... 67
11.4 Platinkomplexe in der Supramolekularen Chemie................................................... 68
11.5 Diskussion der UV-Spektren ................................................................................... 73
11.6 Fluoreszenz-Spektren............................................................................................... 75
12 Ausblick und Zusammenfassung.................................................................................. 76
13 Experimenteller Teil ...................................................................................................... 82
13.1 Allgemeines ............................................................................................................. 82
13.2 Darstellung der Aminale mit Morpholin.................................................................. 84
Inhaltsverzeichnis III
13.3 Darstellung der Aminale mit Dimethylamin............................................................ 85
13.4 Synthese von Methylen- und Arylideniminiumchloriden........................................ 87
13.5 Darstellung der Mannich-Basen............................................................................... 90
13.6 Darstellung der 1,5-Diketone................................................................................... 97
13.7 Darstellung der 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinderivate................................................ 99
13.8 Synthese der substituierten Bipyridine................................................................... 102
13.9 Darstellung der substituierten U-förmigen Terpyridine......................................... 105
13.10 Darstellung der substituierten S- förmigen Terpyridine ........................................ 107
13.11 Darstellung der Xanthenderivate............................................................................ 109
13.12 Darstellung der 1,4-Dihydropyridinderivate.......................................................... 111
13.13 Darstellung von Mono-, Bi-, Ter- und Oligopyridinderivaten mit Hilfe von 1,3-
Diketoverbindungen............................................................................................... 112
13.14 Darstellung der sternförmigen Verbindungen 72, 77a, 77b, und 77c.................... 120
13.15 Suzuki-Kupplungen................................................................................................ 123
13.16 Darstellung der Rutheniumkomplexe..................................................................... 129
13.17 Darstellung der Platinkomplexe............................................................................. 133
14 Literaturverzeichnis..................................................................................................... 141
IV Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
AAV Allgemeine Arbeitsvorschrift
abs. absolut
Ausb. Ausbeute
ber. berechneter Wert
bpy 2,2´-Bipyridin
bs breites Signal
d Dublett
DMF N,N-Dimethylformamid
DMSO Dimethylsulfoxid
eq. Äquivalent
Et Ethyl
Et2O Diethylether
EtOAc Ethylacetat
EtOH Ethanol
gef. gefundener Wert
HOAc Essigsäure
IR Infrarotspektrum
irrev. irreversibler Übergang
JKopplungskonstante
Lit. Literatur
m Multiplett
Me Methyl
MeOH Methanol
MLCT Metal Ligand Charge Transfer
MS Massenspektrum
NH4OAc Ammoniumacetat
NMR Nuclear Magnetic Resonance
ppm parts per million
q Quartett
qrev. quasireversibler Übergang
rev. reversibler Übergang
s Singulett
Smp. Schmelzpunkt
Sdp. Siedepunkt
t Triplett
terpy 2,2';6',2''-Terpyridine
Zers. Zersetzung
Einleitung 1
1 Einleitung
Mit der Synthese der ersten Kronenether[1, 2] und der Entdeckung ihrer komplexierenden
Eigenschaften wurde vor über 30 Jahren eher zufällig ein Stein losgetreten, der eine Lawine –
die Supramolekulare Chemie – in Bewegung gesetzt hat. Die rasante Entwicklung dieses
jungen Forschungsgebietes erreichte mit der Verleihung des Chemie-Nobelpreises 1987 an C.
J. Pederesen, J.-M. Lehn und D. J. Cram einen Höhepunkt.
Während die Molekulare Chemie hauptsächlich auf kovalenten Bindungen beruht, basiert die
Supramolekulare Chemie auf intermolekularen Wechselwirkungen, d.h. auf der Assoziation
von zwei oder mehreren Bausteinen zu geordneten Aggregaten (Übermoleküle,
Überkomplexe), die durch nichtkovalente Bindungen zusammengehalten werden.[3] Die
Wurzeln liegen in der Organischen Chemie, von der die Synthesemethoden zum Aufbau von
Liganden und Rezeptoren stammen, in der Komplexchemie, von der die Methoden zum
Studium Metall-Ionen/Ligandwechselwirkungen übernommen wurden, in der Physikalischen
Chemie, die das Rüstzeug für experimentelle und theoretische Untersuchungen liefert und in
der Biochemie, von der das Interesse an Substratbindung und -erkennung herrührt. Das
Zusammentreffen und die gegenseitige Befruchtung von Chemie, Physik und Biologie
verleiht der Supramolekularen Chemie eine besondere wissenschaftliche Breite und eine
Vielzahl von Perspektiven.
Die Herausforderung für den Chemiker besteht in der Herstellung von molekularen
Komponenten, die bestimmte Eigenschaften, z. B. Selektivität gegenüber bestimmten
Substraten, Photoaktivität, Elektroaktivität, Ionenaktivität, Thermoaktivität oder
Chemoaktivität besitzen und die gleichzeitig für den Aufbau von geordneten,
supramolekularen Strukturen geeignet sind. Die potentiellen Anwendungen, die sich hieraus
ergeben, sind sehr vielfältig. Supramolekulare Systeme mit photo- und elektroaktiven
Komponenten können z.B. im Vergleich zu den Einzelkomponenten andere, neuartige
Eigenschaften aufweisen, die durch die Anordnung der einzelnen Bausteine gezielt moduliert
werden können. Die selektive Bindung eines Substrat-Moleküls an einen Rezeptor ist bei
vielen photo- und elektrochemischen Prozessen der einleitende Schritt, der zu einer
Veränderung der elektronischen, ionischen oder optischen Eigenschaften oder der
Konformation führt und so die Erzeugung eines Signals bewirken kann.[4-10]
Die wichtigsten molekularen Grundbausteine in vielen supramolekularen Ensembles sind Bi-
und Ter- bzw. Oligopyridinderivate. (Abb. 1.1)
2 Einleitung
Abb. 1.1: Wichtige Pyridinliganden in der Supramolekularen Chemie
Entscheidend dabei ist ihre Fähigkeit, als weiche σ-Base und weiche π-Säure, mit
Metallionen und auch mit organischen Substraten Komplexe bzw. Wirt-Gast-Systeme[11-14] zu
bilden. Photoaktive Bi- oder Terpyridin-Metallkomplexe spielen eine zentrale Rolle als
Chromophore in supramolekularen Systemen (Metalle: Ru(II), Os(II), Cu(I), Fe(II), Rh(III)).
In letzter Zeit hat sich die Forschung stark auf die Synthese von verbrückten polynuklearen
Komplexen konzentriert. In Abb. 1.2 ist eine vereinfachte, schematische Abbildung eines
solchen Multikomponenten-Systems wiedergegeben.
Abb. 1.2: Schematische Abbildung verbrückter supramolekularer Systeme
In diesen Verbindungen kann die Lebensdauer angeregter Tripletzustände erheblich
verlängert werden.[8, 15, 16] Aus den so verbesserten photophysikalischen Eigenschaften
ergeben sich neuartige Anwendungen.[17, 18] Unter Nutzung des metastabilen angeregten
Zustandes kann z.B. Lichtenergie in Redoxenergie umgewandelt werden. Dieser Prozess
wurde bereits von Grätzel et al. eingesetzt, um Wasser in H2 und O2 zu spalten.[19] Andere
Forschungsgruppen enwickelten analoge Systeme, die in photovoltaische Zellen,[20] bei der
Photokatalyse,[21] als molekulares Speichermedium,[22] in optoelektronischen
Vorrichtungen[23] oder als molekulare Drähte[24] Verwendung finden.
Spacer
periphere Liganden
chelatisierende Untereinheit
(Bi- oder Terpyridin)
Metall
konjugierte Brücke
NN
N
NN
2,2´-Bipyridin 2,2´:6´2´´-Terpyridin
Einleitung 3
Neben der Supramolekularen Chemie gibt es noch eine Reihe weiterer Gebiete in denen Bi-
und Terpyridinderivate als Liganden zum Einsatz kommen. Rutheniumkomplexe dieser
Verbindungsklassen werden zur Untersuchung von DNA herangezogen.[25-31] Die
unspezifische Wirkungsweise und die damit verbundenen Beeinträchtigungen beim Einsatz
von cis-Platin 1, haben zu neuen Ansätzen in der Krebstherapie geführt. Nachdem Lippard et
al. bereits vor 25 Jahren entdeckten, daß die Komplexe 2 und 3 durch Interkalation stark an
DNA binden,[32, 33] gibt es zur Zeit einige Forschungsanstrengungen Bi- und Terpyridin-
Platinkomplexe als Chemotherapeutika einzusetzen.[34-39]
Abb. 1.3: Platinkomplexe in der Krebstherapie
Mono-, Bi- und Terpyridinderivate sind auch in ungebundener Form pharmakologisch
interessant. Ihre Aktivität ist dann meist eine Folge ihrer Fähigkeit, jene Metalle im
Organismus zu komplexieren, die für die Enzymaktivität mitverantwortlich sind. Ferner
können sie die Aktivität einiger Enzyme stimulieren, indem sie inhibierende Metalle aus dem
Enzym entfernen.[40, 41]
Verwandte Substanzklassen, wie substituierte Tetrahydrochinolin-, Acridin- und 1,4-
Dihydropyridinderivate stehen aufgrund ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten seit
einiger Zeit im Blickpunkt der Organischen Chemie. Sie sind der Bestandteil einer Vielzahl
von Naturstoffen und gleichzeitig ein wichtiges Strukturmerkmal zahlreicher Pharmaka wie 4,
5 und auch Pflanzenschutzmittel.[42, 43]
N
NN Pt+
S
OH
NO3
Pt ClH3N
H3NCl
NN
Pt2+
H2NNH
2
2 NO3
1
23
4 Einleitung
Abb. 1.4: Pharmakologisch interessante 1,4-Dihydropyridin- und Acridinderivate
Einige Tetrahydrochinolin- und partiell hydrierte Acridinderivate wurden auf ihre Aktivität
als Acetylcholinesterase Inhibitoren geprüft. Verbindung 5 wird bereits klinisch getestet und
soll in der Therapie von Alzheimer Patienten eingesetzt werden.[44] Weitere Anwendungen
finden diese Verbindungen in der Supramolekularen Chemie, wo sie als Ausgangsmaterial für
die Synthese von Oligopyridinen dienen.[11, 14, 45-50] In unserem Arbeitskreis sind hierzu einige
Methoden entwickelt worden.[51, 52]
Das 1,4-Dihydropyidringerüst gilt als sehr wichtige Leitstruktur in der Pharmaforschung. Als
gut verträgliche Calcium-Antagonisten sind diese Wirkstoffe (Adalat®, Wirkstoff: Nifedipine
4) Bestandteil einiger kommerzieller Präparate. Sie setzen die Anfallshäufigkeit bei Angina
pectoris herab und senken gleichzeitig den Blutdruck.
N
H
COOCH3
H3COOC
NO2
Nifedipine (Bayer AG)
N
OHNH2
HP-029 ( Hoechst-Roussel)
45
®
Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine 5
2 Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine
Die Anwendungsvielfalt von Pyridinderivaten stellt einen großen Anreiz zur Synthese und
Untersuchung dieser Heterocyclen dar. Im Zusammenhang mit aktuellen Forschungsgebieten
sind derzeit vor allem kondensierte Oligopyridine in den Mittelpunkt des Interesses gerückt.
Keuper und Risch entwickelten zahlreiche Eintopfverfahren, mit denen sich eine Vielzahl von
kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridinderivaten herstellen lassen.[51, 53-55] Dazu werden
Mannich-Basen 6 und enolisierbare Ketone 8 in Gegenwart von Ammoniumacetat erhitzt.
Entscheidend bei dieser Methode ist die Eigenschaft von Mannich-Basen, beim Erwärmen
unter Amineliminierung α,β-ungesättigte Ketone 7 zu bilden. Diese können durch eine
Michael-Addition mit der Ketokomponente zu 1,5-Diketonen 9 abreagieren. Führt man die
Reaktion in Gegenwart einer Ammoniakquelle (Ammoniumacetat) durch, so findet sofort eine
Cyclisierung zum Dihydropyridin 10 statt. Eine abschließende Oxidation liefert dann das
Pyridin 11 (
Schema 2.1). Mechanistisch gesehen ähnelt die Methode der Synthese nach
Hantzsch,[56] die ihrerseits aufgrund der Reaktionsführung jedoch fast nur für symmetrische
Pyridinderivate Bedeutung besitzt.
Schema 2.1: Darstellung von Pyridinderivaten mit Hilfe von Mannich-Basen
R1
R2
O
NHR'2Cl R1
R2
O
∆
R3
O
R4
R1
R2
OO
R3
R4
NR
3
R4
R2
R1
NH4OAc
- NH2R'2
H
Oxidation
NR
3
R4
R2
R1
Cl
67
8
9
10
11
6 Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine
Es handelt sich also um eine sogenannte Dominoreaktion.[57] Unter diesem Reaktionstyp
versteht man zwei oder mehr nacheinander ablaufende Transformationen, in denen unter
Bindungsknüpfung oder Fragmentierung die jeweils nachfolgende Reaktion an den im
vorhergehenden Schritt gebildeten Funktionalitäten erfolgt. Solche sequenziellen Reaktionen
zeichnen sich häufig durch große Eleganz und einfache Reaktionsführung aus und
ermöglichen es, komplexe Moleküle in wenigen Stufen aufzubauen. Positiv ist dabei zu
bewerten, daß viel Zeit und Ressourcen gespart werden können, da eine Isolierung und
Aufreinigung der einzelnen Intermediate entfällt.
2.1 Synthese von polycyclischen Monopyridinen mit Hilfe von Mannich-Basen
Wie frühere Arbeiten von Keuper und Risch[55] zeigen, ist es möglich, mit Hilfe dieser
Methode zahlreiche polycyclische Monopyridine herzustellen (Schema 2.2). Dabei ist eine
große Variationsbreite gegeben, da man die Wahl zwischen einer Vielzahl von Ketonen und
Mannich-Basen hat. Auf Seite der Ketokomponente lassen sich cyclische Ketone wie
Cyclopentanon, Cyclohexanon, Tetralonderivate und Indanonderivate einsetzen. Als
Mannich-Basen eigenen sich alle cyclischen β-Aminoketone, die sich vom Cyclohexanon,
Cyclopentanon, Tetralon und Indanon ableiten.
Schema 2.2: Darstellung polycyclischer Monopyridinderivate
O
NHR'2Cl
N
O
R1
R1
O
R1
NHR'2Cl O
n
n
m
nm
m
+
+
∆
∆
NH4OAc
NH4OAc
Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine 7
Die Ausbeuten sind mit 15 % bis 37 % niedrig. Ein möglicher Grund hierfür ist die zu
geringe CH-Acidität der Ketokomponente. Wie sich im Laufe unserer Untersuchungen
herausgestellt hat, ist dies entscheidend für die Ausbeuten der Reaktion. Da in der Literatur
jedoch keine alternativen Methoden existieren, die zu analogen Produkten führen, kann dieser
Nachteil in Kauf genommen werden.
2.2 Synthese polycyclischer Bipyridinsysteme mit Hilfe von Mannich-Basen
Das hohe Synthesepotential der Dominoreaktionen läßt sich eindrucksvoll an der
Verbindungsklasse der Bipyridine aufzeigen (Schema 2.3). Im Arbeitskreis Risch konnte
eine große Vielfalt an polycyclischen Bipyridinen dargestellt werden.[55] Geeignete
Startverbindungen sind heteroaromatische Ketone, wie sie in Schema 2.3 zu sehen sind. Sie
leiten sich vom 5,6,7,8-Tetrahydrochinolin, Cyclopentenopyridin und vom Octahydroacridin
ab. Die besten Resultate (Ausbeuten 40 – 70 %) erhält man mit der Kombination 5,6,7,8-
Tetrahydrochinolinon und den Mannich-Basen cyclischer aromatischer Ketone wie Tetralon
oder Indanon. Prinzipiell können beliebig funktionalisierte Bipyridine aufgebaut werden. Die
bisherigen Arbeiten konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf die Synthese kondensierter
unsubstituierter Derivate.
Schema 2.3: Darstellung polycyclischer Bipyridinderivate
O
NHR'2Cl
N
N
O
N
nn
+
∆
NH4OAc
8 Einführung in die Chemie der kondensierten Mono-, Bi- und Terpyridine
2.3 Synthese von Terpyridinen mit Hilfe von vorgeformten Iminiumsalzen
Eine Dominoreaktion, die im Arbeitskreis Risch entwickelt wurde und zu substituierten
Terpyridinen führt, ist in Schema 2.4 zu sehen.[51] Die Mannich-Base wird dabei in situ aus
einem ternären Iminiumsalz 12 und einer heteroaromatischen Carbonylverbindung erzeugt.
Setzt man zwei Äquivalente Keton mit einem Äquivalent Iminiumsalz 12 um, gelangt man
über eine Reihe von Reaktionsschritten zu S- bzw. U-Terpyridinen. Die beiden isomeren
Verbindungen entstehen über zwei verschiedene Reaktionswege, die sich für den aus der
Amineliminierung entstehenden Michael-Akzeptor ergeben. Eine genaue mechanistische
Betrachtung folgt in Kap. 6. Durch die Wahl des Iminiumsalzes 12 lassen sich sowohl
aliphatische als auch aromatische Substituenten R1 einführen.
Schema 2.4: Synthese von Terpyridinen mit Hilfe von vorgeformten Iminiumsalzen
N
n
On = 0, 1, 2
N
N
N
N
NN
NR'2
R1
Cl
2
und/oder
S-Form
R1
R1
NH4OAc
∆
12
U-Form
Problemstellung 9
3 Problemstellung
Den Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit bilden die Untersuchungen von Keuper und
Risch.[51, 53-55] Nach einer Art "Baukastenprinzip" lassen sich mit Hilfe von Iminiumsalzen
und Mannich-Basen eine Vielzahl kondensierter Mono-, Bi- und Terpyridine synthetisieren.
Diese Methoden sollen erweitert und gezielt eingesetzt werden, um folgende Substanzklassen
darzustellen:
1.) Tetrahydrochinoline
Tetrahydrochinolinderivate sind wichtige Ausgangsverbindungen bei der Synthese von
kondensierten Bi- und Terpyridinen mittels der oben beschriebenen Dominoreaktionen.
Zudem findet sich ihre Struktur in vielen Pharmaka, Pflanzenschutzmitteln und Naturstoffen
wieder.[42, 43] Bisher fehlt es jedoch in der Literatur an einfachen Verfahren, funktionalisierte
Derivate herzustellen.
2.) Substituierte Bipyridine
Kondensierte Bipyridine bilden mit verschiedenen Metallen äußerst stabile Chelatkomplexe
und sind deshalb wichtige Ligandensysteme in der Supramolekularen Chemie. Unter diesem
Aspekt soll mit den uns zur Verfügung stehenden Methoden die Herstellung funktionalisierter
Derivate untersucht werden. Dabei gilt es, die Verfahren zu optimieren und Funktionalitäten
einzubauen, die später weitere Transformationen ermöglichen. In Frage kommen dabei
hauptsächlich Bromphenylreste, die Pd(0)-katalysierte Kupplungsreaktionen erlauben. In den
Arbeiten von Keuper und Risch wurden bisher solche Systeme noch nicht dargestellt.
3.) Substituierte Terpyridine
Ähnlich wie die Bipyridine sind Terpyridine aufgrund ihrer Komplexierungseigenschaften für
die Anwendung in der Supramolekularen Chemie prädestiniert. Die im Arbeitskreis Risch
entwickelte Dominoreaktion ausgehend von Tetrahydrochinolinderivaten und Iminiumsalzen
führt zu S- und U-förmigen Isomeren. Gerade bei den U-förmigen Terpyridinen sind die
Ausbeuten oftmals unbefriedigend. Bisher ist der genaue Mechanismus dieser Reaktion nicht
geklärt. Unter diesem Gesichtspunkt wird die Methode durchleuchtet, um durch die Variation
der Versuchsdurchführung gezielt Einfluß auf die Produktverteilung zu nehmen. Der
Schwerpunkt der Untersuchungen liegt dabei auf der Synthese substituierter Derivate, die
später für Pd(0)-katalysierte Kupplungsreaktionen genutzt werden können.
10 Problemstellung
4.) Pd(0)-katalysierte Kupplungsreaktionen
Mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen sollen die dargestellten Bi- und
Terpyridinderivate über konjugierte Brückensysteme (Spacer) miteinander verknüpft werden.
Dabei soll getestet werden, welche literaturbekannten Methoden sich zu diesem Zweck am
besten eignen. In Frage kommen die Heck-,[58, 59] Suzuki-,[60, 61] Stille-[62, 63] und die
Sonogashira-[64] Kupplung. Bei der Synthese der Bi- und Terpyridinausgangsprodukte muß
die Position der Bromatome am Phenylring so variiert werden, daß nachher eine strukurell
flexible Verknüpfung mit dem Spacer möglich ist (s. Abb. 1.2).
5.) Darstellung neuartiger tritoper Liganden
Da es in der Literatur nur wenige Beispiele für tritope Liganden gibt, sollen mit den oben
beschriebenen Methoden neuartige Systeme hergestellt werden.
6.) Untersuchungen zum Einsatz von 1,3-Dicarbonylverbindungen in bekannten
Dominoreaktionen
Die Verbindungsklasse der 1,4-Dihydropyridine ist aufgrund ihrer reizvollen
pharmakologischen Eigenschaften von Interesse. Sie besitzen jedoch nur eine ausreichende
Stabiltät (sonst Oxidation zum Pyridin), wenn in der 3- bzw. 5-Position elektronenziehende
Gruppen vorhanden sind, während gleichzeitig die 4-Position mit einem aromatischen Rest
substituiert ist (Abb. 3.1).
Abb. 3.1: Grundstruktur stabiler 1,4-Dihydropyridinverbindungen
Der Einsatz von 1,3-Dicarbonylverbindungen in den vorgestellten Dominoreaktionen kann
die Synthese von keto- und esterfunktionalisierten 1,4-Dihydropyridinen ermöglichen. Dazu
werden stichprobenartig verschiedene Möglichkeiten getestet.
Desweiteren sollen ketofunktionalisierte Oligopyridinderivate hergestellt werden, die durch
Aminomethylierung in die entsprechenden Mannich-Basen übergeführt werden können. Auf
NR
1
R2
XY
Z
H
X, Y = CN, CO, COOR, NO2, SO2R
Problemstellung 11
diese Weise lassen sich mit unserer Methodik weitere Pyridinringe anbauen, so daß
schrittweise neuartige Ligandsysteme synthetisiert werden können.
7.) Darstellung verschiedener Metallkomplexe mit den synthetisierten Liganden
Im letzten Teil der Arbeit soll geprüft werden, ob sich die synthetisierten Liganden für die
Darstellung verschiedener Metallkomplexe eignen. Platinkomplexe spielen eine bedeutende
Rolle als Chemotherapeutika in der Krebstherapie. In diesem Zusammenhang wird getestet,
ob kondensierte U-förmige Terpyridine sich als Liganden für die Synthese von neuartigen
Platinkomplexen eignen. Zudem wird versucht, mit Hilfe von Pt(II) und verschiedenen
Ligandsystemen supramolekulare Strukturen (Koordinationspolymere) aufzubauen.
Da gegenwärtig ein starkes Interesse an neuartigen Rutheniumkomplexen besteht, sollen die
synthetisierten verbrückten Liganden genutzt werden, um Systeme darzustellen, die eine
Struktur ähnlich der schematischen Abb. 1.2 aufweisen. Mit einfachen spektroskopischen und
elektrochemischen Methoden werden dann die Eigenschaften der binuklearen Komplexe mit
denen einiger mononuklearen Modellverbindungen verglichen.
12 Synthese der Edukte
4 Synthese der Edukte
In den folgenden Kapiteln wird auf die Synthese der Edukte eingegangen, die im Rahmen
dieser Arbeit verwendet wurden.
4.1 Die Mannich-Reaktion
Bei der Mannich-Reaktion wird formal ein zu einer Carbonlygruppe α-ständiges H-Atom
durch eine Aminomethyl- bzw. Aminoalkylgruppe ersetzt. Mannich-Basen sind in großer
Zahl und guten Ausbeuten nach mehreren Methoden, die zum Teil im Arbeitskreis Risch
entwickelt wurden, zugänglich.[65, 66] Zur Darstellung nach der klassischen Reaktionsvariante
werden Formaldehyd, eine CH-acide Carbonylverbindung (Aldehyd oder Keton) und das
Hydrochlorid eines sekundären Amins in Wasser oder Alkohol suspendiert und unter
Rückfluß erhitzt (Schema 4.1).
Schema 4.1: Vereinfachter Mechanismus der klassischen Mannich-Reaktion
Die Variationsbreite dieser Methode ist stark eingeschränkt. Auf Seiten der eingesetzten
Nukleophile und Elektrophile kann nur wenig variiert werden. Zudem kommt es häufig
infolge der drastischen Reaktionsbedingungen (lange Reaktionszeiten, hohe Temperaturen)
zur Bildung unerwünschter Nebenprodukte. Diese Nachteile können z. T. umgangen werden,
wenn vorgeformte Iminiumsalze eingesetzt werden. Mit deren Hilfe können Mannich-Basen
unter zumeist milden Reaktionsbedingungen ausgehend von anderen Aldehyden als
Formaldehyd hergestellt werden. Darauf aufbauend wurde eine große Anzahl zum Teil hoch
diastereoselektiver Aminoalkylierungsreaktionen an Keton- und Aldehydderivaten
(Enamine[66], Imine[65]) entwickelt. Reicht die Nukleophilie einer Carbonylverbindung nicht,
HNR'2*HCl - HCl
+ HCl
HNR'2
+ CH2O
- CH2O
HO NR2
+ HCl, - H 2O
- HCl, + H 2O
NR'2
HH
Cl
R1
O
R2
R1
O
R2
NHR'2Cl
Synthese der Edukte 13
um mit einem ternären Iminiumsalz zu reagieren, so kann auf diese Varianten zurückgegriffen
werden.
Wie in Kap. 2 gezeigt, eignen sich Mannich-Basen für die Synthese von Mono-, Bi- und
Oligopyridinderivaten. Bei den im Arbeitskreis Risch entwickelten Methoden gibt es
grundsätzlich zwei verschiedene Reaktionswege. Entweder die Mannich-Basen werden in situ
generiert,[51] oder vorher hergestellt und isoliert.[52] Infolgedessen werden in der vorliegenden
Arbeit zunächst sowohl unterschiedliche ternäre Iminiumsalze als auch Mannich-Basen
synthetisiert.
4.2 Darstellung der Iminiumsalze
Für die Darstellung der benötigten Iminiumsalze 12a-12h wird auf literaturbekannte
Methoden zurückgegriffen (Schema 4.2).[67] Zunächst wird der entsprechende Aldehyd 13
mit einem sekundären Amin 14 in das Aminal 15 übergeführt. Die Spaltung des Aminals mit
Acetylchlorid liefert die Iminiumsalze 12a-12h (Tabelle 4.1).
Schema 4.2: Darstellung der ternären Iminiumsalze 12
Tabelle 4.1: Synthese der Iminiumsalze 12a-12h
Nr. Iminiumsalz Ausb. [%] Nr. Iminiumsalz Ausb. [%]
12a 88 12c 91
12b 84 12d 85
N
O
Br Cl
N
O
Cl
Br
N
O
Cl
O
R1N
R'
R'
H
R1
NN
R'
R'
R'
R' CH3COCl
- CH3CONR'2
NR'2Cl
+2
R1
13 14 15 12
N
N
Cl
14 Synthese der Edukte
Fortsetzung Tabelle 4.1
Nr. Iminiumsalz Ausb. [%] Nr. Iminiumsalz Ausb. [%]
12e 91 12g 85
12f 85 12h 92a
a Iminiumsalz 12h wurde über eine andere Methode dargestellt.[68]
4.3 Synthese der Mannich-Basen
Bei der Synthese der β-Aminoketonhydrochloride 17 hat sich eine Variante bewährt, die auf
Arbeiten von Kinast und Tietze[69] zurückgeht. Dabei wird das Iminiumsalz 12 und das Keton
16 in Acetonitril suspendiert und 2 – 3 h unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen fallen
die Mannich-Basen als Hydrochloride kristallin aus (Schema 4.3).
Schema 4.3: Synthese der Mannich-Basen 17
Mittels dieser Methode lassen sich eine Vielzahl von aminomethylierten Ketonen auf einfache
Weise in guten Ausbeuten darstellen. In Tabelle 4.2 sind die Verbindungen aufgeführt, die im
Rahmen dieser Arbeit synthetisiert wurden und in nachfolgenden Reaktionen eingesetzt
wurden.
NCl
N
Cl
N
Cl
NN
Cl
NR'2
R1
Cl
R2
O
R3
R2
O
R3
NHR'2Cl
∆
CH3CN
+
12 16
R1
17
Synthese der Edukte 15
Tabelle 4.2: Synthese der Mannich-Basen 17a-17o
Nr. Mannich-Base Ausb.
[%]
Nr. Mannich-Base Ausb.
[%]
17a 83 17f 89
17b 89 17g 73
17c 80 17h 76
17d 85 17i 74
17e 76 17j 72
OHO
NH(CH3)2Cl
OH O
NH(CH3)2
Cl
O
NH(CH3)2
Cl
O
NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
OHO
NH(CH3)2Cl
OHO
NH(CH3)2Cl
16 Synthese der Edukte
Fortsetzung Tabelle 4.2
Nr. Mannich-Base Ausb.
[%]
Nr. Mannich-Base Ausb.
[%]
17k 89 17n 64
17l 73 17o 76
17m 51
4.4 Darstellung des 5,6,7,8-Tetrahydrochinolins (21)
Eine zentrale Rolle bei der Synthese von anellierten Oligopyridinen spielt, wie in Kap. 2
erläutert, die Stoffklasse der 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinderivate. Ein wichtiger
Schlüsselbaustein ist die unsubstituierte Verbindung 21. Großtechnisch wurde sie von der
ehemaligen Degussa AG hergestellt und diente als Vorstufe für Pflanzenschutzmittel.[70] Die
Produktion wurde jedoch eingestellt, so daß die Verbindung nicht mehr kommerziell
erhältlich ist. Aus diesem Grunde war es wichtig, in der Literatur nach geeigneten
Darstellungsmethoden zu suchen. Dabei waren auch Varianten interessant, die einen Zugang
zu substituierten Derivaten erlauben. Einige Ansätze, die zu tricyclischen
Monopyridinsystemen führen, sind bereits von Keuper und Risch beschrieben worden.[52]
Als einfache Methode zur Synthese von 21 hat sich die Methode von Crabb[71] herausgestellt
(Schema 4.4). Hierzu wird Acrolein mit dem Enamin 19 umgesetzt. Die daraus resultierende
1,5-Dicarbonylverbindung 20 wird anschließend mit Hydroxylaminhydrochlorid zum
Pyridinderivat cyclisiert. Die Ausbeuten sind vergleichbar mit anderen bekannten
Synthesen.[72] Zudem ist die Durchführung sehr einfach und man kann innerhalb kurzer Zeit
N
O O NH(CH3)2
(H3C)HN
Cl Cl
O NH(CH3)2
Cl
Br
O NH(CH3)2
Cl
Br
N
NO
NH(CH3)2
Cl
N
NO
NH(CH3)2
Cl
Synthese der Edukte 17
größere Mengen herstellen. Der experimentelle Aufwand kann zusätzlich reduziert werden,
indem die 1,5-Diketozwischenstufe nicht aufgereinigt sondern direkt zu 21 cyclisiert wird.
Bei der Reaktion ist es unbedingt notwendig, das Morpholin-Enamin einzusetzen. Andere
Enamine führen zu unerwünschten Produkten.[73]
Schema 4.4: Darstellung des 5,6,7,8-Tetrahydrochinolins (21)
4.5 Darstellung substituierter Tetrahydrochinolinderivate
In der Literatur sind einige Methoden zur Synthese von funktionalisierten
Tetrahydrochinolinderivaten beschrieben, jedoch gibt es immer noch einen großen Bedarf an
effizienten und flexiblen Darstellungsmethoden dieser Heterocyclen.[64, 74]
Aus früheren Untersuchungen ist bekannt, daß Mannich-Basen beim Erwärmen unter
Amineliminierung α,β-ungesättigte Ketone bilden.[52, 55] Ketone bzw. Enamine können an
diese Michael-Akzeptoren addieren und man erhält so 1,5-Diketone. Eine anschließende
Cyclisierung mit einer Ammoniakquelle liefert dann nach Oxidation die entsprechenden
Pyridinderivate. Für die Darstellung von 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinen liegt es nahe,
Cyclohexanon bzw. das Pyrrolidin-Enamin des Cyclohexanons mit diesen Michael-
Akzeptoren umzusetzen. Eine Reaktion zwischen Cyclohexanon und den α,β-ungesättigten
Ketonen 22, welche in situ aus den Mannich-Basen gebildet werden, gelingt laut Literatur
jedoch nur wenn ein großer Überschuß des Ketons eingesetzt wird.[75-79] Dieser Nachteil kann
umgangen werden, wenn man das reaktivere Enamin 23 einsetzt. Erhitzt man eine Lösung
der Mannich-Basen 17 in Gegenwart des Enamins 23 erhält man die 1,5-Diketone 24
(Schema 4.5).
NOO
NH2OH
N
O
+Et2O
O
33 % 43 %
18 19 20 21
*HCl
18 Synthese der Edukte
Schema 4.5: Synthese substituierter Tetrahydrochinolinderivate 25
Ein Vorteil dieser Methode besteht darin, daß äquimolare Mengen der Edukte eingesetzt
werden und zudem auf sehr drastische Reaktionsbedingungen verzichtet werden kann. Da die
Reaktion in refluxierendem Dioxan durchgeführt wird besteht nicht die Gefahr, daß leicht
flüchtige Michael-Akzeptoren aus dem Reaktionsgemisch entweichen. Desweiteren ist es
möglich, solche Ketone einzusetzen, die nicht ohne weiteres abdestilliert werden können. Die
1,5-Diketone 24 werden nach der Reaktion isoliert und durch Kugelrohrdestillation
aufgereinigt. Die Cyclisierung zum 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinderivat 25 erfolgt mit
Hydroxylaminhydrochlorid in Ethanol in zufriedenstellenden Ausbeuten (Tabelle 4.3). Die
Gesamtausbeute über die zwei Stufen kann deutlich erhöht werden, wenn man die Diketone
nicht weiter aufreinigt sondern direkt mit Hydroxylaminhydrochlorid cyclisiert, wie an
Verbindung 25a gezeigt werden konnte (Ausbeutesteigerung von 16 % auf 42 % über zwei
Stufen).
Tabelle 4.3: Synthese der Tetrahydrochinolinderivate 25a-25e
Nr. R3 R2Ausb. an 24 [%] Ausb. an 25 [%]
25a H 39 42
25b H t-C4H9 77 76
R2
O
R3
NHMe2
Cl
N
OO
R2
R3
NH2OH
NR2
R3
EtOH
Dioxan
R2
O
R3
- NH2Me2Cl
*HCl
17 22
2425
23
Synthese der Edukte 19
Fortsetzung Tabelle 4.3
Nr. R3 R2Ausb. an 24 [%] Ausb. an 25 [%]
25c CH3 46 33
25d 67 54
25e H 62 45
4.6 Einführung der Ketogruppen in Tetrahydrochinolin- und Octahydroacridin-
derivate
Um die Tetrahydrochinolinderivate für die Synthese von Bi-, Ter- und Oligopyridinen
einzusetzen, muß in die 8-Position eine Ketogruppe eingeführt werden. Dies gelingt über eine
Methode von Thummel (Schema 4.6).[80] Auf diese Weise ist nicht nur die Synthese des
5,6,7,8-Tetrahydrochinolinons (28a) möglich, sondern auch gleichzeitig ein Zugang zum
Fünfringketon 28c bzw. Siebenringketon und auch zum Octahydroacridindion (in Schema 4.6
nicht wiedergegeben) möglich. Die aldolartige Kondensation des Benzaldehyds an die CH-
acide Position des Pyridinderivats verläuft in allen Fällen mit sehr guten Ausbeuten. Die
anschließende Ozonolyse liefert nach reduktiver Aufarbeitung mit Dimethylsulfid die
entsprechenden Ketone 28. Die Reaktion kann im Multigramm-Maßstab durchgeführt
werden.
Schema 4.6: Einführung der Ketogruppen in Tetrahydrochinolin- und Octahydroacridinderivaten
Br
28a: R = H, n = 1
28b: R = t-Bu, n = 1
28c: R = H, n = 0
NR
n
NR
n
1.O3
2. (CH3)2S
NR
n
O
21: R = H, n = 1
25b: R = t-C4H9, n = 1
26: R = H, n = 0
90 - 95 % ~ 70%
C6H5CHO,
(CH3CO)2O
27a: R = H, n = 1
27b: R = t-C4H9, n = 1
27c: R = H, n = 0
20 Darstellung bromphenylsubstituierter Bipyridine
5 Darstellung bromphenylsubstituierter Bipyridine
Die enorm große Variationsvielfalt unserer Synthesemethoden läßt sich an der
Verbindungsklasse der Bipyridine aufzeigen.[55, 81] Im Rahmen dieser Arbeit sind nur
funktionalisierte Bipyirdine von Interesse, die sich für Pd(0)-katalysierte
Kupplungsreaktionen eignen. Prinzipiell stehen zwei Verfahren zur Verfügung. In dem
Eintopfverfahren (Methode A) welches von Keuper und Risch[55] entwickelt wurde, werden
die Mannich-Base 17, das Keton 28 und Ammoniumacetat in Ethanol gelöst und 3 – 4 h unter
Rückfluß erhitzt (Schema 5.1).
