Volumen 47, Fasciculus 6 (1964) - - No. 174-175 1621

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175. uber die Pentantetrole-(1,2,4,5) und die Konfiguration der 2,4-Dihydroxyglutarsauren

von B. M. Roth*) [112) und H. Schaltegger (24. 1'1. 64)

Im Rahmen des Forschungsprogrammes am hiesigen Institut iiber zwischen- molekulare Wechselwirkungen organischer Verbindungen [ Z ] wurde fur vergleichende Untersuchungen das Pentantetrol-(1, 2,4,5), ein lineares Strukturisomer des Penta- erythrites, benotigt. Im Verlaufe der Arbeiten zur Darstellung dieses Alkohols, der bisher nur aus Zuckern in sparlicher Ausbeute erhalten wurde, zeigte es sich, dass iiber die Konfiguration der Zwischenstufen, namlich der diastereomeren 2,4-Dibrom- glutarsauren und 2,4-Dihydroxyglutarsauren keine einheitliche Auffassung herrschte [3] [4] 151 161 [7]. Die Ursache liegt wohl, wie SCHOTTE [6] betont, in der leichten Lactonisierbarkeit der Hydroxyglutarsauren, so dass Aufspaltungsversuche mit optisch aktiven Basen keine eindeutigen Resultate geben. In neuester Zeit haben dann SABLE & POSTERNAK [S] auf Grund der Bildung cyclischer Acetale des Cylo-

1) Gcgenwartige Adresse: E. I. DU PONT DE NEMOURS & Co., Photo Products Department,

*) Die Zahlen in eckigen Klammern verwciscn auf das Literaturverzeichnis, S. 1625. Padin N. J., USA.

1622 HELVETICA CHIMICA ACTA

pentandiols-l,3 und durch Dipolmomentmessungen an den Dibromcyclopentan- diolen auch die Konfiguration der 2,4-Dihydroxyglutarsauren im Sinne der Zuordnung von YOUNG, HALL & WINSTEIN [5] festlegen konnen.

Auch unsere Versuchsresultate sind im gleichen Sinne zu deuten. Zur Darstel- lung der unverzweigten diastereomeren Pentantetrole wurden die nach INGOLD 141 bereiteten 2,4-Dihydroxyglutarsauren uber ihre Athylester mit Lithiumaluminium- hydrid reduziert. Die racemische Saure liess sich als kristalliner Athylester der Lactonsaure s, erhalten, wahrend die weso-Saure als ein amorphes Gemisch von Diester und Lactonester 3, zur Keduktion gelangte. Zur weiteren Charakterisierung der erhaltenen Tetrole wurden ihre Tetrabenzoate und Tetraphenylurethane bereitet. Zur Ermittlung der Konfiguration wurde dasjenige Pentantetrol-(1,2,4,5), das nach unserer Meinung das racemische Diastereomere sein sollte, mit d-Campher uber die cyclischen Ketale in seine optischen Antipoden wie folgt gespalten. Das durch Um- acetalisieren (Methode vgl. bei [9]) des racemischen Tetrols mit d-Campherdiathyl- acetal erhaltene amorphe Diastereomeren-Gemisch der Dicamphanyliden-2'-pentan- tetrole-(l,2,4,5) wurde an Alumininmoxid chromatographiert. Die aufgefangeraen 14 Fraktionen ergaben zwei Konzentrationsmaxima, und die gemessenen Dreh- werte der je zwei und zwei zusammengefassten Fraktionen zeigten einen analogen Verlauf (s. Fig.).

r

Chvomatographte des Diastereomeren-Gemasches der Dicamphanyliden-2'-pentantetrole-(lI 2,4,5) (s. Text), Obere Kurve: Fraktionsmengen; untere Kurve: spez. Drehungen

3, l'gl. hierzu d ~ c 1R.-Spektren in jl], S. 92.

