versus Curtin / Hammett-Verhalten...JPB Joachim Paul Bialas LEG Lena Grünewald Folgende...

Konformationelle und sterische Effektein der 1,2-Umlagerung von

1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen:Stereochemischer Erinnerungseffektversus Curtin / Hammett-Verhalten

Dissertation zur Erlangung

des naturwissenschaftlichen Doktorgrades

der Bayerischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg

vorgelegt von

Christian Librera

aus

Schwäbisch Hall

Würzburg 2002

Eingereicht am: ..................................................

bei der Fakultät für Chemie und Pharmazie

1. Gutachter: ........................................................................

2. Gutachter: ........................................................................

der Dissertation

1. Prüfer: ..............................................................................

2. Prüfer: ..............................................................................

der mündlichen Prüfung

Tag der mündlichen Prüfung: ..............................................

Doktorurkunde ausgehändigt am: ........................................

Meiner Traumfrau Hildegard

"Angenehm sind die

erledigten Arbeiten"

Marcus Tullius Cicero

Danksagung

Besonderen Dank schulde ich meinem Doktorvater, Herrn Professor Dr.

Dr. h.c. Waldemar Adam für seine wissenschaftliche Betreuung, seine Anregungen

und seine Motivationskunst. Gerade in der Endphase hat er mich durch die zügige

Korrektur der Manuskripte tatkräftig unterstützt und dadurch wesentlich zum

Gelingen der Arbeit beigetragen.

Dr. Heiko Ihmels hatte immer ein offenes Ohr für meine Fragen und stand mit Rat

und Tat zur Seite. Ich danke ihm für die konstruktiven Anregungen in allen

chemischen und fußballerischen Fragen.

Ein Dank geht auch an Herrn Dr. Chantu Saha-Möller für die gründlich-kritische

Durchsicht der Manuskripte.

Großen Dank schulde ich auch Herrn Dr. Alexei Trofimov für die erfolgreiche

Zusammenarbeit in den letzten Monaten.

Für die bereitwillige Aufnahme zahlreicher 600-MHz-NMR-Spektren und

Spezialmessungen bin ich der NMR-Abteilung des Instituts, Dr. M. Grüne und Frau

Elfi Ruckdeschel zu Dank verpflichtet.

Den Auszubildenden Thomas Müller, Beate Wende und Frank Meyer schulde ich

besonderen Dank für Ihre Mitarbeit an meinen Projekten. Ebenso möchte ich mich

bei Lena Grünewald, Ana-Maria Krause und Joachim Bialas für ihre Unterstützung im

Labor bedanken.

Dr. Frank Wurche (Universität Essen) bin ich für die rasche Durchführung der

Hochdrucksynthesen sehr dankbar.

Der "Mini-Maxi-Phot/DNA" sei für die konstruktiven Diskussionen in den Mini-Maxi-

Group-Seminaren gedankt.

Ein Dankeschön geht auch an die Korrekturleser dieser Arbeit, Katja Faulhaber,

Dr. Chantu Saha-Möller, Claudio Ortega-Schulte, Michael Waidelich und Kathrin

Wissel.

Dem gesamten AKA und AKI (Älteren unter uns ist der AKI noch als SDI geläufig)

danke ich für die freundschaftliche, erheiternde Arbeitsatmosphäre. Dem AKI danke

ich darüber hinaus noch für die hohe Frauenquote; Kathrin Wissel und Katja Wissel

haben die Photochemietagung in Budapest tagungswert gemacht. Auch wollte ich

mich bei der gesamten AKA /AKI Fußballmannschaft dafür bedanken, dass ich den

verschossenen Elfmeter im Turnier 2001 nicht ständig vorgehalten bekommen habe.

Bedanken möchte ich mich auch ganz herzlich beim Rollhockeyteam Katja

Faulhaber, Nils Bottke, Georg Degen und Veit Stegmann, bedanken.

Ein besonderer Dank geht an meine Mutter, die mich während meines gesamten

Studiums finanziell unterstützt, gefördert und gefordert hat.

Mein größter Dank gilt Hildegard, die fast die gesamte Zeit meiner Doktorarbeit mit

mir zusammen durchlebt hat und meinetwegen gerade im letzten halben Jahr auf

sehr viel verzichten musste. Sie umsorgte mich vor allem in den letzten Wochen

liebevoll und ergänzt mich mit ihrer ruhigen und souveränen Art hoffentlich auch

noch lange in der Zukunft. Ihre tatkräftige und moralische Unterstützung vor allem in

der Endphase hat entscheidend zum Gelingen des Projekts "Doktorarbeit"

beigetragen.

Publikationsliste

Beiträge in Fachzeitschriften

Adam, W.; Librera, Ch. P. "Crystal Structure of (3aα,8aα,13aß)-3a,4,8a,9,13a,14-

hexamethyl-1,2,3,3a,6,7,8,8a,11,12,13,13a-tris(cyclopenta[4,5:4',5':4'',5'']pyrazolo)

[1,5-a:1',5'-c:1'',5''-e]triazine,C24H36N6" Z. Kristallogr. NCS, 2001, 216, 123-125.

Adam, W.; Librera, Ch. P. "Rearrangement of Annelated Housanes to Triquinane-

Like Hydrocarbons by Electron Transfer (1,3-Cyclopentanediyl Radical Cations) and

Acid Catalysis (Cyclopentyl Carbenium Ions)", J. Org. Chem.; 2002, 67, 576-581.

Adam, W.; Librera Ch. P. Trofimov A. V. "Viscosity-Controlled, Product-Selective

Rearrangement of the Cyclopentane-1,3-diyl Radical Cation Derived from an

Annelated Housane by Electron Transfer: A Case of Curtin-Hammett Behavior"

Viscosity-Controlled, Product-Selective Rearrangement of the Cyclopentane-1,3-diyl

Radical Cation Derived from an Annelated Housane by Electron Transfer: A Case of

Curtin-Hammett Behavior", J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11936-11939.

Adam, W., Librera, Ch. P.; Klärner, F.-G.; Wurche, F. "Stereochemical Memory in the

Regioselective and Diastereoselective Rearrangement of Tricyclo[3.3.0.02,4]octanes

(Housanes) by Electron Transfer (1,3-Cyclopentanediyl Radical Cations), Acid

(Cyclopentyl Carbenium Ions) and Silver(I)-Ion Catalysis", J. Am. Chem. Soc.,

akzeptiert.

Adam, W.; Librera, Ch. P.; Trofimov A. V. "Stereochemical Memory versus Curtin-

Hammett Behavior in the Rearrnagement of 1,3-Cyclopentanediyl Radical Cations

Derived from Housanes through Structural Effects on Confromational Control" J. Am.

Chem. Soc., eingereicht.

Vorträge

Librera, Ch. P. "Synthesis of Novel Precursors for the Preparation of 1,4-Diazepines

and Synthesis of Tetraaza-Crown as Potential Corrosion Inhibiting Agents",

Departmental Seminar, University of Cincinnati, Cincinnati, 2.8.1999.

Poster

Adam, W. Librera, Ch. P. Trofimov, A. V.

"Viscosity-Cotrolled Product Selectivity in the Electron-Transfer-Catalyzed

Rearrangement of a Housane-Derived Radical Cation", XIX IUPAC Symposium on

Photochemistry, 14. � 17. Juli 2002, Budapest, Ungarn.

Inhaltsverzeichnis

BEITRÄGE IN FACHZEITSCHRIFTEN 9

1. EINLEITUNG 1

2. KENNTNISSTAND 3

2.1. AZOALKANE ALS VORSTUFE FÜR GESPANNTE KOHLENWASSERSTOFFE 32.1.1. Wichtige Synthesemethoden für cyclische Azoalkane 4

2.1.2. Stickstoffabspaltung aus cyclischen Azoalkanen 6

2.2. DIE GRUNDLAGEN DES ELEKTRONENTRANSFER-PROZESSES 82.2.1. Das Prinzip der Redoxaktivierung durch Lichtenergie 9

2.2.2. Theorie des Elektronentransfers 11

2.2.3. Der Elektronenrücktransfer (BET) 12

2.2.4. Generierungsmöglichkeiten für Radikalkationen 13

2.2.4.1. Anodische Oxidation 13

2.2.4.2. Oxidation durch photoinduzierten Elektronentransfer (PET) 14

2.2.4.3. Oxidation durch chemischen Elektronentransfer (CET) 14

2.3. ELEKTRONENTRANSFER-REAKTIONEN GESPANNTER KOHLENWASSERSTOFFE 15

3. EIGENE BEITRÄGE 24

3.1. STEREOCHEMISCHER ERINNERUNGSEFFEKT IN DER UMLAGERUNG VON

TRICYCLO[3.3.0.02,4]OCTANEN 243.1.1. Problemstellung 24

3.1.2. Ergebnisse 28

3.1.2.1. Umlagerungsreaktionen der Hausane 6 28

3.1.2.2. Umlagerungsreaktionen der tetracyclischen Hausane 14 35

3.1.3. Diskussion 38

3.1.3.1 Umlagerungsreaktionen der Hausane 6 38

3.1.3.2. Umlagerungsreaktionen der tetracyclischen Hausane 14 48

3.1.4. Schlussfolgerungen 53

3.2. STEREOCHEMISCHER ERINNERUNGSEFFEKT VERSUS CURTIN / HAMMETT- VERHALTEN553.3.1. Problemstellung 55

3.2.2. Ergebnisse 58

3.2.3. Diskussion 64

3.2.4. Schlussfolgerungen 70

4. AUSBLICK 71

4.1. NACHBARGRUPPENEFFEKTE IN DER 1,2-UMLAGERUNG VON 1,3-RADIKALKATIONEN 71

4.2. ET-INDUZIERTE 1,2-UMLAGERUNG FUNKTIONALISIERTER HAUSANE 74

5. EXPERIMENTALTEIL 77

5.1. ALLGEMEINE ASPEKTE, METHODEN, ANALYTIK, SPEKTROSKOPIE 775.1.1. Sicherheitshinweis 77

5.1.2. Spektroskopische und analytische Methoden 77

5.1.3. Chromatographische Methoden 78

5.1.4. Lösungsmittel und Reagenzien 78

5.1.5. Arbeitsmethoden 79

5.2. ALLGEMEINE ARBEITSVORSCHRIFTEN (AAV) 795.3.1. Darstellung der Diketone 1 85

5.3.2. Darstellung der Diketone 2 87

5.3.3. Darstellung der Isopyrazole 3 91

5.3.4. Darstellung der ungesättigten Azoalkane 4a,f 95

5.3.5. Synthese der gesättigten Azoalkane 5 97

5.4. SYNTHESE DER HAUSANE 6A-F AUS DEN AZOALKANEN 5a -f DURCH

PHOTODENITROGENIERUNG 104

5.5. UMLAGERUNGSREAKTIONEN DER HAUSANE 6 1105.5.1 Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6 110

5.5.2. Säurekatalysierte Umlagerung der Hausane 6 118

5.5.2.1. Umsetzung der Hausane 6 mit TFA 118

5.5.2.2. Umsetzung der Hausane 6 mit HClO4 120

5.6. DARSTELLUNG DER VORSTUFEN FÜR DIE SYNTHESE DER HAUSANE 14 1305.6.1. Synthese der Diketone 10 130

5.6.2. Darstellung der Isopyrazole 11 131

5.6.3. Darstellung der ungesättigeten Azoalkane 12 durch Diels / Alder-Reaktion mit

Cyclopentadien 133

5.6.4. Hydrierung der sechsringanellierten Azoalkane 12 136

5.7. SYNTHESE DER SECHSRINGANELLIERTEN HAUSANE 14 DURCH STICKSTOFFABSPALTUNG

AUS DEN AZOALKANEN 13 138

5.8. UMLAGERUNGSREAKTIONEN DER HAUSANE 14 1415.8.1. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 14 141

5.8.2. Säurekatalysierte Umlagerung der Hausane 14 145

5.9. BESTIMMUNG DER VISKOSITÄTSABHÄNGIGEN PRODUKTSELEKTIVITÄT IN DER 1,2-

UMLAGERUNG VON DEN HAUSANEN 14a UND 6fαααα DURCH 1H-NMR-ANALYSE 1475.9.1. Elektronentransfer-Reaktion von Hausan 14a in verschiedenen Lösungsmitteln 147

5.9.2. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6fαααα 150

5.9.2.1. Photolyse des Azoalkans 4f zu den Hausanen anti-6fαααα und syn-6fαααα 150

5.9.2.3. Elektronentransfer-Reaktion der Hausane anti-6fαααα und syn-6fαααα im präparativen Maßstab 152

5.9.2.2. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6fαααα in Lösungsmitteln verschiedener Viskositäten

155

6 LITERATURVERZEICHNIS 158

Erläuterungen und Abkürzungen

Die Arbeit ist in vier Kapitel aufgegliedert. Zur besseren Übersicht erfolgt die

Problemstellung in den einzelnen Kapiteln. Das allgemeine Ziel der Arbeit wird in der

Einleitung vorgestellt.