Mechanistisch gesehen wird die Reaktion durch eine Amineliminierung eingeleitet, die zum
α,β-ungesättigten Keton 22 führt. Die Ketoverbindung 28 addiert dann an den Michael-
Akzeptor unter Bildung einer 1,5-Dicarbonylverbindung 30. Eine anschließende Cyclisierung
mit Ammoniak liefert ein Dihydropyridinderivat, welches zum Bipyridin 32 oxidiert.
Auffallend sind die großen Mengen an Keto-Komponente, die bei der Aufarbeitung isoliert
werden können. Dies ist wahrscheinlich auf die geringere Reaktivität des intermediär
auftretenden Michael-Akzeptors 22 zurückzuführen. Generell ergeben konformativ flexible
Mannich-Basen und auch Ketone in allen unseren Pyridinsynthesen schlechtere Ausbeuten.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen wurde im Rahmen dieser Arbeit ein neues Verfahren
(Methode B, Schema 5.1) entwickelt. Da das Enamin 29b weitaus reaktiver ist als das
entsprechende Keton 28, liegt es nahe, die Michael-Akzeptoren 22 mit diesem Nukleophil
unter Bildung des Additionsproduktes 31 abzufangen. Die Cyclisierung liefert auch hier das
Dihydropyridinderivat 32, welches zum Bipyridin 33 oxidiert. Die Durchführung erfolgt bei
dieser Methode sequenziell. Das Keton 28 und ein Äquivalent Ammoniumacetat werden in
DMSO gelöst und 5 min bei 85 °C erhitzt. Das dabei entstehende Imin 29a (bzw. das
tautomere Enamin 29b) wird nicht isoliert. Die Mannich-Base 17 wird dann im festen
Zustand zu der Lösung gegeben und das Reaktionsgemisch 16 h bei 120 °C erhitzt.
Exemplarisch ist an zwei Beispielen gezeigt worden, daß so die Effizienz der Reaktion
deutlich gesteigert werden kann (Tabelle 4 Methode B). Im Falle der Bipyridine 33a und 33d
konnten die Ausbeuten von 39 % auf 62 % bzw. von 34 % auf 45 % erhöht werden.
Darstellung bromphenylsubstituierter Bipyridine 21
Schema 5.1: Synthese m- und p-bromphenylsubstituierter Bipyridine 33
O
NH(CH3)2Cl
NR
O
N
N
R
n
n
NH4OAc
∆
O
R2
R2
R2
N
N
R
n
R2
NR
n
H
Oxidation
OO
R2
NR
N
n
HH
NR
n
NO
R2
HH
Methode A Methode B
R2 =
Br
bzw.
Br
17 22
28
29b
30
31
32
33
NR
N
n
H
29a
22 Darstellung bromphenylsubstituierter Bipyridine
Wie in Tabelle 5.1 zu sehen ist, gelingt mit den zwei verwendeten Methoden die Synthese
einer Reihe von m- und p-bromphenylsubstituierten Bipyridinen, die bisher noch nicht
dargestellt worden sind. In der Literatur findet man nur Angaben zur Synthese analoger,
vollständig aromatisierter Verbindungen.[61]
Tabelle 5.1: Synthese der m- und p-bromphenylsubstituierten Bipyridine 33a-33d
Nr. Ringgröße R R2Ausb. [%]
Methode A
Ausb. [%]
Methode B
33a n = 1 H34 45
33b n = 1 t-C4H936 –
33c n = 0 H16 –
33d n = 1 H39 62
Br
Br
Br
Br
Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen 23
6 Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten
Iminiumsalzen
In Kap. 2.3 wurde bereits kurz die Dominoreaktion vorgestellt, mit der substituierte
Terpyridine hergestellt werden können. In dem von R. Keuper systematisch untersuchten
Eintopfverfahren werden zwei Äquivalente Keton 28a, ein Äquivalent Iminiumsalz 12 und
drei Äquivalente Ammoniumacetat in Chloroform suspendiert und 16 h unter Rückfluß
erhitzt.[51] Je nach Iminiumsalz entstehen dabei unterschiedliche Mengen S- bzw. U-förmiger
Terpyridine (Schema 6.1). Die Isomerenverhältnisse sind stark von dem Rest R1 in 12
abhängig und konnten bisher nicht gezielt beeinflußt werden. Diese Limitation galt es im
Rahmen dieser Arbeit zu beseitigen. Unter diesem Aspekt ist es daher sinnvoll, zunächst die
mechanistischen Betrachtungen von Keuper und Risch kurz zusammenzufassen.[51, 81] In den
darauffolgenden Abschnitten wird dann auf die eigenen Untersuchungen eingegangen, die
letztendlich zu einer neuen Variante führen mit der gezielt die Produktverteilung gesteuert
werden kann.
Schema 6.1: Synthese substituierter Tepyridinderivate 34/35
6.1 Kurze Zusammenfassung der Ergebnisse von Keuper und Risch
In früheren Arbeiten wurde postuliert, daß im ersten Schritt durch Angriff des Iminiumsalzes
12 an die Ketokomponente die Mannich-Base 36 entsteht. Der aus einer Amineliminierung
hervorgehende Michael-Akzeptor 37 kann dann mit einem zweiten Äquivalent Keton 28a
unter Bildung des 1,5-Diketons 38 abreagieren. Die anschließende Cyclisierung mit
Ammoniak liefert das Dihydropyridinderivat 39, welches zum Terpyridin 34 oxidiert wird
(Schema 6.2). R. Keuper gelang es, einige intermediär auftretende Dihydropyridin-
verbindungen zu isolieren und charakterisieren, indem er die Reaktionszeit stark verkürzte.
N
O
NR'2
R1
N
N
N
R1
N
N
N
R1
U-Form S-Form
und / oder
Cl
2
NH4OAc
28a 34 35
12
24 Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen
Da diese Verbindungen einen höheren Rf-Wert als die Endprodukte besitzen, können sie
chromatographisch leicht abgetrennt werden. Alle isolierten 1,4-Dihydropyridine waren
oxidationsempfindlich und wandelten sich an der Luft relativ schnell in die U-förmigen
Terpyridine 34 um.[81] Ähnliche Beobachtungen sind in zahlreichen anderen Publikationen
dokumentiert.[77, 82-84] Eine ausreichende Stabilität dieser Dihydropyridinzwischenstufe dürfte
nur dann gegeben sein, wenn sich wie in den "klassischen" Dihydropyridinen (Abb. 3.1) nach
Hantzsch zusätzliche elektronenziehende Substituenten befinden. Andere Intermediate
konnten nicht isoliert werden, so daß der experimentelle Beweis des postulierten
Mechanismus zumindestens bis zu der Stufe des Dihydropyridins 39 lückenhaft ist.
Schema 6.2: Postulierter Mechanismus zur Entstehung des U-Isomers 34 nach Keuper und Risch[51]
Die Entstehung des S-Isomers läßt sich über verschiedene Mechanismen erklären. Ein
Reaktionsweg der in mehreren Veröffentlichungen des Arbeitskreises Risch diskutiert wird,
geht davon aus, daß der Michael-Akzeptor 37 aldolartig abreagiert (Schema 6.3).[51,81] Das
N
O
NR'2
R1
N
O
NHR'2
N
O
N
O
R1
N
N
N
R1
Cl
R1
N
O
NH2R'2
R1
Cl
-
28a
N
N
N
R1
H
Oxidation
NH3
U-Terpyridin
Cl
28a
12
36
37
38
39 34
Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen 25
heißt, es findet eine 1,2-Addition unter Bildung des Dienons 40 statt. Es kann nun sowohl die
Carbonylgruppe als auch die endständige Doppelbindung durch den vorhandenen Ammoniak
nukleophil angegriffen werden. Nach Cyclisierung und Aromatisierung erhält man das S-
förmige Terpyridin 35. Auch bei diesem Mechanismus muß der Weg zum Terpyridin über
eine Dihydropyridinzwischenstufe verlaufen. Bisher konnte keines dieser Intermediate isoliert
werden.
Schema 6.3: Postulierter Mechanismus zur Entstehung des S-Isomers 35 nach Keuper und Risch[51]
6.2 Experimente zur Aufklärung des Mechanismus
Dazu wurde ein Äquivalent des Ketons 28a mit einem Äquivalent des Iminiumsalzes 12a ca.
2 h unter Rückfluß in CDCl3 erhitzt. Im 1H- und im 13C-NMR Spektrum war deutlich zu
erkennen, daß sich weder die Mannich-Base 36 noch der Michael-Akzeptor 37 bilden. Beide
Produkte lassen sich normalerweise anhand einiger charakteristischen Signale identifizieren.
Im Falle der Mannich-Base ist die Methingruppe neben der Carbonylgruppe ein wichtiges
Indiz. Ein Merkmal des Michael-Akzeptors 37 ist die endständige CH-Gruppe der
Doppelbindung. Das Ergebnis dieses Versuches ist nicht überraschend. Im Arbeitskreis Risch
sind zahlreiche Untersuchungen zur Reaktivität von ternären Iminiumsalzen durchgeführt
worden.[65, 66, 85, 86] In der Regel ist es nicht möglich, Ketoverbindungen zu aminoalkylieren.
Es ist jedoch bekannt, daß sich mit der Umsetzung von Enaminen bzw. Iminen mit ternären
Iminiumsalzen β-Aminoketone darstellen lassen.[65, 66] Prüft man die hier beschriebene
Dominoreaktion unter diesem Aspekt, so müssen die in Schema 6.2 und 6.3 postulierten
Mechanismen zum Teil revidiert werden.
Da die Dominoreaktion in Gegenwart einer Ammoniakquelle (Ammoniumacetat)
durchgeführt wird, kann man davon ausgehen, daß das Keton als Imin 29a bzw. Enamin 29b
(Imin-Enamin-Tautomerie) vorliegt (Schema 6.4). Vergleichbare Bedingungen nutzt man in
N
O
R1
NR1
O
N
N
N
N
R1
S-Form
1.) NH3
2.) Oxidation
28a
37 40 35
26 Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen
der Literatur um Imine gezielt darzustellen [87]. Durch den nukleophilen Angriff am ternären
Iminiumsalz 12 erhält man das Intermediat 41. Ähnliche Iminiumsalze konnten bereits durch
B. Merla isoliert werden.[88] Eine Deprotonierung des Iminiumstickstoffs und Reprotonierung
am Stickstoff der sekundären Aminogruppe liefert Verbindung 42. Die darauffolgende
Amineliminerung führt zum Michael-Akzeptor 43, der an ein zweites Äquivalent Enamin 29b
addiert. Nach Cyclisierung und Oxidation erhält man schließlich das Terpyridin 34.
Schema 6.4: Neu postulierter Mechanismus zur Entstehung des U-Isomers 34
Um den Reaktionsverlauf genauer zu analysieren, sind das Keton 28a und Ammoniumacetat
in DMSO-d6 gelöst worden. Im 13C-Spektrum kann so die Entstehung des Imins 29a
nachgewiesen werden. Das Signal für die C=O Gruppe bei 196 ppm wird durch das Signal der
C=N-Gruppe bei 170 ppm ersetzt. Die Bildung des Intermediates 41 nach Zugabe des
Iminiumsalzes 12a läßt sich NMR-spektroskopisch nicht beweisen.
N
N
NR'2
R1
N
N
NR'2
N
N
N
R1
Cl
R1
N
N
NH2R'2
R1
-
N
N
N
R1
H
Oxidation
U-Terpyridin
H
N
NHH HH
Cl
N
N
NHR'2
R1
H
H
29b
Cl
Cl
29a 29b
12
41
4243
39 34
Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen 27
Einen interessanten Beitrag zur Klärung des Mechanismus befindet sich in einer Publikation
von Bell.[74] In vielen seiner Arbeiten beschäftigt er sich mit der Synthese von Toranden.
Dabei greift er in letzter Zeit verstärkt auf Methoden zurück, die im Arbeitskreis Risch
entwickelt wurden. Dies unterstreicht die Bedeutung dieser Methode als effizientes
Synthesewerkzeug in der Pyridinchemie. Auch Bell erhielt in seinen Untersuchungen S-
förmige und U-förmige Terpyridinderivate. Seine mechanistische Betrachtung läßt sich auch
auf unsere Systeme übertragen. Genau wie bei dem U-Isomer wird der Reaktionsweg, der
zum S-Isomer führt, vom Michael-Akzeptor 43 ausgehen. Da in dem Verfahren von R.
Keuper[51] mit einem dreifachen Überschuß an Ammoniumacetat gearbeitet wird, addiert dann
aber Ammoniak an die Doppelbindung von 43 unter Bildung der Verbindung 44 (Schema
6.5). Die Cyclisierung zu 35 erfolgt durch zwei nukleophile Additionen. Dabei greift die
Aminogruppe von 44 das Iminkohlenstoffatom in 29a an. Unter Eliminierung von Ammoniak
entsteht das Additionsprodukt 45. Ein weiterer nukleophiler Angriff liefert nach Eliminierung
von Ammoniak und einer abschließenden Oxidation das S-Isomer 35.
Schema 6.5: Neu postulierter Mechanismus zur Entstehung des S-Isomers 35
N
N
R1
N
N
N
R1
S-Form
NH3
N
N
R1
NH
H
H
1.) - NH3
2.) Oxidation
N
N
R1
NH2
H
N
- NH3
N
N
H
43 44
29a
45
35
28 Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen
6.3 Variationen der Versuchsdurchführung
Falls die in dieser Arbeit neu postulierten Mechanismen stimmen, so sollte es möglich sein,
durch gezielte Abwandlung der Versuchungsdurchführung einen Einfluß auf die
Produktverteilung zu nehmen. Die Schlußfolgerung aus den mechanistischen Überlegungen
ist, daß der große Überschuß an Ammoniumacetat (3 Äquivalente) in der Eintopfvariante zu
einer Konkurrenzsituation führt. Dem Michael-Akzeptor eröffnen sich zwei Reaktionswege.
Entweder er reagiert schnell genug durch Addition an das Enamin 29b ab, so daß das U-
Isomer 34 entsteht, oder er wird durch überschüssiges Ammoniak unter Bildung von 44
abgefangen. Wie in Schema 6.5 gezeigt, führt letzteres zum S-Isomer.
Da der Stöchiometrie zur Folge nur ein Äquivalent NH3 für die Bildung der Terpyridine nötig
ist, erscheint es sinnvoll, nur eine stöchiometrische Menge zur Darstellung des Imins 29a zu
verwenden. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß kein freies Ammoniak an den
Michael-Akzeptor addieren kann. Somit wird der Reaktionweg bevorzugt, der zum U-
Terpyridin führt. Die experimentelle Umsetzung dieser Überlegungen erwies sich als
erfolgreich.
Das Eintopfverfahren (Methode A, Tabelle 6.1) wird durch eine konsekutive
Reaktionsführung (Methode B, Tabelle 6.1) ersetzt. Das Imin 29a wird separat hergestellt,
indem man eine Lösung des Ketons 28a mit 1.1 Äquivalenten Ammoniumacetat in DMSO 5
min bei 85 °C erhitzt. Dann erfolgt die Zugabe des Iminiumsalzes 12 und des zweiten
Äquivalents 28a. Verschiedene Varianten sind getestet worden. Als effizient im Hinblick auf
die Ausbeuten hat sich eine Methode (Methode B, Tabelle 6.1) erwiesen, in der das
Iminiumsalz mit dem zweiten Äquivalent Keton in heißem Chloroform gelöst wird und dann
zur Lösung des Imins gegeben wird. Nach einer Reaktionszeit von 16 h bei 120 °C wird
aufgearbeitet Durch die Variation der Versuchdurchführung konnten im Vergleich zur
Literatur[51, 89] bemerkenswerte Ausbeutesteigerungen bezüglich des U-Isomers 34 erzielt
werden (s.Tabelle 6.1). Das jeweilige S-Isomer 35 entsteht nur noch in geringen Mengen. Im
Falle der Iminiumsalze 12a und 12b kommt es zu einer Umkehr der Isomerenverhältnisse.
Erstmalig gelang auch die Synthese des m-bromphenylsubstituierten U-Terpyridins 34a. Da
das Iminiumsalz 12d sehr hygroskopisch ist, ist die Ausbeute an U-Terpyridin relativ niedrig,
aber dennoch deutlich höher als nach Methode A.[51] Die Gesamtausbeuten des neuen
Verfahrens sind vergleichbar mit denen der Methode A von R. Keuper.
Synthese substituierter S- und U-förmiger Terpyridine mit vorgeformten Iminiumsalzen 29
Tabelle 6.1: Synthese der Terpyridinderivate 34/35 nach Methode A[51] und B
Salz
12
R1Methode Lösungsmittel Produkt
Nr.
Verhältnis
S-/U-Isomer
Gesamt-
ausb.[%]
12a A
B
CHCl3
CHCl3/DMSO
34a/35a 72 / 0
5 / 65
72
70
12b A
B
CHCl3
CHCl3/DMSO
34b/35b 52 / 8
7 / 66
71
73
12c A
B
CH3CN
CHCl3/DMSO
34c/35c 45 / 39a
0 / 64
84
64
12d A
B
CHCl3
CHCl3/DMSO
34d/35d 11 / 14a
0 / 32
25
32
a Lit.[81]
Eine andere Variante, in der das Iminiumsalz in fester Form zur Lösung des Imins gegeben
wird, resultiert in schlechteren Ausbeuten (bis zu 20 % weniger) für das U-Isomer. Zwar wird
auf der einen Seite die Entstehung des S-Isomers stark unterdrückt, auf der anderen Seite
werden jedoch größere Mengen Aldehyd gebildet. Das liegt daran, daß bei der Darstellung
des Imins Wasser anfällt, welches das Iminiumsalz 12 hydrolysiert bevor es mit dem Enamin
29b abreagieren kann. Führt man das Iminiumsalz in gelöster Form dem Reaktionsgemisch
zu, wird die Addition an 29b beschleunigt, so daß die Hydrolyse unterbunden wird.
Chloroform ist nicht das ideale Lösungsmittel, da der Lösevorgang selbst in der Wärme bis zu
3 h dauern kann. In einem Kontrollexperiment hat sich gezeigt, daß die Iminiumsalze in
DMSO gut löslich sind, so daß in Zukunft eventuell dieses Solvens verwendet werden kann.
Mit Hilfe beider Verfahren lassen sich zumindest bei den Iminiumsalzen 12a und 12b gezielt
die S-Isomere 35a und 35b bzw. die U-Isomere 34a und 34b herstellen. Gerade diese
Verbindungen sind wichtige Synthesebausteine. In Kap. 9 wird sich zeigen, daß sich die p-
brom- und m-bromphenylsubstituierten Terpyridinderivate für Pd(0)-katalysierte
Kupplungsreaktionen eignen.
N
Br
Br
30 Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
7 Einsatz von 1,3-Dicarbonylverbindungen zur Darstellung von Dihydro-,
Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
Obwohl es in den letzten Jahren starke Bemühungen gab, leistungsfähige Zugangswege
insbesondere zu größeren kondensierten Oligopyridinen zu finden, sind die bisherigen
Ansätze nicht befriedigend. Häufig mangelt es den Methoden an der nötigen Effizienz und
Flexibilität. Abgesehen von Varianten der Hantzschen Dihydropyridin-Synthese[56, 84]
existieren nur wenige Verfahren, die Ester oder ketofunktionalisierte Pyridinderivate liefern.
Dies erschien uns ein reizvoller Ansatzpunkt für eigene Untersuchungen zu sein. Mit einer
Strategie, die in einer Arbeit von Risch und Keuper[54] entwickelt wurde, lassen sich die oben
genannten Verbindungsklassen zum Teil herstellen. Dazu werden in den bekannten
Dominoreaktionen 1,2-Cyclohexandion, 1,3-Cyclohexandion und das Monoketal des 1,4-
Cyclohexandion als Ketokomponenten oder als entsprechende Mannich-Basen eingesetzt. Da
1,2-Cyclohexandion in unseren Synthesen häufig zu unerwünschten polymeren Produkten
führt, während das 1,4-Cyclohexandion nur mit Schutzgruppe verwendet werden kann,
konzentrierte sich unser Interesse im Rahmen dieser Arbeit zunächst auf den Einsatz von 1,3-
Carbonylverbindungen.
Zwei Hauptmotive sind für die vorliegenden Untersuchungen ausschlaggebend. Bisher wurde
noch nicht geprüft, ob sich durch den Einsatz von verschiedensten 1,3-
Dicarbonylverbindungen unsymmetrische 1,4-Dihydropyridinderivate darstellen lassen, die
auf dem klassischen Weg über die Hantzsche-Synthese[83, 84] nicht zugänglich sind. Zudem
sollte die Anwendungsbreite von 1,3-Dicarbonylverbindungen in den bekannten
Dominoreaktionen erkundet werden. Da die daraus resultierenden Produkte eine Ketogruppe
besitzen, ist eine Wiederholung der Synthesesequenz denkbar, so daß schrittweise
Oligopyridine aufbaut werden können.
Die drei 1,3-Dicarbonylverbindungen, auf die wir uns in diesem Zusammenhang beschränkt
haben, sind 1,3-Cyclohexandion, Acetylaceton und Acetessigester. Prinzipiell ergeben sich
zwei verschiedene Wege der Reaktionsführung. Entweder setzt man diese Verbindungen als
Nukleophil oder als Michael-Akzeptor (ausgehend von der entsprechenden Mannich-Base) in
den Dominoreaktionen ein.
Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen 31
7.1 Versuche zur Aminomethylierung und Aminoalkylierung von 1,3-Diketonen
In den ersten Experimenten wurde überprüft, ob sich 1,3-Dicarbonylverbindungen
aminomethylieren bzw. aminoalkylieren lassen. Für die Aminomethylierung von
Acetylaceton und 1,3-Cyclohexandion kann auf Methoden zurückgegriffen werden, die von
Möhrle und Schaltenbrand publiziert wurden.[90] Da die 1,3-Dione in Lösung fast
ausschließlich in der Enolform vorliegen, reagieren sie spontan mit dem
Methyleniminiumsalz 12e. Eine Erweiterung dieses Verfahrens auf Aminoalkylierungen ist
nicht ohne weiteres möglich. Die ersten Versuche 1,3-Cyclohexandion und Acetylaceton mit
ternären Iminiumsalzen umzusetzen, waren mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Auf eine
genauere Untersuchung der komplexen Produktgemische wurde beim Acetylaceton
verzichtet.
Analysiert man jedoch die Produkte, die bei der Umsetzung der Iminiumsalze 12e-12i mit
1,3-Cyclohexandion 46 entstehen, können neue interessante Erkenntnisse gewonnen werden
(Schema 7.1). Lediglich die Reaktion der Iminiumsalze 12e und 12f mit 46 führt zu den
gewünschten Mannich-Basen 17e und 17f, während bei den Salzen 12g, 12h und 12i ein
Gemisch unterschiedlicher Verbindungen anfällt. Mit Hilfe von NMR-Studien können in den
Rohprodukten neben großen Mengen der Aminhydrochloride 48, die Xanthenderivate 51 und
52 identifiziert werden. Diese Beobachtungen deuteten auf einen alternativen Reaktionsweg
hin, der in Schema 7.1 wiedergegeben ist.
Da die Mannich-Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion ist, sind vermutlich gleichzeitig die
Mannich-Base 47 und nicht umgesetztes 1,3-Cyclohexandion 46 im Reaktionsgemisch
präsent. Bildet sich unter Amineliminierung der Michael-Akzeptor 49, so kann dieser mit
noch vorhandenem 46 abreagieren, wobei das Additionsprodukt 50 entsteht. Eine
Kondensationsreaktion liefert das Intermediat 51, welches unter Eliminierung von Wasser in
das Xanthenderivat 52 übergeht. Möhrle und Schaltenbrand[90] beschreiben einen ähnlichen
Reaktionsweg, der in ihren Systemen jedoch keine Xanthenderivate liefert. Vergleichbare
Beobachtungen wurden auch durch Risch und Keuper gemacht.[54]
Obwohl es in der Literatur bereits eine Methode zur Darstellung von Xanthenderivaten
gibt,[91] haben wir versucht, die bisher unbekannten Derivate 52g, 52h und 52i nach einem
neuen Verfahren zu synthetisieren. Dazu wurden zwei Äquivalente 46 und ein Äquivalent des
entsprechenden Iminiumsalzes in Gegenwart von NaOAc erhitzt. Im Falle der Iminiumsalze
12g und 12h gelangt man auf diese Weise zu den Xanthenderivaten 52g und 52h. Bei der
Umsetzung des in situ generierten Iminiumsalzes 12i erhält man ein Gemisch aus 50i und 52i.
(Der Reaktionsverlauf ist analog zu dem in Schema 7.1 wiedergegebenen Mechanismus). In
32 Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
Zukunft muß noch näher untersucht werden, ob sich diese Methode eventuell für die
Darstellung von Naturstoffen mit einem Pyrangerüst eignet. (Iridoid- und Secoiridoid-
Familie.[92, 93]
Schema 7.1: Versuche zur Aminoalkylierung von 1,3-Cyclohexandion mit ternären Iminiumsalzen;
Synthese der Xanthenderivate 52g, 52h, 52i und der Verbindungen 50i
H
CH3CH3
CH(CH3)2
CH3
NOC2H5
O
R1
R'
ef ghi
OO
R1
R1
OOH
O
OH
1
49g-49i
50g-50i
O
OOR1
H
OH O
OOR1
51g-51i 52g-52i
+H2NR'2Cl
48g-48i
OHO
+NR'2
R1
OHO
R1NHR'2
17e,17f, 47g-47i
Cl
Cl
46 12e-12i
Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen 33
7.2 Synthese von 1,4-Dihydropyridinen aus Acetessigester, 1,3-Cyclohexandion und
Iminiumsalzen
Für die Stabilität von 1,4-Dihydropyridinen ist das Substitutionsmuster entscheidend. In der
4-Position muß sich ein aromatischer Rest befinden, während mindestens eine benachbarte
Position durch einen elektronenziehenden Substituenten (Keto-, Cyano-, Nitro-, Sulfonyl-
oder Estergruppe) besetzt sein sollte. Da es immer noch einen großen Bedarf an Methoden zur
Darstellung unsymmetrischer 1,4-Dihydropyridinderivate gibt, sollte geprüft werden, ob
durch Variation unserer Standardverfahren solche Verbindungen hergestellt werden können.
Für die ersten Experimente wurden Acetessigester und 1,3-Cyclohexandion 46 als Edukte
gewählt. Aufgrund der Erfahrungen, die bereits bei der Aminoalkylierung von 1,3-Diketonen
gesammelt wurden, ist darauf verzichtet worden, die Mannich-Basen vom Acetessigester zu
isolieren. Deshalb wird eine Lösung aus Acetessigester und den ternären Iminiumsalzen 12b
bzw. 12f in Acetonitril 16 h bei Raumtemperatur gerührt und das Lösungsmittel anschließend
im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wird dann in Ethanol gelöst, mit Ammoniumacetat
und 1,3-Cyclohexandion versetzt und schließlich 3 – 4 h unter Rückfluß erhitzt. Nach
Aufarbeitung erhält man die 1,4-Dihydropyridinverbindungen 54a und 54b (Schema 7.2).
Schema 7.2: Synthese der 1,4-Dihydropyridinderivate 54a und 54b
Der Mechanismus der Reaktion wurde bisher nicht näher untersucht. Es ist nicht sicher, ob
die Mannich-Base 53 tatsächlich entsteht. Die konsequente Weiterentwicklung dieser Ideen
sollte zu einer Methode führen, die sich als Alternative zu einem von der BAYER AG
patentiertem Verfahren erweisen könnte.[94]
N
O
O
O
H
OO
O
NR'2
R1
Cl
+
OO
O
NHR'2
R1
R1
54a: R1 =
54b: R1 =Br
46, NH4OAc
66 %
53 %
EtOH
CH3CN
Cl
12b, 12f 53
34 Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
7.3 Ketofunktionalisierte Monopyridinderivate
Um die Anwendungsbreite von 1,3-Diketoverbindungen in unseren Dominoreaktionen zu
erkunden, wurde in einigen richtungsweisenden Experimenten getestet, ob sich diese
Verbindungen für die Darstellung von ketofunktionalisierten Monopyridinderivaten eignen.
Diese werden häufig als Synthesebausteine bei der Darstellung von Toranden verwendet. Es
stehen zwei Strategien zur Verfügung. Entweder setzt man die 1,3-Dicarbonylverbindung als
Nukleophil ein oder man nutzt die korrespondierende Mannich-Base zur Generierung des
Michael-Akzeptors.
Letzteres führt bei der Reaktion der Mannich-Base 17c mit 1,3-Cyclohexandion 46 zum 1,4-
Dihydropyridin 55 (Schema 19). Diese Verbindung, die bisher in der Literatur nicht bekannt
ist, kann mit Pd/C zum entsprechenden Pyridinderivat 56 dehydriert werden. Die Stabiltät von
55 an der Luft ist bemerkenswert, da die 4-Position des 1,4-Dihydropyridinringes nicht mit
einem aromatischen Rest substituiert ist.
Schema 7.3: Synthese des 1,4-Dihydropyridins 55 und der aromatisierten Verbindung 56
Zukünftige Untersuchungen müssen noch klären ob sich mit Verfahren, wie sie bei den
Synthesen mit Acetessigester genutzt wurden, höher substituierte Verbindungen darstellen
lassen.[95]
Der alternative Syntheseweg ist bei der Darstellung der Monopyridine 57a und 57b gewählt
worden. Dazu werden die β-Aminoketone 17a und 17b mit 1,3-Cyclohexandion 46 umgesetzt
(Schema 7.4).
Schema 7.4: Darstellung der ketofunktionalisierten Octahydroacridinderivate 57a und 57b
N
OO
H
N
OO
OH O
NH(CH3)2
Cl
+
NH4OAc
EtOH
Pd/C
Toluol
46
17c 55 56
O
NH(CH3)2
Cl
46 +
NH4OAc
EtOH N
O
n
n
17a: n = 1
17b: n = 0
57a: n = 1, 76 %
57b: n = 0, 42 %
Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen 35
Mittels dieser einfachen Methode gelangt man zu Verbindungen, die aufgrund ihrer
vielseitigen pharmakologischen Eigenschaften (bacterizid, zentralstimulierend,
gefäßerweiternd, antifibrillatorisch, spasmolytisch, antihypertensiv) besonders interessant
sind.[94] Zudem sind sie Ausgangsstoffe für die Synthese von biologisch interessanten
Azasteroiden.[96] Die Ausbeuten liegen deutlich höher als die des Verfahrens von
Zymalkowski et al.[72] Entfernt man durch eine Huang-Minlon-Reduktion die Ketogruppen,
sollte man zu Acridinderivaten gelangen, die sonst nur über mehrstufige Synthesen
zugänglich sind.[97]
7.4 Darstellung von Oligopyridinen mit Hilfe ketofunktionalisierter
Synthesebausteine
Wie in den vorhergehenden Abschnitten gezeigt, können 1,3-Diketoverbindungen (als
Mannich-Basen und als freie Ketoverbindungen) in unseren Verfahren eingesetzt werden. Die
Aminomethylierung der resultierenden Carbonylverbindungen sollte zu Mannich-Basen
führen, die sich wiederum für eine Umsetzung mit verschiedensten Ketonen anbieten. Mit
dieser Strategie kann man also schrittweise neuartige Oligopyridine mit mehreren potentiellen
Koordinationsstellen aufbauen. Als Edukte werden Tetrahydrochinolinonderivate eingesetzt,
da diese zu Produkten mit Bipyridinuntereinheiten führen, die später die Komplexierung
eines Metalls erlauben. In den ersten Studien, die von Keuper und Risch diesbezüglich
durchgeführt wurden, konnte mit Hilfe der Mannich-Base 17e die Bipyridinverbindung 59a in
guten Ausbeuten hergestellt werden (Schema 7.5).[54] In der vorliegenden Arbeit ist es
darüberhinaus gelungen, durch Variation der Ringgröße n und der Substituenten R und R1
eine Vielzahl neuer Verbindungen dieses Typs herzustellen (Schema 7.5). Alle Produkte
werden über einen Michael-Additions-Mechanismus gebildet. Im Falle des Fünfringketons
28c führt die Reaktion mit der Mannich-Base 17e zu einem Gemisch der
Dihydropyridinzwischenstufe 58c und des entsprechenden Bipyridins 59c. Die
Dihydropyridinzwischenstufe 58c kann jedoch leicht mit Sauerstoff zu 59c oxidiert werden.
Aufgrund der Schwierigkeiten, die bei der Synthese von substituierten β-Aminodiketonen
aufgetreten sind, kann als einziger Vertreter dieser Verbindungsklasse die Mannich-Base 17f
eingesetzt werden. Interessanterweise bleibt bei der Umsetzung dieser Verbindung mit den
Ketonen 28a und 28c die Reaktionssequenz auf der Stufe der Dihydropyridine 58d bzw. 58e
stehen. Diese lassen sich mit Sauerstoff nicht oxidieren. Auch hier zeigt sich die
stabilisierende Wirkung von aromatischen Resten in der 4-Position des Pyridinringes. Da
36 Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
dieser Strukturtyp neuartig ist, muß zukünftig noch näher geprüft werden ob durch
Abwandlungen des Verfahrens andere Substituenten R1 eingeführt werden können.
Schema 7.5: Synthese ketofunktionalisierter Bipyridinderivate
Die Bipyridine 59a und 59b lassen sich mit dem Methyleniminiumsalz 12e aminomethylieren
(Schema 7.6). Somit besitzt man wiederum Synthesebausteine, die sich für eine erneute
Umsetzung mit einem Keton anbieten.
Schema 7.6: Aminomethylierung der Bipyridine 59a, 59b mit dem Iminiumsalz 12e
N
NO
R
59a
59b
12e
NH(CH3)2
Cl
17m: R = H
17n: R = t-C4H9
bzw.
OHO
R1NHR'2
N
O
R
n
N
NO
R1
R
n
H
N
NO
R1
R
n
28a: R = H, n = 1
28b: R = t-C4H9, n = 1
28c: R = H, n = 0
58a: R = H, R1 = H, n = 1
58b: R = t-C4H9, R1 = H, n = 1
58c: R = H, R1 = H, n = 0
58d: R = H, R1 = C6H5, n = 1
58e: R = H, R1 = C6H5, n = 0
59a: R = H, R1 = H, n = 1
59b: R = t-C4H9, R1 = H, n = 1
59c: R =H, R1 = H, n = 0
Cl
Oxidation
+
EtOH NH4OAc
17e, 17f
Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen 37
Die Reaktion der Mannich-Base 17m mit Tetrahydrochinolinon 28a führt zu dem
Quaterpyridin 60 (Schema 7.7). Dabei entsteht das Produkt über eine aldolartige Addition
(vergl. Mechanismus in Schema 6.5, Kap. 6.2).
Schema 7.7: Synthese des Quaterpyridins 60
Die Struktur der Verbindung 60 läßt sich von dem denkbaren Michael-Additions-Produkt 61
durch die Anzahl der zu einem Stickstoffatom orthoständigen aromatischen Protonen
unterscheiden. Diese sind im 1H-NMR-Spektrum deutlich tieffeldverschoben. Während die
Verbindung 60 drei solcher Protonen besitzt, die im Spektrum bei 8.75 ppm zu erkennen sind,
würde das theoretisch denkbare Produkt 61 nur zwei Protonen dieser Art aufweisen. Mit den
Erkenntnissen, die bei der Synthese der Terpyridine in Kap. 6.3 gewonnen wurden, kann die
Versuchsdurchführung eventuell auch so variiert werden, daß Verbindung 61 bevorzugt
ensteht.
Eine Fortführung des vorgestellten Konzepts läßt sich realisieren, indem anstelle des
Tetrahydrochinolinons 28a 1,3-Cyclohexandion eingesetzt wird (Schema 7.8). Die
Umsetzung mit der Mannich-Base 17n liefert dann über den Michael-Additions-
Mechanismus das ketofunktionalisierte S-förmige Terpyridin 62.
N
N
N
N
17m +28a
NH4OAc EtOH
N
NN
N
45 %
Michael-Additions-Produkt
Aldol-Additions-Produkt
HH
H
H
H
60 61
38 Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen
Schema 7.8: Darstellung des S-förmigen ketofunktionalisierten Terpyridins 62
An diesem Punkt war eine weitere Aminomethylierung und eine anschließende Umsetzung
mit Tetrahydrochinolinon geplant. Jedoch scheiterte dieses Vorhaben bei den ersten
Testversuchen aufgrund der schlechten Löslichkeit von 62.