Volumen 47, Fasciculus 6 (1964) - No. 175 1623

Die Hydrolyse der Ketalfraktionen lieferte optisch aktive Tetrolfraktionen, deren spezifische Drehungen von + 15,26" bis auf -12,04" sanken. Fur die Tetra- phenylurethane lagen die Werte zwischen + 11,95" und -19,52". Das Auftreten der optisch aktiven Alkohole bewies, dass das eingesetzte Pentantetrol-(l,2,4,5) vom Smp. 72-73" die Racemform darstellt und somit auch deren Vorstufen, die Di- hydroxyglutarsaure vom Smp. 162" und die Dibromglutarsaure vom Smp. 168-170", derselben Stereoreihe angehoren miissen (s. die Argumentation bei [5]). Unsere Ergebnisse werden weiter unterstutzt durch die Arbeiten von KENT, STACEY & WIGGINS [lo] sowie jene von DAVOLL, LITHGOE & TRIPPETT [Ill. sie erhielten durch Abbau von verschiedenen Zuckern auch 3-Desoxypentite, deren physikalisch- chemische Daten mit denen unserer synthetischen Tetrole gut iibereinstimmen. Die spezifische Drehung von + 31" des von DAVOLL et al. [ l l ] erhaltenen 3-Desoxy- D-arabits zeigt, dass die Aufspaltung unseres racemischen Tetrols nur unvollstandig gelang.

Experimentelles. - Rac.-2,4-Dihydvoxyglutarsauve-athylesler-y-la~t~n. 18 g vuc.-2,4-Dihy- droxyglutarsaure (Smp. 148-150" korr.) [4], 100 ml absolutes Athanol und 50 ml Toluol werden rnit 5 Tropfen konz. Schwefelsaure versetzt. Man kocht Z1/, Std. in cinem SoxHLET-Apparat, desscn Hiilse mit wasserfreiem Magnesiumsulfat beschickt ist. Hicrauf wird wahrend etwa 3 Sttl. T.osungsmitte1gemisch abdestilliert. Nach Zusatz von SO ml absolutem Athanol und 20 ml Toluol wird erneut destilliert, zuletzt im Vakuum, um alles Ltjsungsmittel zu cntfernen. Nach Zusatz von 10 ml Wasser und Natriumhydrogencarbonat wird das ncutralisierte Gcmisch mit Chloroform extrahiert. Die getrocknete Chloroformlosung hinterlasst eincn zahen Sirup, dcr zwischen 140- 160"/0,4 Torr farblos iibergeht und dann leicht kristallisiert. Nach Umkristallisiercn aus Chloro- formlkher schmilzt der Lactonester bei 87-89". Die Ausbeuten liegen zwischen 8 6 9 3 % d. Th. Aus den CH-Werten und dem 1R.-Spektrum [l] crgibt sich, dass es sich nicht urn den erwar- teten Dicster, sondern um den 1,actonester handelt.

Diester C,H,,O, Ber. C 49,OS H 7,32y0 Lactonester C,HIoO, Ber. ,, 48,27 ,, 5,78y0 Gef. C 48,24 H 5.98%

Genzisch von meso-2,4-Dihydroxyglutarsuztre-diiith~~lester zind meso-Z,4-Dihydvox~~gli~tavsaaive- dthyleslev-y-Zucton, Aus 17,6 g Dihydroxyglutarsaure-y-lacton wird auf glciche Wcise \vie oben cin bci 102-105°/0,2 Torr siedendes 0 1 erhalten, das nicht kristallisiert.

Gcmisch Diester und Lactonester 1 : 1 Ber. C 48.68 H 6,550/0 &f. C 48,44 H 6,87 "/: rac.-Pe~tantetrol-(I, 2,4,5) . 2,5 g Lithiumaluminiumhydrid wcrdcn in 60 ml trockenem, pcr-

oxidfreiem Tetrahydrofuran unter Riihren und Kochen unter Kiickfluss gelost (ca. 4 Std.). In die mit Eiswasser gekiihlte E s u n g lasst man wahrend 20 Min. 6 g ruc.-Esterlacton in 50 ml Tetra- hydrofuran zutropfen. Danach wird noch ca. Z1/, Std. unter Riickfluss gekocht. Die rnit Eiswasser zcrsetztc Losung wird nach 12 Std. Stehen abgenutscht und der Filtcrinhalt rnit heissem Wasser nachgewaschen. Die Filterriickstande werden mit Alkohol ausgekocht und die vereinigten klaren Filtrate im Vakuum vom Alkohol und Tetrahydrofuran befreit. Zur Entfernung der anorganischen Bestandteile wird durch zwei iibereinandergeschaltete Austauschersaulen von je 150 ml Amber- lite IRA-410 (Anionenharz) und Amberlite IR-120 (Iiationenharz) filtriert und rnit je 350 ml Wasser eluiert. Das so entsalzte Eluat liefert nach dem Eindampfen im Vakuum ein viskoses Harz. Man lost in absolutem Athanol und versetzt das Filtrat tropfenweise bis zur entstehenden Triibung mit Ather. Nach Stunden bis Tagen kristallisiert das Tetrol in Kadeln aus. I.)ieses wird zweimal aus Alkohol/Athcr umkristallisiert. Smp. 72-73". Aus cler Mutterlauge kann weiteres Material gewonnen werden. Ausbeute 68%.