Der Arbeit ist eine Zusammenfassung vorangestellt, in der die Nummerierung der

Verbindungen abweichend vom restlichen Text in römischen Ziffern erfolgt.

Im Hauptteil sind wichtige chemische Verbindungen mit fettgedruckten, arabischen

Zahlen gekennzeichnet. Am Ende der Arbeit befindet sich eine Ausklapptafel mit

einer Strukturmatrix, welche die entsprechenden Strukturformeln zeigt.

Literaturhinweise erfolgen mit hochgestellten arabischen Zahlen. Das

Literaturverzeichnis am Ende der Arbeit beinhaltet alle Literaturstellen. Für Fußnoten

in den Tabellen werden hochgestellte lateinische Buchstaben verwendet.

Für Fußnoten im Text wurden die folgenden hochgestellten Symbole gewählt: �, §, #.

Die Benennung der chemischen Verbindungen richtet sich nach der in Chemical

Abstracts verwendeten Nomenklatur.

Die verwendeten Deskriptoren anti und syn beziehen sich auf die Position der

wandernden Gruppe zum Cyclopentanring im jeweiligen Intermediat.

Im Ergebnisteil wird mit dem Kürzel "V-..." auf die entsprechenden Versuche im

Experimentalteil verwiesen. Dort sind auch die entsprechenden Eintragungen im

Laborjournal angegeben. Dabei gibt die römische Zahl den Laborjournalband, die

Buchstabenkombination das Namenskürzel und die arabische Zahl die Seite an. Es

werden folgende Namenskürzel verwendet:

CHL Christian Librera

FWE Frank Wurche (Universität Essen)

JPB Joachim Paul Bialas

LEG Lena Grünewald

Folgende Abkürzungen werden verwendet:

AAV Allgemeine Arbeitsvorschrift

AM1 Austin Model 1

Ac Acetyl

BCP Bicyclo[2.1.0]pentan (Hausan)

BET Rückelektronentransfer

CET Chemisch induzierter Elektronentransfer

cP CentipoisetBu tert-Butyl

DBH 2,3-Diazabicyclo[2.2.1]hept-2-en

DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer

DMSO Dimethylsulfoxid

EPR Elektronenspinresonanz

ET Elektronentransfer

Et Ethyl

HOMO "Highest Occupied Molecular Orbital"

LUMO Lowest Unoccupied Molecular Orbital"

M.B. Materialbilanz

Me Methyl

MLUV Multiline Ultraviolet

MO Molekülorbital

MTHF Methyltetrahydrofuran

MTB Methyl-tert-butylether

NOE(SY) "Nuclear Overhauser Enhancement (Spectroscopy)"

PET Photoinduzierter Elektronentransfer

Ph Phenyl

Schmp. Schmelzpunkt

SH2 Homolytische Substitution zweiter Ordnung

Sdp. Siedepunkt

TFA Trifluoressigsäure

ZUSAMMENFASSUNG

I

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Regio- und Stereoselektivität der 1,2-Umlagerung von

1,3-Cylopentandiyl-Radikalkationen und den entsprechenden Carbokationen untersucht. Die

1,3-Radikalkationen werden dabei durch Elektronentransfer (ET) mit Tris(p-bromphenyl)-

ammoniumhexachlorantimonat (TBA�+SbCl6-) aus den Tricyclo[3.3.0.02,4]octanen (Hausanen)

I generiert, die Carbokationen können durch Protonierung mit TFA und HClO4 erhalten

werden. Ein mechanistisches Bild wird gezeichnet wie durch das Wechselspiel aus

konformationellen, sterischen und elektronischen Faktoren ein stereochemischer

Erinnerungseffekt die Produktselektivität der 1,2-Umlagerung bestimmt. Das

Produktverhältnis der Umlagerungsprodukte II und III spiegelt nicht die unterschiedlichen

Wanderungstendenzen der Substituenten R wider. Es wird gezeigt, wie durch strukturelle

Variation der Ringanellierung in den 1,3-Radikalkationen das Umlagerungsverhalten derart

manipuliert werden kann, dass entweder sterereochemische Kontrolle (stereochemischer

Erinnerungseffekt) oder Curtin / Hammett-Verhalten zutrifft.

Die in den Umlagerungsreaktionen der Hausane I erhaltenen Produktverhältnisse sind in der

Tabelle A zusammengefasst. In der Elektrontransfer-induzierten 1,2-Umlagerung der

Tabelle A: Produktverteilung in den Umlagerungsreaktionen der Hausane IH3C

Ph

R

Me

TBA SbCl6-

I

CH3

Ph

R

MeRPh

Me

H3C

II III

+oder 70% HClO4 RCH3

Me

Ph

+PhR

Me

CH3

+

II' III'

oder TFA

Produktverteilung (%)

TBA�+SbCl6- TFA HClO4

~CH3 ~R ~CH3 ~R ~CH3 ~RHausan R

II II' III III' II II' III III' II II' III III'

Iαααα CH3b 87 - 13 - 88 - 12 - 34 46 - 20

Iββββ CH3CH2 82 - 18 - 75 - 25 - 31 49 - 20

Iχχχχ HC≡CCH2 87 - 13 - 93 - 7 - 35 48 - 17

Iδδδδ H2C=CHCH2 79 - 21 - 66 - 34 - 33 46 - 21

Iεεεε PhCH2 77 - 23 - 65 - 35 - 38 47 - 5

Hausane I entstehen regioselektiv die beiden Cyclopentene II (Wanderung der CH3-Gruppe)

und III (Wanderung der R-Gruppe) durch eine 1,2-Verschiebung der beiden

Methylenbrückensubstituenten zum Methylterminus (Schema A). Für alle Hausanderivate I

ZUSAMMENFASSUNG

II

ET

R

PhMe

H3C

I

BET

BET~R

II

III

Ph

~ CH3

PhCH3

Me

R

Ph

H3C

R

CH3

I

eq

axPh

H

H

R

Me

CH3

anti-I

syn-I

eq

ax

PhHH

RMe

CH3

R

Me

H3C

Schema A

ist das Verhältnis der beiden Umlagerungsprodukte II und III annähernd gleich und reflektiert

nicht die zu erwartende Wanderungstendenz Methyl < Ethyl < Benzyl, Allyl (Tabelle A). Der

Grund für diesen stereochemischen Erinnerungseffekt liegt darin, dass die Wanderung der

CH3-Gruppe schneller erfolgt als die konformationelle Äquilibrierung der beiden

Radikalkationkonformere anti-I�+ syn-I�+.

Die säurekatalysierte Umsetzung mit TFA ergibt eine ähnliche Regio- und Stereoselektivität

wie in der ET-induzierten Umlagerung, es entstehen ausschließlich die Cyclopentene II und

III. Die Umsetzung mit HClO4 führt zu einer kompletten Umkehr der zuvor beobachteten

Produktselektivitäten (Tabelle A). Die Unterschiede in den Produktselektivitäten werden mit

dem Auftreten der drei unterschiedlichen Intermediate I�+, I(edge-H)+ und I(corner-H)+ in der

Umlagerung erklärt. Bei der ET-induzierten Umlagerung und der Säurekatalyse mit TFA

Ph

H3C

R

CH3

I I(edge-H)+

H3C

PhR

Me

H+

Ph

RCH3

CH3

H

I(corner-H)+

TBA SbCl6- TFA HClO4

werden die gewinkelten Intermediate I�+ und I(edge-H)+ durchlaufen, wohingegen bei der

Protonierung mit HClO4 direkt das offene Carbokation I(corner-H)+ gebildet wird. Für alle

ZUSAMMENFASSUNG

III

Umlagerungsmodi findet jedoch bevorzugt Wanderung der CH3-Gruppe statt, so dass die

Produktselektivität durch einen stereochemischen Erinnerungseffekt bestimmt wird.

Um den Einfluss einer zusätzlichen Ringanellierung auf das Umlagerungsverhalten zu

untersuchen, wird ebenfalls die ET-induzierte Umlagerung für das tetracyclischen Hausan IV

untersucht (Tabelle B). Die Umsetzung des Phenyl-substituierten Hausans IVαααα

Tabelle B: Produktverteilung in der Umlagerung der Hausane IV

H3C

R

H3C

R

TBA SbCl6

V

CH2Cl2, 20 °C

VII

oder HClO4

R

CH3

CH3R

VIIV

IVαααα R = Ph TBA�+SbCl6- 55 45 -

IVββββ R = Me TBA�+SbCl6- 37 25 43

IVαααα R = Ph HClO4 24 9 67

IVββββ R =Me HClO4 > 95 - -

mit TBA�+SbCl6- resultiert regioselektiv die beiden diquinanverwandten Umlagerungsprodukte

Vαααα (55%) und VIαααα (45%) durch Wanderung der CH3-Gruppe und des CH2-Fragments des

anellierten Ringes. Die Umlagerung des Methyl-substituierten Derivats IVββββ verläuft hingegen

weder regio- noch stereoselektiv zu den drei Isomeren Vββββ (37%), VIββββ (25%) und VIIββββ (43%).

Für die Umsetzung mit HClO4 wird im Fall von Hausan IVαααα eine komplette Umkehr der

Regioselektivität beobachtet und es entsteht hauptsächlich das Produkt VIIαααα (67%), sowohl

die beiden Regioisomeren Vαααα (24%) und VIαααα (9%). Das Methyl-substituierte Derivat IVββββ

ergibt bei der Umsetzung mit HClO4 regio- und stereoselektiv ausschließlich das

Cyclopenten Vββββ (> 95%).

Die Produktselektivität der 1,2-Umlagerung des Hausans IVαααα lässt sich durch die Viskosität

(η) des verwendeten Lösungsmittels steuern. Mit zunehmender Viskosität nimmt der Anteil

an Methylwanderungsprodukt Vαααα zu, so dass sich das Vαααα/VIαααα Verhältnis beim Übergang von

Dichlormethan (η = 0.36 cP) zu 1,4-Butandiol (η = 89.2 cP) fast verdoppelt. Im Gegensatz

dazu zeigt das Produktverhältnis IIφφφφ / IIIφφφφ der Umlagerung von den diastereomeren

ZUSAMMENFASSUNG

IV

Hausanen anti-Iφφφφ und syn-Iφφφφ keine Viskositätsabhängigkeit. Anhand der für die Umlagerung

beobachteten Produktverhältnissen wird, ausgehend vom Hausanisomer anti-Iφφφφ einerseits

und Hausanisomer syn-Iφφφφ andererseits, das Ausmaß an Stereoselektivität der

1,2-Umlagerung durch eine detaillierte Kinetikanalyse quantifiziert (Schema B).

D3C

CH3

CD3

CH3D3C

CH3

CD3

CH3

ET ET

k1

k-1

CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

k2 k3~CD3 ~CD3

BET BET

(verdrillt)(verdrillt)

ax

eqH

H

CD3CH3

CD3CH3 HH

CD3

CH3 CD3

CH3

eq

ax

anti-Iφφφφ syn-Iφφφφ


D3C

CH3

CD3

CH3D3C

CH3

CD3

CH3

anti-Iφφφφ (gewinkelt) (gewinkelt)

syn-Iφφφφ

IIφφφφ IIIφφφφ

Schema B

Die CD3-Wanderung (k2), ausgehend vom vom anti-Iφφφφ�+(verdrillt) Konformer, erfolgt ca.

sieben Mal schneller als die konformationelle anti-zu-syn (k1) Transformation zum

Radikalkationkonformer syn-Iφφφφ�+(verdrillt). Wohingegen die CD3-Wanderung (k3), ausgehend

vom syn-Iφφφφ�+(verdrillt) Konformer, nur ca. drei Mal schneller ist als die syn-zu-anti

Transformation (k-1) zum Radikalkation anti-Iφφφφ�+(verdrillt).