7.5 Synthesebausteine für die Darstellung von Toranden
Kronenether und deren selektive Affinität zu bestimmten Metallkationen sind seit längerem
bekannt. Die Synthese anellierter Pyridin-analoger Verbindungen, d.h. Macrocyclen, in denen
ausschließlich Pyridin-Stickstoffatome die Funktion der Sauerstoffatome in den Kronenethern
übernehmen, ist dagegen erst seit Mitte der 80iger Jahre dokumentiert.[74, 98-104]
Bei näherer Betrachtung vieler Torandensynthesen fällt auf, daß diese oftmals von
ketofunktionalisierten Octahydroacridinderivaten ausgehen. Viele der Synthesebausteine, die
verwendet werden, müssen mit erheblichem Aufwand hergestellt werden.[102] Es liegt daher
nahe, die oben vorgestellten Methoden für die Darstellung dieser Schlüsselbausteine zu
nutzen. Dazu wurde die bisher unbekannte Mannich-Base 17o aus Octahydroacridindion 63
und zwei Äquivalenten Methyleniminiumsalz 12e hergestellt. Die Umsetzung von 17o mit 2
Äquivalenten 1,3-Cyclohexandion liefert das heptacyclische Terpyridin 64 (Schema 7.9). So
gelangt man auf einfache Weise zu einem Strukturtyp, der sonst nur über mehrstufige
Synthesen zugänglich ist.[74]
+17n
NH4OAc
EtOH
N
NN
O
R
62: R = t-C4H9
46
55 %
Darstellung von Dihydro-, Mono-, Bi-, Ter- und Quaterpyridinen 39
Schema 7.9: Versuche zur Synthese von Bausteinen für Torandensynthesen
Die Umsetzung mit Tetrahydrochinolinon zum Quinquepyridin 65 gelang dagegen nicht. Eine
dünnschichtchromatographische Analyse des Rohproduktes deutet auf ein Gemisch mehrerer
Verbindungen hin. Vermutlich entstehen bei der Reaktion aufgrund der zwei möglichen
Reaktionswege (Michael-Addition, Aldoladdition) mehrere Isomere. Eine Trennung ist
aufgrund der geringen Löslichkeit und der ähnlichen Rf-Werte nicht möglich.
Durch die Erweiterung unserer Methodik auf 1,3-Diketoderivate steht uns ein sehr flexibles
Synthesewerkzeug zur Verfügung, das einen schrittweisen Aufbau von funktionalisierten
Oligopyridinen erlaubt. Das Verfahren führt beim 1,3-Cyclohexandion zu anellierten
Derivaten mit Oxogruppen in der δ-Position (bezogen auf das Stickstoffatom des
benachbarten Pyridinrings). Da die Ketogruppe die Position vorbestimmt, in die ein neuer
Pyridinring eintritt, lassen sich so 3,2´-verbrückte 2,2´-Bipyridinuntereinheiten einfügen. Will
man 3,3´´-verbrückte 2,2´-Bipyridinuntereinheiten einführen, so muß man von α-Oxo-
Verbindungen ausgehen, die sich z.B. mit einem Verfahren von Thummel [80] selektiv
darstellen lassen. Beide Verfahren ergänzen sich gegenseitig, so daß sich je nach Bedarf
maßgeschneiderte Ligandsysteme herstellen lassen.
N
OO
N
OO(CH3)2HN
N
NNOO
Cl Cl
63 17o
2 eq. 12e
46 %
46, NH4OAc EtOH
N
NN
NN
28a, NH4OAcEtOH
64 65
NH(CH3)2
40 Versuche zur Synthese tritoper Liganden
8 Versuche zur Synthese tritoper Liganden
Der wachsende Bedarf an neuartigen Liganden für die Konstruktion von supramolekularen
Systemen ist eine große Herausforderung für den präparativ arbeitenden Chemiker. Speziell
Oligopyridinstrukturen, die über drei Koordinationsstellen verfügen, sind in der Literatur
wenig vertreten.[32, 105-109] Vor diesem Hintergrund ist daher im Rahmen dieser Arbeit die
Synthese neuartiger tritoper Liganden mittels der von uns entwickelten Methoden untersucht
worden. Verwendung findet dieser Strukturtyp z.B. beim Aufbau, käfigartiger, zylindrischer
supramolekularer Ensembles.[32, 105] Denkbar wäre auch der Einsatz als Core-Molekül in der
Dendrimer-Chemie.[110-112] Zudem kann man von den Übergangsmetallkomplexen dieser
Verbindungsklasse interessante photophysikalische Eigenschaften erwarten.
8.1 Umsetzung von Phloroglucin mit der Mannich-Base des Tetralons
Als Ausgangsprodukt bietet sich das Phloroglucin (66) an, das über Keto-Enol-Tautomerie
mit seiner Triketoform 67 im Gleichgewicht steht (Abb. 8.1).
Abb. 8.1: Keto-Enol-Tautomerie beim Phloroglucin
Aus diesem Grunde kann man erwarten, daß eine dreifache Addition eines Michael-
Akzeptors möglich ist. Die ersten Testversuche hierzu sind mit der Mannich-Base des
Tetralons durchgeführt worden, da 68a nur eine α-H-acide Position neben der
Carbonylgruppe besitzt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß die Mannich-Base mit
sich selbst reagiert und es zur Bildung von polymeren Produkten kommt. Das eigentliche
Zielmolekül ist die Verbindung 69b. Die Mannich-Base 68a wurde zunächst nur als
Modellverbindung verwendet (Schema 8.1).
OH
OHHO
O
OO
Keto-Enol-Tautomerie
66 67
Versuche zur Synthese tritoper Liganden 41
Schema 8.1: Versuche zur Darstellung der tritopen Liganden 69a und 69b
Suspendiert man 3 Äquivalente Mannich-Base 68a, 1 Äquivalent Phloroglucin 66 und sechs
Äquivalente Ammoniumacetat in EtOH und erhitzt 16 h unter Rückfluß, verfärbt sich die
Reaktionslösung dunkel-rot. Nach der Aufarbeitung zeigt sich, daß das Rohprodukt aus
polaren polymeren Verbindungen besteht. Eine Auftrennung mittels Säulenchromatographie
ist daher nicht möglich. In einem Kontrollexperiment ist nur die Mannich-Base mit
Phloroglucin erhitzt worden, um zu prüfen ob der erste Schritt der Dominosequenz d.h. die
Addition des Michael-Akzeptors an 66 unter analogen Bedingungen erfolgt. Das resultierende
Rohprodukt besaß vergleichbare Eigenschaften, wie das aus dem ersten Versuch. Vermutlich
ist der Michael-Akzeptor nicht reaktiv genug, so daß es zu einer Polymerisation des
Phloroglucin kommt. Auch durch Variation der Versuchsdurchführung, analog zu dem
Verfahren, das für die Synthese der U-förmigen Terpyridine verwendet wurde, kann das
Zielmolekül 69a nicht hergestellt werden. Wäre die Synthese erfolgreich gewesen, hätte man
diese Methode auch auf Tetrahydrochinolinon (68b: X = N) übertragen können und wäre so
zu einer Verbindung (69b: X = N) mit drei Bipyridinunterheiten gekommen.
8.2 Darstellung eines neuartigen dreifachen 1,4-Dihydropyridins
Für das Gelingen der Synthese muß ein weitaus reaktiverer Michael-Akzeptor gefunden
werden. Das α,β-ungesättigte Keton 70, das aus der Mannich-Base 17e hervorgeht, erfüllt
diese Anforderung (Schema 8.2). Die beiden Ketogruppen bewirken eine doppelte
Aktivierung, so daß diese Verbindung sich für die Reaktion mit Phloroglucin aufdrängt.
Erhitzt man eine Suspension aus drei Äquivalenten 17e, einem Äquivalent Phloroglucin 66
N
N
N
X
X
X
X
O NH(CH3)2
Cl
3+66
NH4OAc
EtOH
68a: X = CH
68b: X = N
69a: X = CH
69b: X = N
42 Versuche zur Synthese tritoper Liganden
und sechs Äquivalenten Ammoniumacetat 4 h unter Rückfluß, so führt dies tatsächlich zu
einem einheitlichen Produkt 72, welches in 60 %iger Ausbeute isoliert werden kann.
Schema 8.2: Reaktion der Mannich-Base 17e mit Phloroglucin in Gegenwart von Ammoniumacetat
Über den genauen Mechanismus der Reaktion läßt sich nur spekulieren. Als gesichert kann
man die Entstehung des Michael-Akzeptors 70 annehmen, da dieser schon in anderen
Synthesen als reaktive Zwischenstufe genutzt wurde. Die Frage, die sich stellt, ist in welcher
Reihenfolge die einzelnen Reaktionsschritte stattfinden. Vermutlich läßt der aromatische
Charakter einer Verbindung nach einer einfachen Addition und Cyclisierung keine weitere
Michael-Addition zu, so daß man davon ausgehen kann, daß eine Zwischenstufe wie 71 im
Laufe der Reaktion gebildet wird. Vergleichbare Intermediate konnten bereits bei der
O
O
O
OH
HO
OH
HO OH
OH
O
NH(CH3)2Cl
NH4OAc
HO
N
N
N
O
O
O
N
N
N
O
O
O
H
H
H3
Oxidation
O
H
H
O
H
H
O
H2
H1
O
NH2(CH3)2Cl
O
-
∆
17e 70
66
33
71
72
73
Versuche zur Synthese tritoper Liganden 43
Reaktion von Iminiumsalzen mit 1,3-Cyclohexandion isoliert werden (s. Kap. 7.1). In
Gegenwart einer Ammoniakquelle wird 71 rasch zum Cyclisierungsprodukt 72 abreagieren.
(Es ist nicht sicher, ob das Ammoniak erst in diesem Schritt in die Reaktionssequenz eintritt
oder schon vorher mit dem Phloroglucin ein dreifaches Imin bzw. Enamin bildet (vergl.
Schema 6.4).) Interessanterweise bleibt die Reaktionssequenz auf der Stufe des dreifachen
Dihydropyridins 72 stehen. Diese Verbindung ist äußerst stabil. Vermutlich liegt dies an den
drei Wassermolekülen, die zwischen dem Carbonylsauerstoff und dem Proton am Stickstoff
über Wasserstoffbrückenbindungen fixiert sind. Löst man die Verbindung in DMSO-d6, so
können sowohl die beiden Protonen der Wassermoleküle als auch das Proton am Stickstoff im
1H-NMR Spektrum separiert und somit identifiziert werden. Die Verbindung zeigt dabei ein
ungewöhnliches Verhalten. Die drei H2O-Moleküle sind so stark an 72 gebunden, daß sie
durch Lösungsmittelmoleküle nicht bzw. außerordentlich langsam verdrängt und solvatisiert
werden.
Abb. 8.2: 1H-NMR-Spektrum der Verbindung 72 in DMSO-d6
Durch Austauschexperimente mit D2O konnte belegt werden, daß das Signal bei 11.95 ppm
durch das nicht gebundene Proton H1 des Wassermoleküls hervorgerufen wird. Dieses Proton
wird innerhalb von 10 min komplett durch Deuterium ersetzt, während der Austausch des
Protons H3 und des Protons H2 (Singuletts bei 7.87 ppm, 7.64 ppm, relative Zuordnung dieser
beiden Signale ist nicht möglich) mehrere Stunden dauert. Selbst durch Erhitzen können die
Wassermoleküle nicht aus der "Zange" der Carbonylgruppe und der NH-Gruppe befreit
werden. Im Hinblick auf Wirt-Gast-Systeme[12, 113-116] ist dieses Phänomen von besonderem
Interesse. In den meisten Lösungsmitteln scheint es zudem zu einer Aggregation der
Verbindung 72 zu kommen. Besonders deutlich wird dieses Verhalten, wenn man die Lösung
von 72 in CDCl3, CD3COCD3 oder MeOD NMR-spektroskopisch untersucht. Die 1H-NMR
(ppm)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.0
H1
H3 bzw. H2
44 Versuche zur Synthese tritoper Liganden
Spektren sind durch sehr breite Banden gekennzeichnet, was für eine Aggregatbildung
spricht.
Berechnungen in Zusammenarbeit mit Herrn Dr. Elstner[117] mittels ab initio Methoden
(DFTB) ergaben eine Bindungsenergie von 7.2 kcal/mol für ein H2O-Molekül (s. Abb. 8.3).
Der durchschnittliche Wert für eine Wasserstoffbrücke beträgt damit 3.6 kcal/mol. Vergleicht
man dieses Ergebnis mit Literaturdaten,[118] so ist die Bindung als mittelstark einzuordnen.
Abb. 8.3: Berechnetes Modell der Verbindung 72
Im FAB+-Massenspektrum bleibt 72 bei der Ionisierung komplett inklusive der
Wassermoleküle erhalten, so daß der Molekülpeak bei 495 m/z erscheint (441 + 3 H2O).
Für die Oxidation bzw. Dehydrierung von Dihydropyridinen existieren eine Vielzahl von
unterschiedlichen Methoden, mit denen sich 72 in das aromatisierte Produkt 73 überführen
lassen sollte.[119] Bei den meisten Oxidationsversuchen konnte das Edukt nahezu quantitativ
zurückisoliert werden (RuCl3/O2,[120] o-Chloranil,[121, 122] DDQ,[123] H2O2). Andere Varianten
wiederum führten zu einer Zersetzung des Eduktes (CAN[124], KMnO4,[123] MnO2,[125]
Cu(OAc)2,[126] HNO3,[127] NaNO2[128]). Ebenfalls vergeblich wurden noch Dehydrierungen mit
Pd/C[123] und Reduktionen des vinylogen Amids mit LiAlH4 versucht. Diese Befunde lassen
sich nur auf die Wassermoleküle zurückführen, welche die Dihydropyridinstruktur
stabilisieren und so eine Aromatisierung verhindern.
Die ungewöhnliche Struktur der Verbindung 72 ist bisher in der Literatur unbekannt. Es gibt
nur wenige vergleichbar aufgebaute scheibenförmige Moleküle.[129-131]
Versuche zur Synthese tritoper Liganden 45
8.3 Reaktion anderer Diketo-Mannich-Basen mit Phloroglucin in Gegenwart einer
Ammoniakquelle
Aufbauend auf der erfolgreichen Darstellung der Verbindung 72 gilt es zu prüfen, ob sich mit
anderen doppelt aktivierten Michael-Akzeptoren vergleichbare Verbindungen synthetisieren
lassen. In Frage kommen z.B. die Mannich-Basen 17d und 17c. Die Reaktion des
Dimedonderivats 17d mit Phloroglucin führte nicht zum gewünschten Resultat. Neben großen
Mengen Polymerisationsprokute wurde das Acridinderivat 74 isoliert (Schema 8.3).
Schema 8.3: Umsetzung der Mannich-Base 17d mit Phloroglucin in Gegenwart von Ammoniumacetat
Ähnlich verhält es sich mit der Mannich-Base vom Acetylaceton 17c. Auch hier wurde nicht
das dreifache Additionsprodukt erhalten, sondern neben großen Mengen
Polymerisationsprodukt das Pyridinderivat 75 (Schema 8.4).
Schema 8.4: Umsetzung der Mannich-Base 17c mit Phloroglucin in Gegenwart von Ammoniumacetat
Mannich-Reaktionen sind reversibel, so daß gelegentlich eine Rückreaktion zum
Imininiumsalz und Keton stattfindet. Die Produkte 74 und 75 können entstehen, indem der
Michael-Akzeptor an das entsprechende 1,3-Diketon addiert und die daraus resultierenden
1,5-Diketone in Gegenwart von Ammoniak zum Pyridin cyclisieren.
O
NH(CH3)2Cl
66
HO NH4OAc
+3
N
OO
EtOH
13 %
7417d
OH O
NH(CH3)2Cl
+66
N
OO
NH4OAc
EtOH
3
26 %
17c 75
46 Versuche zur Synthese tritoper Liganden
8.4 Synthese neuartiger, dreifacher Xanthenderivate
Um ein besseres Verständnis für die mechanistischen Abläufe zu bekommen, ist in den
Umsetzungen der Mannich-Basen 17c, 17d und 17e mit Phloroglucin auf eine
Ammoniakquelle verzichtet worden. So lassen sich eventuell Intermediate der
Reaktionssequenz isolieren und identifizieren (Schema 8.5). Erhitzt man ein Gemisch aus 3
Äquivalenten der Mannich-Base 17e und 1 Äquivalent 66 in Ethanol oder Eisessig unter
Rückfluß, so fällt ein weißer, schwerlöslicher Feststoff aus. Es handelt sich dabei um das
dreifache Xanthenderivat 77b. Ebenso können die Verbindungen 77a und 77c dargestellt
werden (Schema 8.5).
Schema 8.5: Umsetzung der Diketo-Mannich-Basen 17c, 17d und 17e mit Phloroglucin zu den
dreifachen Xanthenderivaten 77a, 77b und 77c
O
O
O
O
O
O
EtOH, HOAc
OH O
NH(CH3)2Cl
+66
3
17c 77c
O
NH(CH3)2Cl
66
HO
O
O
O
O
O
O
+
RR
17d: R = CH3
17e: R = H
3HOAc
O
O
O
OH
HO
OH
76: R = CH3
71: R = H
HO OH
OH
- 3 H2O
R
R
R
R
RR
RR
R
R
R
R
77a: R = CH3
77b: R = H
Versuche zur Synthese tritoper Liganden 47
Ein vergleichbarer Strukturtyp ist in Kap. 7.1 beschrieben. Die Entstehung dieser
Oxoverbindungen verläuft analog zu dem Mechanismus in Schema 8.2. Da jedoch kein
Ammoniak vorhanden ist, findet eine Cyclisierung zu den Xanthenderivaten 77a , 77b bzw.
77c statt. Aus diesen Befunden läßt sich ableiten, daß sowohl bei 17c und 17d die Michael-
Addition prinzipiell möglich ist. In Gegenwart einer Ammoniakquelle (Schema 8.3, 8.4)
entstehen wahrscheinlich auch die 1,4-Dihydropyridinderivate. Der entscheidende Punkt ist
womöglich die Tatsache, daß diese keine Wasserstoffbrückenbindungen mit Wasser ausbilden
können wie Verbindung 72. Im Falle des denkbaren Produktes der Mannich-Base 17d wird
dies durch die sterisch anspruchsvollen Methylgruppen erschwert, beim Acetylacetonderivat
17c durch die hohe konformative Flexibilität. Der fehlende Stabilisierungeffekt führt
vermutlich dazu, daß die Dihydropyridinringe hydrolysiert werden und der Michael-Akzeptor
vom Phloroglucin wieder abgespalten wird. Das freigesetzte α,β-ungesättigte Keton wird
dann wie oben beschrieben vom 1,3-Diketon abgefangen.
Da sich Xanthenderivate prinzipiell durch Behandeln mit Ammoniakquellen in die
entsprechenden Pyridinverbindungen umwandeln lassen,[92, 132] wurden hierzu einige
Experimente durchgeführt. Sowohl das Kochen in Eisessig mit einem Überschuß
Ammoniumacetat als auch das Behandeln mit einer alkoholischen Ammoniaklösung führen
nicht zum Erfolg. Die Edukte werden nahezu quantitativ zurückgewonnen. Der Unterschied
zu den bekannten Xanthensystemen liegt im zentralen aromatischen Ring, der offensichtlich
diese Reaktion blockiert.
Wie eine Datenbank-Recherche zeigt, ist der Strukturtyp der Verbindungen 77a, 77c und 77d
bisher noch nicht bekannt. Zwar gibt es einige Arbeiten, die sich mit der Darstellung von
Pyranderivaten ausgehend von Mannich-Basen beschäftigen, jedoch beruhen diese Synthesen
auf einem anderen Prinzip. Dort werden die aus einer Amineliminierung hervorgehenden
Michael-Akzeptoren in einer Hetero-Diels-Alder Reaktion mit Dienophilen umgesetzt.[133]
Obwohl die Synthese von tritopen Liganden nicht gelungen ist, sind die im Laufe der
Untersuchungen synthetisierten Verbindungen strukturell äußerst interessant. Dem Wissen
über die Anwendungsbreite von Mannich-Basen ist eine Vielzahl von neuen Erkenntnissen
hinzugefügt worden.
48 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen
9 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter
Kupplungsreaktionen
Ein Teil des gegenwärtigen Interesses an Materialien für die molekulare Elektronik richtet
sich auf Moleküle, die über räumlich getrennte, redox- und/oder photoaktive Komponenten
verfügen, die in elektronischer Wechselwirkung miteinander stehen.[7, 8, 15, 17, 134] Dazu müssen
molekulare Multikomponenten-Systeme dargestellt werden, deren Konformationen festgelegt
und deren Unterheiten auf die richtige Weise angeordnet sind.(s. Abb. 1.2) Für den Aufbau
linearer Moleküle mit großer räumlicher Trennung zwischen den aktiven terminalen
Komponenten bieten sich Alkene,[135, 136] Alkine,[17, 18, 24, 137, 107, 64] und Polyphenylderivate[138-
140] als Abstandshalter (Spacer) an. Diese Brücken erleichtern die elektronische Fernkopplung
zwischen den beiden endständigen Untereinheiten. So läßt sich bei photoaktiven,
lumineszierenden, zweikernigen Metallkomplexen die Lebensdauer des Triplettzustands stark
verlängern, da die Elektronen über ein ausgedehntes π∗-Elektronensystem delokalisiert
werden können. Erst kürzlich wurden Verbindungen hergestellt, in denen Alken- und
Polyphenylbrücken photoinduzierte Energie- und Elektronenübertragungen über erhebliche
Entfernungen ermöglichen.[140]
Für die Darstellung solcher verbrückten Systeme sind insbesondere moderne Palladium-
katalysierte Kupplungsreaktionen geeignet. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang die
Suzuki-,[60, 61, 63, 141-143] Stille-,[62, 63] Sonogashira-[64] und Heck-[59, 144] Kupplung. Mittels
dieser Methoden sollten sich mit den bromphenylsubstituierten Bi- und Terpyridinderivaten
aus Kap. 5 und Kap. 6 ditope Liganden herstellen lassen, die sich für eine Anwendung in der
Supramolekularen Chemie anbieten. Dabei führen die Verfahren zu unterschiedlichen
konjugierten Brückensystemen.
9.1 Suzuki-Kupplung
Methodisch untersucht wurde zunächst die Suzuki-Kupplung, mit der Boronsäure oder
Boronsäureesterderivate an halogensubstituierte Alkenyl-, Alkinyl-, Allyl-, Benzyl- oder
Arylreste addiert werden können.[142] Katalysiert wird die Reaktion durch geringe Mengen
Pd(Ph3)4 in Gegenwart einer Base (z.B. NaOH, NaOEt oder Na2CO3).
Um eine Verbrückung zwischen zwei bromphenylsubstituierten Bi- oder Terpyridinderivaten
einzubauen, muß ein bifunktionalisiertes Boronsäurederivat eingesetzt werden. Eine leicht
Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen 49
zugängliche Verbindung ist Benzol-1,4-diboronsäure (78), welche über eine Grignard
Reaktion hergestellt werden kann (Schema 9.1).[145]
Schema 9.1: Darstellung der Diboronsäure 78
Aus den zahlreichen Varianten ist für unsere Systeme eine Vorschrift gewählt worden, die
sich an den ursprünglichen Arbeiten von Suzuki[142] orientiert und sich bei analogen
Verbindungen bewährt hat (Schema 9.2).[60, 61, 141] Dabei wird die Reaktion in einem
Zweiphasengemisch aus Toluol und MeOH/Wasser durchgeführt. Als Base wird Na2CO3
verwendet, die in Form einer 2 M wässrigen Lösung dem Reaktionsgemisch hinzugefügt
wird. Das Zusammengeben der einzelnen Komponenten erfolgt sequenziell, wobei 2
Äquivalente der Halogenverbindung, 1 Äquivalent Diboronsäure und 5 Mol% Pd(Ph3)4
eingesetzt werden.
Schema 9.2: Suzuki-Kupplung mit der Diboronsäure 78
Um die Kupplung abzuschließen, wird zwischen 16 und 48 h unter Rückfluß erhitzt. Es ist
unbedingt notwendig, alle Lösungsmittel zu entgasen und die Reaktion unter
Argonatmosphäre durchzuführen, da der Pd(0)-Katalysator oxidationsempfindlich ist. Falls
die Umsätze der Kupplung nicht komplett sind, kann dies zum Teil mit Schwierigkeiten
verbunden sein. Eine Reaktionskontrolle über Dünnschichtchromatographie ist unerläßlich.
B(OH)2
B(OH)2
Br
Br
MgBr
MgBr
35 % über beide Stufen
Mg
1.) B(OMe)3
2.) H2O
78
B(OH)2
B(OH)2
2
Br
R
Pd(Ph3)4, 2 M Na2CO3
MeOH/Toluol
+
R
R
33, 34, 35 78 79 bzw. 80
50 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen
Häufig besteht bei großen Oligopyridinderivaten das Problem, daß diese selbst mit relativ
polaren Lösungsmittelgemischen (Dichormethan/Methanol; neutrales Al2O3) auf der Säule
bzw. auf der DC-Folie "eine Spur ziehen". Da sich die Rf-Werte nur gering unterscheiden, ist
das Abtrennen der Monomere von dem Kupplungsprodukt dann nicht möglich.
Tabelle 9.1: Suzuki-Kupplungen mit p-bromphenylsubstituierten Bi- und Terpyridinderivaten
Monomer
R =
Reaktionszeit,
Ausbeute
Kupplungsprodukt [%] Nr.
48 h, 52 % 79a
48 h, 99 % 79b
24 h, 92 % 79c
24 h, 58 % 79d
16 h, 90 % 79e
BrR RR
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
NN
N
N
N
N
NN
N
N
N
N
NN
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen 51
Tabelle 9.2: Suzuki-Kupplung mit m-bromphenylsubstituierten Bi- und Terpyridinderivaten
Monomer
R =
Reaktionszeit,
Ausbeute
Ausbeute Kupplungsprodukt [%] Nr.
48 h, 43 % 80a
24 h, 99 % 80b
48 h, 34 % 80c
In den Tabellen 9.1 und 9.2 sind die Ergebnisse der Suzuki-Kupplungen zusammengefaßt.
Als Ausgangsverbindungen sind m- und p-bromphenylsubstituierte Bi- und Terpyridine
verwendet worden, so daß die Brücke zwischen den terminalen Pyridineinheiten räumlich
moduliert werden kann. Wie später gezeigt wird, kann die räumliche Anordnung der
endständigen Komplexierungseinheiten von entscheidender Bedeutung sein. Die verbrückten
Systeme 79a und 79c weisen Ähnlichkeiten mit literaturbekannten Verbindungen auf.[60, 61]
Br
R
N
N
N
NN
NN
N
N
N
N
NN
NN
N
N
N
N
N
N
N
N
N
R
R
52 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen
Alle anderen Oligopyridine sind bisher nicht bekannt. Speziell die meta-verknüpften Brücken
sind bisher noch nicht beschrieben worden.
Exzellente Ausbeuten erzielt man überall dort, wo die resultierenden Oligopyridine
schwerlöslich sind, so daß sie während der Reaktion ausfallen. Da auf diese Weise die
Produkte ständig dem Gleichgewicht entzogen werden, sind die Umsätze nahezu quantitativ.
Besonders deutlich wird dieser Effekt bei den Verbindungen 79b und 80b. Bei 80c mußte auf
eine Variante zurückgegriffen werden, in der Dimethoxyethan als Lösungsmittel verwendet
wird. Nur so konnten zufriedenstellende Ausbeuten erreicht werden.
Die Charakterisierung der Kupplungsprodukte ist zum Großteil über 1H- und 13C-NMR-
Spektroskopie möglich. Die schlechte Löslichkeit behindert bei 79b, 79d und 79e die
Aufnahme der 13C-NMR-Routinespektren. Weitere Informationen lassen sich aus den FAB+-
MS-Spektren gewinnen, in denen die Molekülpeaks der Verbindungen zu sehen sind.
Mit der Suzuki-Kupplung ist ein Zugang zur effizienten Darstellung von verbrückten
Oligopyridinsystemen eröffnet worden. Durch die große Flexibilität bei der Synthese der
bromphenylsubstituierten Bi- und Terpyridinderivate sind wir somit in der Lage,
maßgeschneiderte verbrückte Liganden für den Einsatz in der Supramolekularen Chemie
herzustellen.
9.2 Versuche mit weiteren Pd(0)-katalysierten Kupplungsreaktionen
Zum Aufbau verbrückter Oligopyridinsysteme bietet sich die Heck-Reaktion mit sich
vinylsubstituierten Styrolderivaten an. Als mögliches Verbrückungselement kommt zum
Beispiel das 1,4-Divinylbenzol 81 in Frage (Schema 9.3).[146] Ein Katalysatorsystem, das
erstmalig von Jeffrey[147] verwendet wurde und anschließend von de Meijere et al.[59] mit sehr
guten Resultaten zur Kupplung von Styrolderivaten mit Arylhalogeniden eingesetzt wurde,
schien für unsere Verbindungen geeignet. Die Reaktion wird durchgeführt, indem die
Kupplungspartner Palladium(II)acetat (10 mol%), LiCl, K2CO3 und n-Bu4NBr (als
Phasentransferkatalysator) in DMF gelöst werden und die resultierende Lösung 24 h bei 100
° C erhitzt wird. Unter diesen Bedingungen war die Kupplung zwischen 2 Äquivalenten 35a
und einem Äquivalent 81 nicht erfolgreich. Die dünnschichtchromatographische
Untersuchung der Rohprodukte zeigt, daß der Umsatz nur sehr gering ist. Die Ursache für das
Scheitern der Reaktion ist vermutlich die Desaktivierung des Katalysators durch
Komplexierung mit dem Terpyridin. Palladium(II) bildet mit Bi- und Terpyridinen stabile
Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen 53
Komplexe.[64, 148] Interessanterweise findet man keine Publikation, in denen die Heck-
Kupplung für die Verbrückung von Oligopyridinen genutzt wird.
Eine weitere Synthesestrategie für die Darstellung verbrückter Systeme ist die Stille-
Kupplung. Mit dieser Pd(0)-katalysierten Reaktion lassen sich Stannyl-Verbindungen mit
Arylhalogeniden verknüpfen. Geeignete Verknüpfungsbausteine für eine doppelte Stille-
Kupplungsreaktion sind die Distannane 82a bzw. 82b. Für die Darstellung dieser
Verbindungen wurden Methoden publiziert, die eine selektive Generierung des E-,[149,150] und
des Z-konfigurierten Distannans[151] ermöglichen (Abb. 9.1). Da bei der Stille-Kupplung die
Stereochemie erhalten bleibt, können mit den beiden Isomeren Dimere mit unterschiedlicher
räumlicher Anordnung hergestellt werden.
Abb. 9.1: Distannanverbindungen 82a und 82b
Für die ersten Vorversuche ist auf das kommerziell erhältliche Vinyltributylstannan 83
zurückgegriffen worden (Schema 9.3). Die Edukte 35a und 83 werden in Dioxan gelöst, mit
Pd(Ph3)4 als Katalysator versetzt und 24 h bei 95 °C erhitzt. Zwar konnte
dünnschichtchromatographisch ein Produkt detektiert werden, jedoch verhinderten große
Mengen des Eduktes, welches einen sehr ähnlichen Rf-Wert hat, eine Isolierung. Daraufhin
wurde auf weitere Versuche verzichtet. Es wäre jedoch lohnenswert, diesen Weg weiter zu
verfolgen, da einige Varianten existieren, die sich gerade in der Pyridinchemie etabliert
haben.[ 62, 63, 152]
Die Sonogashira-Kupplung ist eine Methode, die durch Ziessel in die Oligopyridin-Chemie
eingeführt wurde.[17, 18, 24, 64, 137] In vielen seiner Publikationen greift er auf dieses Verfahren
zurück um alkinverbrückte Systeme herzustellen. Ausgangsverbindung sämtlicher Synthesen
ist das Trimethylsilylacetylen 84 (
Schema 9.3). Dieses läßt sich mit bromsubstituierten
Pyridinderivaten verknüpfen. Anschließend wird die Trimethylsilylgruppe mit Kaliumfluorid
abgespalten. Die Alkingruppe kann dann wiederum für eine erneute Kupplung genutzt
werden. Über das Katalysatorsystem macht Ziessel unterschiedliche Angaben. Das
ursprünglich entwickelte Verfahren nutzt Pd(PPh3)Cl2 als Katalysator-Vorgänger, der erst
durch die Gegenwart von CuI aktiviert wird.[153] Diese Methode hat den Nachteil, daß das
Kupfer mit den Oligopyridinprodukten Komplexe bildet, die nach der Reaktion mit KCN
SnBu3
Bu3Sn
bzw.
SnBu3
Bu3Sn
82a 82b
54 Synthese verbrückter Oligopyridinsysteme mittels Pd(0)-katalysierter Kupplungsreaktionen
dissoziiert werden müssen. In der neueren Variante wird die Reaktion in Diisopropylamin
durchgeführt, wobei Pd(Ph3)4 als Katalysator dient.[64] Es muß also keine zusätzliche Base der
Reaktionslösung beigemischt werden.
Bei eigenen Versuchen mit dem Terpyridin 35a und Trimethylsilylacetylen hat sich
herausgestellt, daß 35a eine zu geringe Löslichkeit in Diisopropylamin besitzt. Verwendet
man Gemische aus Diisopropylamin und Toluol oder THF sind die Umsätze sehr gering.
Auch Ziessel hat bei einigen Systemen mit dieser Metode nur geringe Ausbeuten (< 5 %)
verzeichnen können. Um das passende Katalysatorsystem und die passenden Lösungsmittel
für unsere Verbindungen zu finden ist eine systematische Reihenuntersuchung notwendig.
Schema 9.3: Untersuchte Pd(0)-katalysierte Kupplungsreaktionen
Um die Schwierigkeiten, die zum Teil bei den Pd(0)-katalysierten Kupplungsreaktionen
aufgetreten sind, zu umgehen wäre es zweckmäßig, vor den Kupplungen die Bi- bzw.
Terpyridinuntereinheiten an ein Metall zu koordinieren. So läßt sich verhindern, daß der
Katalysator desaktivert wird. In der Literatur ist dieser Ansatz an wenigen Beispielen erprobt
worden.[16, 107, 154] Erste eigene Versuche dieses Verfahren bei der Suzuki-Kupplung zu
nutzen, waren vielversprechend.
SnBu3
Pd(Ph3)4N
N
N
Br Pd(Ph3)4
TMS
Pd(OAc)2, LiCl, n-Bu 4NBr
Stille
Heck
Sonogashira
81
83 8435a
Rutheniumkomplexe 55
10 Rutheniumkomplexe
Ruthenium(II) als Zentralmetall in oktaedrischen Komplexen besitzt eine gefüllte
Unterschalenkonfiguration (t2g)6. Im Falle von Co(III) und Pt(IV) hat diese
Elektronenkonfiguration eine substitutionsinerte Koordinationssphäre zur Folge. Von Ru(II)
ist daher eine ähnliche Vielfalt an präparativen zugänglichen Komplexen zu erwarten, wie in
den Verbindungen von Co(II) und Pt (IV), die in der Entwicklung der klassischen
Komplexchemie durch Werner eine zentrale Rolle gespielt haben.[155] Allerdings
unterscheidet sich Ru(II) als Zentralmetall grundlegend in Bezug auf Reduktions-
Oxidationsreaktionen. Co(III)-Komplexe mit gewöhnlichen Aminliganden sind sehr
schwache Oxidationsmittel, die nach Aufnahme eines Elektrons in die aüßerst labilen Co(II)-
Komplexe übergehen. Oktaedrische Pt(IV)- Komplexe ergeben in einem Zwei-
Elektronenschritt planare Pt(II)-Komplexe. Im Gegensatz dazu kann Ru(II) in einem raschen
Ein-Elektronenschritt zu den meist inerten Ru(III)-Komplexen oxidiert werden. Die
Reduktionskraft der (+II)-Oxidationsstufe (bei NH3 oder aliphatischen Aminen E0 = 0.24 V)
nimmt stark ab und damit deren Stabiltät zu, wenn das Ruthenium mit Stickstoffliganden
komplexiert ist, die tiefliegende leere π*-Orbitale besitzen und damit als π-Akzeptoren
fungieren können. So beträgt z.B. das Normalpotential des Ru(bpy)32+/Ru(bpy)23+ Red/Ox-
Paares E0 = 1.24 V.[156] Die Elektronenspektren derartiger Komplexe zeichnen sich durch
langwellige Metall-Ligand Elektronentransferübergänge aus, wobei z.B. im Falle von
Ru(bpy)22+ ein metastabiler angeregter Zustand (Lebensdauer in Lösung ca. 0.6 µs) entsteht,
der sowohl stark reduzierend als auch oxidierend wirken kann. Es ist vor allem diese
Eigenschaft des Rutheniumbipyridinkomplexes, die zu einem starken Interesse an Reaktionen
im angeregten Zustand Anlass gegeben hat.[157]
Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es, durch Variation der Liganden in Ru(II)-Komplexen
sowohl die spektroskopischen, als auch die elektrochemischen Eigenschaften gezielt zu
beeinflussen. Um systematisch zu untersuchen, wie sich das Verhalten von mononuklearen
oktaedrischen Rutheniumkomplexen von verbrückten binuklearen unterscheidet, sind einige
Vertreter beider Verbindungsklassen dargestellt worden. In Kap. 9 wurde die Synthese
einiger phenylverbrückter ditoper Liganden mit Hilfe der Suzuki-Reaktion beschrieben. Diese
Verbindungen und die entsprechenden Monomere sollten für die Darstellung einiger
Rutheniumkomplexe eingesetzt werden. Da Rutheniumkomplexe U-förmiger Terpyridine von
anderen Arbeitsgruppen schon hinreichend untersucht worden sind, haben wird diese
Verbindungsklasse zunächst nicht berücksichtigt.[18, 139,140]
56 Rutheniumkomplexe
10.1 Mononukleare Rutheniumkomplexe
Für die Darstellung der Rutheniumkomplexe hat sich ein Weg bewährt, der sich an einer
Methode von Meyer et al.[158] orientiert und von Keuper bereits genutzt wurde.[159] Bei dieser
Strategie wird zunächst der Vorläuferkomplex 85 aus RuCl3 und 2,2´-Bipyridin hergestellt
(Schema 10.1).