C,H,,O, Ber. C 44.11 H 8,88y0 Gef. C 44,18 H 8,93y0

meso-Pentantctvol-( I , 2,4,5). Das gleich wie eben beschrieben aus dem meso-Diesterlmeso- Lactonester-Gemisch erhaltcne Tetrol kristallisiert noch schlechter als das vac.-Tetrol. Nach zwei- maligem Umkristallisieren: Smp. 71" (Lit. 66", 68") ; Misch-Smp. rnit dem rac.-Tetrol 38-52".

C,H,,O, Ber. C 44,ll H 8,880/, Gf. C 44,OG H 8,947(,

1024 HELVErICA CHIMICA ACTA

1,2,#, j-Tetrabenzoxypentane. Je 0,11 g der diastereomeren Pentantetrole liefern nach Benzoy- lierung in Pyridin folgencle Produkte : rac.-Tetrabenzoat Smp. 92,5-93O korr. ; meso-Tetrabenzoat, Smp. 108--109" korr. (104-105" rll]), Mischung: Smp. 82-88',

C33H2808 Rcr. C 71,75 H .i,O8Oj, rat.- Tctrabenzoat ref. C 71,69 H 5,19% meso-Tetrabenzoat ,, ,, 71,G ,, 5,05%

7'elruphefi,lwretha?ze der diasteworneren Pentantetrole. Die wic iiblich bereitcten Phenylure- thane schmolzen bei 220,5-222' korr. (rac. Verbinclung) und bei 215-216" korr. (Mesoverbindung).

C33H,,08N, Ber. C 64.69 H 5 2 7 N 9 , l j X Mcsoverb. Gcf. C 64,69 H 5,41 N 9,36% Racemat Gef. ,, 64,64 ,, 5.36 ,, 9,140/,

Uicamphunyliden-2'-pentalztetrol-( 7 , 2 , 4 , 5 ) . 5 g vat.-Pentantctrol, 20 g Campherdiathylacetal, 10 ml abs. Athanol und 2,5 ml 3~ Salzsaure werden kurz zusammen aufgekocht, wobei sich das Tetrol lost. Nach zwei Tagcn bei Raumtenipcratur versetzt man die noch klare Losung rnit Metha- nol bis zur Triibung. Man dekantiert nach Stehen bei - 20" von der iiberstehendcn &sung ab. Zur Steigerung der Ausbeute kann das Xusfallcn uncl Ausfrieren mehrmals wiederholt werden. Die ausgefalltcn Harzantcilc wcrden vereinigt in Ather gelost. Zur Entfernung von nicht umgc- setztem Tctrol wird die A4therlosung mehrmals mit Wasscr gewaschen. Die getrocknete Ather- losung hinterlasst ein triibcs Harz, das im 01%-akuiim wahrcnd 1 Std. bci 120' vom iiberschiissigcn Campher befreit wird. ?a;: = 1,4921.

C8SH40C)4 Ber. C 74,21 H 9,9705 Gef. C 74,lO H 9,99%

Chromatographische Trennung des Uiastereornere~~-Gelnisches des I)icarnphanyliden-2'-pentaia- letrols-( 7,2,4,5). Eine Saule aus 500 g A1,0, ~ M E R C K o nach BROCKMANN, eingeschlammt rnit Pctrol- athcr (Sdp. 3.5") wird rnit einer Losung von 9,35 g cles Ketalgemisches in 20 ml Petrolather beschickt. Das Chromatogramm wird mit dcm gleichen Losungsmittel cntwickelt, wobei Fraktio- nen von je 40 ml aufgefangen werdcn. Nach Fraktion 22 wird auf Benzin:Bcnzol4:1 gewechsclt. Dic Elution ist rnit der 44. Fraktion praktisch beendct (92% dcr eingesetzten Menge). Zur Mcs- sung der optischcn Drehung wcrden jeweils je zwei aufeinandcrfolgende Fraktionen nach dem Abdampfen des Losungsmittels in 10 nil Chloroform aufgenommcn und im 1-dm-Rohr gemcssen. Die [a]g-Werte nehmen kontinuierlich von - 1 6 , 1 5 O auf - 2,46" zu. (.4usfiihrliche Tabellc aller Werte siehe bei [l].)