Fazit: Für die Umlagerung der aus den Hausanen I generierten Radikalkationen und

Carbokationen wird ein stereochemischer Erinnerungseffekt beobachtet. Die

Wanderungsselektivität wird durch konformationelle und sterische Effekte bestimmt und ist

unabhängig von der Wanderungstendenz des Substituenten R. Die konformationellen

Effekte der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen können durch eine

geeignete Variation der Ringanellierung so gesteuert werden, dass entweder ein

stereochemischer Erinnerungseffekt (tricyclische Hausane I) oder ein Curtin/Hammett-

Verhalten (tetracyclische Hausane IV) beobachtet wird. Die zusätzliche

Cyclohexananellierung im Hausan IV löscht den stereochemischen Erinnerungseffekt und

bewirkt eine für radikalkationische Intermediate erstmalig beobachtete

Viskositätsabhängigkeit der Produktselektivität in der Umlagerung.

SUMMARY

I

Summary

The present study provides valuable mechanistic insight into the intricacies and complexities

in the rearrangement of the 1,3 radical cations [generated by electron transfer with tris(p-

bromo)phenylaminium hexachloroantimonate (TBA�+SbCl6-)] and the corresponding

carbocations [formed by protonation with trifluoroacetic (TFA) and perchloric acid (HClO4)].

This elaborate comparative study provides a mechanistic assessment of the interplay of

conformational, electronic and steric effects on the product selectivity in the rearrangement of

radical cations and the corresponding carbocation intermediates as required by

stereoelectronic control. For all activation modes in the rearrangement of the housanes Istereochemical memory operates, which is imposed by the conformational requirements that

are dictated by the stereoelectronics of the 1,2 migration. As a consequence, the ratio of the

rearrangement products II/III is insensitive to the migratory aptitude of the R substituent in

the housanes I. Additionally, it has been demonstrated that structural changes allow to

manipulate the conformational effects in the rearrangement of 1,3-cyclopentandiyl radical

cations that either stereochemical memory or Curtin / Hammett behavior is observerd.

The observed product selectivities for the rearrangement of the housanes I are summarized

in Table A. The electron-transfer-catalyzed rearrangement of the housanes I affords

Table A: Product Distribution for the Electron-Transfer-Induced and Acid-Catalyzed

Rearangement of the Housanes IH3C

Ph

R

Me

TBA SbCl6-

I

CH3

Ph

R

MeRPh

Me

H3C

II III

+ or 70% HClO4 RCH3

Me

Ph

+PhR

Me

CH3

+

II' III'

or TFA

Product Distribution (%)


~CH3 ~R ~CH3 ~ R ~CH3 ~RHousane R

II II' III III' II II' III III' II II' III III'

Iαααα CH3b 87 - 13 - 88 - 12 - 34 46 - 20

Iββββ CH3CH2 82 - 18 - 75 - 25 - 31 49 - 20

Iχχχχ HC≡CCH2 87 - 13 - 93 - 7 - 35 48 - 17

Iδδδδ H2C=CHCH2 79 - 21 - 66 - 34 - 33 46 - 21

Iεεεε PhCH2 77 - 23 - 65 - 35 - 38 47 - 5

SUMMARY

II

regioselectively exclusively the two cyclopentenes II (CH3 migration) and III (R migration) by

1,2 shift of the two groups at the methano bridge to the methyl terminus (Scheme A).

ET

R

PhMe

H3C

I

BET

BET~R

II

III

Ph

~ CH3

PhCH3

Me

R

Ph

H3C

R

CH3

I

eq

axPh

HH

R

Me

CH3

anti-I

syn-I

eq

ax

PhH

H

RMe

CH3

R

Me

H3C

Scheme A

For all derivatives, the 1,2 shift of the CH3 group prevails and the rearrangement ratio is

relatively insensitive to the migratory aptitude, namely methyl < ethyl < benzyl, allyl, of the R

substituent. This stereochemical memory effect derives form the conformational impositions

on the stereoelectronic requirements during the 1,2 migration in the 1,3 radical cation

intermediates. The 1,2 shift is faster than the anti-I�+ syn-I�+ conformational change.

The TFA-catalyzed rearrangement leads to a similar regio- and stereoselectivity as in the

case of electron transfer. Thus, only the cyclopentenes II and III are produced with

predominant CH3 migration. In marked contrast, the rearrangement catalyzed by HClO4 leads

to complete reversal in product distribution compared to the above desribed rearrangements.

In this mechanistic study the bridged structures I�+, I(edge-H)+ and I(corner-H)+ are

suggested as key intermediates. In the electron-transfer and

Ph

H3C

R

CH3

I I(edge-H)+

H3C

PhR

Me

H+

Ph

RCH3

CH3

H

I(corner-H)+


TFA-catalyzed rearrangements, the two puckered intermediates I�+and I(edge-H)+ intervene,

SUMMARY

III

whereas the open structure I(corner-H)+, formed by direct cornerwise protonation of the

housane I, is suggested. In all cases, the CH3 group migrates in preference, the

stereochemical memory effect accounts for the observed product selectivity.

To probe the influence of ring annelation on the product selectivity, also the tetracyclic

housanes IV were subjected to the electron-transfer oxidation by TBA�+SbCl6- (Table B).

Tabelle B: Product distribution in the Electron-Transfer-Induced Rearrangement of

the Housanes IV

H3C

R

H3C

R

TBA SbCl6

V

CH2Cl2, 20 °C

VII

or HClO4

R

CH3

CH3R

VIIV

IVαααα R = Ph TBA�+SbCl6- 55 45 -

IVββββ R = Me TBA�+SbCl6- 37 25 43

IVαααα R = Ph HClO4 24 9 67

IVββββ R =Me HClO4 > 95 - -

The electron-transfer rearrangement of the housanes IVαααα on treatment with TBA�+SbCl6-

affords regioselectively the two isomeric products Vαααα (55%) and VIαααα (45%) by migration of

the two groups at the methano bridge. In contrast, the methyl derivative IVββββ is neither regio-

nor stereoselective and leads to the three isomeric cyclopentenes Vββββ (37%), VIββββ (25%), and

VIIββββ (43%). Acid-catalyzed rearrangement of the housane IVαααα gives in addition to Vαααα (24%)

and VIαααα (9%), the regiosiomer VIIα α α α (67%) as major product. Acid-catalyzed rearrangement

of the methyl-substituted housane IVββββ yields regio- and stereoselectively the quinane

Vββββ (> 95%).

For the housane IVαααα a mechanistically pertinent viscosity dependence is disclosed on the

product selectivity. Whereas at low viscosity the two cyclopentenes Vαααα and VIαααα are formed in

nearly equal amounts, the methyl migration product Vαααα dominates more than twofold at

higher viscosity. In contrast, the electron-transfer-induced rearrangement of the isomeric

housanes anti-Iφφφφ and syn-Iφφφφ does not depend on the solvent viscosity (Scheme B). To

evaluate quantitatively the extent of stereochemical memory, the ratios k2/k1 and k3/k-1 serve

SUMMARY

IV

D3C

CH3

CD3

CH3D3C

CH3

CD3

CH3

ET ET

k1

k-1

CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

k2 k3~CD3 ~CD3

BET BET

(twisted)(twisted)

ax

eqH

H

CD3CH3

CD3CH3 HH

CD3

CH3 CD3

CH3

eq

ax



D3C

CH3

CD3

CH3D3C

CH3

CD3

CH3

anti-Iφφφφ (puckered) (puckered)

syn-Iφφφφ

IIφφφφ IIIφφφφ

Scheme B

as a quantitative measure of the stereoselectivity, that is, for the case k2 >> k1 and k3 >> k-1

perfect stereochemical memory applies, whereas for the case k2 << k1 and k3 << k-1 complete

Curtin-Hammett behavior operates. Thus, the CD3 migration in the anti-Iφφφφ�+(twisted)

conformer (k2) proceeds ca. seven times faster than the conformational anti-to-syn change

(k1) to the conformer syn-Iφφφφ�+(twisted), whereas the CD3 transfer in the syn-Iφφφφ�+(twisted)

conformer (k3) is only ca. three times faster than the syn-to-anti conformational change (k-1)

to the anti-Iφφφφ�+(twisted) species.

Conclusion: The present study reveals that the product selectivity of the 1,2 migration in the

electron-transfer as well as in the acid-catalyzed rearrangement of the housanes I is

decisively determined by conformational and steric factors. For all activation modes, the

stereochemical memory effect operates. As a consequence, the ratio of rearrangement

products is essentially insensitive to the migratory aptitude of the R substituent in the

housanes I. This stereochemical memory effect derives from the conformational imposition on

the stereoelectronic requirements during the 1,2 migration of the 1,3-radical-cation

intermediates. Appropriate ring annelation in the intermediary 1,3-cyclopentandiyl radical

cation allows to change the stereochemical course of the rearrangement from stereochemical

memory (tricycylic housanes I) to complete loss of sterecontrol through Curtin/Hammett

behavior (tetracyclic housanes IV); thus, cyclohexane annelation erases the stereochemical

memory effect. Such structural manipulation of the conformational control in radical-cation

rearrangements has hitherto not been documented. The observed Curtin/Hammett behavior

of the housane IVαααα represents the first case for which conformational equilibration precedes

competing product formation through 1,2 migration, which could have hardly been

anticipated.

EINLEITUNG

1

1. Einleitung

In den letzten Jahren war eine stetige Bereitschaft zu verzeichnen, komplexe

Reaktionssysteme zur Ausführung hochselektiver Reaktionen zu verwenden.

Während die präparative Photochemie sich auf dem Gebiet der Synthesechemie

etabliert hat,1 wurde dem synthetischen Nutzen des Elektronentransferkonzeptes

wenig Beachtung geschenkt, obwohl die Übertragung eines einzelnen Elektrons die

wohl einfachste Elementarreaktion in der Chemie darstellt.2 Zugegebenermaßen

basiert bislang nur ein Bruchteil der präparativen Methoden auf

Elektronentransferprozessen, wozu die Birch-Reduktion,3 die Acyloinkondensation,4

die Ullmann-Kupplung5 sowie die Bildung von Grignard-Reagenzien6 und

SRN1-Reaktionen7 zählen.

Interessanterweise wurden in den letzten Jahren Elektronentransfer-induzierte

Reaktionen entdeckt, die mit hoher Selektivität ablaufen und teilweise bislang nicht

realisierbare Umsetzungen ermöglichten, wie die Diels-Alder-Reaktion von Indolen

und Ketenen mit Vinylindolen.8,9 Mittlerweile verdeutlichen zahlreiche Anwendungen

von Elektronentransfer-Reaktionen, wie unter anderem die Fixierung der Lichtenergie

bei der Photosynthese, die photochemische Treibstoffherstellung oder auch die

Speicherung von Sonnenenergie, die Leistungsfähigkeit von Elektronentransfer-

Prozessen und zeigen, welche fundamentale Bedeutung Elektronentransfer-

Vorgängen in biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen zukommt.10

Auch die lebenswichtige "Photoreaktivierung" von durch UV-Strahlen geschädigter

DNA beruht auf einer ET-Reaktion.11 Diese Entwicklung auf dem Gebiet des

Elektronentransfers spiegelt sich in zahlreichen Übersichtsartikeln und

Monographien,10,12,13 sowie einer eigenen Serie im Journal "Topics in Current

Chemistry",14,15 wider. Erst vor einiger Zeit wurde der aktuelle Kenntnisstand über die

Radikalkationen-Chemie organischer Verbindungen zusammengefasst.16

Während die Wagner / Meerwein-Umlagerung von Carbokationen hinreichend

untersucht wurde, besteht hinsichtlich der Wagner / Meerwein-artigen Umlagerung in

EINLEITUNG

2

den entsprechenden radikalkationischen Intermediaten eine Wissenslücke.

Elektronentransfer-Reaktionen gespannter Kohlenwasserstoffe, die bequem durch

Photolyse aus cyclischen Azoalkanen generierbar sind, eröffnen die Möglichkeit die

Regioselektivität und Diastereoselektivität der 1,2-Umlagerung von

1,3-Radikalkationen zu untersuchen. Zum Verständnis der Regioselektivität wurde in

den vergangenen Jahren viel beigesteuert, wohingegen die Frage der

Diastereoselektivität noch weitgehend ungeklärt ist.17,18,19

Die vorliegende Arbeit, die sich mit der Diastereoselektivität der 1,2-Umlagerung der

aus Hausanen generierten 1,3-Radikalkationen befasst, leistet einen entscheidenden

Beitrag dazu, die mechanistischen Abläufe hinsichtlich konformationeller und

stereoelektronischer Effekte zu verstehen. Die Aufklärung des Mechanismus der

Umlagerung von 1,3-Radikalkationen eröffnet für die Synthesechemie einen neuen

Weg zum stereoselektiven Aufbau komplexer und naturstoffähnlicher Verbindungen,

welche mit den bisherigen konventionellen Syntheserouten nicht zugänglich waren.