Schema 10.1: Darstellung des Precursors 85
Dieser Precursor kann nun mit den entsprechenden S-förmigen Terpyridinen bzw. mit den
Bipyridinen zur Reaktion gebracht werden (Schema 10.2).
Schema 10.2: Synthese der mononuklearen Rutheniumkomplexe 86a und 86b
Ein Farbwechsel von schwarz zu dunkelrot zeigt, ob die Umsetzung erfolgreich war. Die
Komplexe werden mit Ammoniumhexafluorophosphat unter Anionenaustausch ausgefällt und
anschließend säulenchromatographisch an Aluminiumoxid aufgereinigt. Auf diese Weise
gelingt die Synthese der mononuklearen Rutheniumkomplexe 86a und 86b.
Die Charakterisierung der Verbindungen ist aufgrund der Komplexität sowohl der 1H- als
auch der 13C-NMR -Spektren schwierig. Die Zuordnung sämtlicher Signale, insbesondere im
Verschiebungsbereich der aromatischen Protonen, ist kaum möglich. Daher wird als
RuCl3*x H2O+2
NN
Ru(bpy)2Cl2*2 H2O
EtOH
85
NN
N2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
NN
2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
Ru(bpy)2Cl2*2 H2O
33d, NH4PF6
35a, NH4PF6
EtOH, H2O
85 %
45 %
85
86a
86b
Rutheniumkomplexe 57
einfachstes Merkmal zunächst das Integralverhältnis zwischen den aliphatischen und
aromatischen Protonen zur Strukturabsicherung herangezogen. Vergleicht man das 1H-NMR-
Spektrum des freien mit dem des koordinierten Liganden 86a, so zeigt sich eine Entflechtung
der zuvor teilweise überlappenden Methylenbrückensignale. Im Komplex sind sämtliche
Methylengruppenpeaks separiert. Weitere Informationen liefern die FAB+-Massenspektren,
die die Strukturen der beiden Komplexe 86a und 86b bestätigen.
Für die weiteren Untersuchungen dienten diese beiden Verbindungen als "Modellmonomere".
10.2 Binukleare Rutheniumkomplexe
Die Synthese der binuklearen Rutheniumkomplexe 87a, 87b und 87c ist bei den meta-
verbrückten ditopen Liganden 80b bzw. 80c und dem anellierten Liganden 60 ohne
Schwierigkeiten möglich (Schema 10.3). Dazu wurden jeweils zwei Äquivalente des
Precursors 85 mit den Liganden in einem EtOH-H2O-Gemisch 48 h unter Rückfluß erhitzt.
Auch hier zeigt sich wiederum am Farbwechsel der Reaktionslösung (schwarz ➝ rot), ob
eine Koordination stattgefunden hat. Die Komplexe können ebenfalls durch Ausfällen mit
Ammoniumhexaflourophosphat unter Anionenaustausch isoliert werden. Die Aufreinigung
erfolgt säulenchromatographisch, da sich im Rohprodukt noch geringe Mengen des
mononuklearen Komplexes befinden. Die Verbindungen lassen sich jedoch nur sehr schlecht
von der Säule eluieren, weshalb gewisse Ausbeuteverluste in Kauf genommen werden
müssen. Eine Charakterisierung über NMR-spektroskopische Analysen ist kaum möglich. Als
Indiz können nur die Integralverhältnisse zwischen den aliphatischen und den aromatischen
Protonen herangezogen werden. Als wichtigstes Instrument zur Strukturabsicherung dienen
die Massenspektren. Es hat sich bei unseren Untersuchungen herausgestellt, daß bei
Verbindungen mit einer Molekülmasse über ~ 1500 g/mol die FAB+-Ionisierung teilweise
nicht geeignet ist. Im Spektrum gehen die Peaks der Molekülfragmente im Grundrauschen
unter. In Zusammenarbeit mit Herrn Dr. Luftmann[160] konnte gezeigt werden, daß sich mit
der Elektrospray-Ionisierung sehr viel bessere Ergebnisse erzielen lassen. Alle Messungen
bestätigten eine erfolgreiche Komplexierung.
58 Rutheniumkomplexe
Schema 10.3: Synthese der binuklearen Rutheniumkomplexe 87a, 87b und 87c
Im Laufe der Untersuchungen sind auch die para-verbrückten Liganden 79b, 79c, 79d und
79e mit dem Precursor 85 umgesetzt worden. Während der Komplexierungsversuche war kein
deutlicher Farbwechsel, wie bei den anderen ditopen Verbindungen, zu beobachten. Vielmehr
fällt ein unlöslicher bräunlicher Niederschlag aus. Die dünnschichtchromatographische
Analyse des Rohproduktes deutet auf ein Gemisch mehrerer Verbindungen hin. Auf eine
Trennung ist verzichtet worden.
Dieses unerwartete Ergebnis kann nicht ohne weiteres erklärt werden. Der entscheidene
Unterschied dieser Systeme liegt in dem "Spacer" zwischen den beiden Koordinationsstellen.
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
N
N
N
N
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
N
N
85
80c
80b
60
NH4PF6
NH4PF6
NH4PF6
87b
87a
87c
Rutheniumkomplexe 59
Anscheinend kann sich in den meta-verknüpften Liganden 80b und 80c die Terphenylbrücke
von den beiden Metallzentren wegdrehen, so daß keine sterische Hinderung durch die
Koordinationssphäre (die jeweils anderen zwei Bipyridinliganden) des Rutheniums auftritt.
Anders sieht das bei den para-verknüpften Liganden 79b, 79c, 79d und 79e aus. Hier kann
die Brücke nicht durch eine Rotation einem sterischen Konflikt mit den Bipyridinliganden aus
dem Weg gehen. Im Falle des t-butylsubstituierten Liganden 79d ist das Scheitern der
Komplexierung auf die sterisch anspruchsvollen Substituenten zurückzuführen, die eine
Koordination blockieren. Dies läßt sich aus einem Kontrollexperiment mit dem monomeren
Bipyridin 33b ableiten.
Trotz des Scheiterns einiger Experimente muß an diesem Punkt noch einmal auf die Stärke
unserer Ligandsynthesen hingewiesen werden. Da wir die Möglichkeit haben, gezielt die
Verbrückung (meta- bzw. para-Verknüpfung) der Komplexierungseinheiten zu modulieren,
können wir flexibel auf sterische Probleme reagieren.
10.3 Elektronenspektroskopie
Im folgenden Abschnitt werden die UV-Spektren der hergestellten Rutheniumkomplexe
diskutiert.
______ 86b
- - - - 87b
Abb.10.1: UV-Spektren der Komplexe 86b und 87b
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Absorbance
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Absorbance
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
NN
2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
NN
2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
87b
86b
60 Rutheniumkomplexe
In Abb. 10.1 sind die Spektren des mononuklearen Komplexes 86b und des
terphenylverbrückten Komplexes 87b wiedergegeben. Auf den ersten Blick wird deutlich, daß
der Terphenylspacer zu keiner nennenswerten Verschiebungen der Absorptionsmaxima führt.
Die Spektren werden in beiden Fällen im sichtbaren Bereich durch eine starke Bande mit
einem Maximum bei 450 nm (86b) bzw. 453 nm (87b) dominiert. Diese Banden, die auf der
kurzwelligen Seite eine wenig ausgeprägte Schulter besitzen, können einem MLCT-Übergang
zugeordnet werden. Die Schulter ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß ein Übergang
von den d-Orbitalen des Metalls sowohl in die π*-Orbitale der 2,2- Bipyridinliganden als auch
in die π*-Orbitale des Liganden 33d bzw. der verbrückten Verbindung 80c stattfindet. Weitere
MLCT-Übergange findet man bei 235 nm (87b) und bei 244 nm (86b) .Die intensive Bande
bei ~290 nm wird durch π-π*-Übergänge innerhalb des Liganden hervorgerufen. Vergleicht
man die Spektren mit literaturbekannten analogen Systemen, so ist kein gravierender
Unterschied zu dem ausführlich untersuchten [Ru(bpy)3][PF6] festzustellen.[20, 161] Da keine
Rotverschiebung beobachtet wird, wie es für ein ausgedehntes π-Elektronensystem erwartet
werden kann, spricht alles dafür, daß die Terphenylbrücke mit den terminalen
Bipyridinuntereinheiten nicht in Konjugation steht.
____ 87c
- - - 87a
......... 86a
Abb. 10.2: UV-Spektren der Komplexe 86a, 87a und 87c
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
Absorbance
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
Absorbance
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
Absorbance
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
N
N
87a
87c
86a
NN
N2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
N
N
N
N
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
Rutheniumkomplexe 61
Ähnliche Resultate liefern die UV-Spektren des mononuklearen Komplexes 86a und des
binuklearen Komplexes 87a (Abb. 10.2). Es ist keine Verschiebung der Absorptionsmaxima
zubeobachten. Im Gegensatz zu den Komplexen 86b und 87b (Abb. 10.1) sind hier jedoch
die d-d-Metallübergänge als Schulter bei ~ 325 nm zu erkennen. Interessant ist das UV-
Spektrum des binuklearen Komplexes 87c, das zwei Maxima bei 370 nm und 385 nm
aufweist, die für Bipyridinkomplexe ungewöhnlich sind. Diese zusätzlichen Banden sind
womöglich auf die Planarität des Liganden 60 zurückzuführen. Die Methylenbrücken
zwingen die Verbindung in eine Konformation, in der eine Delokalisation der π-Elektronen
über den gesamten Liganden möglich wird.
10.4 Fluoreszenz-Spektren
Um die photophysikalischen Eigenschaften dieser neuen Verbindungen zu untersuchen, sind
exemplarisch Fluoreszenz-Spektren der binuklearen Komplexe 87b und 87c aufgenommen
worden. Strahlt man in die Absorptionsbande bei einer Wellenlänge von 464 nm ein, so
kommt es zu einer breiten Emission mit einem Maximum bei 607 nm (87c) bzw. 599 nm
(87b). Die Werte liegen in dem Bereich, der für analoge Systeme von verschiedenen
Arbeitsgruppen beschrieben worden ist.[20, 162] Entscheidend für die Fluoreszenz ist der
angeregte 3MLCT-Zustand. Die Lebensdauer dieses Zustandes kann, wie bereits in Kap. 9
beschrieben in binuklearen Komplexen durch "Spacer" verlängert werden. Die ersten
Vorversuche, die hier durchgeführt wurden sind positiv zu bewerten und bestätigen, daß die in
dieser Arbeit hergestellten Verbindungen reizvolle Eigenschaften aufweisen. In Zukunft soll
das photophysikalische Verhalten mit Hilfe von zeitaufgelösten Methoden genauer analysiert
werden.
10.5 CV-Messungen
Eine fundamentale Anforderung für die Nutzung von Oligopyridinrutheniumkomplexen in
vielen Anwendungen ist die Reversibilität von Reduktions- und Oxidationsprozessen.[15, 20, 31,
136, 156, 161, 163, 164] Nach einem Elektronentransfer muß der Komplex in seiner oxidierten bzw.
reduzierten Form stabil sein. Um das elektrochemische Verhalten genauer zu studieren, ist die
Cyclovoltammetrie ein wichtiges Werkzeug. Alle hergestellten Rutheniumkomplexe wurden
mit dieser Methode untersucht. Die genauen Versuchsbedingungen sind dem experimentellen
62 Rutheniumkomplexe
Teil (Kap.12) zu entnehmen. In allen Voltammogrammen der Komplexe sind drei Ein-
Elektronen-Übergänge zu sehen (s. Tabelle 10.1). Besonders deutlich erscheint ein reversibler
Oxidationsschritt (zwischen 1.271 und 1.345 V), der auf das Redoxpaar Ru2+/Ru3+
zurückzuführen ist. Desweiteren kann man jeweils zwei Reduktionsschritte im
Voltatammogramm erkennen, die das Resultat von Elektronenübergängen Ru2+/Ru1+ und
Ru1+/Ru0 sind. Wendet man die diagnostischen Kriterien von Shain und Nichols an,[165, 166]
stellt man fest, daß es sich um einen irreversiblen und einen quasireversiblen Schritt handelt.
(In der Literatur sind diese bei ähnlichen Systemen als reversibel charakterisiert worden. Die
Messungen wurden jedoch in einem anderen Lösungsmittel durchgeführt[167]). Gegenüber
dem Potential des [Ru(bpy)3][PF6]2-Komplexes ist das Oxidationspotential unserer
Verbindungen leicht zu positiveren Werten verschoben. Da die Oxidation von Ru2+ mit dem
Entfernen eines Elektrons aus dem t2g -Orbitals verbunden ist, kann man aus den Potentialen
auf die relativen Energien dieser t2g-Orbitale schließen. Sie liegen also etwas tiefer als beim
[Ru(bpy)3][PF6]2.
Tabelle 10.1: Ergebnisse der CV-Messungen
Komplex Eox[V] / Art
Ru2+/Ru3+
Ered,1[V] / Art
Ru2+/Ru1+
Ered,2 [V] / Art
Ru1+/Ru0
86a 1.305 / rev -1.307 / qrev -1.537 / irrev
86b 1.345 / rev -1.354 / qrev -1.642 / irrev
87a 1.319 / rev - 1.326 / qrev - 1.601 / irrev
87b 1.271 / rev -1.341 / qrev - 1.654 / irrev
87c 1.334 / rev -1.019 / qrev - 1.437 / irrev
Ru(bipy)3[PF6]21.240 / rev [156] -1.34 / rev -1.52 / rev
Interessant ist nun die Frage, ob bei den zweikernigen Komplexen 87a, 87b und 87c ein
Elektronentransfer von einem Metallzentrum zum anderen möglich ist. Eine Reihe von
experimentellen Beispielen, in denen Moleküle identische reduzierbare oder oxidierbare
Metallzentren besitzen, sind in der Literatur bekannt. Eine elektronische Wechselwirkung
zweier Zentren macht sich dabei oftmals durch eine Aufspaltung der entsprechenden Welle
bemerkbar.[140, 168] In Abb. 10.3 sind zum Vergleich die Voltammogramme der
mononuklearen Verbindung 86b und der binuklearen Verbindung 87b wiedergegeben. Eine
Aufspaltung der Ru2+/Ru3+-Welle ist bei unseren Systemen nicht zu beobachten. Deutlich
sichtbar ist jedoch die sehr viel größere Intensität der Oxidationswelle beim Komplex 87b, die
Rutheniumkomplexe 63
auf zwei gleichzeitig stattfindende Ein-Elektronenübergänge zurückzuführen ist. Zwar deutet
im Voltammogramm nichts auf eine elektronische Kopplung zwischen den Metallzentren hin,
jedoch lassen sich solche Kopplungen oftmals nur mit anderen Methoden z.B. der NIR-
Spektroskopie (NearInfraRed) beweisen.[140]
Sehr ähnliche Ergebnisse erhält man für die anderen zweikernigen Verbindungen 87a und
87c. Auffällig ist jedoch im Falle des Komplexes 87c das postivere Potential (0.321 V höher)
der Reduktionwelle Ru2+/Ru1+. Dies ist Indiz dafür, daß die LUMOs dieser Verbindung
niedriger liegen als beim [Ru(bpy)3][PF6]2. Die Methylenbrücken im Ligand 60 zwingen
diesen in eine planare Konformation, so daß sich eine ausgedehntes konjugiertes π-
Elektronensytem ausbilden kann. Führt man der Verbindung ein Elektron zu, so wird dieses
über das ausgedehnte π*-Orbitalsystem delokalisiert. Deswegen sind anellierte Oligopyridine
für die Darstellung von Komplexen mit interessanten spektroskopischen und
elektrochemischen Eigenschaften prädestiniert.
Abb. 10.3: Ausschnitt aus den Voltammogrammen der Verbindung 86b und 87b
(Welle bei ~ 0.6 V ist die Referenzverbindung Ferrocen)
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
00.511.522.5
E (V)
I (mA)/1000
86b 87b
64 Platinkomplexe
11 Platinkomplexe
11.1 Platinkomplexe in der Krebstherapie
Vor über 20 Jahren wurde das erste Mal über die Wechselwirkung zwischen doppelsträngiger
DNA und Terpyridin-Platinkomplexen berichtet.[169] Lippard fand heraus, daß diese
Verbindungen stark an die DNA binden, indem sie zwischen zwei benachbarten Basenpaaren
interkalieren. Dies führt zu einer partiellen Entwindung der DNA und somit zu einer
Veränderung des Leserasters bei der Translation. Neben der Interkalation durch die
aromatischen Liganden spielen auch kovalente Wechselwirkungen zwischen dem zentralen
Platinatom und den Nucleotidbasen der DNA eine entscheidene Rolle bei der Aktivität dieser
potentiellen Cytostatika. So konnte Lowe zeigen, daß Guanin-Reste über das Stickstoffatom
N7 an das Metall gebunden werden.[34] Bei dem Versuch, Interkalations-Verbindungen aus
einem kurzen synthetischen Oligonucleotid und einem Terpyridin-Platinkomplex zu
kristallisieren, stellte er einen Ligandenaustausch fest. Dabei wurde der Picolinligand des
quadratisch-planaren Komplexes durch die Purinbase ersetzt (s. Abb 11.1). Obwohl eine
ähnliche Substitutionsreaktion auch bei dem Anti-Tumormittel cis-Platin[170] beobachtet wird,
war der Austausch von Pyridinderivat-Liganden in der Literatur bisher nicht bekannt.
Abb. 11.1: Bindung eines Guanin-Restes an einen Terpyridin-Platinkomplex
Im Laufe seiner Forschungen testete Lowe diverse Platinkomplexe auf ihre Anti-Tumor-
Aktivität gegenüber Gebärmutterkrebs. Die positiven Ergebnisse seiner Arbeiten haben uns
dazu veranlaßt selber auf diesem Gebiet aktiv zu werden. Da uns mit den in Kap. 6
NH
N
N
O
N
N
O
H
HH
HHO
PO
O
O
O-
H
H
N
NN
Pt2+
N
N
N
Pt2+
N
DNA
7
Platinkomplexe 65
beschriebenen Methoden ein sehr effizientes Verfahren zur Synthese von substituierten,
anellierten Terpyridinen zur Verfügung steht, wird im folgenden deren Umsetzung zu Pt(II)-
Komplexen beschrieben.
11.2 Darstellung von Terpyridin-Platinkomplexen
Den einfachsten Zugang zu einer breiten Palette von Komplexen erlaubt ein Syntheseweg
nach Lowe,[171] der vom Diiodo-1,5-cyclooctadienplatin 88 ausgeht (Schema 11.1). Der
Cyclooctadienligand bewirkt eine Labilisierung der Iod-Platin-Bindung, so daß die
Iodliganden leicht mit AgBF4 entfernt werden können. Bei Zugabe eines Terpyridins wird
nun der Cyclooctadienligand selber ersetzt und man erhält in Gegenwart von Acetonitril den
Acetonitrilkomplex 89. Im letzten Schritt kann nun das Acetonitril als gute Abgangsgruppe
durch eine Vielzahl von anderen Liganden (z.B. Imidazol, Guanin, Thiazol, Thiophen, NH3,
H2O, Pyridin, Picolin, Thiolatderivate usw.) ersetzt werden. In dieser Arbeit wurde zunächst
nur 4-Picolin verwendet, da die Methylgruppe im 1H-NMR-Spektrum als Sonde dienen kann.
Schema 11.1: Darstellung der Terpyridin-Platinkomplexe 90
Die oben beschriebene Synthesemethode läßt sich an unseren Systemen ohne weiteres
durchführen. Das Entfernen der Iodliganden erfolgt problemlos in Aceton. Das ausfallende
AgI wird abfiltriert und man gelang so zum "nackten" [Pt2+COD][BF4]2-Komplex, der sich in
der Mutterlauge befindet. Gibt man diese Lösung zu einer Suspension des Terpyridinliganden
in Acetonitril fällt der Acetonitrilkomplex 89 aus. Dieser wird abzentrifugiert, in Acetonitril
suspendiert und dann mit 4-Picolin versetzt. Dabei kann man beobachten, wie 89 nach und
nach in Lösung geht, wobei der Platinkomplex 90 entsteht. Das Produkt wird schließlich mit
Pt
I
IN
NN
R1
n
n
Pt2+
N
C
Me
2 [BF4]
1.) AgBF4
2.) Terpyridin 34 4-Picolin
N
NN
R1
n
n
Pt2+
N
2 [BF4]
88 89 90
66 Platinkomplexe
Diethylether auskristallisiert bzw. ausgefällt. Eine Aufreinigung ist zum Teil nicht mehr
notwendig, kann aber durch langsame Diffusion von Diethylether in Lösungen der Komplexe
in Acetonitril erfolgen. Auf diese Weise gelingt die Darstellung einer Reihe von Komplexen.
Wie man der Tabelle 11.1 entnehmen kann, liegen die Ausbeuten zwischen 50 und 72 %. Da
alle Verbindungen in Acetonitril löslich sind, lassen sie sich NMR-spektroskopisch
charakterisieren.
Tabelle 11.1: Darstellung der Terpyridin-Platinkomplexe 90a-90g
Nr. R1n Ausbeute
90a 166
90b 163
90c 172
90d 150
a
90e 160
a
90f 151
a
90g 264
a
aDiese Liganden wurden von R. Keuper synthetisiert
Auf Seiten des Terpyridins ist eine große Variationsbreite bezüglich der
Methylenbrückenlänge n und dem Rest R1 möglich. Für die Aktivität der Platin-
Verbindungen 90 können diese strukturellen Merkmale entscheidend sein. In diesem Punkt
wird der Vorteil unserer Terpyridinsynthesen gegenüber den literaturbekannten Methoden
deutlich. In der vorliegenden Arbeit konnten so zum ersten Mal funktionalisierte verbrückte
Terpyridine für die Darstellung von Platinkomplexen eingesetzt werden.
Br
Br
N
O
H
OCH3
Platinkomplexe 67
11.3 Röntgenstrukturanalyse des Platinkomplexes 90e
Abb. 11.2: Röntgenstrukturanalyse[172] des Platinkomplexes 90e
Der Komplex 90e hat eine verzerrt quadratisch-planare Geometrie, in der der Picolinligand
um 54.4° aus der Molekülebene verdreht ist. Der dreizähnige Ligand besitzt nicht den idealen
"Bißwinkel". Das hat zur Folge, daß der N1–Pt–N2 und der N3–Pt–N2 Bindungswinkel nur
79.6° bzw. 80.4° beträgt und die Bindungslängen Pt–N1 (2.043 Å) und Pt–N3 (2.048 Å)
etwas verlängert sind. Mit 1.926 Å ist die Bindung zwischen dem zentralen Terpyridin-
Stickstoff N2 und dem Platin gegenüber der Pt–N4-Bindung (2.021 Å) stark verkürzt. Diese
verzerrte Geometrie führt zu einer starken Überlappung des freien Elektronenpaars am
zentralen Stickstoff N2 im Terpyridin mit dem σ-Orbital des Platinatoms, woraus der
sogenannte Transeffekt[155] resultiert. Die Substitution eines trans-ständigen Liganden (in
unserem Fall der Picolinligand) über einen assoziativen Mechanismus wird stark
beschleunigt. Zusätzlich ist noch ein Abzug von Elektronendichte aus den π-Orbitalen vom
Metallatom in die nichtbindenden π*-Orbitale des Terpyridinliganden möglich. Die
Bindungslänge Pt-N1 der Verbindung 90e ist vergleichbar mit den Daten eines ähnlichen
Komplexes von Lowe.[35] Da die Aktivität der Platinkomplexe durch die Leichtigkeit der
Substitution des Picolinliganden durch eine Nukleosidbasen bestimmt wird, sind diese neuen
Verbindungen für den Einsatz in der Krebstherapie interessant. Mit den uns zur Verfügung
stehenden Mitteln sollten sich in Zukunft noch eine Reihe weiterer Terpyridin-
Platinkomplexe darstellen lassen.
N1
N2
N3
N4
Pt
68 Platinkomplexe
11.4 Platinkomplexe in der Supramolekularen Chemie
Lumineszierende Platin(II)-Komplexe wie z.B. Pt(α-Diimin)X2 (X = Halogen) und Pt(α-
Diimin)2 haben in der letzten Zeit großes Interesse geweckt, da sie reizvolle spektroskopische
und photophysikalische Eigenschaften besitzen. Im Gegensatz zu den oktaedrischen
Komplexen des Typs [M(bpy)3]n+ ( M = d6 Metall-Ion, bpy = 2,2´-Bipyridin) emittieren diese
Verbindungen bei Lichtabsorption auch im festen Zustand. Dies ist ein ungewöhnliches
Phänomen in der Koordinationschemie. Aber auch über die Photochemie in Lösung ist in der
Literatur berichtet worden.[173]
In diesem Zusammenhang sollten Komplexe oder auch supramolekulare Strukturen
hergestellt werden, die im Vergleich mit den photoaktiven Einzelkomponenten andere
neuartige Eigenschaften aufweisen. In der Vergangenheit hat es sich z.B. oftmals gezeigt, daß
die angeregten Triplettzustände solcher Systeme eine viel höhere Lebensdauer aufweisen als
die entsprechenden mononuklearen Verbindungen. Zwei Strategien zum Aufbau von
supramolekularen Systemen wurden im Rahmen dieser Arbeit verfolgt.
Die erste Strategie, die verfolgt wurde gründete sich auf das in Schema 11.1 verwendeten
Syntheseverfahren. Mit Hilfe des Terpyridinliganden 34c und der pyridinsubstituierten
Verbindung 34d wurde versucht, polynukleare Platinkomplexe schrittweise aufzubauen. Der
Acetonitrilkomplex 89c läßt sich nach der bekannten Methode problemlos darstellen. Die
Umsetzung mit dem Liganden 34d zum Komplex 91 scheitert jedoch.
Schema 11.2: Versuchte Synthese des Platinkomplexes 91
N
NN
R1
Pt2+
N
C
Me
2 [BF4]
34d
N
NN
R1
Pt2+
2 [BF4]
N
NN
N
[Pt2+COD][BF4]2
89c: R1 = C6H591
Platinkomplexe 69
Das 1H-NMR des erhaltenen Produktes ist durch strukturlose Banden gekennzeichnet, die
eine genaue Interpretation schwierig machen. Allem Anschein nach ist durch den Transeffekt
die Bindung zu dem Pyridinsubstituenten des Terpyridinliganden 34d zu schwach um diesen
nachhaltig zu koordinieren. Wäre die Reaktion erfolgreich gewesen, so hätte man über den
freien dreizähnigen Liganden ein weiteres Platinatom anbringen können. Die mehrfache
Wiederholung dieser Synthesesequenz würde dann zu polynuklearen Sytemen führen. Wie
sich in zusätzlichen Experimenten gezeigt hat ist es nicht möglich, vorab den Liganden 34d in
der in Schema 11.1 gezeigten Synthese einzusetzen und den so erhaltenen Komplex mit 89c
umzusetzen. Die Reaktion des "nackten" [Pt2+COD][BF4]2-Komplexes mit dem Liganden 34d
führt zu einem unlöslichen Feststoff. Vermutlich stört der Pyridinrest, indem er sofort an ein
weiteres Platinatom koordiniert.
Für den Aufbau von Pt(II)-Koordinationspolymere ist eine Strategie denkbar, bei der zwei
verschiedene Ligandtypen als "Bausteine" eingesetzt werden. Als Verbrückungselement
zwischen den Metallzentren bieten sich die beiden ditopen, dreizähnigen Ligandsysteme 79a
bzw. 80a an. Um zu unverzweigten polymeren Strukturen zu gelangen, wird ein weiterer
verbrückender einzähniger Ligand benötigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das 4,4´-
Bipyridin 94 verwendet. Die Eignung dieser Liganden ist zunächst in einigen
Modellreaktionen getestet worden.
Die Umsetzung der ditopen Liganden 79a und 80a mit zwei Äquivalenten [Pt2+COD][BF4]2,
analog zu dem in Schema 11.1 beschriebenen Verfahren, liefert die zweifachen
Acetonitrilkomplexe 92a und 92b. Versetzt man diese mit 4-Picolin so gelangt man
problemlos in guten Ausbeuten zu den binuklearen Platinkomplexen 93a und 93b (Schema
11.3).
70 Platinkomplexe
Schema 11.3: Synthese der verbrückten binuklearen Komplexe 93a und 93b
Beide Verbindungen besitzen eine ausreichende Löslichkeit in deuteriertem Acetonitril, um
sie sowohl 1H- als auch 13C-NMR-spektroskopisch zu untersuchen. Die 1H-NMR-Spektren
sind trotz der Vielzahl von Protonen aufgrund der Symmetrie der Verbindung sehr
übersichtlich, so daß die Interpretation keine Probleme bereitet. Ähnliches gilt auch für die
13C-NMR-Spektren, in denen alle Kohlenstoffsignale deutlich zu erkennen sind. Zusätzliche
Informationen liefern die Massenspektren. Bewährt hat sich dabei die Elektrospray-
Ionisierung.
Die Experimente demonstrieren die Eignung der Verbindungen 79a und 80a als Liganden in
der Platinkomplexchemie. Ersetzt man die beiden endständigen Picolinreste nun durch 4,4´-
Bipyridinliganden, so besteht die Möglichkeit zu polymeren Strukturen zu gelangen. Um
dieses Konzept zu prüfen muß getestet werden, ob sich zwei Terpyridin-Platin-Fragmente
[(CH3CN)Pt(79a)Pt(CH3CN)][BF4]4[(CH3CN)Pt(80a)Pt(CH3CN)][BF4]4
bzw.
79a bzw. 80a
2 eq. [Pt2+COD][BF4]2
2 eq. 4-Picolin
N
N
N
Pt2+
NN
N
N
Pt2+ N
4 [BF4]
4 [BF4]
bzw.
71 %
74 %
93a
93b
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
92a 92b
Platinkomplexe 71
über 4,4´-Bipyridin verbrücken lassen. Zunächst wird der Vorläuferkomplex 89c synthetisiert
und dann mit einem 0.45 Äquivalenten 94 versetzt. Der binukleare Komplex 95 läßt sich in
51 %iger Ausbeute isolieren.
Schema 11.4: Darstellung des binuklearen Platinkomplexes 95
Mit den beiden vorgestellten Synthesekonzepten sollte die Darstellung von polymeren
„molekularen" Drähten gelingen. Erste Versuche sind im Rahmen dieser Arbeit unternommen
worden. Dazu wurde eine Suspension der beiden Platin-Precursorkomplexe 92a und 92b der
mit 1.5 Äquivalenten 4,4´-Bipyridin versetzt (Schema 11.5). Im Falle des Precursors 92a fällt
das Polymer 96a während der Reaktion als leuchtend gelber Niederschlag aus. Das Produkt
96b bleibt vollständig in Lösung, kann aber durch Zugabe von Diethylether ausgefällt
werden. Auf die Zugabe von entsprechenden Polymerendgruppen wurde verzichtet, da diese
über einen assoziativen Mechanismus Substitutionsreaktionen eingehen können, die zu einem
Aufbrechen der Polymerkette führen. Das Endprodukt wird also Acetonitril bzw. 4,4´-
Bipyridin Endgruppen besitzen.
N
N
N
Pt2+ N
4 BF4
NN
N
N
Pt2+
0.45 eq.
89c
NN
95
94
72 Platinkomplexe
Schema 11.5: Darstellung von Koordinationspolymeren mit 4,4´-Bipyridin und den Liganden 79a und
80a
In Zusammenarbeit mit Herrn Schweins und Herrn Prof. Dr. Huber[174] wurde über
Lichtstreuexperimente das Polymer 96b näher untersucht. Mit Hilfe dieser Analysen-Methode
können Aussagen über die Molmasse, Molmassenverteilung, Teilchengröße und
Teilchengestalt des Polymers erhalten werden. Dazu wurde das Polymer 96b in Acetonitril
gelöst und mit vertikal polarisiertem Laserlicht der Wellenlänge 532 nm bestrahlt. Man mißt
nun die Streulichtintensität in Abhängigkeit vom Beobachtungswinkel.
Tabelle 11.2 : Trägheitsradius, Molekulargewicht und Polymerisationsgrad n in
Abhängigkeit der Konzentration
Konz. [g/l] Trägheitsradius [nm] Molekülgewicht [g/mol] Polymerisationsgrad n
0.3228 26 13015 ~10
0.5380 43 27570 ~21
0.8608 74 46420 ~35
1.0760 158 97394 ~73
1.6140 155 63305 ~47
[(CH3CN)Pt(79a)Pt(CH3CN)][BF4]4[(CH3CN)Pt(80a)Pt(CH3CN)][BF4]4
bzw.
92a 92b
1.5 eq. 94
N
N
N
Pt2+
NN
N
N
Pt2+
NN
N
N
N
Pt2+ N
N
N
Pt2+
NN
n
4n [BF4]
4n [BF4]
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
N
n
96a
96b
Platinkomplexe 73
Führt man die Messungen bei unterschiedlichen Konzentrationen durch, so zeigt das Polymer
ein interessantes Verhalten. Da die Polymerisation in Gegenwart von Acetonitril reversibel ist
(Acetonitril kann an die Metallzentren koordinieren und so eine Depolymerisation bewirken),
bilden sich in Abhängigkeit der Konzentration in Lösung verschieden große Aggregate (s.
Tabelle 11.2). Bei einer Konzentration von 1.0760 g/l ist der Polymerisationsgrad am
größten. Man erhält für die Molekülmasse einen Wert von 97394 g/mol. Die Experimente
zeigen eindrucksvoll wie effektiv sich mit dem Liganden 80a und 4,4´-Bipyridin Platin-
Koordinationspolymere darstellen lassen. In Zukunft soll das interessante Verhalten des
Polymers 96b in Lösung noch näher untersucht werden.
In der Literatur sind solche Pt(II)-Koordinationspolymere unbekannt. Lediglich Puddephatt et
al. beschreiben die Synthese einiger Platin-Dendrimere.[175]
11.5 Diskussion der UV-Spektren
Es gibt nur wenige Studien über die spektroskopischen Eigenschaften von Terpyridin-
Platinkomplexen. Lippard et al. berichten über die UV-Spektren von [Pt(terpy)Cl]Cl und
[Pt(terpy)(SCH2CH2OH)]NO3, haben aber nicht die Absorptionsbanden den entsprechenden
Übergängen zugeordnet.[176] Genauere Untersuchungen erfolgten durch Che et al.[173] Die
Absorptionspektren des binuklearen Komplexes 93a und des mononuklearen Komplexes 90c
sind in der Abb. 11.3 gezeigt.
_____ 93a
- - - 90c
Abb. 11.3: UV-Spektren der Komplexe 93a und 90c
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
Absorbance
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
Absorbance
N
N
N
Pt2+
NN
N
N
Pt2+ N
4 [BF4]
N
N
N
Pt2+
N
2 [BF4]
93a
90c
74 Platinkomplexe
Es wird deutlich, daß die Absorptionsbanden die gleiche Lage haben. Die Polyarylbrücke in
93a bewirkt also keine Verschiebung der Absorptionsmaxima. Die Bande bei 417 nm ist in
beiden Fällen dem Metal-Ligand-Charge-Transfer (MLCT) Pt(5d)→Terpy (π*) zuzuordnen.