(+)- und (-)-PentantetroZ-(f, 2 , 4 , 5 ) . Die Campherketalfraktionen werclen erneut zu Gruppen von mehreren Fraktionen zusanimengefasst und in je 20 nil Tctrahydrofuran gelost. Nach Zusatz von etwas p-Xylolsulfonsaurc. 2-3 Tropfen konz. Schwefelsaure und Wasser bis zur Triibung wird 15 Min. unter Ruckfluss gekocht. Man vcrtreibt das Tctrahydrofuran im Vakuum, setzt jc 10 ml Wasser zu und extrahiert mehrmals rnit Ather zur Entfernung des Camphers. Die wasserige Ldsung wird durch 60 ml Amberlite IRA-410 filtriert. Die Saule wird mit 120 ml Wasscr nach- gewaschen. Die Abdampfruckstande der wasserigen Losungen werden in je 10 ml Alkohol auf- genommen und die optischen Drehungen gemesscn. So wirct aus den urspriinglichen Ketalfrak- tionen 13-17 nach Verseifung eine Tctrolfraktion rnit der spez. Drehung von [a18 = + 15.26 ( Alkohol) und + 14,45" (Wasser) erhalten. Die Ketalfraktionen 3 5 4 2 liefern nach Verseifcn ein (-)-Pentantetrol-(l,2,4,5) rnit [a]: = - 12,04" (Alkohol) und - 14,s" (Wasser).

Tetraphenylurethane: [M:? = + 11.95' und - 19,52" (1,4-Dioxan).

Die Xnalysen nurden von Herrn Dr. I<. EDBR, Laboratoirc niicrochimique, Ecole de Chimie, UniversitC tle Gcnhe, ausgcfiihrt.

ZCSXMMENFASSUNG

Es wurde das meso- hzw. das rac.-Pentantetrol-(l,2,4,5) aus den entsprechenden Dihydroxyglutarsauren bereitet, Das racemische Tetrol wurde iiber die d-campher- ketale in die Enantiomeren gespalten.

Institut fur allgemeine und spezielle organische Chemie der Universitat Bern

Volumen 47, Fasciculus 6 (1964) - No. 175-176 1625

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176. Aminodiacylhydrazin-Umlagerung

Studien zur Reaktionsgeschwindigkeit voii W. Hofer und M. Brenner

(25. VI. 64)

4. Mitteilung

In der ersten Mitteilung dieser Reihe [l]') haben wir bereits kurz auf die ausge- pragte Milieuabhangigkeit der Umlagerung von N-Acyl-N'-or-aminoacyl-hydrazinen ((( or-Aminodiacyl-hydrazine o ; I) in Acyl-a-aminosaurehydrazide (I I) hingewiesen,

RCO-NHNH-OCCHR'NH, 8 RCO-NHCHR'CO-NHNH, I I1

Die Isomerisierung I + I1 spielt sich nach bisheriger Erfahrung nur in Gegen- wart bestimmter Katalysatorsauren und Losungsmittel ab. Ein giinstiges Medium ist z. R. eine Mischung von einem Volumteil Essigsaure und neun Volumteilen Dioxan. Unsere Standardsubstanz N-Carbobenzoxyglycylglycyl-N'-~~-phenyl- alanylhydrazin (Ia) 2, lagert sich hierin ifi einer Reaktion erster Ordnung praktisch vollstandig in Carbobenzoxyglycylglycyl-~~-phenylalaninhydrazid (I1 a) urn ; die Halbwertszeit betragt bei 40" etwa 70 Minuten [l].

C,H5CH20CO-NHCH2CO-NHCH,CO-NHNH-OCCH (CH,C,H,)NH, I a 4

C,H,CH20CO-NHCH2CO-NHCH,CO-NHCH(CH,C,H,)CO-NHNH, I I a

l) Die Zahlen in eckigen Klammern verweisen auf das Literaturverzeichnis, S. 1641. z, Dic Untersuchung des Liisungsmitteleinflusses erfolgte zur Hauptsache anhand der Umlagcrung

I a + IIa , weil an diesem Reispiel gleichzcitig gepriift wcrclen konnte, ob Peptidhindungcn im Acylrest zu Nebenrcaktioncn Anlass geben. Wie die diinnschichtchromatographische Analyse der Reaktionsgemische zeigte, ist dies - zumindest bei dieaer Verbindung - nicht dcr Fall.