Dadurch verbindet diese Arbeit die physikalisch-organische Betrachtungsweise

Elektronentransfer-induzierter Reaktionen mit dem präparativen Nutzen dieser

Chemie.

KENNTNISSTAND

3

2. Kenntnisstand

2.1. Azoalkane als Vorstufe für gespannte Kohlenwasserstoffe

Die Stickstoffabspaltung aus Azoalkanen wurde in den letzten Jahrzehnten

zunehmend für die Synthese komplizierter und ungewöhnlicher organischer

Verbindungen wie gespannter, sterisch gehinderter, fluktuierender und

antiaromatischer Moleküle herangezogen.20 Der Wert dieser Synthesestrategie

besteht darin, dass die Azogruppe als Mittel zur Knüpfung der kritischen und

normalerweise letzten Bindung in einem komplizierten Zielmolekül dient. Auch die in

dieser Arbeit für die mechanistischen ET-Studien benötigten

Tricyclo[3.3.0.02,4]octane sind auf diese Art und Weise aus den entsprechenden

2,3-Diazabicyclo[2.2.1]hept-2-en (DBH)-Derivaten zugänglich. Im Folgenden werden

einige ausgewählte Synthesemethoden für bicyclische Azoalkane

(2,3-Diazabicyclo[2.2.1]heptan-Derivate) und danach die Möglichkeiten zur

Abspaltung der Azogruppe zu den entsprechenden Bicyclo[2.1.0]pentan(Hausan)-

Derivaten näher erläutert (Schema 2.1).

NN hν / ∆T

-N2HausanDBH

(BCP)

Schema 2.1: Stickstoffabspaltung aus DBH zum Hausan

KENNTNISSTAND

4

2.1.1. Wichtige Synthesemethoden für cyclische Azoalkane

Die bisher wichtigste und am häufigsten angewandte Methode zur Darstellung von

Azoalkanen ist die Diels-Alder-Cycloaddition von Azodienophilen an geeignete

Diene. Aus dem Additionsprodukt erhält man nach Hydrierung und oxidativer

Hydrolyse die entsprechenden Azoalkane (Schema 2.2).21 Criegee gelang es

erstmals, nach diesem Prinzip das Stammsystem 2,3-Diazabicyclo[2.2.1]hept-2-en

(DBH) zu synthetisieren, aus dem sich dann das gespannte Bicyclo[2.1.0]pentan

R2 = Me, Ph, S(O)Me2

R1 = Me, Et, -CH2CH2OTsR-N=N-R = NN

CO2R1

1RO2C

NN

N

O

O

R2

DBH

2) CuCl1) RO-

2) H2 / Pt

1) R-N=N-RN

NN

NR

R

Schema 2.2: [4+2]-Cycloaddition von Cyclopentadien mit elektronenarmen

Azoverbindungen als Dienophilen

thermisch oder photochemisch generieren lässt. Als Dienophile werden anstatt der

ursprünglich verwendeten Azodicarbonsäureestern,22 die zumeist reaktiveren 1,2-

Trizolin-3,5-dione eingesetzt, von denen das N-Methyl(MTAD) und N-Phenyl(PTAD) -

Derivat die bekanntesten sind.20,23

Eine wichtige Alternative zu dieser klassischen Methode bietet die Diels-Alder-

Reaktion von Isopyrazolen mit Dienophilen. Die auf Arbeiten von Hünig24,25

aufbauende Route beinhaltet als Schlüsselschritt die Diels-Alder-Reaktion zwischen

einem Isopyrazol und geeigneten Dienophilen (Schema 2.3). Während

KENNTNISSTAND

5

NN

R

H3C CH3

RN N

R21R

H3C CH3

N NH

R21R

H3C CH3

+ - H+

HN N

R21R

H3C CH3

H

Schema 2.3: Stufenweiser Mechanismus der säurekatalysierten Cycloaddition von

Isopyrazolen und Cyclopentadien

Isopyrazole26 nur mit hochreaktiven Dienophilen (Cyclobutadiene,27a,b Triazoline,26

Cyclopropenone27c) Diels-Alder-Reaktionen des DBH-Typs eingehen, konnte Hünig

zeigen, dass die Cycloaddition unter Säurekatalyse auch mit elektronenreichen oder

gespannten Olefinen durchführbar ist.22 Cyclopentadien zeichnete sich dabei durch

die höchste Reaktivität aus; es folgten gespannte Olefine wie Norbornen und

Norbornadien.24 Die umfangreichen mechanistischen Untersuchungen zeigten auch,

daß die Reaktivität der eingesetzten Isopyrazole entscheidend vom Substitutions-

muster in 3,5-Position beeinflusst wird (H > Me > Ph). Hinsichtlich des Mechanismus

wurde eine stufenweise [4+ + 2]-artige Diels-Alder-Reaktion für die Umsetzungen mit

Cyclopentadien postuliert (Schema 2.3), wobei das protonierte Isopyrazol als

elektronenarmes Dien und das Olefin als elektronenreiches Dienophil fungiert

(inverser Elektronenbedarf).24a Die Dienophile Cylobutadien27 und N-Alkyl-

triazolindion nehmen dabei jedoch eine Ausnahmestellung ein, da die Produktbildung

auch mit einem radikalischen Mechanismus vereinbar ist.

Der wesentliche Vorteil dieser Route besteht darin, dass durch Variation des Restes

R im Isopyrazol eine Vielzahl unterschiedlich substituierter Azoalkane zugänglich ist,

Eine Modifizierung des Substituentenmusters am Bicyclo[2.1.0]pentan-Stammsystem

ist synthetisch schwierig zu realisieren.

Neben den schon erwähnten Methoden kommt noch der von Wilson28 entwickelten

und von Adam und Sahin29 weiter verbesserten Synthesestrategie der

intramolekularen Cyclisierung olefinischer Tosylhydrazone unter Lewissäurekatalyse

eine wichtige Rolle zu (Schema 2.4). Der Mechanismus dieser Syntheseroute konnte

im Rahmen einer Dissertation in diesem Arbeitskreis aufgeklärt werden.30

KENNTNISSTAND

6

NN

CH3

R

RCH3

NNHTs

BF3·OEt2∆T

NNHTs

CH3

R

Schema 2.4: Intramolekukalare Cyclisierung Olefin-substituierter Tosylhydrazone

Der allgemeine synthetische Nutzen dieser Variante wird dadurch eingeschränkt,

dass im letzten Schritt der Synthesesequenz, nämlich der Cyclisierung zum

Azoalkan, eine thermische Aktivierung nötig ist, so dass temperaturempfindliche

Produkte auf diese Weise nicht zugänglich sind. Dieses Problem tritt auch bei der

von Criegee entwickelten Route auf. Jedoch bietet ausschließlich diese

Synthesestrategie die Möglichkeit, Brückenkopf-alkylsubstituierte DBH-Derivate,

ohne Methanobrückensubstitution zu synthetisieren.

2.1.2. Stickstoffabspaltung aus cyclischen Azoalkanen

Die thermische und photochemische Stickstoffabspaltung aus Azoalkanen stellt

einen bequemen und effektiven Zugang zu Bicyclo[2.1.0]pentan-Derivaten dar. Die

Mechanismen für die Thermolyse und Photolyse wurden schon eingehend in der

Literatur beschrieben und sind im folgenden Schema 2.5 zusammengefasst.31,32,33

Bei der direkten Photolyse stellt die Sequenz "Azoalkan → [1n,π*] → 1D'σ,π → 1D'σ,σ →

Hausan (Inversion)" den vorherrschenden Stabilisierungsprozeß dar. Dabei führt der

CN-Bindungsbruch zu einem 1D'σ,π-Singulett-Diazenyldiradikal, welches durch

Internal Conversion (IC) in das entsprechende 1D'σ,σ-Diazenyldiradikal übergeht. Der

folgende Stickstoffausstoß erfolgt nach einem SH2-Mechanismus und resultiert unter

Inversion zum Hausanprodukt. Die Sequenz "Azoalkan → [1n,π*] → 1D'σ,π → 3D'σ,σ →3Dπ,π → 1Dπ,π → Hausan (Inversion / Retention)" führt zu einem Gemisch der beiden

isomeren Hausane und erklärt das Auftreten des Retentionsproduktes.

KENNTNISSTAND

7

IC ISC

ISC

NN

R23RR1

R13D'

σσσσ,,,,σσσσ

13

InversionRetention

ISC

3Dππππ,,,,ππππ

1D'σσσσ,,,,ππππ

3D'σσσσ,,,,ππππ

[1n, ππππ*][3n, ππππ*]

hν direkthν, [Ph2CO]3

NN

R2R3

R1

R1

NN

R2

R1

R1

3R

R3

R1R1

2R

R2

R1

R1

3R

NN

R2

R1

1R

3R

R1

R1

R2

R3

R1

R1

R2

R3

NN

R23RR1

R11D'

σσσσ,,,,σσσσ

IC

∆T

1Dππππ,,,,ππππ

Schema 2.5: Mechanismus der direkten und triplettsensibilisierten photo-

chemischen sowie thermischen Stickstoffabspaltung aus Azoalkanen

Bei der triplettsensibilisierten Photolyse schließlich gelangen die Azoalkane nach der

Anregung durch den Sensibilisator zunächst in den [3n,π*]-Zustand. Der

CN-Bindungsbruch führt hier zu 3Dσ,π- und 3Dσ,σ-Diazenyldiradikalen, die dann unter

Abspaltung von molekularem Stickstoff die entsprechenden Cyclopentan-1,3-diyl-

Triplettdiradikal ergeben. Nach dem Intersystem Crossing (ISC) zum

Singulettdiradikal 1Dπ,π und anschließendem Ringschluss resultieren wieder beide

Hausanisomere (Inversion/Retention). Abschließend sei noch die thermische

Stickstoffabspaltung kurz erwähnt. Bei der Thermolyse führt der CN-Bindungsbruch

zunächst zu einem 1D'σ,σ-Diazenyldiradikal, welches dann analog der direkten

Photolyse beide Hausanisomere liefert.

KENNTNISSTAND

8

2.2. Die Grundlagen des Elektronentransfer-Prozesses

Die Übertragung eines einzelnen Elektrons stellt eine der einfachsten

Elementarreaktionen in der Chemie dar. Ausgehend vom Konzept der

Einelektronenübertragung unterscheidet man zwei Modii (Abb. 2.1). Einerseits

gelangt man, ausgehend von neutralen "closed-shell"-Molekülen durch die Addition

eines Elektrons zu radikalanionischen Intermediaten. Die auf diese Art generierten,

SOMO HOMO

LUMO

LUMO

LUMO SOMO

Closed Shell Open ShellOpen Shell

Radikalkation RadikalanionNegativ geladenes Molekül mit einem

ungepaarten Elektron

Positiv geladenes Molekül mit einem

ungepaarten Elektron

Neutrales Molekül mit gepaarten Elektronen

-e +e

E

Abbildung 2.1: Die Bildung von Radikalionen durch Oxidation bzw. Reduktion

negativ geladenen Teilchen besitzen ein ungepaartes Elektron und stellen "open-

shell"-Verbindungen dar. Ganz analog eröffnet die Entfernung eines Elektrons aus

einem Neutralmolekül einen Zugang zu radikalkationischen Zwischenstufen. Dabei

handelt es sich um positiv geladene Teilchen mit einem ungepaarten Elektron, es

wurde also wiederum eine "open-shell"-Verbindung erzeugt. Die beiden

radikalionischen Zwischenstufen verbindet eine wesentliche Gemeinsamkeit: In

beiden Fällen wird die Reaktivität der Ausgangsverbindung durch den

Elektronenübertragungsschritt erhöht und eine chemische Umsetzung häufig erst

ermöglicht.