Das läßt sich aus Dichloro-(bipyridin)-platinkomplexen ableiten.[173] Interessanterweise hat
das Substitutionsmuster am Terpyridinliganden selber einen starken Einfluß auf die Lage der
MLCT -Bande. Besitzen die Liganden in der 4-Position aromatische Substituenten (d.h. genau
die Position, in der wir mit unseren Synthesemethoden eine Vielzahl von verschieden Resten
anbringen können), wird die Absorption zu höherer Wellenlänge verschoben (417 nm
gegenüber ca. 390 nm für den unsubstituierten Terpyridinliganden). Bemerkbar macht sich
das im Falle des Komplexes 90d, wo noch eine zusätzliche intensive Bande bei 495 nm
auftritt. Im Gegensatz zu allen anderen Platinkomplexen, die leuchtend gelb sind, ist dieser
Komplex violett. Die Banden bei 397, 350, 317 und 301 werden von Che et al.[173] auf eine
Vermischung von Intra-Ligand (IL) und angeregten Metall-Ligand-Charge-Transfer-
Zuständen des [Pt(terpy]L]2+-Komplexes zurückgeführt. Das heißt, daß die Struktur der
Banden im Bereich von 301–395 nm stark vom Liganden L abhängig ist.
In Abb. 11.4 sind die UV-Spektren des binuklearen Komplexes 93b und des Polymers 96b
wiedergegeben. Die Verbrückung der Metallzentren über 4,4´-Bipyridin und über Ligand 80a
führen auch hier zu keiner Verschiebung der Absorptionsbanden.
----- 93b
––– 96b
Abb. 11.4: UV-Spektren des binuklearen Komplexes 93b und des Polymers 96b
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Absorbance
600550500450400350300250200
Wavelength (nm)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Absorbance
4 [BF4]
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
93b
Platinkomplexe 75
11.6 Fluoreszenz-Spektren
Es ist seit längerem bekannt, daß Terpyridin-Platinkomplexe im festen Zustand fluoreszieren.
Es sind jedoch nur wenige Beispiele bekannt, in denen diese Verbindungen auch in Lösung
dieses Phänomen zeigen. Im Gegensatz zu [Pt(terpy)L]2+ emittieren jedoch die [Pt(4-R-
terpy)L]2+ Komplexe auch in Lösung bei Lichteinstrahlung. Dies galt es exemplarisch zu
überprüfen. Strahlt man bei Komplex 93a in die Bande bei 390 nm ein, so kommt es zu einer
breiten Emission mit einem Maximum bei 595 nm. Einen ähnlichen Wert erhielt auch Che bei
seinen Messungen, wobei er die Emission auf einen angeregten MLCT-Zustand
zurückführt.[173] Die Lebensdauer dieser Zustände soll in Zukunft noch gemessen werden. Es
wäre sicherlich reizvoll zu sehen, ob die Polyarylbrücke einen direkten Einfluß hat.
76 Ausblick und Zusammenfassung
12 Ausblick und Zusammenfassung
Aufgrund des außerordentlich großen Anwendungspotentials von Mono,- Bi-, Ter- und
Oligopyridinderivaten ist die Entwicklung von leistungsfähigen Synthesemethoden
Mittelpunkt vieler Forschungsarbeiten.[63, 152, 177, 176] Im Rahmen dieser Arbeit konnten
bestehende Verfahren verbessert und neue Methoden entwickelt werden, die es ermöglichen,
nach einer Art "Baukastenprinzip" diese wichtigen Verbindungsklassen einfach herzustellen.
Man verfügt somit über eine große Auswahl an Grundbausteinen, die sowohl für die
Darstellung von einfachen Komplexen als auch für den Aufbau von supramolekularen
Strukturen geeignet sind.
Die Umsetzung des Enamins 23 mit verschiedenen Mannich-Basen liefert die 1,5-Diketone
24, die mit Hydroxylaminhydrochlorid zu den entsprechenden
Tetrahydrochinolinderivaten 25 cyclisiert werden können. Durch die Wahl
der Mannich-Base können gezielt Derivate mit unterschiedlichsten
Substitutionsmustern hergestellt werden. So werden, ausgehend von
preiswerten Edukten, effizient wertvolle Schlüsselbausteine für die Synthese von
kondensierten Bi-, Ter- und Oligopyridinen erhalten. Zudem besitzt diese neue Methode ein
hohes Synthesepotential, das es bei der Darstellung von Pharmaka, Pflanzenschutzmitteln und
Naturstoffen mit einem Pyridingerüst in der Zukunft auszuschöpfen gilt.
Bipyridinderivate sind wichtige molekulare Komponenten in vielen supramolekularen
Systemen.[154, 178-180] Im Arbeitskreis Risch sind Methoden entwickelt worden, die die
Synthese unsubstituierter, kondensierter Systeme ermöglichen.[55] Im
Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig ein Schwerpunkt auf die
Darstellung funktionalisierter Derivate 33 gesetzt, die sich später
mittels Pd-katalysierten Kupplungsreaktionen verknüpfen lassen. Die
Kondensation der β-Aminoketone 17 mit den heteroaromatischen Ketonen 28 in Gegenwart
von Ammoniumacetat liefert die bisher unbekannten Bipyridine 33. Mit Hilfe eines neuen
Verfahrens, bei dem anstelle des Ketons 28a das entsprechende reaktivere Enamin 29b
eingesetzt wird, konnten die Ausbeuten stark erhöht werden. Die Variationsbreite bezüglich
der Substituenten kann somit erweitert werden, da sich nun auch konformativ flexible
Mannich-Basen einsetzen lassen.
NR2
R3
25
NN
R2
n
R33
Ausblick und Zusammenfassung 77
Die Umsetzung der ternären Iminiumsalze 12 mit dem Keton 28a in Gegenwart von
Ammoniumacetat führt zu den isomeren S- bzw. U-Terpyridinen. Bei dem von Keuper und
Risch systematisch untersuchten Eintopfverfahren konnte das
Isomerenverhältnis bisher nicht beeinflußt werden.[51] Gerade die U-
Terpyridine 34, die sich als Liganden für die Darstellung von
Chelatkomplexen besonders eignen, entstehen bei dieser Methode
oftmals nur in geringen Mengen. Durch eine gezielte Abwandlung der Reaktionsführung
konnten erstmalig in der vorliegenden Arbeit die U-Terpyridine 34 selektiv in guten
Ausbeuten dargestellt werden. Auf diese Weise wurden wichtige Bausteine für die Synthese
von Platinkomplexen und supramolekularen Ligandsystemen erhalten. Mit den Erkenntnissen,
die bei der Darstellung der U-Terpyridine gewonnen wurden, sollten auch andere Synthesen
noch einmal überprüft werden. Gerade bei der Herstellung von Toranden (s. Schema 7.9)
könnte sich die neue Synthesevariante als besonders erfolgreich erweisen.
Durch den Einsatz von 1,3-Dicarbonylverbindungen wurde eine Vielzahl neuartiger
funktionalisierter Pyridinderivate hergestellt. Im Laufe der
Untersuchungen hat sich gezeigt, daß mit Hilfe von
Acetylaceton und 1,3-Cyclohexandion bzw. der
entsprechenden Mannich-Basen dieser Verbindungen,
sowohl kleine Synthesebausteine wie 56, 57a und 57b als
auch größere Ligandsysteme wie das Quaterpyridin 60 dargestellt werden können.
Wie sich in einigen stichprobenartigen Experimenten herausstellte, lassen sich unter
Verwendung von Acetessigester, Iminiumsalz 12b bzw. 12f und 1,3-Cyclohexandion
unsymmetrische 1,4-Dihydropyridinderivate 54 synthetisieren. Mit den Erkenntnissen, die
bei den Bi- und Terpyridinsynthesen gewonnen wurden, sind einige
Variationen der Reaktionsführung denkbar, die zu einer Erweiterung
der Methodik führen sollten. Eventuell besteht die Möglichkeit,
anstelle von 1,3-Cyclohexandion die Imine einfacher Ketone
einzusetzen. Somit könnte eine Vielzahl neuer unsymmetrischer 1,4-Dihydropyridinderivate
hergestellt werden. Aufgrund ihrer biologischen Aktivität besteht ein großer Bedarf an
flexiblen Darstellungsmethoden für diese Verbindungsklasse.[84]
N
O
O
O
H
R
54
N
NN
R1
34
N
N
N
N
60
78 Ausblick und Zusammenfassung
Bei den Untersuchungen zur Synthese neuartiger tritoper Ligandsysteme sind einige
interessante Verbindungen mit ungewöhnlichen Strukturen isoliert worden. Die Reaktion der
Mannich-Base 17e mit Phloroglucin 66 in Gegenwart von Ammoniumacetat führt zu dem
sternförmigen dreifachen 1,4-Dihydropyridinderivat 72. Diese
Verbindung verfügt über drei "molekulare Zangen", die
jeweils ein Wassermolekül fixieren. Für die Darstellung von
Wirt-Gast Systemen ist diese Eigenschaft besonders reizvoll,
so daß in Zukunft untersucht werden muß, ob sich gezielt
andere organische Substrate (z.B. Harnstoffderivate,
Alkohole, Diole, H2O2, usw.) einbauen lassen. Die Fixierung
von bifunktionellen Derivaten hätte eine Aggregation zur Folge, die mit Hilfe von
Lichtstreuexperimenten verfolgt werden könnte.
Durch eine konsekutive Reaktionsführung konnte im Falle der Terpyridinsynthesen eine
Limitierung, die Entstehung von Isomeren, aufgehoben werden. Mit dem neuen Verfahren ist
ein Ansatz denkbar, der die Synthese von tritopen Liganden erlaubt, da man nicht mehr mit
der Bildung von Isomeren rechnen muß. Die konsekutive Umsetzung des Trisiminiumsalzes
97 mit drei Äquivalenten des Enamins 29b und drei Äquivalenten des Ketons 28a sollte zu
dem tritopen Liganden 98 führen. Dieser Ligand kann als Core-Molekül für dendrimere
Strukturen und zum Aufbau von vernetzten Koordinationspolymeren verwendet werden.
Schema 12.1: Strategie zur Synthese eines tritopen Liganden
N
N
N
O
O
O
H
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
72
NR'2
NR'2
R'2N
3 Cl 1.) 3 eq. 29b
2.) 3 eq. 28a
N
N
N
N
N
NN
N
N
97
98
Ausblick und Zusammenfassung 79
Mit Hilfe der Suzuki-Kupplung konnte ein Vielzahl von terphenylverbrückten
Ligandsystemen 79 bzw. 80 hergestellt werden, die sich für den Aufbau von
supramolekularen Strukturen eignen.
Dabei hat sich die enorme strukturelle
Variabilität der Bi- und Terpyridin-
synthesen als besonders vorteilhaft
erwiesen. Durch die Wahl der
Substituenten (m- oder p-Bromphenyl-
reste), kann die Verknüpfung der
terminalen Komplexierungseinheiten
flexibel gestaltet werden.
Die grundlegenden Entwicklungsarbeiten, die mit den ditopen Liganden, auf dem Gebiet der
Rutheniumkomplexchemie durchgeführt wurden, eröffnen ein völlig neues Forschungsgebiet.
Mit der Darstellung der binuklearen Komplexe 87a , 87b und 87c wurden die ersten Schritte
in Richtung Supramolekulare Chemie gemacht. Alle drei Verbindungen besitzen interessante
photophysikalische Eigenschaften, die mit zeit-
aufgelösten spektroskopischen Methoden noch näher
erforscht werden müssen. Sowohl das UV-Spektrum
als auch das Voltammogramm des planaren
Komplexes 87c weisen einige ungewöhnliche
Merkmale auf. Da der Ligand durch die
Methylenbrücken in eine planare Konformation gezwungen wird, kann sich ein ausgedehntes
π-Elektronensystem ausbilden. Dadurch ist gewährleistet, daß eine Kommunikation zwischen
den Metallzentren prinzipiell möglich ist. Deshalb sollten sich zukünftige Arbeiten noch
stärker auf die Synthese anellierter Ligandsysteme konzentrieren.
Mit einer neu entwickelten Strategie gelang erstmalig die Synthese von Pt(II)-
Koordinationspolymeren 96. Als Verbrückungselement zwischen den Metallzentren wurden
die beiden ditopen, dreizähnigen Ligandsysteme 79a bzw. 80a und das 4,4´-Bipyridin
verwendet. In der Literatur sind solche Pt(II)-Koordinationspolymere unbekannt. Mit Hilfe
von Lichtstreuexperimenten konnten die Größe und die Molekülmasse des Polymers 96b
bestimmt werden. Der hohe Polymerisationsgrad unterstreicht eindrucksvoll das Potential
dieses Synthesekonzeptes. Löslichkeitsprobleme verhinderten im Falle des Polymers 96a eine
RR
N
N
N
N
N
N
N
N
R =
79 bzw. 80
N
N
N
N
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
87c
80 Ausblick und Zusammenfassung
Charakterisierung über Lichtstreuung. Abhilfe könnte der Einbau von Alkylseitenketten in die
Terphenylbrücke des Liganden 79a leisten.[61] Da Terpyridinplatinkomplexe generell
interessante photophysikalische Eigenschaften besitzen,[173] ergeben sich für die polymeren
Systeme 96 eine Reihe von potentiellen Anwendungen.[61,181] In Zukunft müssen noch andere
Darstellungsmethoden geprüft werden. Dafür bietet sich eine Literaturmethode an, in der
nicht AgBF4 zum Entfernen der Iodatome der Ausgangsverbindung 88 benutzt wird, sondern
AgNO3.[37] Durch die Wahl eines anderen Gegenions kann eine Verbesserung des Löslichkeit
erreicht werden.
Das Potential der terphenylverbrückten Liganden 79 bzw. 80 ist bei weitem noch nicht
ausgeschöpft. Es existieren noch eine Reihe weiterer Metalle, die sich für die Darstellung von
binuklearen Derivaten und auch für Koordinationspolymere anbieten (Os(II), Rh(III), Fe(II),
Cu(I), usw.).[61, 181] In Zukunft muß zudem untersucht werden, ob die synthetisierten
phenylsubstituierten Bipyridinderivate sich als C,N,N-Liganden für die Darstellung von
Komplexen eignen (s. Abb. 12.1). Dabei wird das Metall über die zwei Stickstoffatome des
Bipyridins und über das Kohlenstoffatom (C2) des Phenylringes gebunden. Constable et al.
nutzten dieses Verhalten zur Darstellung einer großen Anzahl von unterschiedlichen
Komplexen mit sehr reizvollen photochemischen und photophysikalischen Eigenschaften.[182,
183, 184]
Abb. 12.1: Phenylsubstituierte Bipyridine als C,N,N-Liganden
4n [BF4]
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
N
n
96b
N
N
M
M = Pt, Pd, Ru
Ausblick und Zusammenfassung 81
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Reihe von neuartigen Terpyridinplatinkomplexen 90
synthetisiert. Diese sind aufgrund ihrer cytostatischen Wirkung in letzter Zeit stark in den
Mittelpunkt des Interesses gerückt.[36, 37] Bisher wurden als Terpyridinliganden nur Sechsring-
und Siebenringderivate (n, m = 1 bzw. 2) eingesetzt.
Denkbar wären noch Fünfringderivate (n, m = 0) bzw.
Verbindungen die rechts und links unterschiedliche Brücken
aufweisen (n ≠ m). Durch die Variation der Brückenlänge
kann man den Bißwinkel verändern und so gezielt auf die
Aktivität Einfluß nehmen. Mit dem in Kap. 6.3
beschriebenen neuen Verfahren sollten sich solche Systeme
darstellen lassen. Zudem kann der Rest R1 variiert werden. Die elektronischen Eigenschaften
(elektronenziehend oder elektronenschiebend) dieses Substituenten können als zusätzliches
Werkzeug genutzt werden um die Pt-N2-Bindung zu modulieren. In der vorliegenden Arbeit
wurde nur 4-Picolin als Ligand X eingesetzt. Denkbar sind jedoch eine Vielzahl weiterer
Verbindungen, wie z.B. Imidazol, Guanin, Thiazol, Thiophen, NH3, H2O, Thiolatderivate
usw.. Man hat somit die Möglichkeit durch einen kombinatorischen Ansatz eine
Substanzbibliothek aufzubauen, in der nach potentiellen Wirkstoffen gesucht werden kann.
Unberücksichtigt blieben bisher substituierte S-förmige Terpyridine 35 und Bipyridine, die
sich ebenfalls für die Synthese von pharmakologisch interessanten Platinkomplexen
eignen.[38, 39, 182, 183, 185,]
In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß ausgehend von Iminiumsalzen und
Mannich-Basen mit sehr einfachen Verfahren eine große Palette an interessanten Mono-, Bi-,
Ter- und Oligopyridinderivaten hergestellt werden kann. Durch das breite
Anwendungspotential dieser Verbindungklassen in der Organischen, Anorganischen und
Supramolekularen Chemie ergeben sich vielfältige Perspektiven, die dazu beitragen werden,
daß dieses Forschungsgebiet in der Zukunft eine noch bedeutendere Rolle in der Chemie
spielen wird.
N
NN
R1
n
Pt2+
X
2 BF4
2m
13
90
82 Experimenteller Teil
13 Experimenteller Teil
13.1 Allgemeines
Für die analytische Dünnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel (Kieselgel 60 F254,
0.2 mm) und mit Aluminiumoxid beschichtete Aluminiumfolien (Aluminiumoxid 60 F254,
neutral, Typ E, 0.2 mm) der Fa. Merck verwendet. Für die präparative Säulenchromatographie
diente Kieselgel 60 (Korngröße 0.040 – 0.063 mm) der Fa. Merck bzw. Aluminumoxid 90
(neutral, Aktivität III, Korngröße 0.063 – 0.200 mm) der Fa. Macherey und Nagel als
stationäre Phase. Die Zusammensetzung von Laufmittelgemischen ist in den Vorschriften
angegegeben, alle Lösungsmittel wurden zuvor destilliert.
Die Schmelzpunkte wurden mit einer Büchi SMP-20 Schmelzpunktbestimmungsapparatur in
offenen Kapillaren bestimmt und sind nicht korrigiert.
Die IR-Spektren wurden mit einem Nicolet 510 p FT-IR-Spektrometer aufgenommen. Die
Feststoffe wurden als KBr Preßling vermessen, Öle und Flüssigkeiten wurden zwischen KBr-
Platten aufgenommen.
Die 1H-NMR und 13C-NMR wurden mit den FT-Spektrometern ARX 200 (200 bzw. 50 MHz)
und AMX 300 (300 bzw. 75 MHz) der Fa. Bruker aufgenommen. Die verwendeten
Lösungsmittel sind explizit bei der jeweiligen Verbindung angegeben. Als interener Standard
diente TMS. Die aufgeführten chemischen Verschiebungen beziehen sich auf die δ-Skala und
sind in ppm angegeben. Die Multiplizitäten der Kohlenstoffatome wurde den zugehörigen
DEPT-135-Spektren entnommen.
Die Aufnahmen der FAB-Massenspektren erfolgte mit einem Massenspektrometer Autospec
der Fa. VG. Als Standardbedingeungen wurden gewählt: Matrix Glycerin/NBA, 30 keV,
Beschleunigungsspannung der Ionen: 8 keV. Die EI-Spektren wurden an einem Varian-Mat.
311 a aufgenommen.
Für die Electrospray-Massenspektren wurde ein Massenspektrometer Quattro LCZ der Fa.
Micromass verwendet. Der Einlaß erfolgte über eine Nanospraykapillare. Die Konzentration
der Lösungen waren ca. 10-4 mol/l (Acetonitril).
Die Elementaranalysen wurden mit einem Analysator Modell 240 der Fa. Perkin-Elmer
durchgeführt.
Experimenteller Teil 83
Die CV-Messungen wurden im Meßzellenstand Metrohm E 505 mit 20 ml
Lösungsmittelvolumen durchgeführt. Als Potentiostat fand das Modell VersaStat der Fa.
EG&G in Verbindung mit dem PC-Programm Electrochemical Analysis Software 3.0 Model
250 der gleichen Firma Verwendung. Die Dreielektrodenanordnung wurde durch eine planare
Goldelektrode als Arbeitselektrode, ein Platindraht als Gegenelektrode und eine Ag/AgCl-
Elektrode mit ges. LiCl in abs. Ethaonol als Referenzelektrode bewerkstelligt. Als
Leitelektrolyt wurde Tetra-n-butylammonium-hexafluorophosphat (TBAPF6, c = 0.1 mol/l;
electrochemical grade Fa. Fluka) zum verwendeten Dichlormethan gegeben. Die formalen
Redoxpotentiale Ef ergaben sich aus Ef= (Ep,ox+Ep,red)/2 und wurden anhand des
Bezugssystems Ef(Ferrocen+/Ferrocen) = 400 mV vs. NHE auf das Potential vs. NHE
umgerechnet. Die Auswertung der Cyclovoltammogramme erfolgte mit Hilfe der
diagnostischen Kriterien nach Nicholson und Shain.[165]
Die Floureszenz-Spektren wurden mit 10-2 molaren Lösungen an einem Fluoreszenz-
Spektrophotometer MPF 4 der Fa. Perkin-Elmer gemessen.
Die UV-Spektren wurden mit 10-5 molaren Lösungen an einem UV-Spektrometer UV-2101
PC der Fa. Shimadzu gemessen.
84 Experimenteller Teil
13.2 Darstellung der Aminale mit Morpholin
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 1)
Man löst 0.25 mol des aromatischen Aldehyds in 0.5 – 0.6 mol des sekundären Amins und
läßt die Reaktionsmischung unter Feuchtigkeitsausschluß 12 – 16 h bei Raumtemp. kräftig
rühren. In einigen Fällen erstarrt die Reaktionslösung über Nacht. Sollte dies nicht der Fall
sein, so wird überschüssiges Amin und Reaktionswasser am Rotationsverdampfer und
anschließend im Ölpumpenvakuum entfernt. Das auf diese Weise erhaltene Rohprodukt
kristallisiert im Kühlschrank. In einigen Fällen empfiehlt sich eine Umkristallisation aus
Diethylether.
Bismorpholino-(3-bromophenyl)methan (15a)
Aus 18.5 g (0.10 mol) 3-Brombenzaldehyd und 19.3 ml (0.22 mol) Morpholin.
Ausb.: 28.3 g (99 %), Smp.: 106 °C (Lit.[81] Ausb.: 98 %, Smp. 107.9 °C).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.44 (mc, 8 H, CH2), 3.45 (s, 1 H), 3.68 (t, 3J = 4.5 Hz, 8
H, CH2), 7.20 (mc, 2 H), 7.37 (s, 1 H), 7.45 (d, 3J = 7.7 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 49.9 (4 t), 67.5 (4 t), 88.9 (d), 122.7 (s), 127.8 (d), 129.9
(d), 131.4 (d), 131.8 (d), 137.0 (s).
Bismorpholino-(4-bromphenyl)methan (15b)
Aus 6.1 g (0.03 mol) 4-Brombenzaldehyd und 7.0 ml (0.08 mmol) Morpholin.
Ausb.: 11.2 g (99 %), Smp. 135 °C (Lit.[81] Ausb.: 99 %, Smp.:135.8 °C).
– 1H NMR (200 MHz,CDCl3): δ = 2.42 (mc, 8 H), 3.70 (mc, 9 H), 7.10 (mc, 2 H), 7.50 (mc, 2
H).
O
N
N
O
Br
O
N
N
O
Br
Experimenteller Teil 85
Bismorpholino-phenylmethan (15c)
Aus 10.6 (0.10 mol) Benzaldehyd und 17.4 ml (0.20 mol) Morpholin.
Ausb.: 18.4 g (70 %), Smp.: 101 °C (Lit.[186] Ausb.: 77 %, Sdp.: 101.0 – 101.5 °C).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.38 – 2.51 (mc, 8 H, CH2), 3.60 – 3.71 (m, 9 H), 7.18 –
7.38 (m, 5 H).
13.3 Darstellung der Aminale mit Dimethylamin
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 2)
Zu einer 37 %igen Formaldehydlösung (15 ml, 0.2 mol) tropft man langsam unter Eiskühlung
und kräftigem Rühren das entsprechende Amin (0.4 mol). Danach rührt man die Mischung
über Nacht bei Raumtemp. und sättigt die Lösung anschließend mit K2CO3. Hierbei kommt es
zur Ausbildung zweier Phasen. Die obere Phase wird abgetrennt, über K2CO3 getrocknet und
destilliert. Nach einem geringen Vorlauf erhält man das Aminal als farblose, stechend
riechende Flüssigkeit. Die Darstellung der aromatischen Aminalderivate erfolgt nach der
gleichen Vorschrift. Hiebei kommt es in einigen Fällen nach der Zugabe von K2CO3 nicht zu
einer Phasentrennung. Das Produkt wird dann mit Diethylether aus dem Reaktionsgemisch
extrahiert und anschließend destillativ aufgereinigt.
N,N,N´,N´-Tetramethylamino-(4-pyridyl)methan (15d)
Aus 13.3 (0.10 mol) 4-Pyridincarbaldehyd und 31.3 ml (0.30 mol) 40 %ige Dimethylamin-
Lösung.
Ausb.: 18.1 g (84 %), Sdp.: 65 °C / 1.8 mbar (Lit.[81] Ausb.: 86 %, Sdp.: 60 °C / 1.3 mbar).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.13 (s, 12 H, 4 CH3), 3.41 (s, 1 H, N–CH–N), 7.13 (d, 3J
= 8.3 Hz, 2 H), 8.60 (d, 3J = 8.3 Hz, 2 H).
O
N
N
O
N
N
N
86 Experimenteller Teil
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 41.0 (4 q), 89.1 (d), 124.3 (2 d), 143.5 (s), 149.5 (2 d).
N,N,N´,N´-Tetramethyl-methandiamin (15e)
Aus 15 ml (0.20 mol) 37 %igen Formaldehydlösung und 45 ml (0.40 mol) 40 %ige
Dimethylamin-Lösung.
Ausb.: 16.7 g (81%), Sdp.: 82 °C (Lit.[187] Ausb.: 85 %, Sdp.: 81.5 – 83 °C).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.23 (s, 12 H, N(CH3)2), 2.72 (s, 2 H, CH2).
N,N,N´,N´´-Tetramethylamino-phenyl-methan (15f)
Aus 10.2 ml (0.10 mol) Benzaldehyd und 25.4 ml (0.20 mol) 40 %ige Dimethylamin-Lösung.
Ausb.: 14.2 g (80 %), Sdp.: 63 °C / 1.8 mbar (Lit.[188] Ausb.: 80 %, Sdp.: 60 °C / 1.4 mbar).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.15 (s, 12 H, N(CH3)2), 3.42 (s, 1 H, CH), 7.20 – 7.37
(m, 5 H).
N,N,N´,N´-Tetramethylamino-(2-pyridyl)methan (15g)
Aus 13.3 (0.10 Mol) 2-Pyridincarbaldehyd und 31.3 ml (0.30 mol) 40 %ige Dimethylamin-
Lösung.
Ausb.: 20.4 g (95%) hellgelbe Flüssigkeit, Sdp.: 52 °C / 1.7 mbar (Lit.[81] Ausb.: 95 %, Sdp.:
60 °C / 2.1 mbar).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.19 (s, 12 H, CH3), 3.66 (s, 1 H, N–CH–N), 7.17 (mc, 1
H), 7.28 (mc, 1 H), 7.66 (mc, 1H), 8.61 (mc, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 41.2 (4 q), 90.6 (d), 122.4 (d), 122.9 (d), 135.4 (d), 148.9
(d), 156.3 (s).
NN
N
N
N
N
N
Experimenteller Teil 87
13.4 Synthese von Methylen- und Arylideniminiumchloriden
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 3)
Zu einer eisgekühlten Lösung oder Suspension des Aminals (0.1 mol) in Et2O (150 ml) tropft
man langsam unter Rühren eine Lösung von 7.1 ml ( 0.1 mol) Acetylchlorid in Et2O (50 ml).
Danach läßt man das Reaktionsgemisch über Nacht bei Raumtemp. stehen. Anschließend
nutscht man das ausgefallene Iminiumsalz ab, wäscht dann möglichst schnell mit Et2O und
enfernt die Lösungsmittelreste an der Vakuumpumpe. Iminiumsalze sind in der Regel
hygroskopisch und hydrolyseempfindlich. Die Salze sollten daher unter Argon oder im
Exsiccator über Phorphorpentoxid gelagert werden.
N-(3´-Brombenzyliden)-morpholinium-chlorid (12a)
Aus 6.0 g (18.0 mmol) Aminal 15a und 1.4 ml (20.0 mmol) Acetylchlorid.
Ausb. 4.5 g (88 %) (Lit.[81] Ausb.: 89 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.15 (mc, 2 H, CH2) , 3.98 (mc , 2 H, CH2), 4.09 (mc, 2 H,
CH2), 4.49 (mc, 2 H, CH2), 7.41 (mc, 1 H), 7.78 (mc, 2 H) , 7.99 (s, 1H), 10.43 (s, 1 H,
CH=N+).
N-(4´-Brombenzyliden)-morpholinium-chlorid (12b)
Aus 10.0 g (29.3 mmol) Aminal 15b und 2.2 ml (31.0 mmol) Acetylchlorid.
Ausb.: 6.87 g (84 %) (Lit.[81] Ausb.: 83 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.15 (mc, 2 H, CH2), 4.01 (mc, 4 H, CH2), 4.35 (mc, 2 H,
CH2), 7.75 (mc, 4 H), 10.44 (s, 1 H, CH=N+).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 42.6 (2 t), 65.4 (t), 116.2 (s), 124.9 (s), 130.4 (d), 131.8
(d), 132.2 (d), 132.6 (d), 190.6 (2 d).
N
O
Br Cl
N
O
Cl
Br
88 Experimenteller Teil
N-(Benzyliden)-morpholinium-chlorid (12c)
Aus 13.1 g (50.0 mmol) Aminal 15c und 3.5 ml (50.0 mmol) Acetylchlorid.
Ausb.: 9.6 g (91 %) (Lit.[68] Ausb.: 80 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 4.09 (mc, 4 H, CH3), 4.29 (mc, 4 H, CH2), 8.05 – 8.40 (m,
5 H), 10.46 (s, 1 H, CH=N+).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 42.6 (2 t), 65.4 (t), 116.2 (s), 124.9 (s), 130.4 (d), 131.8
(d), 132.2 (d), 132.6 (d), 190.6 (2 d).
N,N- Dimethyl-pyridin-4-yl-methylen-ammonium-chlorid (12d)
Aus 9.1 g (51 mmol) Aminal 15d und 3.61 ml (51 mmol) Acetylchlorid.
Ausb.: 7.4 g (85 %), hygroskopischer, braun-violetter Feststoff (Lit.[81] Ausb.: 87 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 4.00 (s, 6 H, CH3), 7.89 (d, 3J = 8.3 Hz, 2 H), 8.87 (d, 3J =
8.3 Hz, 2 H) 10.65 (s, 1H, CH=N+).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 34.9 (q), 123.5 (d), 123.7 (d), 135.5 (s), 151.2 (d).
N,N-Dimethyl-methylen-ammonium-chlorid (12e)
Aus 10.2 g (0.10 mol) Aminal 15e und 8.5 ml (0.12 mol) Acetylchlorid.
Ausb.: 8.4 g (90 %) (Lit.[189] Ausb.: 92 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.79 (s, 6 H, N(CH3)2), 8.49 (s, 2 H, CH2=N).
Benzyliden-dimethyl-ammonium-chlorid (12f)
Aus 10.0 g (56.2 mmol) Aminal 15f und 4.1 ml (58.0 mol) Acetylchlorid.
N
O
Cl
N
N
Cl
NCl
N
Cl
Experimenteller Teil 89
Ausb.: 8.5 g (90 %) (Lit.[190] Ausb.: 78 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.89 (s, 3 H, NCH3), 4.13 (s, 3 H, NCH3), 7.58 (mc, 3 H),
7.98 (mc, 2 H), 10.49 (s, 1 H, CH=N+).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 43.9 (q), 50.7 (q), 126.9 (s), 129.1 (d), 132.2 (d), 135.1 (d),
172.8 (d).
N,N-Dimethyl-pyridin-2-yl-methylen-ammonium-chlorid (12g)
Aus 12.0 g (67.9 mmol) Aminal 15g und 4.9 ml (70.0 mmol) Acetylchlorid.
Ausb.: 9.8 g (85 %) (Lit.[81] Ausb.: 83 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 4.27 (s, 6 H, CH3), 7.69 (mc, 1 H), 8.07 (mc, 1 H), 8.59
(mc, 1 H), 8.90 (mc, 1 H), 10.57 (s, 1 H, CH=N+).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 35.0 (2 q), 129.3 (d), 135.9 (d), 138.3 (d), 146.7 (s), 150.9
(2 d).
1–Isobutyliden-piperidinium-chlorid (12h)
Eine Lösung von 1-(2-Methyl-propenyl)-piperidin[68] (0.10 mol, 13.9 g) in Ether (100 ml)
wird auf – 10 °C gekühlt. Dann tropft man unter Rühren eine ca. 1 M Lösung von HCl in
Ether (0.10 mol, 100 ml) so langsam hinzu, daß die Temperatur nicht über 0 °C ansteigt.
Anschließend läßt man die Mischung auf Raumtemp. erwärmen, nutscht das Iminiumsalz
schnell ab, wäscht mit Ether und trocknet das Produkt im Vakuum.
Ausb.:16.2 g (92 %) (Lit.[191] Ausb.: 92 %).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 0.98 (d, 3J = 6.7 Hz, 6 H, CH(CH3)2), 1.48 – 1.73 (m, 6 H,
CH2), 2.70 – 2.91 (m, 1 H, CH(CH3)2), 3.61 – 3.86 (m, 2 H, CH2–N), 3.95 – 4.08 (m, 2 H, N–
CH2), 8.94 (d, 3J = 8.6 Hz, 1 H, CH=N).
NN
Cl
N
Cl
90 Experimenteller Teil
13.5 Darstellung der Mannich-Basen[69]
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 4)
10 mmol des jeweiligen Ketons in 25 ml wasserfreiem Acetonitril werden unter Rühren mit
0.94 g (10 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-ammoniumchlorid (12e) versetzt. Die Reaktions-
mischung wird unter Feuchtigkeitsausschuß 2 – 3 h unter Rückfluß erhitzt. Anschließend läßt
man abkühlen, wobei die Mannich-Basen auskristallisieren. Das Produkt wird abfiltriert und
anschließend im Vakuum getrocknet. Eventuelle Variationen der Versuchsdurchführung sind
bei den jeweiligen Verbindungen beschrieben.
2-Dimethylaminomethyl-cyclohexanon-hydrochlorid (17a)
Aus 2.00 g (20.0 mmol) Cyclohexanon und 1.86 g (20.0 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammonium-chlorid (12e).
Ausb.: 3.0 g (83 %), farblose Kristalle, Smp.: 146 °C (Lit.[52] Ausb.: 88 %, Smp.: 146 °C).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.70 – 1.92 (m, 2 H), 2.06 (mc, 2 H), 2.34 (mc, 2 H), 2.86
(s, 3 H, NCH3), 2.93 (s, 3 H, NCH3), 3.15 (mc, 2 H), 3.69 (mc, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.3 (t), 28.3 (t), 34.5 (t), 42.4 (t), 42.7 (d), 45.6 (q), 47.3
(q), 57.4 (t), 210.2 (s).
2-Dimethylaminomethyl-cyclopentanon-hydrochlorid (17b)
Aus 1.49 g (20.0 mmol) Cyclopentanon und 1.87 g (20.0 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammoniumchlorid (12e).
Ausb: 2.84 g (89 %), farblose Kristalle, Smp.: 150 °C (Lit.[55] Ausb.: 89 %, Smp.: 155.4).
– IR (KBr): ~
ν
= 3015, 2963, 2853, 2672, 2595, 2479, 1732, 1474, 1408, 1159, 1115, 1009,
964, 926, 824.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.83 (mc, 2 H), 2.10 (mc, 2 H), 2.38 (mc, 1 H), 2.76 (mc, 2
H), 2.86 (s, 6 H, NCH3), 3.02 (mc, 1 H), 3.41 (mc, 1 H).
O
NH(CH3)2
Cl
O
NH(CH3)2
Cl
Experimenteller Teil 91
3-Dimethylaminomethyl-4-hydroxy-pent-3-en-2-on-hydrochlorid (17c)
1.00 g (10.0 mmol) Acetylaceton werden in 7 ml Acetonitril gelöst und mit 0.94 g (10.0
mmol) N,N-Dimethyl-methylen-ammonium-chlorid (12e) versetzt. Man rührt 30 min bei
Raumtemp. unter einer Argonatmosphäre, wobei die Mannich-Base auskristallisiert. Das
Produkt wird abgenutscht und im Vakuum getrocknet.
Ausb. 1.54 g (80 %), weißer Feststoff, Smp.: 139 °C (Lit.[90] Ausb.: 93 %, Smp.: 139 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3019, 2978, 2889, 2860, 1624, 1481, 1376, 1293, 1232, 1025, 1105, 970,
930.
– 1H NMR (200 MHz, MeOD): δ = 2.40 (s, 6 H, CH3), 2.92 (s, 6 H, NCH3), 4.18 (s, 2 H,
CH2).