KENNTNISSTAND

9

2.2.1. Das Prinzip der Redoxaktivierung durch Lichtenergie

Bevor die Energiebilanz des photoinduzierten Elektronentransfers theoretisch

abgeleitet wird, soll das Prinzip des Elektronentransfers und die zwei Möglichkeiten

zur Initialisierung dieses Prozesses anhand vereinfachter Orbitalschemata

verdeutlicht werden. So kann der elektronisch angeregte Sensibilisator entweder als

Elektronendonor (Schema 2.6a) oder als Elektronenakzeptor (Schema 2.6b)

fungieren. Bei der Anregung des Elektronendonors erfolgt der Elektronentransfer

vom SOMO des angeregten Donormoleküls (entspricht dem LUMO des Donors im

Grundzustand) in das LUMO des Akzeptors. Auf diese Weise werden ein positiv

geladenes Donormolekül sowie ein negativ geladenes Akzeptormolekül gebildet

(Schema 2.6a). Entsprechend erfolgt bei der Anregung des Elektronenakzeptors der

Übergang eines Elektrons vom Donormolekül zum elektronisch angeregten

Akzeptormolekül, was wiederum zu geladenen Spezies führt (Schema 2.6b).

a) Der angeregte Sensibilisator als Elektronendonor

A D A D* A·- D·+

hν

b) Der angeregte Sensibilisator als Elektronenakzeptor

A D A* D A·- D·+

hν

Schema 2.6: Vereinfachtes Orbitalschema für PET-Reaktionen

KENNTNISSTAND

10

Die Energiebilanz des Elektronentransfers zwischen einem Donor D und einem

Akzeptor A setzt sich im Vakuum aus dem Ionisationspotential des Donors IP (D),

der Elektronenaffinität des Akzeptors EA (A) und der Coulomb-Energie ECoul, die bei

der Annäherung der Radikalionen an den Gleichgewichtsabstand frei wird,

zusammen.34 Die Elektronenaffinität des Elektronenakzeptors kann durch

photochemische Anregung erhöht werden, wodurch häufig erst der

Elektronentransfer von einem Donor ermöglicht wird. Bei der Berechnung der freien

Reaktionsenthalpie des Elektronentransfers (∆GET) zwischen dem angeregten

Akzeptor A* und dem Donor D muss folglich auch die Anregungsenergie E*0/0 mit

einbezogen werden (Gl. 2.1). Berücksichtigt man für Reaktionen in Lösung noch die

∆GET = IP (D) - EA (A) - E*0/0 + ECoul (2.1)

Solvatationsenergie ∆GSolv der Radikalionen, welche mit Hilfe der Born-Gleichung35

berechnet werden kann, erhält man die Energiebilanz für den gesamten

Elektronentransfer-Prozeß (Gl. 2.2):

∆GET = IP (D) - EA (A) + ∆GSolv - E*0/0 + ECoul (2.2)

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sowohl das Ionisationspotential IP (D)

und Oxidationspotential EOx(D) des Donors (Gl. 2.3), als auch die Elektronenaffinität

EA (A) und Reduktionspotential ERed (A) des Akzeptors (Gl. 2.4) linear voneinander

abhängen,12f, 33b erhält man durch Umformen aus den Gleichungen 2.2 bis 2.4 die

Rehm-Weller-Gleichung (Gl. 2.5).12f, 33b,c

IP (D) = EOx (D) - ∆GSolv(D�+) + Econst (2.3)

EA (A) = ERed (A) - ∆GSolv(A�-) + Econst (2.4)

∆GET (SSIP) = EOx (D) - ERed (A) - E*0/0 + ECoul (2.5)

KENNTNISSTAND

11

Auf der Basis dieser Gleichung ist es möglich, mit Hilfe experimentell zugänglicher

Daten abzuschätzen, ob ein Elektronentransfer zwischen einem Donor und einem

Akzeptor unter Bildung Solvens-separierter Ionenpaare (SSIP) thermodynamisch

möglich ist.

2.2.2. Theorie des Elektronentransfers

Nach der klassischen Modellvorstellung, die auf Arbeiten von Marcus36 und Hush37

basiert, erfolgt noch vor dem eigentlichen Elektronentransfer eine Reorganisation der

Molekülgeometrie zu der des Übergangszustandes.12f Gemäß dieser Theorie läßt

sich die Energiebarriere des Übergangszustandes (∆G�ET) nach Gl. 2.6 berechnen.

∆G�ET = ∆GES + λ/4 [1 + ∆GET/λ]2 (2.6)

(λ = λv + λs)

Die Reorganisationsenergi e λ setzt sich aus der Reorganisationsenergie der internen

Moden der Reaktionspartner (λV), d.h. der Bindungslängen, -winkel, und der

Reorganisationsenergie der Solvatationshülle (λS) zusammen.12b,f,38 Für adiabatische

bis schwach adiabatische PET-Reaktionen kann die Geschwindigkeitskonstante des

Elektronentransfers (kET) durch die Arrhenius-Gleichung ausgedrückt werden

(Gl. 2.7). Bei der Auftragung von ln(kET) gegen ∆GET erhält man den in Abbildung 2.2

kET = A exp (-∆G�ET/RT) (2.7)

dargestellten parabolischen Kurvenverlauf. Demnach steigt die Geschwindigkeit des

Elektronentransfers bei zunehmender Exergonität bis zu einem Schwellenwert

(∆GET ≈ λ) an, um dann bei noch höherer Exergonität wieder abzufallen.

KENNTNISSTAND

12

−∆GET

ln(k

ET)

Marcus-Regionnormale

Marcus-Regioninvertierte

Abbildung 2.2: Normale und invertierte Marcus-Region in Elektrontransfer-

Prozessen

Dieser als invertierte Marcus-Region bezeichnete Bereich,12b,f,39 dessen Existenz

lange Zeit umstritten war,10 konnte inzwischen auch durch experimentelle Arbeiten

bestätigt werden.40,41,42,43,44b,c Die Aktivierungsbarriere ∆G�ET wird auf Grund ihrer

Abhängigkeit von λS (Gl. 2-6) auch von der Lösungsmittelpolarität beeinflusst, wobei

λS von unpolaren zu polaren Lösungsmitteln hin zunimmt. In der normalen Marcus-

Region wird der Elektronentransfer bei Erniedrigung der Lösungsmittelpolarität

(ε < 7) schneller, in der invertierten Marcus-Region hingegen langsamer.12f Da der

Scheitelpunkt bei der Auftragung in Abb. 2.2 von λS abhängt, wird er mit steigender

Lösungsmittelpolarität zu negativeren ∆GET-Werten verschoben.39 Auch diese

Vorhersage der Marcus-Hush-Theorie konnte inzwischen experimentell abgesichert

werden.44c

2.2.3. Der Elektronenrücktransfer (BET)

Um durch ET eine chemische Reaktion zu initiieren, müssen möglichst langlebige

Radikalionen erzeugt werden. Die Lebensdauer der radikalkationischen Intermediate

wird durch den Elektronenrücktransfer (BET) im Radikalionenpaar bestimmt. Die

Geschwindigkeit dieses Prozesses ist von der Reaktionsenthalpie des

Elektronenrücktransfers ∆GBET abhängig und wird in erster Näherung nur von den

KENNTNISSTAND

13

Reaktionspotentialen der Reaktionspartner sowie der Coulomb-Energie, welche in

polaren Lösungsmitteln häufig vernachlässigt wird, bestimmt (Gl. 2.8).36,37,44

∆GBET = ERed (A) - EOx (D) + ECoul (2.8)

Je größer die Exergonität des Elektronenrücktransfers ist, desto größer sollte in der

normalen Marcus-Region auch kBET sein. Folglich ist nur dann eine effiziente PET-

Umsetzung zu erwarten, wenn es gelingt, den im primären Solvenskäfig sehr

schnellen Elektronenrücktransfer deutlich zu verlangsamen. Dies kann durch die

Wahl eines geeigneten Lösungsmittels realisiert werden. So begünstigt ein polares

Solvens die Bildung Solvens-separierter Ionenpaare (SSIP) und freier

Radikalionen.10,12f,43 Der daraus resultierende größere Abstand zwischen dem

Radikalkation und seinem Gegenion verringert dann die Exergonität des

Elektronenrücktransfers.12f,43

2.2.4. Generierungsmöglichkeiten für Radikalkationen

2.2.4.1. Anodische Oxidation

Bei der anodischen Oxidation findet ein heterogener Elektronentransfer zwischen der

Elektrode und einem Substratmolekül statt.45 Der Vorteil dieser Methode besteht

darin, dass das Elektrodenpotential genau eingestellt und somit auf die eingesetzten

Substate abgestimmt werden kann. Im Gegensatz zu Umsetzungen in Lösung

werden bei der anodischen Oxidation jedoch höhere Stationär-Konzentrationen an

Radikalkationen gebildet, was die Folgereaktionen der gebildeten Intermediate

merklich beeinflussen kann.

KENNTNISSTAND

14

2.2.4.2. Oxidation durch photoinduzierten Elektronentransfer (PET)

Die beiden Möglichkeiten zur Initialisierung des photoinduzierten Elektronentransfers

(PET) sind in Schema 2.6 anhand vereinfachter Orbitalschemata veranschaulicht. So

kann der elektronisch angeregte Sensibilisator entweder als Elektronendonor

(Schema 2.6a) oder als Elektronenakzeptor (Schema 2.6b) fungieren.

2.2.4.3. Oxidation durch chemischen Elektronentransfer (CET)

Bei der chemischen Elektrontransfer(CET)-Oxidation finden anorganische Salze der

Nebengruppenelemente, wie Ce(IV)-Salze, aber auch radikalkationische Salze

organischer Sulfide und Amine weitverbreitete Anwendung. Neben

Phenanthrolineisen(III)-Verbindungen haben sich Tris(aryl)aminiumsalze46, welche in

Abhängigkeit vom Substitutionsmuster ein definiertes Oxidationspotential besitzen,

als Elektronenakzeptoren bewährt (Tabelle 2.1).

Tabelle 2.1: Oxidationspotentiale46b ausgewählter Tris(aryl)aminiumsalze

Eintrag R1 R2 R3 R4 R5 EOx [V]a

1 OMe H H H H 0.49

2 Br H H H H 1.03

3 Br Br H H H 1.15

4 Br Br Br H H 1.29

5 Br Br Br Br H 1.47

N

R1

R1R1

R5R4

R3

R5R2

R5 ·+ SbCl6-

6 Br Br Br Br Br 1.59a Oxidationspotential des entsprechenden Amins,

bestimmt durch Cyclovoltametrie

Bei den meisten Umsetzungen unter CET-Bedingungen findet der Elektronentransfer

aus einem vorgelagerten, endergonischen Gleichgewicht statt, welches allerdings

KENNTNISSTAND

15

durch einen schnellen, stark exergonischen Folgeschritt rasch auf die Seite der

Produkte verlagert wird (Abb. 2.3).

Ar3N + D·+

Ar3N·+ + D

Elektronentransfer

Folgereaktion

Produkte

∆G << 0

∆GET > 0Ener

gie

Reaktionskoordinate

Abbildung 2.3: Schematisches Energiediagramm für eine irreversible

Elektronentransfer-Reaktion

2.3. Elektronentransfer-Reaktionen gespannter Kohlenwasserstoffe

Das Elektronentransfer-Verhalten von Cyclopropan-Derivaten war bereits

Gegenstand zahlreicher experimenteller und theoretischer Studien.47 Ab-Initio-

Rechnungen48 zu Folge stellt die Ring-geschlossene Form des Cyclopropan-

Radikalkations A·+ ein lokales Minimum auf der C3H6·+-Potentialhyperfläche dar. Das

Ring-geöffnete Trimethylen-Radikalkation B·+ besitzt hingegen keine ausreichende

chemische Persistenz und lagert ohne Aktivierungsbarriere in das 1,2-Propen-

Radikalkation C�+ um. Die um 10.3 kcal/mol exotherme Umlagerung des

Cyclopropan-Radikalkations A�+ zum Propen-Radikalkation C�+ verläuft über eine

konrotatorische Ringöffnung. Für die Aktivierungsbarriere wurde ein Wert von 21.9

kcal/mol berechnet.46

KENNTNISSTAND

16

+ + +

A·+ B·+ C·+

Gassman49 untersuchte Substituenteneinflüsse auf das Oxidationspotential von

Bicyclo[1.1.0]butan-Derivaten. Dabei zeigte sich, dass das Oxidationspotential mit

steigender Anzahl an Methyl-Substituenten abnimmt. Somit sind Cyclopropane mit

zunehmendem Substitutionsgrad leichter oxidierbar (Abb. 2.4).

1.03 1.10 1.56 1.69 EOx (CH3CN/SCE)

MeMe

Me

Me

MeMe

Me

Me

[V]

Abbildung 2.4: Irreversible Oxidationspotentiale ausgewählter Bicyclo[1.1.0]butane49

Weiterhin wird sowohl durch CIDNP-,50 als auch durch EPR-Studien51 bestätigt, dass

einfache Cyclopropan-Radikalkationen eine aufgeweitete σ-Bindung besitzen,

wohingegen π-komplexartige Resonanzstrukturen nur dann eine Rolle spielen, wenn

das formale Olefin-Fragment wie im Benzonorcaren-Radikalkation in ein

aromatisches System eingebunden wird.52

+ +

Durch umfangreiche PET-Untersuchungen am Moore'schen Kohlenwasserstoff53

(Schema 2.7) zeigten die beobachteten Reaktionskanäle der intermediären

Radikalkationen sowohl eine ausgeprägte Abhängigkeit vom verwendeten

Lösungsmittel, als auch vom Substitutionsmuster der Ausgangsverbindung.