(2-Hydroxy-6-oxo-4,4-dimethyl-cyclohex-1-enylmethyl)-dimethyl-ammonium-chlorid
(17d)
1.00 g (7.10 mmol) Dimedon werden in 7 ml Acetonitril gelöst und mit 0.66 g (7.14 mmol)
N,N-Dimethyl-methylen-ammonium-chlorid (12e) versetzt. Man rührt 2 h bei Raumtemp.
unter einer Argonatmosphäre, wobei die Mannich-Base auskristallisiert. Das Produkt wird
abgenutscht und im Vakuum getrocknet.
Ausb.: 1.41 g (85 %), weißer Feststoff, Smp.:134 °C (Lit.[90] Ausb.: 87 %, Smp.: 134 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2955, 2691, 2640, 1652, 1631, 1445, 1372, 1310, 1243, 1129, 1957, 990,
937, 788.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.02 (s, 6 H, CH3), 2.43 (s, 4 H, CH2), 2.71 (s, 3 H, CH3),
2.74 (s, 3 H, CH3), 3.94 (s, 1 H, NH), 9.85 (bs, 1H, OH).
OH O
NH(CH3)2Cl
NH(CH3)2Cl
OHO
92 Experimenteller Teil
(2-Hydroxy-6-oxocyclohex-1-enylmethyl)dimethyl-ammonium-chlorid (17e)
Eine Lösung aus 3.00 g (26.8 mmol) 1,3-Cyclohexandion in 60 ml abs. Dichlormethan wird
auf – 40 °C abgekühlt. 2.40 g (26.8 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-ammonium-chlorid (12e)
werden zugeben und das Reaktionsgemisch wird bei dieser Temperatur 3 h gerührt, wobei die
Mannich-Base ausfällt. Die Suspension wird 12 h bei – 10 °C im Kühlschrank aufbewahrt.
Der ausgefallene Feststoff wird abgenutscht und im Vakuum getrocknet.
Ausb: 4.12 g (76 %), weißer Festoff, Smp. 134 °C (Lit.[54] Ausb. 72 %, Smp.: 134.7 °C).
– IR (KBr): = 2944, 2892, 2862, 1624, 1482, 1414, 1399, 1357, 1335, 1296, 1159, 1148,
1053,1013, 933, 729.
– 1H NMR (200 MHz,CDCl3/MeOD, 5:1): δ = 1.92 (mc, 2 H, CH2), 2.49 (t, 3J = 6.3 Hz, 4 H,
CH2), 2.69 (s, 6 H, CH3), 3.85 (s, 2 H, CH2).
–C9H16ClNO2 (205.7): ber. C 52.56, H 7.84, N 6.81; gef. C 52.70, H 7.71, N 7.00.
(2-Hydroxy-6-oxocyclohex-1-enylphenylmethyl)dimethyl-ammonium-chlorid (17f)
Eine Lösung aus 0.50 g (4.46 mmol) 1,3-Cyclohexandion in 60 ml abs. Chloroform wird auf
– 10 °C abgekühlt. 0.75 g (4.46 mmol) des Iminiumsalzes 12f werden zugegeben und das
Reaktionsgemisch wird bei dieser Temperatur 1 h gerührt. Man läßt langsam auf Raumtemp.
erwärmen und bewahrt die entstehende Suspension 12 h bei – 10 °C im Kühlschrank auf. Der
ausgefallene Feststoff wird abgenutscht und im Vakuum getrocknet.
Ausb.: 1.12 g (89 %), weißer Feststoff, Smp. 160 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3147, 2980, 2480, 1605, 1585, 1388, 1299, 1166, 1155, 1000, 700.
– 1H NMR (200 MHz, MeOD): δ = 2.00 (mc, 2 H, CH2), 2.55 (t, 3J = 6.4 Hz, 4 H, CH2), 2.71
(s, 3 H, CH3), 2.95 (s, 3 H, CH3), 5.36 (s, 1 H, CH), 7.44 (mc, 3 H), 7.60 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, MeOD): δ = 20.4 (t), 32.8 (t), 42.0 (q), 42.8 (q), 68.2 (d), 110.5 (s),
128.3 (d), 129. 3 (2d), 136.1 (s).
OHO
NH(CH3)2Cl
OHO
NH(CH3)2Cl
Experimenteller Teil 93
– C15H20ClNO2 (281.7): ber. C 63.94, H 7.14, N 4.97; gef. C 63.82, H 7.31, N 4.73.
3-Dimethylamino-1-phenyl-propan-1-on hydrochlorid (17g)
Aus 4.32 g (22.0 mmol) Acetophenon und 2.00 g (22.0 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammonium chlorid (12e).
Ausb.: 4.54 g (73 %), farblose Kristalle, Smp.: 152 °C (Lit.[192] Ausb.: 62 %, Smp.: 146 –
148°C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2541, 2433, 1688, 1470, 1445, 1336, 1217, 959, 757, 700.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.86 (s, 6 H, NCH3), 3.60 (mc, 2 H, CH2), 3.74 (mc, 2 H,
CH2), 7.41 – 7.62 (m, 3 H), 7.96 (mc, 2 H), 12.43 (bs, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 34.2 (t), 43.7 (q), 53.1 (t), 128.7 (d), 129.30 (d), 134.52
(d), 135.8 (s), 196.2 (s).
1-Dimethylamino-4,4-dimethyl-pentan-3-on-hydrochlorid (17h)
Aus 19.8 g (0.2 mol) 3,3-Dimethyl-2-butanon und 18.0 g (0.2 mol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 27.1 g (76 %), farblose Kristalle, Smp.: 175 °C (Lit.[193] Ausb.: 88%, Smp.: 173 – 174
°C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2977, 2577, 2474, 1703, 1465, 1383, 1093, 964.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.14 (s, 9 H, CH3), 2.78 (s, 3 H, NCH3), 2.81 (s, 3 H,
NCH3), 3.25 (mc, 4 H), 12.65 (bs, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 26.74 (q), 32.3 (t), 43.6 (q), 53.2 (t), 212.5 (s).
O NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
94 Experimenteller Teil
3-Dimethylamino-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on-hydrochlorid (17i)
Aus 2.70 g (20.0 mmol) Propiophenon und 4.65 g (22.0 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 3.7 g (74 %), farblose Kristalle, Smp.: 165 °C (Lit.[52] Ausb.: 84 %, Smp.: 153 – 154
°C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2929, 2686, 2619, 1688, 1465, 1222, 979, 700.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.32 (d, 3J = 7.3 Hz, 3 H, CH3), 2.60 (s, 3 H, NCH3), 2.88
(s, 3 H, NCH3), 3.17 (mc, 1 H), 3.83 (mc, 1 H), 4.50 (mc, 1 H), 7.49 (mc, 3 H), 8.09 (mc, 2 H),
12.43 (bs, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 18.9 (q), 38.0 (d), 42.5 (q), 45.6 (q), 59.2 (t), 129.3 (d),
129.6 (d), 134.7 (d), 134.7 (s), 201.3 (s).
3-Dimethylamino-1,2-diphenyl-propan-1-on-hydrochorid (17j)
Aus 4.32 g (22.0 mmol) Benzylphenylketon und 2.00 g (22.0 mmol) N,N-Dimethyl-
methylen-ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 4.54 g (72 %), weißer Feststoff, Smp.: 168 °C (Lit.[52] Ausb.: 85 %, Smp.: 155 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2950, 2660, 1678, 1460, 1383, 1238, 1145, 938, 767, 694.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.73 (s, 6 H, NCH3), 3.34 (dd, 2J = 12.7 Hz, 3J = 3.5 Hz, 1
H), 4.12 (dd, 2J = 12.7 Hz, 3J = 7.8 Hz, 1 H), 5.89 (dd, 3J = 7.8 Hz, 4J = 3.5 Hz, 1H), 7.53-
7.25 (m, 8 H), 8.05 (d, 3J = 7.4 Hz, 2 H), 12.75 (bs, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 43.7 (q), 49.7 (d), 60.1 (t), 128.7 (d), 128.8 (d), 129.1 (d),
129.3 (d), 129.7 (d), 130.1 (d), 134.4 (d), 135.2 (s), 136.1 (s), 197.4 (s).
O NH(CH3)2
Cl
O NH(CH3)2
Cl
Experimenteller Teil 95
1-(4-Bromo-phenyl)-3-dimethylamino-propan-1-on-hydrochlorid (17k)
Aus 10.4 g (52.0 mmol) 4-Bromoacetophenon und 4.7 g (52.0 mmol) N,N-Dimethyl-
methylen-ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 11.5 g (76 %), farblose Kristalle, Smp.: 193 °C (Lit.[200] Smp.: 200.5 – 201.5 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2993, 2547, 2433, 1688, 1579, 1398, 1222, 1067, 964.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.89 (s, 6 H, NCH3), 3.54 (t, 3J = 7.1 Hz, 2 H, CH2), 3.78
(t, 3J = 7.1 Hz, 2 H, CH2), 7.68 (d, 3J = 8.6 Hz, 2 H), 7.91 (d, 3J = 8.6 Hz, 2 H), 12.6 (bs, 1 H).
1-(3-Bromo-phenyl)-3-dimethylamino-propan-1-on-hydrochlorid (17l)
Aus 10.6 g (52.0 mmol) 4-Bromoacetophenon und 4.7 g (52.0 mmol) N,N-Dimethyl-
methylen-ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 10.6g (68 %), farblose Kristalle, Smp.: 200 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2925, 2586, 2442, 1690, 1568, 1461, 1394, 1334, 1296, 1065, 964, 816, 793.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.92 (s, 6 H, CH3), 3.55 – 3.66 (m, 4 H, CH2), 7.89 – 8.02
(m, 4 H).
9-Dimethylaminomethyl-5,6,10,11-tetrahydro-9H-benzo[b][1,10]phenanthrolin-hydro-
chlorid (17m)
O NH(CH3)2
Cl
Br
O NH(CH3)2
Cl
Br
N
NO
NH(CH3)2Cl
96 Experimenteller Teil
Aus 0.53 g (2.07 mmol) 59a und 0.19 g (2.07 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 0.37 g (51 %), Smp.: 165 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2940, 2635, 1683, 1600, 1419, 1233, 1173, 1098, 964, 762.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.01 (s, 6 H, CH3), 2.94 (s, 4 H, CH2), 3.09 – 3.18 (m, 2
H, CH2), 3.28 – 3.35 (m, 2 H, CH2), 3.43 – 3.50 (m, 2 H, CH2), 3.79 – 3.89 (m, 1 H, CH),
7.28 – 7.34 (m, 1 H), 7.62 (dd, 3J = 7.7 Hz, 4J = 1.5 Hz, 1 H), 8.13 (s, 1 H), 8.77 (dd, 3J = 4.7
Hz, 4J = 1.5 Hz, 1 H), 12.38 (bs, 1 H, NH).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.4 (t), 27.6 (t), 28.6 (t), 32.7 (t), 446 (q), 58.5 (t), 125.0
(d), 127 (s), 132.9 (s), 135.4 (d), 135.7 (s), 136.7 (d), 149.8 (d), 150.9 (s), 156.1 (s), 162.7 (s),
196.8 (s).
9-Dimethylaminomethyl-2-tert-butyl-5,6,10,11-tetrahydro-9H-benzo[b][1,10]phenan-
throlin-8-on (17n)
Aus 0.90 g (2.96 mmol) 59b und 0.28 g (2.96 mmol) N,N-Dimethyl-methylen-
ammoniumchlorid (12e).
Ausb.: 0.75 g (64 %), Smp.: 144 °C.
3,6-Bis-dimethylaminomethyl-2,3,7,8-tetrahydro-1H,6H-acridine-4,5-dion-hydrochlorid
(17o)
Eine Lösung aus 1.00 g (4.66 mmol) 63 und 0.87 g (9.32 mmol) Iminiumsalz 12e in 10 ml
abs. CH3CN wird 12 h bei Raumtemp. unter einer Argonatmosphäre gerührt. Das
Reaktionsgemisch wird über Nacht im Kühlschrank aufbewahrt. Der ausgefallene Feststoff
wird abgenutscht und im Vakuum getrocknet.
Ausb.: 1.53 g (82 %).
N
NO
NH(CH3)2Cl
N
OO
Cl Cl
(H3C)2HN NH(CH3)2
Experimenteller Teil 97
– IR (KBr): ~
ν
= 2945, 2666, 2577, 2479, 1703, 1471, 1175, 1135, 963.
13.6 Darstellung der 1,5-Diketone
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 5)
Eine Lösung des Enamins[194] 23 (0.1 mol) und der Mannich-Base 17 (0.1 mol) in 100 ml
Dioxan wird 16 h unter Rückfluß erhitzt. Nach Zugabe von 30 ml Wasser erhitzt man noch
eine weitere Stunde. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemp. abgekühlt, mit 100 ml
Wasser versetzt und dann mit Dichlormethan extrahiert (4 x 40 ml). Die vereinigten
organischen Phasen werden mit verd. HCl (20 ml) und anschließend mit Wasser gewaschen.
Nach dem Trocknen über Na2SO4 entfernt man das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer.
Der verbleibende ölige Rückstand kann chromatographisch oder durch Kugelrohrdestillation
aufgereinigt werden.
2-(3-Oxo-3-phenyl-propyl)-cyclohexanon (24a)
Aus 3.40 g (16.0 mmol) Mannich-Base 17g und 2.40 g (16.0 mmol) Enamin 23.
Ausb.: 1.43 g (39 %), Öl, nach Chromatographie an SiO2, Petrolether/EtOAc, 9:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 2935, 2852, 1698, 1678, 1595, 1585, 1445, 1367, 1316, 1274, 1222, 741,
685.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.39 (mc, 2 H, CH2), 1.66 (mc, 2 H, CH2), 1.85 (mc, 2 H,
CH2), 2.08 (mc, 2 H, CH2), 2.34 (mc, 3 H), 3.03 (mc, 2 H), 7.48 (mc, 3 H), 7.96 (dd, 3J = 7.0
Hz, 4J = 1.3 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 24.9 (t), 25.5 (t), 28.5 (t) 35.0 (t), 36.7 (t), 48.1 (t), 50.3
(d), 128.5 (d), 128.9 (d), 133.4 (d), 137.2 (s), 200.6 (s), 213.6 (s).
2-(3-Oxo-3-(tert-butyl)-propyl)-cyclohexanon (24b)
OO
OO
98 Experimenteller Teil
Aus 25.2 g (0.14 mol) Mannich-Base 17h und 21.0 g (0.14 mol) Enamin 23.
Ausb.: 21.3 g (77 %), Öl, nach Destillation, Sdp.: 175° C / 0.9 mbar.
– IR (KBr): ~
ν
= 2935, 2862, 1713, 1481, 1445, 1367, 1305, 1129, 1062, 985.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.10 (s, 9 H, CH3), 1.24 – 1.48 (m, 2 H, CH2), 1.48 – 1.71
(m, 2 H, CH2), 1.71 – 1.97 (m, 2 H, CH2), 1.97 – 2.19 (m, 2 H, CH2), 2.19 – 2.41 (m, 3 H),
2.52 (mc, 2 H, CH2).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 24.6 (t), 25.9 (t), 26.8 (q), 28.5 (d), 34.5 (t), 35.0 (d), 42.6
(t), 44.5 (s), 50.7 (d), 213.7 (s), 216.5 (s).
2-(2-Methyl-3-oxo-3-phenyl-propyl)-cyclohexanon (24c)
Aus 2.40 g (10.1 mmol) Mannich-Base 17i and 1.51 g (10.0 mmol) Enamin 23.
Ausb.: 1.11 g (46 %), Öl, nach Destillation, Sdp.: 190 °C / 0.8 mbar.
2-(3-oxo-2,3-diphenyl-propyl)-cyclohexanon (24d)
Aus 2.14 g (7.4 mmol) Mannich-Base 17j und 1.12 g (7.4 mmol) Enamin 23.
Ausb.: 1.51 g (67 %), Öl, welches langsam nach Destillation auskristallisiert, Sdp.: 200 °C /
0.8 mbar.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3) δ = 1.31 – 2.54 (m, 9 H), 4.94 (mc, 1 H), 7.20 –7.63 (m, 8 H),
8.03 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ =25.5 (t), 28.6 (t), 28.7 (t), 35.6 (t), 34.4 (t), 35.3 (t), 35.8 (t),
42.8 (t), 45.8 (t), 48.1 (d), 49.3 (d) 51.0 (d), 51.6 (d), 127.3 (d), 127.4 (d), 127.6 (d), 128.4 (d),
129.0 (d), 129.1 (d), 129.1 (d), 129.2 (d), 129.3 (d), 129.4 (d), 129.9 (d) 133.3 (s), 133.4 (d),
133.6 (d), 135.0 (s), 137.0 (s), 136.6 (s), 138.5 (s), 140.6 (s), 198.1 (s), 200.4 (s), 213.9 (s),
214.1 (s).
OO
OO
Experimenteller Teil 99
2-(3-Oxo-3-(4-brom-phenyl)-propyl)-cyclohexanon (24e)
Aus 2.60 g (8.9 mmol) Mannich-Base 17k und 1.34 g (8.9 mmol) Enamin 23.
Ausb.: 1.70 g (62 %), Öl, nach Flashchromatographie an SiO2, Petrolether/EtOAc, 3:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 2924, 2551, 1703, 1683, 1590, 1460, 1398, 1072, 1005, 824.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.47 (mc, 2 H, CH2), 1.65 (mc, 2 H, CH2), 1.83 (mc, 2 H,
CH2), 2.10 (mc, 3 H), 2.40 (mc, 2 H, CH2), 3.02 (mc, 2 H, CH2), 7.60 (d, 3J = 8.2 Hz, 2 H),
7.86 (d, 3J = 8.2 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 24.9 (t), 25.5 (t), 28.5 (t), 35.1 (t), 36.8 (t), 42.7 (t), 50.3
(d), 128.5 (s), 130.2 (d), 132.2 (d), 135.9 (s), 199.6 (s), 212.6 (s).
13.7 Darstellung der 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinderivate
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 7)
Das Diketon (10.0 mol) und Hydroxylaminhydrochlorid (10.0 mol) werden in 10 ml Ethanol
3 h unter Rückfluß erhitzt. Man läßt das Reaktionsgemisch abkühlen und neutralisiert mit
Na2CO3. Nach Zugabe von 50 ml Wasser wird mit Dichlormethan (4 x 30 ml) ausgeschüttelt.
Die vereinigten organischen Phasen werden über Na2SO4 getrocknet und das Lösungsmittel
am Rotationsverdampfer abdestilliert. Der Rückstand wird chromatographisch oder durch
Kugelrohrdestillation gereinigt.
2-Phenyl-5,6,7,8-tetrahydrochinolin (25a)
Aus 1.43 g (6.3 mmol) Diketon 24a und 0.44 g (6.3 mmol) Hydroxylaminhydrochlorid.
Aus.: 0.55 g (42 %), Öl, nach Destillation, Sdp.: 150 – 160° C / 0.3 mbar (Lit.[76] 214 °C / 15
mm).
– IR (KBr): ~
ν
= 2929, 2862, 1594, 1564, 1455, 1253, 1253, 1129, 1031, 772, 736, 695.
OO
Br
N
100 Experimenteller Teil
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.88 (mc, 4 H, CH2), 2.77 (t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 3.00
(t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 7.38 (mc, 5 H), 7.95 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 23.3 (t), 23.7 (t), 29.0 (t), 33.3 (t), 118.4 (d), 127.3 (d),
127.8 (d), 129.1 (d), 131.2 (s), 137.9 (d), 140.4 (s), 155.1 (s), 157.7 (s).
– MS (70 eV) m/z (%) = 208 (M+, 100), 195 (11), 181 (30), 154 (3), 141 (6), 115 (10), 77 (9).
2-(Tert-butyl)-5,6,7,8-tetrahydrochinolin (25b)
Aus 21.3 g (0.11 mol) Diketon 24b und 7.3 g (0.11 mol) Hydroxylaminhydrochlorid.
Ausb.: 15.0 g (76 %), klare Flüssigkeit, Sdp.: 97 °C / 1 mbar.
– IR (KBr): ~
ν
= 2952, 2852, 1595, 1568, 1488, 1468, 1350, 1132, 823.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.39 (s, 9 H, CH3), 1.89 (mc, 4 H, CH2), 2.77 (t, 3J = 6.3
Hz, 2 H, CH2), 2.95 (t, 3J = 6.3 Hz, 2 H, CH2), 7.11 (d, 3J = 8.0 Hz, 1 H), 7.31 (d, 3J = 8.0 Hz,
1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3: δ = 23.3 (t), 23.8 (t), 28.9 (t), 30.8 (q), 33.3 (t), 37.4 (s), 116.5
(d), 129.1 (s), 137.2 (d), 156.2 (s), 166.5 (s).
2-Phenyl-3-methyl-5,6,7,8-tetrahydrochinolin (25c)
Aus 1.00 g (4.6 mmol) Diketon 24c und 0.88 g (4.6 mmol) Hydroxylaminhydrochlorid.
Ausb.: 0.34 g (33 %), Öl, nach Chromatographie an SiO2, Petrolether/Et2O, 2:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 2929, 2852, 1564, 1435, 1429, 1248, 1021, 783, 741, 705.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.24 (s, 3 H, CH3), 2.76 (t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 2.94 (t,
3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 7.23 (s, 1 H), 7.39 (mc, 5 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 19.9 (q), 23.3 (d), 23.8 (d), 28.8 (t), 32.7 (t), 127.0 (d),
128.1 (s), 128.6 (d), 129.4 (d), 131.1 (s), 139.6 (d), 141.1 (s), 154.8 (s), 156.2 (s).
N
N
Experimenteller Teil 101
2,3-Diphenyl-5,6,7,8-tetrahydrochinolin (25d)
Aus 1.50 g (5.0 mmol) Diketon 24d und 0.36 g (5.0 mmol) Hydroxylaminhydrochlorid.
Ausb.: 0.51 g (54 %), weiße Kristalle, nach Chromatographie an SiO2, Petrolether/Et2O, 10:1,
Smp.: 105 °C (Lit.[195] Smp.: 109 – 111 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2924, 2857, 1543, 1445, 1424, 1248, 1070, 990, 767, 700.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.80 (mc, 4 H, CH2), 2.83 (t, 3J = 6.3 Hz, 2 H, CH2), 3.03
(t, 3J = 6.3 Hz, 2 H, CH2), 7.20 (mc, 8H), 7.33 (mc, 2H), 7.38 (s, 1H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 23.3 (t), 23.7 (t), 28.9 (t), 33.0 (t), 127.3 (d), 127.8 (d),
128.3 (d), 128.6 (d), 130.0 (d), 130.4 (d), 131.2 (s), 133.8 (s), 139.6 (d), 140.6 (s), 140.9 (s),
154.7 (s), 156.6 (s).
– MS (70 eV) m/z (%) = 285 (M+, 100), 256 (13), 215 (5), 165 (3), 133 (6), 127 (10), 114 (6),
77 (4).
2-(4-Brom-phenyl)-5,6,7,8-tetrahydrochinolin (25e)
Aus 1.66 g (5.4 mmol) Diketon 24e und 0.38 g (5.4 mmol) Hydroxylaminhydrochlorid.
Ausb.: 0.70 g (45 %), weißer Feststoff, nach Chromatographie an SiO2, Petrolether/Et2O, 5:1,
Smp.: 109 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2940, 1579, 1455, 1072, 1005, 813.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.92 (mc, 4 H, CH2), 2.83 (t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 3.02
(t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 7.45 (s, 2 H), 7.59 (mc, 2 H), 7.87 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 23.2 (t), 23.6 (t), 29.0 (t), 32.2 (t), 118.0 (d), 123.1 (s),
128.8 (d), 131.6 (s), 132.1 (d), 137.9 (d), 139.2 (s), 153.0 (s), 157.9 (s).
N
N
Br
102 Experimenteller Teil
13.8 Synthese der substituierten Bipyridine
Allgemeine Arbeitsvorschift Methode B (AAV 8)
1.0 mmol 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinon[71, 80] (28a) und 1.1 mmol Ammoniumacetat werden
in 5 ml DMSO gelöst und 5 min bei 85 °C erhitzt. Nun gibt man zu der noch warmen Lösung
1.0 mmol Mannich-Base 17 hinzu und erhitzt 16 h bei 120 °C. Nachdem das
Reaktionsgemisch abgkühlt ist, verdünnt man mit 30 ml Wasser und extrahiert mit
Dichlormethan (3 x 15 ml). Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser
gewaschen (2x 20 ml), über Natriumsulfat getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt.
Der Rücksatnd wird durch Chromatographie an Al2O3 aufgereinigt.
2-(4-Brom-phenyl)-5,6-dihydrophenanthrolin (33a)
Aus 149 mg (1.0 mmol) 28a, 292 mg (1.0 mmol) Mannich-Base 17k und 80 mg (1.1 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 150 mg (45 %), weißer Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.: 128
°C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3078, 2919, 2831, 1530, 1564, 1445, 1228, 1098, 1072, 1005, 814.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.05 (s, 4 H, CH2), 7.29 (mc, 2 H), 7.63 (mc, 4 H), 8.05
(mc, 2 H), 8.78 (dd, 3J = 4.7 Hz, 4J = 1.6 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.7 (t), 28.0 (t), 120.7 (d), 123.5 (s), 123.9 (d), 129.2 (d),
132.1 (d), 133.2 (s), 134.5 (s), 136.2 (d), 137.1 (d), 138.8 (s), 149.5 (d), 152.3 (2s), 155.8 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 336 (100), 255 (41), 179 (8), 154 (8), 128 (41), 114 (12).
N
Br
N
Experimenteller Teil 103
2-(3-Brom-phenyl)-5,6.dihydro-[1,10]phenanthrolin (33d)
Aus 149 mg (1.0 mmol) 28a, 292 mg (1.0 mmol) Mannich-Base 17l und 80 mg (1.1 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 209 mg (62 %) Öl, nach Chromatographie an Al2O3, EtOAc.
– IR (KBr): ~
ν
= 3060, 2934, 1592, 1464, 1382, 1257, 1071, 763.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.97 (s, 4 H, CH2), 7.15 – 7.38 (m, 2 H), 7.49 – 7.60 (m, 4
H), 8.04 (d, 3J = 3.9 Hz, 1 H), 8.28 (mc, 1 H), 8.74 (dd, 4J = 1.5 Hz, 3J = 4.7 Hz, 1H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.7 (t), 27.9 (t), 53.9 (s), 121.0 (d), 123.3 (s), 124.0 (d),
126.3 (d), 130.5 (d), 130.6 (d), 132.0 (s), 133.5 (s), 134.5 (s), 136.2 (d), 137.2 (d), 142.0 (s),
149.4 (d), 152.2 (s), 155.5 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 363 (100), 338 (30), 283 (21), 270 (20), 257 (22), 183 (9), 128 (10).
Allgemeine Arbeitsvorschrift Methode A (AAV 9)
Eine aus Suspension der entsprechenden Ketokomponente (5 mmol), der Mannich-Base (5
mmol) und wasserfreiem Ammoniumacetat (15 mmol) in 25 – 30 ml abs. Ethanol wird 3 – 4
h unter einer Argonatmosphäre erhitzt. Man läßt auf Raumtemp. abkühlen und entfernt das
Lösungsmittel im Vakuum. Der Rückstand wird in 35 – 40 ml Dichlormethan und 15 – 20 ml
Wasser aufgenommen. Man trennt die organische Phase ab und die extrahiert die wässrige
Phase mit Dichlormethan (3 x 15 ml). Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser
gewaschen und über Na2SO4 getrocknet. Anschließend wird das Lösungsmittel am
Rotationsverdampfer abdestilliert. Der Rückstand wird durch Chromatographie an
Aluminiumoxid (neutral) aufgereinigt.
NN
Br
104 Experimenteller Teil
2-(4-Brom-phenyl)-9-tert-butyl-5,6-dihydro-[1,10]-phenanthrolin (33b)
Aus 1.22 g (6.0 mmol) 28b 1.76 (6.0 mmol) Mannich-Base 17k und 1.24 g (16.0 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.69 g (36 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus EtOAc, Smp.: 194 ° C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2955, 1569, 1460, 1398, 1243, 1005, 809.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.54 (s, 9 H, CH3), 3.00 (s, 4 H, CH2), 7.37 (d, 3J = 8.0
Hz, 1 H), 7.53 (d, 3J = 8.0 Hz, 1 H), 7.68 (mc, 4 H), 8.17 (d, 3J = 8.5 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ =27.6 (t), 27.9 (t), 30.7 (q), 38.2 (s), 119.5 8d), 120.1 (d),
123.5 8s), 128.7 (2 d), 131.4 (s), 132.2 (2 d), 133.4 (s), 136.3 (d), 137.0 (d), 138.7 (s), 150.2
(s), 152.0 (s), 154.9 (s), 168.8 (s).
– MS (70eV); m/z (%): 392 (62), 377 (100), 336 (30), 297 (12), 255 (19), 149 (14).
2-(4-Bromphenyl)-5H-cyclopenta[2,1-b3,4-b´]phenanthrolin (33c)
Aus 1.00 g (7.5 mmol) 28c, 2.20 g (7.5 mmol) Mannich-Base 17k und 1.5 g (20 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.39 g (16 %), braune Kristalle, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.: 183
°C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3038, 2898, 1569, 1455, 1338, 1202, 1176, 1005, 819, 798.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.82 (s, 2 H, CH2), 7.25 – 7.32 (m, 1 H), 7.52 –7.68 (m,
3H), 7.79 – 7.88 (m, 2 H), 8.02 – 8.12 (m, 2 H), 8.77 (dd, 3J = 4.7 Hz, 4J = 1.0 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 32.4 (t), 119.7 (d), 123.1 (d), 123.8 (s), 129.3 (d), 132.0
(d), 133.9 (d), 136.7 (s), 138.3 (s), 138.4 (s), 149.9 (d), 159.2 (s), 159.3 (s).
NN
Br
NN
Br
Experimenteller Teil 105
13.9 Darstellung der substituierten U-förmigen Terpyridine
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 10)
150 mg (1.01 mmol) 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinon (28a) und 291 mg (1.01 mmol)
Iminiumsalz 12 werden in 10 ml abs. Chloroform suspendiert und solange unter einer
Argonatmosphäre refluxiert bis eine klare Lösung entsteht (2 – 3 h). In einem zweiten Kolben
werden 150 mg (1.01 mmol) 28a und 85 mg (1.1 mmol) Ammoniumacetat in 10 ml DMSO
gelöst und 5 min bei 85 °C erhitzt. Nun gibt man die noch warme Lösung des Iminiumsalzes
und des Ketons zu der DMSO-Lösung im zweiten Kolben und erhitzt 16 h unter
Luftatmosphäre bei 120 ° C. Nach dem Abkühlen versetzt man das Reaktionsgemisch mit 40
ml Wasser und extrahiert mit Dichlormethan (3 x 20 ml). Die vereinigten organischen Phasen
werden mit Wasser gewaschen (2 x 20 ml), über Na2SO4 getrocknet und anschließend am
Rotationsverdampfer eingeengt. Das entsprechende U-Terpyridin kann durch
Säulenchromatographie an Al2O3 isoliert werden.
5,6,8,9-Tetrahydro-7-(3´-bromophenyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin (34a)
Aus 0.60 g (4.01 mmol) 28a, 0.58 g (2.02 mmol) Iminiumsalz 12a und 0.17 g (2.20 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 573 mg (65 %), CH2Cl2; CH2Cl2/MeOH, 25:1, Smp.: > 270 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3934, 2945, 2836, 1553, 1440, 1393, 1222, 1114, 928, 906, 793, 726.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.72 (mc, 4 H, CH2), 2.89 (mc, 4 H, CH2), 7.24 (mc, 3 H),
7.41 (mc, 2 H), 7.58 (mc, 3 H), 8.17 (d, 3J = 4.7 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.9 (t), 27.8 (t), 123.3 (s), 123.7 (d), 127.8 (d), 130.8 (d),
131.9 (d), 132.3 (s), 133.4 (s), 135.5 (d), 139.8 (s), 146.4 (s), 149.6 (d), 151.4 (s), 152.6 (s).
N
NN
Br
106 Experimenteller Teil
5,6,8,9-Tetrahydro-7-(4´-bromophenyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin (34b)
Aus 0.60 g (4.02 mmol) 28a, 0.58 g (2.01 mmol) Iminiumsalz 12b und 0.18 g (2.30 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 582 mg (66 %), gelbes Pulver, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2;
CH2Cl2/MeOH, 25:1, Smp.: 290 ° C (Zers.) (Lit.[51] Ausb.: 20 %, Smp.: 291 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3062, 3003, 2942, 2885, 2844, 1678, 1579, 1540, 1490, 1457, 1452, 1401,
1222, 1201, 1113, 1067, 1011, 847.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.75 (mc, 4 H, CH2), 2.94 (mc, 4 H CH2), 7.34 (mc, 4 H),
7.75 (mc, 4 H), 8.66 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.6 (t), 27.6 (t), 122.7 (s), 124.1 (d), 130.7 (d), 132.6 (d),
132.6 (s), 133.8 (s), 136.3 (d), 147.2 (s), 148.9 (d), 150.6 (s), 152.2 (s).
5,6,8,9-Tetrahydro-7-phenyl-chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin (34c)
Aus 0.60 g (4.02 mmol) 28a, 0. 42 g (2.02 mmol) Iminiumsalz 12c und 0.18 g (2.33 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 467 mg (65 %), gelber Kristalle, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/Aceton,
10:1, Smp.: 254 °C (Zers.) (Lit.[51] Ausb.: 45 %, Smp.: 254 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3650, 3040, 2972, 2828, 1564, 1540, 1433, 1382, 1217, 1110, 810.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.70 (mc, 4 H, CH2), 2.88 (mc, 4 H, CH2), 7.19 – 7.24 (m,
4 H), 7.45 – 7.56 (m, 5 H), 8.75 (dd, 3J = 4.8 Hz, 4J = 1.6 Hz, 2 H).
N
NN
N
NN
Br
Experimenteller Teil 107
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.4 (t), 27.4 (t), 123.5 (d), 128.0 (d), 128.6 (d), 128.9 (d),
132.4 (s), 133.4 (s), 135.6 (d), 137.3 (s), 147.9 (s), 148.7 (d), 150.4 (s), 152.2 (s).
5,6,8,9-Tetrahydro-7-(4´-pyridyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin (34d)
Aus 0.60 g (4.01 mmol) 28a, 0.34 g (2.00 mmol) Iminiumsalz 12d und 0.18 g (2.3 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 233 mg (32 %), grünbraunes Pulver, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH,
50:1, Smp.: > 300 °C (Lit.[51] Ausb.: 12 %, Smp.: >300 ° C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3036, 2990, 2950, 2847, 1593, 1535, 1448, 1339, 1319, 1195, 1060, 992,
838, 786.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.68 (mc, 4 H, CH2), 2.91 (mc, 4 H, CH2), 7.25 (mc, 4 H),
7.55 (mc, 2 H), 8.70 (d, 3J = 4.7 Hz, 2 H), 8.80 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.6 (t), 27.6 (t), 124.1 (d), 131.8 (s), 133.6 (s), 136.0 (s),
145.3 (s), 145.8 (s), 150.9 (d), 151.1 (s), 152.1 (s).
13.10 Darstellung der substituierten S-förmigen Terpyridine
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 11)
0.9 g (0.6 mmol) 5,6,7,8-Tetrahydrochinolinon (28a), 1.24 (16.1 mmol) Ammoniumacetat
und 3.0 mmol des entsprechenden Iminiumsalzes 12 werden in Chloroform suspendiert und
16 h unter Argon refluxiert. Man läßt die Reaktionsmischung abkühlen, versetzt mit 20 ml
Wasser und extrahiert die wässrige Phase mit Dichlormethan (4 x 30 ml). Die vereinigten
organischen Phasen wäscht man mit Wasser neutral, trocknet mit Na2SO4 und entfernt das
Lösungsmittel am Rotationsverdampfer.
Das ölige (in einigen Fällen feste) Rohprodukt wird mittels Säulenchromatographie an
Aluminiumoxid (Akt. III, neutral) aufgereinigt.
N
NN
N
108 Experimenteller Teil
7,8,13,14-Tetrahydro-6-(3´-bromophenyl)chino[8,7-k][1,8]phenanthrolin (35a)
Aus 1.80 g (12.0 mmol) 28a, 1.74 g (6.0 mmol) Iminiumsalz 12a und 2.48 g (32.0 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 1.91g (72 %), gelber Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/PE, 2:1;
CH2Cl2, Smp.: 100 °C (Lit.[51] Ausb.: 65 %, Smp.: 100.7 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3042, 2945, 3038, 2842, 1589, 1536, 1444, 1384, 1254, 1091, 781.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/CD3OD, 20:1): δ = 2.82 – 2.99 (m, 4 H, CH2), 3.65 (t, 3J = 6.9
Hz, 2 H, CH2), 7.27 – 7.40 (m, 3 H), 7.54 – 7.67 (m, 4 H), 7.83 – 7.85 (m, 1 H), 8.60 – 8.65
(m, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 122.5 (s), 123.9 (d), 124.1 (d), 128.6 (d), 130.0 (d), 131.5
(d), 131.8 (s), 133.0 (d), 134.8 (s), 135.9 (s), 136.0 (d), 136.2 (d), 141.2 (s), 142.7 (2s), 147.5
(d), 148.5 (d), 151.2 (s), 152.1 (s), 152.6 (s), 155.2 (s).