Beispielsweise bildet das Stammsystem mit 1-Cyanonaphthalin (1-CN) in Benzol

Dimere,51a während mit Chloranil (CA) in Aceton Umlagerung zum Norcaren

KENNTNISSTAND

17

beobachtet wurde.51b In Acetonitril konnte der Moore'sche Kohlenwasserstoff mit

keinem der beiden Sensibilisatoren umgesetzt werden.

+

++

1-CN, hνC6H6

1-CN / CA, hν

CD3CN

CA, hν

(CD3)2CO

KeineProduktbildung

Schema 2.7: Elektronentransfer-Reaktionen des Moor'schen Kohlenwasserstoffes

Dinnocenzo und Williams konnten durch ein Methanol-Abfangexperiment

(Schema 2.7) zeigen, dass die 1,2-Methyl-Wanderung in tert-Butyl-substituierten

Cyclopropan-Radikalkationen mit dem Abfang des primär gebildeten Cyclopropan-

Radikalkations durch das Solvens konkurrieren kann.54 Der nucleophile Angriff auf

CH3OH

, λ = 300 nmH

Ph HC(CH3)3Ph

H1-CN Ph OCH3

H

H

H

C(CH3)3Ph

PhH H

Ph CH3

CH3

CH3

OCH3

Schema 2.8: Methanolabfangprodukte eines Cyclopropanradikalkations

das Cyclopropan-Radikalkationen verläuft dabei unter Inversion der Konfiguration.55

Der stereochemische Verlauf der Reaktion wurde dabei auf der Basis des Valence-

bond(VB)-configuration-mixing-Modells erklärt.56 Demnach dominiert die Wechsel-

wirkung zwischen dem nichtbindenden Orbital des Sauerstoff-Nucleophils und dem

σ*-Orbital der Einelektronenbindung. Für eine Reaktion unter Inversion ergibt sich ein

positives Überlappungsintegral, während bei einem Angriff unter Retention keine

günstige Wechselwirkung erhalten wird (Abb. 2.5).

KENNTNISSTAND

18

Inversion

Retention

σ*ΦNu ΦNu

σ*

Abbildung 2.5: Orbitalwechselwirkung bei einem nucleophilen Angriff auf eine

Einelektronenbindung nach Shaik und Dinnocenzo56

Folglich sollte auch die Aktivierungsbarriere für die Reaktion unter Inversion der

Konfiguration geringer sein.

Dinnocenzo und Schmittel untersuchten die ET-katalysierte cis / trans-Isomerisierung

von Cyclopropanen.57 Dabei wurde aus cis-1-p-Anisyl-2-vinylcyclopropan unter CET-

Bedingungen in Methylenchlorid bei �78 °C oder in Acetonitril bei �40 °C das

entsprechende trans-Isomer in 84% bzw. 88% Ausbeute erhalten (Schema 2.9).

p-MeO-C6H4

H H

CETp-MeO-C6H4 H

H

Schema 2.9: Cis / trans-Isomerisierung von cis-1-p-Anisyl-2-vinylcyclopropan

Die CET-katalysierte Isomerisierung verläuft 1024 Mal schneller als die thermische

cis / trans-Isomerisierung.

In der stereo- und regioselektiven PET-Reaktionen von (1R,5R)-(+)-Sabinen wurde

ersichtlich, dass die Spin- und Ladungsverteilung im Radikalkation nachhaltig dessen

Reaktivität beeinflusst (Schema 2.10).58

KENNTNISSTAND

19

Ar

OMe OMe

Ar

26% 9%

CH3CN, MeOHDCB, hν

Ar = 4-NC-C6H4

+

DCB = 1,4-Dicyanobenzol

Schema 2.10: Regioselektive Umlagerung von (1R,5R)-(+)-Sabinen

Auch die Synthese von Diquinanderivaten ausgehend von substituierten

Cyclopropylsulfiden konnte elegant durch ET-Katalyse realisiert werden (Schema

2.11).59

BnSTol

R

TBA·+SbCl6-

0 °C, 30 min

bis zu 78%R

STolBn

Schema 2.11: Darstellung von Diquinanen durch ET-Reaktionen

In jüngster Zeit wurden vermehrt Bicyclo[2.1.0]pentan-Derivate zur Generierung von

1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen herangezogen.30,60,61 Arbeiten in unserem

Arbeitskreis konnten zeigen, dass die 1,2-Umlagerung von syn- und anti-5-

Methylbicyclo[2.1.0]pentan zu den entsprechenden Cyclopentenen unter

bemerkenswerter Stereokontrolle verläuft (Schema 2.12).62 Die erstaunliche

Diastereoselektivität der Wanderung wurde, gestützt durch EPR-Untersuchungen,

auf eine gewinkelte Konformation der intermediär gebildeten 1,3-Radikalkationen

zurückgeführt.62,63

KENNTNISSTAND

20

R1 R2

Me

H

H

MeR1 = HR2 = Me

R1 = MeR2 = H

+

ausschließlich hauptsächlich

Schema 2.12: Diastereoselektivität in der 1,2-Umlagerung von Hausanen

Wertvolle Erkenntnisse über die Regioselektivität der ET-induzierten 1,2-Umlagerung

von 1,3-Radikalkationen wurden ebenfalls in unserem Arbeitskreis von Sahin17 und

Heidenfelder18 aus ET-Studien an unsymmetrisch Brückenkopf-substituierten

Tricylo[3.3.0.02,4]octanen gewonnen (Tabelle 2.5). Die Regioselektivität korreliert

sehr gut mit den berechneten SOMO Energiewerten der entsprechenden

Radikalfragmente. Bei positiven ∆E-Werten erfolgt die Wanderung auf die Seite des

Substituenten R, für negative ∆E-Werte verhält es sich genau umgekehrt. Die

Regioselektivität der 1,2-Umlagerung wird demnach durch die elektronischen

Eigenschaften des Substituenten R gesteuert. In den intermediären 1,3-

Cyclopentadiylradikalkationen findet die Umlagerung stets zur kationischen Diylseite

statt. Die Spin- und Ladungsverteilung in den 1,3-Radikalkationen wird durch

elektronische Substituenteneffekte gesteuert und kann unter Berücksichtigung der

ESOMO-Orbitalenergien der entsprechenden Radikalfragmente anhand eines

einfachen MO-Wechselwirkungsdiagramms verstanden werden (Abbildung 2.6).18

Basierten die früheren Untersuchungen auf der Annahme einer gewinkelten

Geometrie des Hausanradikalkations, so wurden die für die tricyclische Hausane

erhaltenen Produktverhältnis durch die Annahme einer planaren Geometrie des

intermediären Radikalkations erklärt, bei der die Diastereoselektivität durch sterische

Effekte zwischen der wandernden CH3-Gruppe und dem anellierten Cyclopentanring

gesteuert wird (Schema 2.13).

KENNTNISSTAND

21

Tabelle 2.5: Die Regioisomerenverteilung der CET-induzierten 1,2-Umlagerung der

Hausane sowie die SOMO-Energien und ∆E-Werte

H3C

Ph

CH3

R

Ph

CH3

H3C

RR

CH3

Ph

H3C

TBA SbCl6-

A B

Radikal-Fragment ESOMO ∆E Regioselektivitäta

R (eV)b (eV)c A : B

R = CH3 -3.68 -0.46 35 : >95

1 MeOCH2 -3.75 -0.39 35 : >95

2 FCH2 -4.06 -0.08 31 : >69

3 p-MeC6H4 -4.07 -0.07 33 : >67

4 C6H5 -4.14 -0.00 50 : >50

5 NCCH2 -4.23 -0.09 62 : >38

6 p-Cl-C6H4 -4.31 -0.17 79 : >21

7 p-CH3O2C-C6H4 -4.56 -0.42 95 : ><5

8 CHO -5.01 -0.87 95 : ><5

a Bestimmt durch Analyse charakteristischer Signale im 1H-NMR-Spektrum (Fehler ± 5% der

angegebenen Werte).b Berechnet mittels der AM1-Methode. c Relativ zum Phenyl-Referenzsystem.

KENNTNISSTAND

22

H3C Ph

H3C CH3

Ph CHO

CH3H3C

CH3

Ph

CH3 Ph

CH3H3C

LUMO

SOMO

(-3.68 eV)

(-4.14 eV)

CHO

Ph CHO

H3C CH3

SOMO

LUMO

(-5.01 eV)

pijljklj

Abbildung 2.6: Schematisches MO-Wechselwirkungsdiagramm zur Erklärung der

Regioselektivität der 1,2-Umlagerung von 1,3-Radikalkationen

CH3R

Ph

CH3

CH3R

Ph

CH3

CH3exoR

PhHH

CH3endo~CH3

endo ~CH3exo

Schema 2.13: Methylwanderung in einem intermediären planaren Cyclopentan-1,3-

diyl Radikalkations

Erfolgt die Umlagerung zu einem Aryl-substituierten Brückenkopf, wird die Bildung

der endo-Diastereomere vollständig unterdrückt. Dies wurde dadurch erklärt, dass

die Arylgruppe eine Wanderung der ursprünglich exo-ständigen CH3-Gruppe zur

Phenylseite blockiert, wodurch nur noch die endo-ständige Gruppe wandern kann.54

Für die Umsetzung der Hausane werden nur katalytische Mengen an TBA�+SbCl6- als

Einelektronenoxidans benötigt und es wird ein katalytischer Reaktionszyklus zu

KENNTNISSTAND

23

Grunde gelegt (Schema 2.14). Eingeleitet wird der katalytische Zyklus durch die

Elektronenübertragung vom Hausan zum Ammoniumsalz TBA�+ und die

darauffolgende 1,2-Umlagerung des gebildeten 1,3-Radikalkations ergibt das

entsprechende 1,2-Radikalkation. Elektronenrücktransfer (BET) unter Bildung der

Cyclopentene beendet den katalytischen Zyklus. Ein ebenfalls denkbarer

Ph

Me

RMe

Ph

Me

RMe

TBA =3

Br NTBA

Ph

Me

R

Me

Ph

Me

R

Me

TBA

TBA·+

Ph

MeMe

R

Ph

Me Me

R

Schema 2.14: Katalysezyklus für die ET-Reaktion von Hausanen mit TBA�+SbCl6-

Elektrontransfer vom intermediär gebildeten 1,2-Radikalkation zum neutralen Hausan

ist energetisch nicht günstig.64 Auch bleibt anzumerken, dass die Gesamtreaktion

stattfindet, obwohl das Ammoniumsalz ein niedrigeres Oxidationspotential als das

Hausan besitzt. Der stark exotherme, irreversible Umlagerungsschritt verschiebt das

Gleichgewicht zugunsten der Umlagerungsprodukte (Abb. 2.3).

STEROCHEMISCHER ERINNERUNGSEFFEKT

24

3. Eigene Beiträge

3.1. Stereochemischer Erinnerungseffekt in der Umlagerung von Tricyclo[3.3.0.02,4]octanen

3.1.1. Problemstellung

In diesem Kapitel geht es um die Fragestellung wie konformationelle, sterische und

stereoelektronische Faktoren die 1,2-Umlagerung der aus Hausanen durch

Elektronentransfer generierbaren 1,3-Radikalkationen beeinflussen und die

Produktselektivität steuern. Auch für die 1,2-Umlagerung der entstprechenden

Carbokationen (Säurekatalyse) konnte die Frage des Wechselspiels aus

konformationellen, sterischen und stereoelektronischen Effekten bislang nicht

zufriedenstellend beantwortet werden.

Durch Arbeiten in diesem Arbeitskreis konnte gezeigt werden, dass in der

Elektronentransfer-induzierten Umlagerung von Hausanen die Wanderung der

CH3-Gruppe ausschließlich zum Methylterminus stattfindet, wohingegen das

Regioisomer, das durch Wanderung der CH3-Gruppe zum Phenylterminus entstehen

würde, nicht beobachtet wird (Schema 3.1).17-19,54 Diese hohe Regioselektivität wird

durch die bessere Stabilisierung der positiven Ladung an der Methylseite in dieser

Wagner / Meerwein-artigen Umlagerung erklärt.18 Die Stereoselektivität solcher

radikalkationischen Umlagerungen ist bislang noch nicht hinreichend verstanden.