7,8,13,14-Tetrahydro-6-(4´-bromophenyl)chino[8,7-k][1,8]phenanthrolin (35b)
Aus 1.80 g (12.0 mmol) 28a, 1.74 g (6.0 mmol) Iminiumsalz 12b und 2.48 g (32.0 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 1.37 g (52 %), gelber Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/PE, 2:1;
CH2Cl2; CH2Cl2/Aceton, 3:1, Smp.: 288 °C (Lit.[51] Ausb.: 51 %, Smp.: 288.7 ° C)
– IR (KBr): ~
ν
= 3059, 2995, 2937, 2897, 2835, 1577, 1541, 1492, 1440, 1397, 1252, 1217,
1065, 1003, 903, 850.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/CD3OD, 20:1): δ = 2.85 – 2.97 (m, 6 H, CH2), 3.66 (mc, 2 H,
CH2), 7.27 (mc, 2 H), 7.51 – 7.65 (m, 6 H), 8.65 (mc, 2 H).
N
N
N
Br
N
N
N
Br
Experimenteller Teil 109
13.11 Darstellung der Xanthenderivate
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 12)
Eine Suspension aus 8.9 mmol 1,3-Cyclohexandion, 4.5 mmol Iminiumsalz 12 und 5.0 mmol
Natriumacetat in 5 ml abs. Chloroform wird 4 h unter einer Argonatmosphäre refluxiert. Man
läßt auf Raumtemp. abkühlen und gibt 20 ml Dichlormethan und 20 ml Wasser zu. Die
organische Phase wird abgetrennt und die wässrige mehrmals mit Dichlormethan
ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser gewaschen und über
Na2SO4 getrocknet. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand durch
Chromatographie oder Umkristallisieren aufgereinigt.
9-Pyridin-2-yl-3,4,5,6,7,9-hexahydro-2H-xanthen-1,8-dion (52g)
Aus 1.00 g (8.9 mmol) 1,3-Cyclohexandion, 0.77 g (4.5 mmol) Iminiumsalz 12g und 0.41 g
(5.0 mmol) Natriumacetat in 5 ml abs. Chloroform.
Ausb.: 0.68 g (52 %), nach Kristallisation aus CH2Cl2, oranger Feststoff, Smp.: 192-193 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2985, 2835, 1683, 1652, 1429, 1352, 1207, 1186, 1129, 958, 757.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 1.88 – 2.11 (m, 4 H, CH2), 2.20 – 2.44 (m, 4
H, CH2), 2.47 – 2.76 (m, 4 H, CH2), 4.88 (s, 1 H, CH), 7.00 –7.07 (m, 1 H), 7.53 – 7.68 (m,
2H), 8.37 (dd, 3J = 4.9 Hz, 4J = 0.9 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 20.6 (t), 27.6 (t), 35.1 (d), 37.2 (t), 115.6 (s),
122.0 (d), 126.0 (d), 136.4 (d), 149.0 (d), 162.2 (d), 165.4 (s), 197.5 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 295 (66), 233 (19), 217 (100), 198 (8), 154 (9), 91 (8).
– C18H17NO3 (295.3): ber. C 73.20, H 5.80, N 4.74; gef. C 73.01, H 5.62, N 4.95.
2,2´-(Isopropylmethylen)-bis-(1-hydroxy)cyclohexyl-1-en-3-on (52h)
O
OO
N
O
OO
110 Experimenteller Teil
Aus 1.0 g (8.9 mmol) 1,3-Cyclohexandion, 0.73 g (4.5 mmol) Iminiumsalz 12h und 0.41 g
(5.0 mmol) Natriumacetat in 5 ml abs. Chloroform.
Ausb.: 1.22 g (98 %), gelbes Pulver, Smp.: 189 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2965, 2925, 2857, 1597, 1353, 1201, 1135, 902, 850, 839, 585.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 0.78 (d, 3J = 6.4 Hz, 6 H, CH2), 1.92 (mc, 4 H, CH2), 2.22
– 2.57 (m, 8 H, CH2), 2.84 (mc, 1 H, CH), 3.37 (d, 3J = 11.2 Hz, 1 H, CH).
– 13C NMR (50 Hz, CDCl3): δ = 20.4 (t), 22.2 (t), 25.7 (t), 33.2 (q), 33.8 (q), 38.8 (t), 48.0
(d), 117.5 (s), 191.2 (s), 192.3 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 278 (15), 235 (100), 166 (17), 151 (20).
– C16H22O4 (278.4): ber. C 69.04, H 7.97; gef. C 69.41, H 8.03.
2,2´-(Ethoxycarbonylmethylen)-bis-(1-hydroxycyclohexyl-1-en-3-on) (50i); 1,8-Dioxo-
2,3,4,5,6,7,8-octahydro-1H-xanthen-9-carbonsäure-ethylester (52i)
Aus 1.00 g (8.9 mmol) und 1,3-Cyclohexanedion, 4.46 mmol in situ generiertes Iminiumsalz
12i, (1.13 g (4.5 mmol) Aminal[196] und 0.32 ml (4.5 mmol) CH3COCl) und 0.41 g (5.0 mmol)
Natriumacetat in 5 ml abs. Chloroform.
Ausb.: 0.28 mg weißer Feststoff 50i (20 %, aus dem Reaktionsgemisch abfiltiert) und 0.45 mg
52i (55 %), gelbes Öl anch Chromatographie an SiO2, CH2Cl2.
50i: Smp.: 143 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2993, 2972, 2958, 1725, 1658, 1622, 1357, 1321, 1206, 1177, 1132, 1116,
1027, 960.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.28 (t, 3J = 7.1 Hz, 3 H, CH3), 2.07 (mc, 4 H, CH2), 2.28
– 2.74 (m, 8 H, CH2), 4.15 (q, J = 7.1 Hz, 2 H, CH2), 4.45 (s, 1 H).
– 13C NMR (50 Hz, CDCl3): δ = 14.4 (q), 20.4 (t), 27.5 (t), 33.6 (d), 37.0 (t), 61.5 (t), 112.4
(s), 165.9 (s), 172.7 (s), 196.7 (s).
52i: 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.22 (t, 3J = 7.1 Hz, 3 H, CH3), 1.98 (mc, 4 H, CH2),
2.47 (mc, 8 H, CH2), 4.16 (q, 3J = 7.1 Hz, 2 H, CH2), 4.83 (s, 1H).
– 13C NMR (50 MHz): δ = 14.5 (q), 20.3 (t), 33.1 (t), 35.7 (d), 61.8 (t), 114.8 (s), 170.2 (s),
191.7 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 290 (12), 262 (100), 245 25), 217 (31), 178 (78), 127 (34), 84 (65).
OOH
O
OH
OOC
2H5
O
OO
OOC
2H5
Experimenteller Teil 111
13.12 Darstellung der 1,4-Dihydropyridinderivate
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 13)
1.67 mmol Acetessigester und 1.67 mmol Iminiumsalz 12 werden in 10 ml Chloroform gelöst
und 20 h unter einer Argonatmosphäre bei Raumtemp. gerührt. Anschließend wird das
Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Der zurückbleibende Feststoff, 1.67 mmol 1,3-
Cyclohexandion und 5.01 mmol Ammoniumacetat werden dann in 10 ml EtOH gelöst und 3
h unter einer Argonatmosphäre refluxiert. Anschließend entfernt man das Lösungsmittel im
Vakuum. Der Rückstand wird in 35 – 40 ml Dichlormethan und 15 – 20 ml Wasser
aufgenommen. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit
Dichlormethan ausgeschüttelt (3 x 15 ml). Die vereinigten organischen Phasen werden mit
Wasser gewaschen und über Na2SO4 getrocknet. Man destilliert das Lösungsmittel am
Rotationsverdampfer ab und reinigt den Rückstand durch Flashchromatographie (Al2O3,
CH2Cl2) auf.
2-Methyl-5-oxo-4-phenyl-1,4,5,6,7,8-hexahydro-chinolin-3-carbonsäureethyester (54a)
Aus 217 mg (1.67 mmol) Iminiumsalz 12f, 282 mg (1.67 mmol) Acetessigester, 190 mg (1.67
mmol) 1,3-Cyclohexandion und 390 mg (5.01 mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 276 mg (53 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus Methanol, Smp.: 254 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3301, 2913, 1616, 1482, 1383, 1220, 1182, 1008.
– 1H NMR (200 MHz, DMSO-d6): δ = 3.77 (t, 3J = 7.1 Hz, 3 H, –OCH2CH3), 1.86 (mc, 2 H,
CH2), 2.20 (mc, 2 H, CH2), 2.30 (s, 3 H, CH3), 2.52 (mc, 2 H, CH2), 4.00 (q, 3J = 7.1 Hz, 2 H,
–OCH2CH3), 4.93 (s, 1H), 7.08 (mc, 1 H), 7.18 (mc, 4 H), 9.13 (s, 1H, NH).
– 13C NMR (50 MHz, DMSO-d6): δ = 15.0 (q), 19.1 (q), 21.7 (t), 27.0 (t), 36.5 (d), 37.6 (t),
59.9 (t), 103.4 (s), 112.0 (s), 126.5 (d), 128.3 (2 d), 128.7 (2 d), 145.8 (s), 148.7 (s), 152.3 (s),
167.8 (s), 195.5 (s).
N
O
O
O
H
112 Experimenteller Teil
4-(4-Bromphenyl)-2-methyl-5-oxo-4-phenyl-1,4,5,6,7,8-hexahydro-chinolin-3-
carbonsäure-ethyester (54b)
Aus 176 mg (0.61 mmol) Iminiumsalz 12b, 79 mg (0.61 mmol) Acetessigester, 68 mg (0.61
mmol) 1,3-Cyclohexandion und 140 mg (1.83 mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 158 mg (66 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus Methanol, Smp.: 251 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3281, 2924, 1698, 1611, 1486, 1378, 1077.
– 1H NMR (200 MHz, DMSO-d6): δ = 1.13 (t, 3J = 7.1 Hz, 3 H, –OCH2CH3), 1.86 (mc, 2 H,
CH2), 2.20 (mc, 2 H, CH2), 2.30 (s, 3 H, CH3), 2.51 (mc, 2 H, CH2), 3.99 (q, 3J = 7.1 Hz, 2 H,
–OCH2CH3), 4.88 (s, 1H, CH), 7.11 (d, 3J = 8.3 Hz, 2 H), 7.39 (d, 3J = 8.3 Hz, 2 H), 9.20 (s,
1H, NH).
– 13C NMR (50 MHz, DMSO-d6): δ = 15.0 (q), 19.1 (q), 21.6 (t), 27.0 (t), 36.3 (d), 37.5 (t),
60.0 (t), 103.9 (s), 111.6 (s), 119.6 (s), 130.8 (2 d), 131.6 (2 d), 146.1 (s), 148.0 (s), 152.4 (s),
167.6 (s), 195.5 (s).
13.13 Darstellung von Mono-, Bi-, Ter- und Oligopyridinderivaten mit Hilfe von 1,3-
Diketoverbindungen
3-Acetyl-2-methyl-4,6,7,8-tetrahydro-1H-chinolin-5-on (55)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.50 g (2.6 mmol) Mannich-Base 17c, 0.29 g (2.6 mmol) 1,3-Cyclohexandion und 0.60 g
(7.8 mmol) Ammoniunmacetat.
Ausb.: 0.28 g (53 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus Methanol, Smp.: 229 °C.
N
O
O
O
H
Br
N
OO
H
Experimenteller Teil 113
– IR (KBr): ~
ν
= 3288, 1669, 1602, 1561, 1387, 1239, 1186, 1132.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ =2.00 (mc, 4 H, CH2), 2.20 (s, 3 H, CH3), 2.21 (s, 3 H, CH3),
2.38 (mc, 4 H, CH2), 6.50 (bs, 1 H, NH).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 20.1 (q), 21.6 (t), 23.5 (t), 27.5 (t), 30.3 (q), 36.9 (t), 109.5
(s), 109.8 (s), 152.3 (s), 197.0 (s), 200.0 (s).
3-Acetyl-2-methyl-7,8-dihydro-6H-chinolin-5-on
100 mg (0.49 mmol) Dihydropyridin 55 werden in 7 ml Toluol gelöst. Nach Zugabe von 30
mg Pd/C (10 %) wird das Reaktionsgemisch 4 h unter Rückfluß erhitzt. Anschließend läßt
man abkühlen und filtriert den Katalysator ab. Das Lösungsmittel wird am
Rotationsverdampfer abdestilliert. Es verbleibt ein kristalliner Feststoff.
Ausb.: 74 mg (74 %), gelbe Kristalle, Smp.: 119 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2914, 1714, 1590, 1434, 1372, 1036.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.17 (mc, 2 H, CH2), 2.59 (s, 3 H, CH3), 2.67 (m, 2 H,
CH2), 2.71 (s, 3 H, CH3).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 21.9 (t), 25.7 (q), 29.6 (q), 32.9 (t), 38.7 (t), 125.9 (s),
131.5 (s), 136.2 (d), 163.5 (s), 165.7 (s), 197.5 (s), 199.7 (s).
3,4,5,6,7,8-Hexahydro-2H-acridin-1-on (57a)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 5.00 g (21.6 mmol) Mannich-Base 17a, 2.42 g (21.6 mmol) 1,3-Cyclohexandion und
4.99 g (64.8 mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 3.56 g (76 %), gelber Feststoff, nach Flashchromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.:
96 °C (Lit.[72] Smp. 96 – 97 °C).
– IR (KBr) ~
ν
= 3021, 2999, 2941, 2876, 2557, 1998, 1693, 1635, 1556, 1425, 1363, 1332,
1284, 801.
N
OO
N
O
114 Experimenteller Teil
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.91 (mc, 4 H, CH2), 2.19 (mc, 2 H, CH2), 2.68 (mc, 2 H,
CH2), 2.83 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H), 2.97 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H, CH2), 3.10 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H,
CH2), 7.98 (s, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.5 (t), 22.9 (t), 23.2 (t), 28.7 (t), 32.6 (t), 33.5 (t), 39.0
(t), 126.3 (s), 131.5 (s), 135.6 (d), 160.9 (s), 162.9 (s), 198.7 (s).
1,2,3,5,6,7-Hexahydro-cyclopenta[b]quinolin-8-on (57b)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.68 g (3.8 mmol) Mannich-Base 17b, 0.43 g (3.8 mmol) 1,3-Cyclohexandion und 0.89 g
(11.5 mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 304 mg (42 %), weißer Feststoff, nach Flashchromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.:
59 °C (Lit.[72] Smp.: 93.5 – 95.5 °C).
– IR (KBr) ~
ν
= 2939, 1690, 1602, 1408, 1360, 1210, 924.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.02 (mc, 4 H, CH2), 2.51 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H, CH2), 2.88
(mc, 6 H, CH2), 8.63 (s, 1 H, CH2).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.4 (t), 23.3 (t), 30.5 (t), 32.8 (t), 35.0 (t), 38.9 (t), 126.4
(s), 130.6 (d), 136.1 (s), 162.4 (s), 171.1 (s), 198.4 (s).
7-Phenyl-5,6,7,10,11,12-hexahydro-9H-benzo[b][1,10]phenanthrolin-8-on (58d)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.32 g (2.1 mmol) 28a, 0.52 g (2.1 mmol) Mannich-Base 17f und 0.47 g (6.0 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.46 g (66 %), nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.: 163 – 165 ° C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3317, 2945, 2872, 1615, 1615, 1585, 1496, 1434, 1382, 1264, 1135, 1031,
798, 695.
N
O
N
NO
H
Experimenteller Teil 115
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.94 – 2.12 (m, 2 H, CH2), 2.26 – 2.41 (m, 4 H, CH2),
2.52 – 2.69 (m, 2 H, CH2), 2.74 – 2.98 (m, 2 H), 4.69 (s, 1 H, CH), 7.68 – 7.31 (m, 5 H), 7.43
(mc, 2 H), 7.58 (s, 1 H, NH), 8.36 (dd, 3J = 4.9 Hz; 4J = 1.3 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 21.7 (t), 25.2 (t), 27.1 (t), 28.5 (t), 37.5 (t), 42.9 (d), 109.5
(s), 120.5 (s), 122.7 (d), 126.7 (d), 127.2 (s), 128.6 (d), 128.7 (d), 130.7 (s), 135.4 (d), 146.5
(d), 146.6 (s), 147.6 (s), 152.3 (s), 195.0 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 329 ( [M + H]+, 100), 307 (20), 251 (46), 154 (100), 136 (59).
– C22H20N2O (328.4): ber. C 80.46, H 6.14, N 8.53; gef. C 80.27, H 6.35, N 8.38.
6-Phenyl-6,9,10,11-tetrahydro-5H,8H-pyrido[3´,2´:4,5]cyclopenta[1,2-b]chinolin-7-on
(58e)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.35 g (2.6 mmol) 28c, 0.65 g (2.6 mmol) Mannich-Base 17f und 0.60 g (7.8 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.36 g (44 %), hellbrauner Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.:
217 °C (Zers.).
– IR (KBr): ~
ν
= 3214, 3147, 3074, 2934, 2862, 1621, 1579, 1507, 1466, 1435, 1363, 1259,
1181, 793, 700.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.97 – 2.10 (m, 2 H, CH2), 2.38 – 2.45 (m, 2 H, CH2),
2.58 (mc, 2 H, CH2), 3.15 (s, 2 H, CH2), 5.32 (s, 1 H, CH), 7.06 – 7.38 (m, 6 H), 7.44 (s, 1 H,
NH), 7.60 (dd, 3J = 7.4 Hz, 4J = 0.7 Hz, 1 H), 8.40 (dd, 3J = 5.1 Hz, 4J = 1.1 Hz, 1 H).
– 13C NMR(50 MHz, CDCl3): δ = 21.7 (t), 28.7 (t), 34.3 (t), 37.7 (t), 40.5 (d), 110.5 (s), 120.2
(d), 126.6 (d), 127.8 (s), 128.3 (d), 128.7 (d), 131.4 (d), 133.8 (s), 137.0 (s), 146.6 (s), 147.1
(d), 152.8 (s), 156.6 (s), 196.5 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 315 ( [M + H]+, 100), 237 (68), 154 (63), 136 (44), 91 (26).
– C21H18N2O (314.4): ber. C 80.23, H 5.77, N 8.91; gef. C 80.57, H 5.52, N 8.99.
NO
H
N
116 Experimenteller Teil
5,6,7,10,11,12-hexahydro-9H-benzo[b][1,10]phenanthrolin-8-on (59a)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.60 g (4.1 mmol) 28a, 0.85 g (4.2 mmol) Mannich-Base 17e und 0.97 g (12.6 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 510 mg (75 %) nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp. 192 °C (Lit.[54] Ausb.:
75 %, Smp.: 192.6 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 2949, 2878, 1671, 1595, 1454, 1438, 1421, 1347, 1224, 1197, 1595, 1454,
1438, 1421, 1347, 1224, 1197, 1160, 1092, 907, 760.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.19 (mc, 2 H, CH2), 2.73 (mc, 2 H, CH2), 3.04 Hz (s, 4 H,
CH2), 3.34 (t, 3J = 6.2 Hz, 2 H, CH2), 7.30 (mc, 1 H), 7.62 (dd, 3J = 7.6 Hz, 4J = 1.6 Hz, 1 H),
8.18 (s, 1 H), 8.77 (dd, 3J = 4.7 Hz, 4J = 1.6 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ =22.4 (t) 27.3 (t), 27.7 (t), 33.0 (t), 39.0 (t), 124.8 (d), 128.0
(s), 132.7 (s), 135.0 (d), 135.6 (s), 136.7 (d), 149.6 (d), 155.1 (s), 163.3 (s), 198.6 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 251 (30), 250 (100 ), 222 (79), 194 (27), 166 (7), 97 (9), 72 (20).
– C16H14N2O (250.3): ber. C 76.78, H 5.64, N 11.19; gef. C 76.96, H 5.81, N 11.43.
2-tert-Butyl-5,6,10,11-tetrahydro-9H-benzo[b][1,10]phenanthrolin-8-on (59b)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.83 g (4.1 mmol) 28b, 0.85 g (4.2 mmol) Mannich-Base 17e und 0.97 g (12.6 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.98 g (75 %), Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2, Smp.: 168 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2940, 1672, 1605, 1481, 1460, 1419, 1335, 1233.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.48 (s, 9 H, CH3), 2.21 (m, 2 H, CH2), 2.71 (t, 3J = 6.1
Hz, 2 H, CH2), 2.96 (s, 4 H, CH2), 3.30 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H, CH2), 7.39 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H),
7.53 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H), 8.12 (s, 1H).
N
NO
N
NO
Experimenteller Teil 117
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.4 (d), 27.5 (d), 27.7 (d), 30.7 (q), 33.2 (d), 38.2 (s), 39.1
(t), 121.1 (d), 127.6 (s), 132.8 (s), 133.0 (s), 134.7 (d), 136.7 (d), 149.5 (s), 155.9 (s), 163.3
(s), 169.2 (s), 198.7 (s).
– C20H22N2O (306.4): ber. C 78.40, H 7.24, N 9.14; gef. C 78.64, H 7.13, N 9.35.
6,9,10,11-Tetrahydro-5H,8H-pyrido[3´,2´:4,5]cyclopenta[1,2-b]chinolin-7-on (58c)
9,10-Dihydro-5H,8H-pyrido[3´,2´:4,5]cyclopenta[1,2-b]chinolin-7-on (59c)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 1.00 g (7.5 mmol) 28c, 1.43 g (7.5 mmol) 6a und 1.73g (22.5 mmol) Ammoniumacetat.
Nach der Aufarbeitung wird der Rückstand an Al2O3 chromatographiert (CH2Cl2/Methanol,
125:1). Man erhält einen hellbraunen Feststoff, der aus 59c und 58c (Verhältnis 59c : 58c =
1.6 : 1) besteht. Rührt man eine Lösung dieses Gemisches in Dichlormethan, so wird 58c zu
59c oxidiert. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels erhält man 510 mg (29 %) 59c, Smp.:
181 – 183 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2955, 2867, 1677, 1600, 1455, 1403, 1359, 1171, 788.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.68 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H, CH2), 3.28 (t, 3J = 6.1 Hz, 2 H,
CH2), 3.83 (s, 2 H, CH2), 7.29 (dd, 3J = 7.7 Hz, 3J = 4,8 Hz, 1 H), 7.86 (d, 3J = 7.7 Hz, 1 H),
8.33 (s, 1 H), 8.69 (d, 3J = 4.8 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.3 (t), 32.5 (t), 33.2 (t), 39.1 (t), 124.0 (d), 127.4 (s),
131.8 (d), 133.6 (d), 135.0 (s), 139.9 (s), 150.2 (d), 162.4 (s), 164.7 (s), 198.5 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 236 (99), 208 (100), 179 (37), 154 (7), 103 (10), 76 (8), 63 (8).
58c: Die Verbindung wird nicht isoliert, konnte jedoch im Gemisch aus 59c und 58c
identifiziert werden.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.91 – 2.10 (m, 2 H, CH2), 3.18 (s, 2 H, CH2), 3.42 (mc, 4
H, CH2), 3.45 (s, 2 H, CH2), 7.06 (dd, 3J = 7.4 Hz, 4J = 5.2 Hz, 1 H), 7.50 (s, 1H, N H), 7.64
(dd, 3J = 7.4 Hz, 4J = 0.5 Hz, 1 H), 8.27 (d, 3J = 5.2 Hz, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 21.8 (t) 24.2 (t), 28.5 (t), 36.0 (t) 37.2 (t), 105.9 (s), 119.9
(d), 126.0 (s), 131.5 (d), 134.2 (s), 137.0 (s), 146.2 (d), 154.5 (s), 156.4 (s), 197.1 (s).
NO
N
NO
N
H
118 Experimenteller Teil
Quaterpyridine 60
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 132 mg (0.88 mmol) 28a, 299 mg (0.88 mmol) Mannich-Base 17m und 182 mg (2.36
mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 154 mg (45 %) nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/Methanol, 100:1, Smp.: 236
°C – 238 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3038, 2935, 2883, 2829, 1564, 1440, 1403, 1222, 1176, 819, 788, 767, 700.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.03 (s, 6 H, CH2), 3.09 – 3.17 (m, 4 H, CH2), 3.38 (mc, 2
H, CH2), 7.48 (s, 1 H), 7.56 – 7.68 (m, 2 H), 8.75 (mc, 3 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.5 (t), 27.9 (t), 27.0 (t), 28.1 (2 t), 31.2 (t), 123.7 (d),
130.5 (s), 133.0 (s), 133.2 (d), 133.2 (d), 134.0 (s), 134.2 (s), 134.6 (s),157.7 (s), 136.2 (2 d),
149.4 (d), 150.7 (s), 150.8 (s), 151.5 (s), 152.3 (s) 152.4 (s), 157.7 (s).
– MS (FAB+);m/z (%): 389 ( [M + H]+, 100), 307 (4), 197 (17), 178 (8), 136 (9).
– C26H20N4 (388.5): ber. C 80.39, H 5.19, N 14.42; gef. C 80.01, H 5.49, N 14.33.
Terpyridin 62
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 0.75 g (1.9 mmol) 1,3-Cyclohexandion, 0.21 g (1.9 mmol) Mannich-Base 17o und 0.44 g
(5.7 mmol) Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.43 g (55 %) nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/Methanol, 150:1, Smp. > 250
°C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2955, 1683, 1590, 1460, 1347, 1228, 1166, 912, 845.
N
N
N
N
N
NN
O
Experimenteller Teil 119
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 1.50 (s, 9 H, CH3), 2.25 (mc, 2 H, CH2), 2.73 (mc, 2 H,
CH2), 2.99 – 3.36 (m, 10 H, CH2), 7.37 (d, 3J = 8.0 Hz, 1 H), 7.54 (d, 3J = 8.0 Hz, 1 H), 8.14
(s, 1H), 8.50 (s, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.6 (t), 27.7 (t), 27.9 (t), 28.2 (t), 30.7 (q), 33.1 (t), 38.4
(s), 39.2 (t), 120.8 (d), 127.7 (s), 129.5 (s), 131.4 (s), 132.4 (s), 133.7 (d), 134.0 (s), 135.0 (d),
136.9 (d), 150.3 (s), 153.6 (s), 155.5 (s), 159.0 (s), 163.0 (s), 169.4 (s), 199.2 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 409 ([M + H]+, 80), 394 (100), 353 (30), 191 (9), 169 (11), 155(3).
– C27H27N3O (409.5): ber. C 79.19, H 6.65, N 10.26; gef. C 78.89, H 6.84, N 10.13.
1,2,3,5,6,7,9,10,11,13,14,15-Decahydroacridino[4,3-b]benzo[j][1,10]phenanthroline-4,12-
dion (64)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 9.
Aus 1.25 g (3.12 mmol) 1, 0.70 g (6.24 mmol) Mannic-Base 17m und 1.44 g (18.7 mmol)
Ammoniumacetat.
Ausb.: 0.60 g (46 %), nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/Methanol, 100:1, Smp.: > 250
°C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2934, 2887, 1683, 1585, 1435, 1347, 1222, 1160, 897.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.21 (m, 4 H, CH2), 2.70 (m, 4 H, CH2), 3.03 (s, 8 H,
CH2), 3.37 (t, 3J = 6.0 Hz, 4 H, CH2), 7.52 (s, 1 H), 8.16 (s, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 22.3 (t), 27.3 (t), 32.3 (t), 39.1 (t), 128.1 (s), 132.7 (d),
135.1 (d), 136.6 (d), 136.9 (s), 150.3 (s), 154.9 (s), 163.3 (s),198.4 (s).
– MS (70 eV), m/z (%):421 (M+, 100), 393 (32), 365 (10), 334 (2), 197 (11), 168 3), 140 (2).
– C27H23N3O2 (421.5): gef. C 76.94, H 5.50, N 9.97; ber.: C 76.63, H 5.31, N 10.15.
N
NNOO
120 Experimenteller Teil
13.14 Darstellung der sternförmigen Verbindungen 72, 77a, 77b, und 77c
3,4,6,9,10,11,12,14,15,16,17,18-Dodecahydro-2H,5H,8H-5,11,17-triaza-trinaphthylen-
1,7,13-trion (72)
Eine Suspension aus 1.92 g (9.4 mmol) Mannich-Base 17e, 0.51 g (3.1 mmol) Phloroglucin
und 6.5 g (84.3 mmol) Ammoniumacetat in 40 ml EtOH wird 4 h unter einer
Argonatmosphäre refluxiert. Man läßt auf Raumtemp. abkühlen und entfernt das
Lösungsmittel am Rotationsverdampfer. Der Rückstand wird in 50 ml Dichlormethan und 50
ml Wasser aufgenommen. Es verbleibt ein unlöslicher Rückstand, der ebenfalls in den
Schütteltrichter übergeführt wird. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige
Phase wird mehrmals gründlich mit Dichlormethan ausgeschüttelt (5 x 50 ml). Die
vereinigten organischen Phasen werden über Na2SO4 getrocknet und anschließend am
Rotationsverdampfer eingeengt. Das Rohprodukt wird durch Flashchromatographie
aufgereinigt.
Ausb.: 0.93 g (60 %), leicht gelber Feststoff, nach Flashchromatographie, Al2O3,
Dichlormethan/Methanol, 75:1, Smp.: 253 °C (Zers.).
– IR (KBr): ~
ν
= 3343, 3203, 2935, 2888, 2629, 1656, 1615, 1512, 1450, 1408, 1181, 1103,
994.
– 1H NMR (200 MHz, DMSO-d6): δ = 1.77 (m, 2 H, CH2), 2.23 (m, 2 H, CH2), 2.40 (m, 2 H,
CH2), 3.26 (s, 2 H, CH2), 7.64 (s, 1 H), 7.87 (s, 1 H), 11.95 (s, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, DMSO-d6): δ = 19.0 (t), 21.7 (t), 29.7 (t), 35.7 (t), 106.7 (s), 108.2 (s),
152.4 (s), 168.7 (s), 196.8 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 495 ([M + 3 H2O]+, 31), 477 ([M – H2O]+, 4), 460 ([M + H – 2 H2O]+,
3) 385 (4), 307 (20), 289 (13), 154 (100).
N
N
N
O
O
O
H
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
Experimenteller Teil 121
3,3,9,9,16,16-Hexamethyl-2,3,4,6,8,9,10,12,14,15,16,18-dodecahydro-5,11,17-trioxa-
trinaphthylen-1,7,13-trion (77a)
Eine Suspension aus 0.70 g (3.0 mmol) Mannich-Base 17d und 0.17 g (1.0 mmol)
Phloroglucin in 5 ml Eisessig wird 16 h unter einer Argonatmosphäre bei 120 °C erhitzt.
Anschließend neutralisiert man die Lösung mit einer gesättigten wässrigen Na2CO3-Lösung
und extrahiert mit Dichlormethan (3 x 20 ml). Die vereinigten organischen Phasen werden
über Na2SO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert. Der
Rückstand wird durch Flashchromatographie aufgereinigt.
Ausb.: 0.32 g (20 %), weißer Feststoff, nach Flashchromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH,
100:1, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2960, 1657, 1616, 1435, 1383, 1217, 1166, 1036.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ =1.16 (s, 18 H, CH3), 2.37 (s, 6 H, CH2), 2.48 (s, 6 H,
CH2), 3.39 (s, 6 H, CH2).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 16.9 (t), 28.8 (q), 32.5 (s), 41.7 (t), 51.1 (t), 105.4 (s),
108.7 (s), 146.7 (s), 164.9 (s), 198.5 (s).
C33H36O6 (528.2): ber. C 74.96, H 6.87; gef. C 75.24, H 6.93.
2,3,4,6,8,9,10,12,14,15,16,18-Dodecahydro-5,11,17-trioxa-trinaphthylene-1,7,13-trion
(77b)
O
OO
O
O
O
O
OO
O
O
O
122 Experimenteller Teil
Eine Suspension aus 1.0 g (4.9 mmol) Mannich-Base 17e und 0.26 g (1.6 mmol) Phloroglucin
in 10 ml Eisessig wird 16 h unter einer Argonatmosphäre bei 120 °C erhitzt. Es fällt ein
weißer Feststoff aus, der abgenutscht und mit Wasser (3 x 25 ml) gewaschen wird. Die
Verbindung fällt in nahezu analysenreiner Form an, kann jedoch durch Chromatographie an
Al2O3 aufgereinigt werden.
Ausb.: 0.26 g (37 %), weißer Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH,
100:1, Smp.: > 270 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2950, 2903, 2841, 1657, 1626, 1264, 1383, 1222, 1106, 1026.
– 1H NMR (200 MHz, DMSO-d6): δ = 1.99 (t, 3J, = 5.9 Hz, 2 H, CH2), 2.38 (mc, 2 H, CH2),
2.49 (mc, 2 H, CH2), 3.22 (s, 2 H, CH2).
– 13C NMR (50 MHz, DMSO-d6): δ = 20.8 (t), 24.7 (t), 31.8 (t), 40.8 (t), 109.2 (s), 113.7 (s),
150.3 (s), 174.0 (s), 203.2 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 444 (79), 388 (12), 352 (21), 338 (100), 282 (31).
– C27H24NO6 (444.2): ber. C 72.96, H 5.44; gef. C 72.73, H 5.61.
1-(7,11-Diacetyl-2,6,10-trimethyl-4H,8H,12H-dipyrano[2,3-f;2',3'-h]chromen-3-yl)-
ethanon (77c)
Eine Suspension aus 400 mg (2.07 mmol) Mannich-Base 17c und 112 mg (0.69 mmol)
Phloroglucin in 5 ml Ethanol wird 3 h unter einer Argonatmosphäre refluxiert. Anschließend
wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert. Man nimmt den Rückstand in 5
ml Eisessig auf und erhitzt die Lösung weitere 2 h unter einer Argonatmosphäre bei 120 °C.
Danach wird die Lösung mit einer gesättigten wässrigen Na2CO3-Lösung neutralisiert und mit
Dichlormethan (3 x 20 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über
Na2SO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt. Der Rückstand wird durch
Chromatographie an Al2O3 aufgereinigt.
Ausb.: 90 mg (35 %), weißer Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH,
100:1, Smp.: > 250 °C (langsame Zers.).
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 2.30 (s, 9 H, CH3), 2.30 (s, 9 H, CH3), 3.42 (s, 6 H, CH2).
O
OO
O
O
O
Experimenteller Teil 123
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 20.2 (q), 20.9 (t), 30.3 (q), 103.7 (s), 109.3 (s), 146.3 (s),
159.2 (s), 199.6 (s).
– MS (70 eV); m/z (%): 408 (53), 393 (65), 365 (22), 314 (40), 299 (53), 271 (21).
– C24H24O6 (408.2): calcd. C 70.57, H 5.92; found C 70.71, H 5,68.
13.15 Suzuki-Kupplungen
1,4-Benzoldiboronsäure (78)
Eine Lösung von 35.4 g (0.15 mol) 1,4-Dibrombenzol in 225 ml abs. THF wird langsam zu
7.5 g (0.30 mol) Mg-Späne getropft. Die Reaktion kann durch die Zugabe von Iod zum
Starten gebracht werden. Die entstehende Suspension wird 24 h unter Rückfluß erhitzt.
Anschließend tropft man das Grignard Reagenz bei – 70 °C zu einer Lösung von 31.2 g (0.30
mol) Trimethylborat in 60 ml abs. Diethylether. Nachdem das Reaktionsgemisch 48 h bei
Raumtemp. gerührt wurde, gießt man auf 300 g Eis und 9 ml konz. H2SO4. Die wässrige
Phase wird mit Diethylether (4 x 100 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen
werden über Na2SO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt. Es verbleibt ein
weißer Feststoff der mit kaltem Diethylether gewaschen und aus Methanol/Wasser (1:2)
umkristallisiert wird.
Ausb.: 7.2 g (30 %), weißer Feststoff, Smp.: >290 °C (Lit.[145] Ausb.: 26 %, Smp.: > 420 °C).
– IR (KBr): ~
ν
= 3410, 3405, 1517, 1341, 1170, 1124, 1025, 803.
– 1H NMR (200 MHz, DMSO-d6): δ = 7.75 (s, 4 H, CH), 8.04 (s, 4 H, OH).
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Suzuki-Kupplung (AAV 14)
Man löst 1.00 mmol des zu kuppelnden Monomers und 57 mg (0.05 mmol) Pd(PPh3)4 in 7 ml
Toluol. Nach Zugabe von 1 ml einer wässrigen 2 M Na2CO3-Lösung und einer Lösung von 82
mg (0.50 mmol) Diboronsäure in 7 ml Methanol erhitzt man 20 – 48 h unter Rückfluß.
Anschließend gibt man 20 ml einer 2 M Na2CO3-Lösung, 1 ml 25 % Ammoniak-Lösung und
20 ml Dichlormethan hinzu. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase
mehrmals mit Dichlormethan (3 x 15 ml) ausgeschüttelt. Nachdem man die vereinigten
B(OH)2
B(OH)2
124 Experimenteller Teil
organischen Phasen über Na2SO4 getrocknet hat, werden diese am Rotationsverdampfer
eingeengt. Der verbleibende Rückstand wird chromatographisch aufgereinigt. Eventuelle
Variationen der Versuchsdurchführung sind bei den jeweiligen Verbindungen beschrieben.
4,4´´-Di-(5,6,8,9-Tetrahydrochino[8,7-b][1,10]phenanthrolin-7-yl)-[1,1´;4´, 1´´]terphenyl
(79a)
Aus 252 mg (0.57 mmol) 34b, 47 mg (0.29 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 57 mg (0.05
mmol) Pd(PPh3)4 und 1 ml 2 M Na2CO3-Lösung in 3.5 ml MeOH und 3.5 ml Toluol.
Reaktionszeit: 48 h.
Ausb.: 118 mg (52 %), hellbraunes Pulver, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/ MeOH,
25:1, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3033, 2929, 2836, 1559, 1486, 1388, 1108, 1967, 1041.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 2.81 (mc, 8 H, CH2), 2.93 (mc, 8 H, CH2),
7.21 – 7.35 (m, 8 H), 7.61 (mc, 4 H), 7.84 (mc, 4 H), 8.54 (d, 3J = 4.7 Hz, 4 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 25.6 (t), 27.6 (t), 124.3 (d), 127.9 (d), 128.0
(d), 129.5 (d), 136.3 (s), 136.6 (d), 140.0 (s), 140.7 (s), 148.5 (d), 150.3 (s), 152.1 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 797 ([M + H]+, 20), 307 (15), 279 (16), 219 (15), 154 (100), 136 (85).
4,4´´Di-(7,8,13,14-Tetrahydrochino[8,7-k][1,8]phenanthrolin-6-yl)-[1,1´;4´, 1´´]terphenyl
(79b)
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Experimenteller Teil 125
Aus 190 mg (0.42 mmol) 35b, 36 mg (0.21 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 25 mg (0.022
mmol) Pd(PPh3)4 und 0.43 ml 2 M Na2CO3-Lösung gelöst in 4.3 ml MeOH und 4.3 ml
Toluol.
Reaktionszeit: 48 h.
Ausb.: 159 mg (95 %), hellbraunes Pulver, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH,
25:1, Smp.: > 290 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3043, 2955, 2924, 2893, 1543, 1434, 1393, 1264, 1114, 1098, 1031, 824.
– 1H NMR (200 MHz, CF3OOD): δ = 3.06 (s, 4 H, CH2), 3.21 (s, 4 H, CH2), 3.32 (s, 4 H,
CH2), 3.68 (s, 4 H), 7.33 – 7.82 (m, 12 H), 7.89 – 8.0 (m, 4 H), 8.45 (d, 3J = 7.7 Hz, 2 H),
8.54 – 8.64 (m, 4 H), 8.83 (d, 3J = 5.7 Hz, 2 H).
– MS (FAB+); m/z (%): 796 (M+, 100), 436 (49), 356 (98), 281 (48), 207 (41).
4,4´´Di-(5,6-dihydro-[1,10]-phenanthrolin-2-yl)- [1,1´;4´, 1´´]terphenyl (79c)
Aus 336 mg (1.00 mmol) 33a, 83 mg (0.50 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 57 mg (0.05
mmol) Pd(PPh3)4 und 1 ml 2 M Na2CO3-Lösung gelöst in 7 ml MeOH und 7 ml Toluol.
Reaktionszeit: 24 h.
Ausb.: 271 mg (92 %), orange-brauner Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/
MeOH, 20:1, Smp.: > 290 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3038, 2924, 2836, 1600, 1569, 1450, 1233, 114, 1010, 819.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 3.03 (s, 8 H, CH2), 7.32 (m, 2 H), 7.64 –
7.68 (m, 4 H), 7.76 – 7.80 (m, 10 H), 8.27 (d, 3J = 8.2 Hz, 4 H), 8.70 (d, 3J = 4.65 Hz, 2H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.4 (t), 27.8 (t), 121.2 (d), 124.3 (d), 127.0 (d), 127.5 (d),
127.8 (d), 128.0 (d), 133.0 (s), 134.9 (s), 137.2 (d), 138.5 (s), 140.1 (s), 141.3 (s), 148.4 (d),
151.0 (s), 151.7 (s), 156.6 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 591 ( [M + H]+, 100), 281 (4), 154 (35, 136 (47), 90 (18).
N
N
N
N
126 Experimenteller Teil
4,4´´Di-(9-tert-butyl-5,6-dihydro-[1,10]-phenanthrolin-2-yl)-[1,1´;4´, 1´´]terphenyl (79d)
Aus 382 mg (1.00 mmol) 33b, 83 mg (0.50 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 57 mg (0.05
mmol) Pd(PPh3)4 und 1 ml 2 M Na2CO3 Lösung in 7 ml MeOH und 7 ml Toluol.
Reaktionszeit: 24 h.
Ausb.: 199 mg (58 %), nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH, 25:1, Smp.: > 260
°C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2955, 1569, 1455, 1388, 1243, 1135, 814.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20.1): δ = 1.52 (s, 18 H, CH3), 3.00 (s, 4 H, CH2), 7.35
(d, 3J = 8.0 Hz, 2 H), 7.52 (d, 3J = 8.0 Hz, 2 H), 7.64 (d, 3J = 8.0 Hz, 2 H), 7.80 (mc, 10 H),
8.33 (mc, 2 H. – MS (FAB+); m/z (%): 702 (M +, 98), 687 (93), 671 (22), 646 (30), 590 (6),
507 (8), 350 (13), 343 (34).
4,4´-Di-(5H-cyclopenta[2,1-b3,4-b´]phenanthrolin-2-yl-[1,1´;4´,1´´]terphenyl (79e)
Aus 322 mg (1.00 mmol) 33b, 83 mg (0.5 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 57 mg (0.05
mmol) Pd(PPh3)4 und 1 ml 2 M Na2CO3 Lösung in 7 ml MeOH und 7 ml Toluol.
Reaktionszeit: 16 h.
Ausb.: 253 mg (90 %), nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH, 25:1, Smp.: > 290
°C.
– MS (FAB+); m/z (%): 562 ( M+, 74), 438 (30), 396 (65), 320 (100), 281 (19), 244 (40).
– IR (KBr): ~
ν
= 3038, 2929, 2857, 1595, 1574, 1466, 1429, 1403, 1171, 819, 808.
N
N
N
N
N
NN
N
Experimenteller Teil 127
3,3´´-Di-(5,6,8,9-Tetrahydrochino[8,7-b][1,10]phenanthrolin-7-yl)-[1,1´;4´, 1´´]terphenyl
(80a)
Aus 413 mg (0.94 mmol) 34a, 80 mg (0.48 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 113 mg (0.01
mmol) Pd(PPh3)4 und 1.2 ml 2 M Na2CO3-Lösung in 7 ml MeOH und 7 ml Toluol.
Reaktionszeit: 48 h.
Ausb.: 164 mg (43 %) hellbraunes Pulver,nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/ MeOH,
25:1, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3058, 2955, 2893, 2836, 1579, 1548, 1455, 1440, 1383, 1233, 1114, 917,
736.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 2.82 (mc, 8 H, CH2), 2.91 (mc, 8 H, CH2),
7.26 (mc, 6 H), 7.53 –7.68 (m, 8 H), 7.78 (mc, 6 H), 8.79 (d, 3J = 4.7 Hz).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 25.9 (t), 27.8 (t), 123.9 (d), 127.0 (d), 127.5 (d), 128.1 (d),
129.9 (d), 132.8 (s), 133.7 (s), 136.6 (d), 138.3 (s), 140.2 (s), 141.4 (s), 148.0 (s), 149.2 (d),
150.9 (s), 152.6 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 797 ([M + H]+, 8), 197 (15), 154 (18), 1345 (45).
3,3´´Di-(7,8,13,14-Tetrahydrochino[8,7-k][1,8]phenanthrolin-6-yl)-[1,1´;4´, 1´´]terphenyl
(80b)
Aus 441 mg (1.00 mmol) 35a, 83 mg (0.50 mmol) 1,4-Benzoldiboronsäure, 57 mg (0.05
mmol) Pd(PPh3)4 und 1 ml 2 M Na2CO3 Lösung in 7 ml MeOH und 7 ml Toluol.
Reaktionszeit: 24 h.
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
128 Experimenteller Teil
Ausb.: 394 mg (99 %), gelber Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/Aceton,
20:1, Smp.: 244 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3048, 2944, 2877, 2836, 2195, 1569, 1537, 1429, 1393, 1098, 907, 778.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3/MeOD, 20:1): δ = 2.79 – 2.95 (m, 12 H, CH2), 3.63 (t, 3J = 7.1
Hz, 4 H, CH2), 7.19 – 7.27 (m, 4 H), 7.47 – 7.68 (m, 10 H), 7.69 – 7.72 (m, 4 H), 7.87 (s, 2
H), 8.58 (d, 3J = 4.8 Hz, 2 H), 8.59 (d, 3J = 4.8 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): 26.4 (t), 26.9 (t), 28.3 (t), 29.2 (t), 123.6 (d), 123.8 (d), 127. 0
(2 d), 127.9 (d), 128.6 (d), 128.9 (d), 131.4 (s), 132.9 (s), 134.6 (s), 135.7 (d), 135.9 (2 d),
140.4 (s), 140.8 (s), 141.0 (s), 141.2 (s), 147.4 (d), 148.6 (d), 151.1 (s), 152.4 (s), 152.9 (s),
156.7 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 797 ( [M + H]+ ,10), 795 (1), 798 (8), 709 (1), 614 (1), 438 (2), 279
(19), 133 (23).
3,3´´Di-(5,6-dihydro-[1,10]-phenanthrolin-2-yl)- [1,1´;4´, 1´´]terphenyl (80c)
Zu einer gerührten Lösung von 586 mg (1.74 mmol) 33d in 12 ml DME werden unter einer
Argonatmosphäre 150 mg (0.13 mmol) Pd(PPh3)4 gegeben. Nach 15 min werden
nacheinander 5.2 ml einer 2 M Na2CO3 Lösung und 145 mg (0.87 mmol) 1,4-
Benzoldiboronsäure gelöst in 2 ml EtOH mit zugespritzt. Man erhitzt das Reaktionsgemisch
24 h unter Rückfluß und fügt dann 150 mg (0.13 mmol) Pd(PPh3)4 hinzu. Nach weiteren 24 h
Rückfluß destilliert man das Lösungsmittel komplett ab und nimmt den Rückstand in CH2Cl2
(30 ml) und Wasser (20 ml) auf. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige mit
CH2Cl2 (2 x 30 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na2SO4
getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt. Das Rohprodukt wird chromatographisch
aufgereinigt.
Ausb.: 226 mg (34 %), gelbes Pulver, nach Chromatograpie an Al2O3, EtOAc; CH2Cl2/
MeOH, 100:1, Smp.: 142 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3052, 2932, 1561, 1445, 1376, 1224, 1085, 791, 789, 766.
– 1H NMR (200 MHz, CDCl3): δ = 3.07 (s, 8 H, CH2), 7.28 – 7.35 (m, 2 H), 7.48 – 7.91 (m,
14 H) 8.21 (mc, 2 H), 8.43 (mc, 2 H), 8.77 (dd, 4J = 1.7 Hz, 3J = 4.7 Hz, 2 H).
N
N
N
N
Experimenteller Teil 129
– 13C NMR (50 MHz, CDCl3): δ = 27.7 (t), 28.0 (t), 120.9 (d), 123.9 (d), 125.8 (d), 126.6 (d),
127.8 (d), 128.0 (d), 129.6 (d), 133.4 (s), 134.8 (s), 136.1 (d), 137.1 (d), 140.5 (s), 140.7 (s),
141.4 (s), 149.0 (d), 152.1 (s), 152.5 (s), 156.4 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 591 ( [M + H]+, 100), 207 (15), 154 (52), 136 (57).
13.16 Darstellung der Rutheniumkomplexe
Precursor-Komplex cis-Ru(bpy)2Cl2•2H2O (85)
RuCl3•3H2O (3.9 g, 14.9 mmol), Bipyridin (4.7 g, 30 mmol) und LiCl (4.2 g, 1.0 mmol)
werden in 25 ml abs. DMF 8 h unter Rückfluß erhitzt. Während dieser Zeit wird die Lösung
kräftig gerührt. Nachdem die Reaktionsmischung wieder auf Raumtemp. abgekühlt ist,
werden 125 ml Aceton zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht bei 0 °C im
Kühlschrank stehen gelassen. Es fällt ein dunkler, grünschwarzer, microkristalliner Feststoff
aus, der abgenutscht wird. Man wäscht mit Wasser (3 x 12 ml) und Ether (3 x 12 ml) und
trocknet das Produkt anschließend im Ölpumpenvakuum. Ausb.: 2.98 g (48 %).
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 15)
1.0 Äquivalente cis-Ru(bpy)2Cl2•2H2O und 2 Aquivalente (bzw. 1 Aquivalent bei den
mononuklearen Komplexen) des entsprechenden Liganden werden in einem Ethanol-Wasser-
Gemisch (7:2) für die Dauer von 12 – 48 h unter Argon refluxiert. Nach dem Abkühlen auf
Raumtemp. engt man unter vermindertem Druck auf ca. 1/3 des Startvolumens ein und setzt
4.2 Aquivalente (bzw. 2.1 Aquivalente bei den mononuklearen Komplexen) NH4PF6 in 2 ml
H2O zu, was zum Ausfallen des Komplexes führt. Der Feststoff wird abgenutscht und im
Vakuum getrocknet. Chromatographie an neutralem Aluminiumoxid mit einem Toluol-
Acetonitril-Gemisch (1:1) liefert den Komplex in einheitlicher Form. Läßt man die
entsprechenden Fraktionen bei Raumtemp. stehen, verdampft das Acetonitril, so daß die
Komplexe langsam auskristallisieren.
130 Experimenteller Teil
Komplex 86a: [Ru(bpy)2L][PF6]2 (L = 35a)
Aus 100 mg (0.23 mmol) 35a, 120 mg (0.23 mmol) Ru(bpy)2Cl2• 2 H2O (85) und 41 mg (0.25
mmol) NH4PF6.
Ausb.: 120 mg (46 %), roter Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH3CN/Toluol, 1:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 3089, 2844, 1610, 1450, 1460, 1403, 1051, 834.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.10 – 2.37 (m, 2 H, CH2), 2.76 (mc, 2 H, CH2), 3.23 (mc,
2 H), 3.94 (mc, 2 H), 5.94 (mc, 1 H), 6.82 – 6.98 (m, 3 H), 7.12 – 7.61 (m, 12 H), 7.12 – 7.61
(m, 12 H), 8.08 – 8.25 (m, 3 H), 8.34 – 8.48 (m, 2 H), 8.70 – 8.73 (m, 1 H).
– MS (FAB+); m/z (%): 1000 ([M – PF6 + 2 H]+, 13), 855 ([M – 2 PF6 + 2 H]+, 5), 696 ([M –
2 PF6 – bpy + 1 H]+, 12), 540 ( [M – 2 PF6 – 2 bpy + 1 H]+, 6), 441 ([M – 2 PF6 – 2 bpy –
Ru]+, 17).
– UV/VIS: λmax(ε): 457 (11600), 291 (38500), 240 (6700).
Komplex 86b: [Ru(bpy)2L][PF6]2 (L = 33d)
Aus 336 mg (1.0 mmol) 33d, 519 mg (1.0 mmol) Ru(bpy)2Cl2 • 2 H2O (85) und 326 mg (2.0
mmol) NH4PF6.
Ausb.: 1.1 g (85 %), oranger Feststoff, Smp. > 300 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3118, 3084, 1465, 1446, 1425, 940, 764.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 3.36 (mc, 4 H, CH2), 6.91 – 7.21 (m, 2 H), 7.22 – 8.26
(m, 18 H), 8.34 – 8.66 (m, 5 H).
– MS (FAB+); m/z (%): 895 ([M – PF6]+, 8), 750 ([M – 2 PF6]+, 4), 715 (5), 594 (6), 433 (6),
413 (8), 337 (11), 289 (10), 219 (9), 154 (100).
NN
2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
NN
N2 [PF6]
Ru2+(bpy)2
Br
Experimenteller Teil 131
– UV/VIS: λmax(ε): 450 (11400), 288 (59300), 244 (6500).
Komplex 87a: [Ru2(bpy)4L][PF6]4 (L = 80b)
Aus 135 mg (0.17 mmol) 80b, 200 mg (0.39 mmol) Ru(bpy)2Cl2 • 2 H2O (85) und 116 mg
(0.71 mmol) NH4PF6.
Ausb.: 201 mg (53 %), roter Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH2Cl2/MeOH, 20:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 3653, 3586, 3100, 2929, 2836, 1605, 1450, 1486, 1414, 1234, 850, 762.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.17 – 2.46 (m, 4 H; CH2), 2.68 – 2.90 (m, 4 H, CH2),
3.25 – 3.29 (m, 4 H, CH2), 4.01 (m, 4 H, CH2), 5.99 – 6.02 (m, 1 H), 6.29 – 6.36 (m, 1 H),
6.58 – 6.68 (m, 1 H), 6.84 – 6.92 (m, 3 H), 7.07 –7.7 (m, 30 H), 7.87 – 7.97 (m, 6 H), 8.08 –
8.51 (m, 12 H), 8.72 – 8.74 (m, 2 H).
– MS (FAB+); m/z (%): 2059 ([M – PF6]+ , 1), 1912 ([M – 2 PF6 – 2H]+, 1), 1767 ([M – 3 PF6
– 2H]+, 1), 486 (1), 1307 (1), 998 (10), 968 (13), 822 (8), 642 (7), 537 (4), 460 (12), 362 (11),
279 (15), 154 (100).
– C96H72F24N14P4Ru2 (2204.3): ber. C 52.32, H 3.29, N 8.90; gef. C 52.75, H 3,76 N 8.70.
– UV/VIS: λmax(ε): 456 (29700), 290 (119700), 239 (40000).
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
N
N
132 Experimenteller Teil
Komplex 87b: [Ru2(bpy)4L][PF6]4 (L = 80c)
Aus 45 mg (0.06 mmol) 87b, 62 mg (0.12 mg) Ru(bpy)2Cl2• 2 H2O (85) und 41 mg (0.25
mmol) NH4PF6.
Ausb.: 46 mg (38 %), orange-roter Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3,
CH3CN/Toluol, 1:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 3435, 1610, 1466, 1441, 857, 763, 563.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 3.38 (mc, 8 H, CH2), 6.84 – 6.93 (m, 4 H), 7.14 – 7.47
(m, 23 H), 7.53 – 7.78 (m, 11 H), 7.82 – 8.16 (m, 12 H), 8.31 – 8.56 (m, 4 H).
– MS (FAB+); m/z (%): 1851 ([M – PF6 – 2 H]+, 99), 1707 ([M – 2 PF6 – H]+, 98.
– MS (Electrospray); Ionengruppen: 521 [C82H62N12Ru2 + PF6]3+, 354 [C82H62N12Ru2]4+.
– C82H62F24N12P4Ru2 (1998.2): ber. C 49.31, H 3.13, N 98.41; gef. C 49.03, H 3.12, N 8.75.
– UV/VIS: λmax: 453 (14800), 289 (81500), 235 (19900).
Komplex 87c: [Ru2(bpy)4L][PF6]4 (L = 60)
Aus 70 mg (0.18 mmol) 60, 187 mg (0.36 mmol) Ru(bpy)2Cl2• 2 H2O (85)und 123 mg (0.75
mmol) NH4PF6.
Ausb.: 124 mg (39 %), roter Feststoff, nach Chromatographie an Al2O3, CH3CN/Toluol, 1:1.
– IR (KBr): ~
ν
= 3107, 2951, 1605, 1450, 1222, 835.
NN
NN
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
N
N
N
N
4 [PF6]
Ru2+(bpy)2
(bpy)2Ru2+
Experimenteller Teil 133
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 3.24 (mc, 8 H, CH2), 7.18 – 7.54 (m, 17 H), 7.58 – 7.97
(m, 12 H), 8.00 – 8.21(m, 6 H), 8.29 – 8.36 (m, 2 H), 8.46 – 8.65 (m, 5 H), 8.73 – 8.96 (m, 2
H).
– MS (FAB+); m/z (%): 1650 ([M – PF6 – H]+, 95), 1506 ([M – 2 PF6]+, 55).
– MS (Electrospray); Ionengruppen: 753 [C66H52N12Ru2 + 2 PF6]2+, 453 [C66H52N12Ru2 +
PF6]3+, 401 [C56H44N10Ru2 + PF6]3+, 304 [C66H52N12Ru2]4+.
– C66H52F24N12P4Ru2(1796.1): ber. C 44.16, H 2.92, N 9.36; gef. C 44.49, H 3.12, N 8.87.
– UV/VIS: λmax(ε): 450 (21500), 385 (32300), 370 (28400), 288 (109900), 239 28300).
13.17 Darstellung der Platinkomplexe
Allgemeine Arbeitsvorschrift (AAV 16)
55 mg (0.10 mmol) Diiodo(cycloocta-1,5-dien)platin(II)[197] und 40 mg (0.10 mmol) AgBF4
werden in 1 ml Aceton suspendiert und 30 min bei Raumtemp. gerührt. Das Reaktiosgemisch
wird durch eine mit Watte gefüllte Pipette filtiert um das ausgefallene AgI abzutrennen und
direkt zu einer Lösung bzw. Suspension des Terpyridin-Liganden (0.08 mmol bzw. 0.04
mmol bei den ditopen Liganden) in 0.5 ml Acetonitril zugetropft. Man rührt ca. 30 min bei
Raumtemp, wobei der Ligand in Lösung geht und der Acetonitril-Komplex 89 ausfällt. Dieser
wird durch Zentrifugieren von der Mutterlauge abgetrennt und anschließend in 1 ml
Acetonitril gelöst bzw. suspendiert. Man gibt 25 µl 4-Picolin hinzu und rührt weitere 30 min.
Die Komplexe 90 kristallisieren bei Zugabe von Diethylether aus und können durch langsame
Diffusion von Diethylether in Lösungen der Komplexe in Acetonitril aufgereinigt werden.
(Da sich nicht reproduzierbare Mengen Acetonitril und Diethylether in den Kristallen
befinden, mußte in der Regel auf Elementaranalysen verzichtet werden.)
Komplex 90a: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 34a)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 35 mg (0.04 mmol) 34a und
25 µl 4-Picolin.
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
Br
134 Experimenteller Teil
Ausb.: 47 mg (66 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3048, 1631, 1610, 1439, 1418, 1067.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.68 (s, 3 H, CH3), 2.99 (mc, 4 H, CH2), 3.31 (mc, 4 H,
CH2), 7.41 (mc, 1 H), 7.54 – 7.87 (m, 19 H), 8.16 (mc, 2 H), 8,87 (mc, 1 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.0 (t), 26.0 (t), 123.0 (s), 127.5 (d), 129.2 (d),
129.3 (d), 131.0 (d), 131.6 (d), 132.9 (d), 135.6 (s), 137.1 (s), 137.4 (s), 138.9 (s), 139.3 (s),
142.9 (d), 149.5 (s), 150.3 (d), 152.1 (d), 155.3 (s), 155.5 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 815 ([M – BF4]+, 20), 728 ([M – 2 BF4]+, 19), 635 ([M – 2 BF4 –
Picolin]+, 41).
Komplex 90b: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 34b)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 35 mg (0.04 mmol) 34b und
25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 45 mg (63 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2913, 2365, 1610, 1403, 1051.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.68 (s, 3 H, CH3), 2.99 (mc, 4 H, CH2), 3.30 (mc, 4 H,
CH2), 7.32 (mc, 2 H), 7.60 – 7.87 (m, 8 H), 8.14 (d, 3J = 7.8 Hz, 2 H), 8.84 (mc, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.0 (t), 26.0 (t), 123.8 (s), 129.1 (d), 129.3 (d),
130.5 (d), 132.5 (d), 132.8 (d), 137.0 (s), 138.9 (s), 142.9 (d), 149.5 (s), 150.3 (d), 152.1 (d),
152.7 (s), 155.3 (s), 155.5 (s).
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
Br
Experimenteller Teil 135
Komplex 90c: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 34c)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 29 mg (0.08 mmol) 34c und 25
µl 4-Picolin.
Ausb.: 47 mg (72 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3058, 1624, 1608, 1411, 1429, 1035, 803.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.68 (s, 3 H, CH3), 2.99 (m, 4 H, CH2), 3.30 (m, 4 H,
CH2), 7.41 (mc, 2 H), 7.52–7.87 (m, 9 H), 8.15 (d, 3J = 7.7 Hz, 2 H), 8.86 (d, 3J = 5.4 Hz, 2
H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.0 8t), 26.1 (t), 128.3 (d), 129.1 8d), 129.3 (d),
129.3 (d), 130.0 (d), 133.4 (s), 137.0 (s), 138.9 (s), 142.9 (d), 149.5 (s), 150.3 (d), 152.1 (d),
154.0 (s), 155.3 (s), 155.7 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 734 ([ M – BF4]+, 8), 648 ([M – 2 BF4]+, 10), 576 ([M – 2 BF4 –
Picolin + F]+, 29), 555 ([M – 2 BF4]+, 30).
– UV/VIS: λmax(ε): 419 (6000), 398 (4100), 317 (17700), 2667 (5900), 239 (4900).
Komplex 90d: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 5,6,7,8-Tetrahydro-7-(4´-N,N-diethylamino-
phenyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 35 mg (0.08 mmol) 5,6,7,8-
Tetrahydro-7-(4´-N,N-diethylaminophenyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin[51] und 25 µl 4-
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
N
136 Experimenteller Teil
Picolin. (Der Acetoniril-Komplex fällt hier nicht aus. Das Lösungsmittel wird im Vakuum
entfernt und es wird wie in der Vorschrift beschrieben normal fortgefahren).
Ausb.: 32 mg (50 %), violetter Feststoff, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O,
Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2919, 1610, 1408, 1057.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 1.24 (t, 3J = 6.9 Hz, -CH2CH3), 2.57 (s, 3 H, CH3), 3.07
(mc, 4 H, CH2), 3.30 (mc, 4 H, CH2), 3.51 (q, 3J = 6.9 Hz, 4 H, -CH2CH3), 6.91 (d, 3J = 8.8
Hz, 2 H), 7.23 (d, 3J = 8.8 Hz, 2 H), 7.58 –7.77 (m, 6 H), 8.14 (d, 3J = 7.7 Hz, 2 H), 8.86 (d, 3J
= 6.4 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 12.2 (q), 21.0 (q), 24.4 (t), 26.3 (t), 44.5 (t), 111.5 (d),
118.6 (s), 128.9 (d), 129.3 (d), 130.2 (d), 136.9 (s), 138.8 (s), 142.7 (d), 149.0 (s) 149.2 (s),
150.1 (d), 152.1 (d), 154.8 (s), 155.2 (s), 156.0 (s).
– UV/VIS: λmax(ε): 496 (4500), 419 4000), 349 (3300), 316 (14100), 300 (13700), 282
(13600), 244 (800).
Komplex 90e: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 5,6,7,8-Tetrahydro-7-(4´-methoxyphenyl)-
chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 31 mg (0.08 mmol) 5,6,7,8-
Tetrahydro-7-(4´-methoxyphenyl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin[51] und 25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 41 mg (60 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
=3120, 2923, 1606, 1523, 1444, 1249, 1063, 812.
(Aufgrund eines dynamischen Prozesses kommt es zu einer Aufspaltung der Signale im 1H-
und 13C-NMR-Spektrum.)
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.70 (mc, 3 H, CH3), 3.03 (mc, 8 H, CH2), 3.34 (mc, 8 H,
CH2), 3.93 (mc, 3 H, CH3), 7.18 – 7.38 (m, 4 H), 7.52 – 7.88 (m, 6 H), 8.13 – 8.27 (m, 2 H),
8.55 – 8.97 (m, 2 H).
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
MeO
Experimenteller Teil 137
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.1 (t), 24.32 (t), 26 (13 (t), 26.5 (t), 55.7 (q),
55.8 (t), 114.9 (d), 115.0 (d), 125.2 (d), 129.0 (d), 129.3 (d), 129.4 (d), 129.5 (d), 130.1 (d),
131.4 (d), 137.2 (s), 138.9 (s), 142.8 (d), 150.2 (d), 152.1 (d), 155.2 (s), 155.8 (s), 161.0 (s).
Komplex 90f: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 5,6,7,8-Tetrahydro-7-(furfuryl)chino[8,7-
b][1,10]phenanthrolin)
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 29 mg (0.08 mmol) 5,6,7,8-
Tetrahydro-7-(furfuryl)chino[8,7-b][1,10]phenanthrolin[198] und 25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 33 mg (51 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2919, 2852, 1600, 1435, 1057.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.68 (s, 3 H, CH3), 3.39 (mc, 8 H, CH2), 6.85 (dd, 3J =
3.5 Hz, 3J = 1.8 Hz, 1 H), 7.35 (d, 3J = 3.5 Hz, 1 H), 7.60 – 7.77 (m, 7 H), 7.93 (d 3J = 1.8 Hz,
1 H), 8.17 (dd, 3J = 7.5 Hz, 4J = 1.4 Hz, 2 H), 8.84 (d, 3J = 7.2 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.8 (t), 26.1 (t), 112.7 (d), 117.3 (d), 129.1 (d),
129.3 (d), 136.0 (s), 138.9 (s), 141.4 (s), 142.8 (d), 146.0 (s), 146.2 (d), 149.7 (s), 150.1 (d),
152.1 (d), 155.3 (s), 155.6 (s).
Komplex 90g: [Pt(L)4-Picolin][BF4]2 (L = 3,3´,5´,3´´-Bis(trimethylen)-2,2´:6´,2´´-
terpyridin)
N
N
N
Pt2+ N
2 [BF4]
O
Pt2+ N
N
N
N
2 [BF4]
138 Experimenteller Teil
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 26 mg (0.08 mmol) 3,3´,5´,3´´-
Bis(trimethylen)-2,2´:6´,2´´-terpyridin[199]und 25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 40 mg (64 %), gelbe Kristalle, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3350, 3064, 2935, 1652, 1424, 1300, 1062, 809.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.23 (mc, 4 H, CH2), 2.69 (s, 3 H, CH3), 3.33 (mc, 8 H,
CH2), 7.55 (mc, 4 H), 7.77 (d, 3J = 6.0 Hz, 2 H), 8.19 (mc, 3 H), 8.84 (d, 3J = 6.6 Hz, 2 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 23.3 (t), 35.1 (t), 36.7 (t), 127.8 (d), 129.8 (d),
142.2 (s), 144.6 (s), 146.6 (d), 148.2 (d), 149.7 (d), 151.8 (d), 153.3 (s), 155.6 (s), 157.0 (s).
– MS (FAB+); m/z (%): 688 ([M – BF4]+, 9), 600 ([M – 2 BF4]+, 20), 527 ([M – 2 BF4 –
Picolin + F]+, 100), 506 ([M – 2 BF4 – Picolin]+, 72).
Komplex 93a: [Pt2(L)(4-Picolin)2][BF4]4 (L = 79a)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 16.
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 32 mg (0.04 mmol) 79a und
25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 51 mg (74 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2924, 2846, 1553, 1605, 1403, 1491, 1057.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.69 (s, 6 H, CH3), 3.09 (mc, 8 H, CH2), 3.34 (mc, 8 H,
CH2), 7.53 – 7.83 (m, 16 H), 8.03 (mc, 8 H), 8.17 (d, 3J = 8.0 Hz, 4 H), 8.88 (d, 3J = 6.4 Hz, 4
H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.1 (t), 26.1 (t), 127.9 (d), 128.1 (d), 129.1 (d),
129.2 (d), 129.3 (d), 132.6 (s), 137.1 (s), 138.9 (s), 139.7 (s), 141.6 (s), 142.9 (d), 149.5 (s),
150.3 (d), 152.1 (d), 153.6 (s), 155.3 (s), 155.7 (s).
– MS (Electrospray); Ionengruppen: 629 [C62H47N7Pt + 2 BF4]2+, 486 [C68H54N8Pt2 + BF4]3+,
343 [C68H54N8Pt2]4+.
– UV/VIS: λmax(ε): 418 (19200), 396 (23700), 350 (31500), 317 (69200), 301 (67300), 2667
(45900), 238 (42900).
N
N
N
Pt2+
NN
N
N
Pt2+ N
4 [BF4]
Experimenteller Teil 139
Komplex 93b: [Pt2(L)(4-Picolin)2][BF4]4 (L = 80a):
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 16.
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 32 mg (0.04 mmol) 80a und
25 µl 4-Picolin.
Ausb.: 49 mg (71 %), gelber Feststoff, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.: > 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 3048, 1501, 1631, 1615, 1398, 1062.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 2.69 (s, 6 H, CH3), 3.07 (mc, 8 H, CH2), 3.33 (mc, 8 H,
CH2), 7.41 (mc, 2 H), 7.54 – 7.88 (m, 14 H), 7.92 (mc, 8 H), 8.16 (d, 3J = 8.5 Hz, 4 H), 8.87
(d, 3J = 6.5 Hz, 4 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 21.0 (q), 24.1 (t), 26.1 (t), 126.6 (d), 127.5 (d), 128.2 (d),
129.1 (d), 129.3 (d), 130.4 (d), 134.2 (s), 137.2 (s), 138.9 (s), 141.5 (s), 142.9 (d), 149.5 (s),
150.3 (d), 152.1 (d), 153.8 (s), 155.3 (s), 155.6 (s).
– MS (Electrospray); Ionengruppen: 629 [C62H47N7Pt + 2 BF4]2+, 583 [C56H40N6Pt + 2 BF4]2+.
– UV/VIS: λmax(ε): 419 (10200), 397 (8400), 350 (15500), 317 (58700), 299 (58600), 267
(57500), 240 (42600).
Komplex 95: [Pt2L2(4,4´-Bipyridin)][BF4]4 (L = 34c)
Die Darstellung erfolgt nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift AAV 16.
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.10 mmol) AgBF4, 29 mg (0.08 mmol) 34c und
0.4 ml (0.04 mmol) einer 0.1 M 4,4´-Bipyridin-Lsg. in Acetonitril.
N
N
N
Pt2+
N
N
N
Pt2+
4 [BF4]
NN
4 [BF4]
N
N
N
N
N
N
N
N
Pt2+
Pt2+
140 Experimenteller Teil
Ausb.: 34 mg (51 %), leuchtend gelber Feststoff, nach Kristallisation aus CH3CN/Et2O, Smp.:
> 250 °C.
– IR (KBr): ~
ν
= 2924, 1620, 1408, 1222, 1062.
– 1H NMR (200 MHz, CD3CN): δ = 3.03 (mc, 8 H, CH2), 3.33 (mc, 8 H, CH2), 7.43 (mc, 4 H),
7.64 – 7.75 (m, 10 H), 7.86 (d, 3J = 5.6 Hz, 4 H), 8.19 (d, 3J = 7.92 Hz, 4 H), 9.31 (dd, 3J =
5.5 Hz, 4J = 1.3 Hz, 4 H).
– 13C NMR (50 MHz, CD3CN): δ = 24.1 (t), 26.1 (t), 126.8 (d), 128.4 (d), 129.1 (d), 129.6
(d), 133.4 (s), 137.1 (s), 139.0 (s), 143.0 (d), 148.2 (s), 149.5 (s), 150.5 (d), 154.1 (d), 155.6
(s).
Darstellung der Koordinationspolymere 96a und 96b
Die Darstellung erfolgt analog zu AAV 16, jedoch werden die Acetonitrikomplexe 92a bzw.
92b in 4 ml Acetonitril suspendiert und anschließend mit einer Lösung von 1.5 Äquivalenten
4,4´-Bipyridin in Acetonitril versetzt.
Koordinationspolymer 96a
Aus 55 mg (0.10 mmol) PtCODI2, 40 mg (0.20 mmol) AgBF4, 32 mg (0.04 mmol) 79a und
0.6 ml (0.6 mmol) einer 0.1 M 4,4´-Bipyridin-Lsg. in Acetonitril.
Ausb.: 62 mg, leuchtend gelber Feststoff, der während der Reaktion ausfällt.
Koordinatiospolymer 96b
Aus 132 mg (0.24 mmol) PtCODI2, 96 mg (0.48 mmol) AgBF4, 32 mg (0.10 mmol) 80a und
1.5 ml (0.15 mmol) einer Lösung von 62.4 mg 4,4´-Bipyridin in 4 ml Acetonitril.
Ausb.: 154 mg, gelber Feststoff, der aus der Reaktionslösung mit Diethylether ausgefällt wird.
Literaturverzeichnis 141
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Teile dieser Arbeit wurden bereits veröffentlicht:
– D. Sielemann, R. Keuper, N. Risch, Efficient Preparation of Substituted 5,6,7,8-
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