Ph

CH3

H3C

Me Me

CH3

Ph

H3C

ETET

endoH3C

Ph

CH3exo

Me

Scheme 3.1: Elektronentransfer(ET)-induzierte regioselektive Umlagerung von

Hausanen


25

In früheren Arbeiten wurde die bevorzugte Wanderung der endo-ständigen

CH3endo -Gruppe mit der Annahme eines planaren intermediären 1,3-Radikalkations

erklärt.18 Für Wagner / Meerwein-artige Umlagerungen56,65 muss die stereo-

elektronische Voraussetzung der Koplanarität der σ-Bindung der wandernden

Gruppe zum vakanten p-Orbital des kationischen Zentrums erfüllt sein, damit eine

1,2-Verschiebung stattfinden kann;17,66 infolgedessen wandert bevorzugt die Gruppe,

die anti-ständig zum Wanderungsterminus angeordnet ist. Dies bedeutet, dass zwei

ineinander übergehende Radikalkationkonformere als Umlagerungsvorstufen

involviert sein müssen (Schema 3.2).66 Die Einführung einer zweiten wandernden

ET

R

PhMe

H3CPh

RH3C

Me

~ CH3

PhCH3

Me

R

Ph

H3C

R

CH3

eq

axPh

H

H

R

Me

CH3

PhH

H

RMe

CH3

ax

eq~ R

anti-6 anti-6 anti-6

syn-6

7

8

exo-Produkt

endo-Produkt

Schema 3.2: Stereoelektronische und konformationelle Bedingung in der

Wagner / Meerwein-artigen Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen

Gruppe R, die als stereochemische Sonde fungiert, ermöglicht es, die

Diastereoselektivität der Umlagerung anhand der Produktverteilung zu studieren. Im

anti-6�+-Konformer sollte die Wanderung der pseudo-axialen CH3ax-Gruppebevorzugt

sein, wohingegen im syn-6�+-Konformer der Substituent R die pseudo-axiale Position

einnimmt und somit dessen Wanderung bevorzugt erfolgt.

Für Wagner / Meerwein-artige Umlagerungen von Carbokationen ist bekannt, dass

eine Benzylgruppe eine größere Wanderungstendenz besitzt als eine CH3-Gruppe.67

Ersetzt man an der Methylenbrücke (Wanderungsursprung) eine CH3-Gruppe durch


26

eine Benzylgruppe, so sollte sich die größere Wanderungstendenz ebenfalls in der

Produktbildung niederschlagen, sofern dabei etwaige konformationelle Effekte keine

Rolle spielen. Um zwischen konformationellen und elektronischen Effekten

hinsichtlich der Produktbildung zu unterscheiden, muss die Diastereoselektivität für

die Umlagerung zweier elektronisch gleicher Gruppen untersucht werden. Die

Substitution der beiden Methylgruppen an der Methylenbrücke durch CD3-Gruppen

ermöglicht dies auf elegante Art und Weise, da dadurch bei der Wanderung

unterschiedlich konfigurierte Produkte entstehen.

Man kann somit zwei Extremfälle für die Umlagerung der 1,3-Radikalkationen

erwarten: Ist die Wanderung der CH3ax-Gruppe schneller als die konformationelle

Umlagerung der beiden Konformere ineinander, so wird das exo-Produkt (7 in

Schema 3.2) bevorzugt gebildet. Dies würde bedeuten, dass ein stereochemischer

Erinnerungseffekt zum Tragen kommt. Ist hingegen die konformationelle Umlagerung

schneller, wodurch die Req-Gruppe die für die Wanderung günstige pseudo-axiale

Position einnimmt, kann erwartet werden, dass die Bildung des endo-Produkts (8 in

Schema 3.2) bevorzugt ist und die Wanderungstendenz der R-Gruppe die

Produktverteilung bestimmt. Es stellt sich also die Frage, ob sich die für

carbokationische Umlagerungen beobachtete Wanderungstendenz in der

Umlagerung dieser Hausanradikalkationen widerspiegelt, oder ob der für einfache

DBH-Derivate beobachtete stereochemische Erinnerungseffekt19 auch in diesen

komplexeren tricyclischen Systemen dominiert. Dieses Wechselspiel zwischen

konformationellen, sterischen und elektronischen Faktoren der 1,2-Umlagerung ist

weder für 1,3-Radikalkationen, die durch Elektronentransfer aus Hausanen generiert

werden können, noch für die entsprechenden carbokationischen Intermediate, die

aus der Protonierung der Hausane hervorgehen, untersucht worden. Deshalb sollen

auch die entsprechenden bona-fide Wagner / Meerwein-Umlagerungen im Rahmen

dieser Arbeit untersucht werden.

Ein weiterer struktureller Parameter, der die Produktselektivität der 1,2-Umlagerung

der 1,3-Radikalkationen beeinflussen kann, ist die Ringanellierung. In Anlehnung an

die Untersuchung der tricyclischen Hausane 6, soll die Frage beantwortet werden,

welchen Einfluss eine zusätzliche Ringannelieung auf die Produktselektivität der


27

Umlagerung hat. So sollen die Methylenbrücke (Wanderungsursprung) und der

Brückenkopf (Wanderungsterminus) über eine Cyclohexanannelierung miteinander

verknüpft werden (Schema 3.3). Durch die Substitution der Phenylgruppe durch eine

Methylgruppe ergibt sich die Möglichkeit, den Einfluss der Ringanellierung auf die

Regioselektivität zu studieren. Für die Elektronentransfer-induzierte und

säurekatalysierte Umlagerung der Cyclohexan-anellierten Hausane 14 kann die

Bildung von insgesamt drei Umlagerungsprodukten erwartet werden (Schema 3.3).

H3C

R

H3C

R R

CH3

CH3R

ET oder Säure

~ CH3

~ CH2

R = Ph, Me~ CH3

14

15

16

17Schema 3.3: Erwartete Produkte der Umlagerung der tetracyclischer Hausane 14

Die Wanderung der Methylengruppe zum R-substituierten Brückenkopf würde in der

Bildung eines hochgespannten Olefins resultieren und deshalb sollte die Wanderung

der Methylengruppe ausschließlich zur Alkylseite erfolgen. Synthetisch interessant ist

dieses tetracyclische Hausanderivat 14 auch deshalb, weil die daraus resultierenden

Umlagerungsprodukte 15, 16 und 17 eine enge strukturelle Verwandtschaft zum

Grundkörper pharmakologisch aktiver Diquinan- und Triquinan-Naturstoffe

aufweisen.68


28

3.1.2. Ergebnisse

3.1.2.1. Umlagerungsreaktionen der Hausane 6

Die Darstellung der Azoalkane 5

Die Synthese der deuterierten Azoalkane 5a und 5f erfolgte analog der Darstellung

der literaturbekannten nicht-deuterierten Derivate24a über die Hünig-Isopyrazol-

Methode,24 wobei hier CD3I an Stelle von CH3I verwendet wurde (Schema 3.4). Für

die Darstellung der Isopyrazole 3b-e konnte ebenfalls auf eine literaturbekannte

Synthesestrategie zurückgegriffen werden.66 Um eine möglichst hohe Ausbeute an

geminal disubstituierten Diketonen 2b-e zu erhalten, wurde der sterisch

anspruchsvollere Rest R zuerst eingeführt. Die anschließende Methylierung ergab

die entsprechenden Diketone 2b-e. Durch Kondensation der Diketone 2b-e mit

Hydrazinhydrat wurden die Isopyrazole 3b-e erhalten, die mit Cyclopenten unter

Hochdruckbedingungen (12 kbar) bei 120 °C mit Cyclopenten zu den Azoalkanen

5b-e umgesetzt wurden. Die Ausbeuten der einzelnen Syntheseschritte sind in der

Tabelle 3.1 zusammengefasst.

''R Me

O O

''R Me

O O

R R'''R Me

N N

R R'

'R

R''

R

Me

NN

NaH, RI(Br)

N2H4.H2O

CH2Cl2, 20 °C, 24 h 1 2

DMSO 20 °C, 12 - 36 h

''R Me

O O

R

NaH, R'3I DMSO,12 - 48 h

4

3

12 kbar,120 °C

'R

R''

R

Me

NN

,

H2/Pd-C

Ethylacetat, 12 h, 20 °C

5

V-1 bis V-4

V-5 bis V-10 V-11 bis V-16

V-17, V-18TFA

CH2Cl2, 0 °C, 5 d

V-20 bis V-23

V-19, V-24

Schema 3.4: Synthesesequenz zur Darstellung der Azoalkane 5

29

STER

EOC

HE

MISC

HER

ER

INN

ERU

NG

SEFFEKT

Tabelle 3.1: Ausbeuten an Diketonen 1 und 2, Isopyrazolen 3, Azoalkanen 4 und 5

Ausbeute (%)a

R R' R'' 1 2 3 4 5

1 a CD3 CD3 Ph -b - b - b V-5 89 (78) V-11 99 (74) V-17 82 (71) V-19 97 (99)

2 b C2H5 CH3 Ph V-1 98 (96) V-6 98 (83) V-12 98 (68) - - - V-20 - -

3 c HC≡CCH2 CH3 Ph V-2 73 (85) V-7 80 (74) V-13 50 (54) - - - V-21 - -

4 d H2C=CHCH2 CH3 Ph V-3 96 (85) V-8 88 (88) V-14 71 (73) - - - V-22 - -

5 e PhCH2 CH3 Ph V-4 64 (86) V-9 41 (59) V-15 23 (69) - - - V-23 - -

6 f CD3 CD3 CH3 - b - b - b V-10 41 (68) V-16 97 (70) V-18 59 (72) V-24 97 (99)

a Ausbeute an isoliertem Produkt, nach Destillation, Umkristallisation oder Säulenchromatographie (gravimetrisch bestimmt); davor steht die

Versuchsnummer mit V- indiziert; siehe Experimentalteil für Details. Literaturausbeuten sind in Klammern angegeben (Verbindungen 1a,f � 5a,f Lit. 24a, bei

den Verbindungen 1a,f - 5a,f beziehen sich diese auf die nicht-deuterierten Derivate; Verbindungen 1b-e � 3b-e Lit. 66.). b Monomethylierte Diketone 1a und

1f wurden nicht isoliert, sondern in situ zu den Diketonen 2a und 2f weiter umgesetzt.

29

STEREOCHEMISCHER ERINNERUNGSEFFEKT

30

Die für die Darstellung der Azoalkane 5a und 5f durchgeführte Sequenz

(säurekatalysierte Cycloaddition mit Cyclopentadien und anschließende Hydrierung)

hatte keinen Erfolg, da die Isopyrazole 3b-e für den Cycloadditionsschritt mit

Cyclopentadien sterisch zu gehindert sind. Durch Umsetzung unter

Hochdruckbedingung wurden jedoch die gewünschten Azoalkane 5b-e in guter

Ausbeute erhalten (Tabelle 3.1). Dadurch konnte der Hydrierungsschritt, bei dem

durch unselektive Hydrierung der Mehrfachbindungen Produktgemische hätten

entstehen können, umgangen werden. Anhand der Konfiguration der Cycloaddukte

kann festgehalten werden, dass die Cycloaddition unter diesen

Hochdruckbedingungen diastereoselektiv die Azoalkane 5 ergab, in welchen dem

anellierten Cyclopentanring die endo-Konfiguration zukommt und die Substituenten R

diastereoselektiv in syn-Stellung zur Azo-Brücke eingeführt wurden. Eine ähnliche

Diastereoselektivität wurde auch für die Cycloaddition der Isopyrazole 3b-e mit

Cyclobutadien beschrieben.66 Die Anwendung der Hochdrucktechnik für

Cycloadditionen empfiehlt sich sowohl aus kinetischer (∆V� ≤ 0) als auch aus

thermodynamischer (∆V ≤ 0) Sicht. Die intermolekulare Diels / Alder-Reaktion zeigt

ein stark negatives Aktivierungsvolumen (∆V� -25 bis -45 cm3/mol),69 somit ist das

Volumen des Übergangszustandes deutlich kleiner als jenes der Reaktanden. Solche

Reaktionen lassen sich durch Druckerhöhung beschleunigen, da die

Geschwindigkeitskonstante bei chemischen Reaktionen nach der Eyring-Theorie

druckabhängig ist.70

Photolyse der Azoalkane 5 zu den Hausanen 6

Die Tricyclo[3.3.0.02,4]octane (Hausane) 6 wurden durch Photodenitrogenierung der

Azoalkane 5, die ein Absorptionsmaximum bei ca. 360 nm besitzen, nahezu

quantitativ erhalten, wie für Azoalkane des DBH-Typs zu erwarten war. Die direkte

Bestrahlung erfolgte mit der 364-nm-Linie des Argon-Ionen Lasers bei ca. 20 °C. Die

Lösungsmittel wurden zuvor jeweils durch eine kurze mit basischem Aluminiumoxid

gefüllte Säule filtriert, um etwaige Säurespuren zu entfernen und so säurekatalysierte

Umlagerungen der Hausane zu vermeiden. Wie für Aryl-substituerte und gesättigte

Azoalkane zu erwarten war, entstanden durch die Photolyse ausnahmslos die

Hausane 6, mit anti-ständiger Methylenbrücke (Tabelle 3.2).


31

Tabelle 3.2: Photolysen der Azoalkane 5 zu den Hausanen 6

'R

R''

R

Me

6

hν (364 nm)

'R

R''

R

Me

NN

5

MLUV (2.0 W)20 °C, 5 - 10 min

Eintrag Versuch Azoalkan R R' R'' Solvens Ausbeute (%)a

1 V-25 5a CD3 CD3 Ph n-Pentan 95 (100)b

2 V-26 5b C2H5 CH3 Ph d8-Toluol 97

3 V-27 5c HC≡CCH2 CH3 Ph n-Pentan 98

4 V-28 5d H2C=CHCH2 CH3 Ph CDCl3 98

5 V-29 5e PhCH2 CH3 Ph CDCl3 97

6 V-30 5f CD3 CH3 CH3 n-Pentan 94 (100)b

a Ausbeuten der isolierten Produkte nach Säulenchromatographie; siehe Experimentalteil für Details,b Literaturausbeuten (Lit. 17) in Klammern für die undeuterierten Hausanderivate.

Elektronentransfer-Reaktionen

Die 1,3-Radikalkationen wurden durch Elektronentransfer mit katalytischen Mengen

an TBA�+SbCl6- [Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachlorantimonat] als Ein-

Elektronenoxidant in Deuterochloroform bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) generiert.

Um etwaige Säurekatalyse zu vermeiden, wurden die Elektronentransfer-Reaktionen

in Anwesenheit eines leichten Überschusses (1.25 Äquiv.) der sterisch gehinderten

nicht-nukleophilen Base 2,6-Di-tert-butylpyridin als Puffer durchgeführt und das

Lösungsmittel kurz zuvor stets über eine kurze, mit basischem Aluminiumoxid

gefüllte Säule filtriert, um etwaige Säurespuren zu entfernen. Ein vollständiger

Umsatz des Hausans erfolgte innerhalb von 24 h (Tabelle 3.3),


32

Tabelle 3.3: Produktverteilung der Elektronentransfer-induzierten (TBA�+SbCl6-)a

Umlagerung der Hausane 6

H3C

Ph

R

MeTBA SbCl6-

CDCl3

6

CH3

Ph

R

MeRPh

Me

H3C

7 8

+R

CH3

Me

Ph

+Ph

R

Me

CH3

+

7' 8'

Produktverteilung (%)b

~CH3 ~REintrag Hausan R Zeit [h] 7 7' 8 8'

1 V-31 6a CH3c 6 87 - 13

2 V-32 6b CH3CH2 18 82 - 18

3 V-33 6c HC≡CCH2 12 87 - 13

4 V-34 6d H2C=CHCH2 18 79 - 21

5 V-35 6e PhCH2 6 77 - 23

a TBA�+SbCl6- ist Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachlorantimonat; [TBA�+SbCl6-] ≈ 3.5 mM, 20 °C.b Direkt aus dem Produktgemisch durch 1H-NMR-Spektroskopie bestimmt (400 MHz, CDCl3);

Fehler ± 3% des angegebenen Wertes, Umsätze und Materialbilanzen waren > 90%. c Die beiden

CH3-Gruppen an der Methylenbrücke wurden durch CD3-Gruppen ersetzt; zur besseren Übersicht ist

aber das undeuterierte Derivat abgebildet.

wobei ausschließlich die beiden regioisomeren Cyclopentene 7 und 8 (Wanderung

der CH3- oder R-Gruppe zum Methylterminus) gebildet wurden, die nach

säulenchromatographischer Reinigung in meist guten Ausbeuten isoliert werden

konnten. Somit ergibt die Wanderung der CH3-Gruppe das Cyclopenten 7,

wohingegen die R-Wanderung das Cyclopenten 8 liefert. Die regioisomeren

Cyclopentene 7' (CH3-Wanderung) und 8' (R-Wanderung) wurden hingegen nicht

beobachtet. Die Daten in Tabelle 3.3 zeigen, dass für alle R-substituierten Derivate

bevorzugt die Methylgruppe unter Retention der Konfiguration wandert.


33

Säurekatalysierte UmlagerungenFür die Umsetzungen mit Säure wurden 100%ige Trifluoressigsäure (TFA) oder

Perchlorsäure (HClO4) als 70%ige wässrige Lösung verwendet. Für TFA wurden,

ähnlich wie bei der 1,2-Umlagerung der Radikalkationen, nur die Bildung der beiden

Cyclopentene 7 (Wanderung der CH3-Gruppe) und 8 (Wanderung des

Substituenten R) beobachtet (Tabelle 3.4). Die Wanderung erfolgt regioselektiv zum

Tabelle 3.4: Produktverteilung der TFA-katalysierten Umlagerungen der Hausane 6

H3C

Ph

R

Me 20 °C, CDCl3

6

CH3

Ph

R

MeRPh

Me

H3C

7 8

+R

CH3

Me

Ph

+Ph

R

Me

CH3

+

7' 8'

TFA

Produktverteilung (%)a


1 V-36 6a CH3b 18 88 - 12 -

2 V-37 6b CH3CH2 36 75 - 25 -

3 V-38 6c HC≡CCH2 12 93 - 7 -

4 V-39 6d H2C=CHCH2 24 66 - 34 -

5 V-40 6e PhCH2 24 65 - 35 -a Direkt aus dem Produktgemisch durch 1H-NMR-Spektroskopie (400 MHz, CDCl3) bestimmt; Fehler

ca. 3% des angegebenen Wertes, Umsätze und Materialbilanzen waren > 90%. b Zur

konfigurationellen Unterscheidung der Umlagerungsprodukte wurden beide CH3-Gruppen an der

Methylenbrücke durch CD3- Gruppen ersetzt.

Alkylterminus wobei bevorzugt die CH3-Gruppe wandert. Die Unterschiede in der

Produktverteilung sind jedoch etwas ausgeprägter als in den Elektronentransfer-

Reaktionen (Tabelle 3.3). Das Dimethyl-substituierte Hausan 6a liefert die beiden

Isomere 7a und 8a in einem Verhältnis von 88 : 12 (Tabelle 3.4, Eintrag 1),


34

wohingegen das Benzylderivat 6e ein Verhältnis von 65 : 35 ergibt (Tabelle 3.4,

Eintrag 5).

Im Gegensatz zu den Elektronentransfer-induzierten und den TFA-katalysierten

Umlagerungen resultierte die Säurekatalyse mit Perchlorsäure in einer weit

geringeren Regioselektivität (Tabelle 3.5). Für die Hausanderivate 6a-e wird

Tabelle 3.5: Produktverteilung der HClO4-katalysierten Umlagerungen der

Hausane 6

H3C

Ph

R

Me 20 °C, CDCl3

6

CH3

Ph

R

MeRPh

Me

H3C

7 8

+R

CH3

Me

Ph

+Ph

R

Me

CH3

+

7' 8'

HClO4a

Produktverteilung (%)b


1 V-42 6a CH3c 48 34 46 12 -

2 V-42 6b CH3CH2 18 32 49 25 -

3 V-43 6c HC≡CCH2 12 35 48 17 -

4 V-44 6d H2C=CHCH2 18 33 46 34 -

5 V-45 6e PhCH2 12 38 47 35 -

a HClO4 wurde als 70%ige wässrige Lösung verwendet. b Direkt aus dem Produktgemisch bestimmt,

durch 1H-NMR-Spektroskopie (400 MHz, CDCl3); Fehler ca. 3% des angegebenden Wertes,

Umsätze und Materialbilanzen waren > 90%. c Zur konfigurationellen Unterscheidbarkeit wurden

beide CH3-Gruppen an der Methylenbrücke durch CD3-Gruppen ersetzt.

hauptsächlich das Regioisomer 7' gebildet (Methylwanderung zum Phenylterminus)

neben den beiden Isomeren 7 (CH3-Wanderung zum Methylterminus) und 8'(Wanderung des Substituenten R zum Phenylterminus). Die Bildung des

Cyclopenten 8 durch Wanderung des Substituenten R wurde nicht beobachtet.


35

Im Hausan 6f wurde die Phenylgruppe an der Brückenkopf-Position durch eine

Methylgruppe ersetzt. Für dieses Derivat ist keine regiochemische Unterscheidung

möglich, weshalb nur die Umsetzung mit HClO4 durchgeführt wurde. Diese ergibt

durch Wanderung beider CD3-Gruppen ein Diastereomerengemisch aus den

Cyclopentenen 7f und 8f (Schema 3.5), wobei bevorzugt die Wanderung der

endo-CD3-Gruppe unter Bildung des Cyclopentens 7f stattfindet. Die Wanderung der

exo-CD3-Gruppe liefert Diastereomer 8f.

D3C

Me

CD3

Me

6f

MeCD3

Me

D3C

MeCD3

D3C

Me8f

20 °C, 1 dCDCl3

HClO4

69 : 31

7fUmsatz > 95%

exoendo

V-46

M.B. > 90%

Schema 3.5: HClO4-katalysierte Umsetzung des Hausans 6f

3.1.2.2. Umlagerungsreaktionen der tetracyclischen Hausane 14

Darstellung der Azoalkane 13 und direkte Photolyse zu den Hausanen 14

Die Synthese der bislang unbekannten tetracyclischen Azoalkane 13 erfolgte gemäß

der Hünig-Isopyrazol-Cycloadditionsmethode24 ausgehend von kommerziell

erhältlichem 2-Benzoylcyclohexanon und 2-Acetylcyclohexanon (Schema 3.6 und

Tabelle 3.6). Aus diesen wurden durch Methylierung die methylierten Diketone 10erhalten, welche nach Umsetzung mit Hydrazinhydrat die Isopyrazole 11 in guter

Ausbeute ergaben. Die Cycloaddition dieser Isopyrazole resultierte in der Bildung der

ungesättigten tetracyclischen Azoalkane 12, die nach Hydrierung die gesättigten

Azoalkane 13 lieferten. Die Hausane 14 wurden quantitativ durch Photolyse der

Azoalkane 13 in n-Pentan bei ca. 20 °C erhalten.


36

RN

N

H3C

RCH3

O O

RN

N

H3C

R

H3C

N2H4.H2O , H2, Pd/C

hν(333 - 364 nm, MLUV, 2.0 W)

EtOAcR

CH3

NNTFA

R

O O

CH3I,K2CO3

20 °C, 18 h

11

12

13

14

CH2Cl2

DMSO

CH2Cl2

n-Pentan

10

9

20 °C 0 - 5 °C 20 °C

20 °CV-47, V-48

V-49, V-50 V-51, V-52 V-53, V-54

V-55, V-56

Schema 3.6: Synthese der Hausane 14

Tabelle 3.6: Ausbeuten für die Synthesesequenz zu den Hausanen 14

Ausbeuten (%)a

R 10b 11 12 13 14

a Ph V-47 78 (64) V-49 82 V-51 82 V-53 96 V-55 98

b Me V-48 82 (76) V-50 88 V-52 96 V-54 96 V-56 98

a Ausbeute gravimetrisch bestimmt. b in Klammern sind die Literaturausbeuten angegeben, Lit. 71 für

10a und Lit. 72 für 10b.

Auch wurde versucht, das Triplettdiradikal des Phenyl-substituierten Azoalkans 13aEPR-spektroskopisch in 2-Methyltetrahydrofuran(MTHF)-Matrix zu detektieren.

Normalerweise liefert die direkte Photolyse Aryl-substituierter Azoalkane unter

Matrixisolation bei 77 K EPR-detektierbare Triplettdiradikale, welche über Monate bei

dieser Temperatur persistent sind.73 Jedoch konnte selbst bei 4 K weder ein Halb-

Feld-Signal (∆ms = ± 2) noch das für Triplettradikale charakteristische Nullfeld-

Aufspaltungsmuster beobachtet werden.


37

Elektronentransfer-Reaktionen und Säurekatalyse der Hausane 14

Die 1,3-Radikalkationen wurden durch Elektronentransfer mit TBA�+SbCl6- in

Dichlormethan bei 20 °C generiert (Tabelle 3.7). Um etwaige Säurekatalyse

auszuschließen, wurden die Elektronentransfer-Reaktionen in Anwesenheit eines

kleinen Überschusses (1.25 Äquiv.) der sterisch gehinderten nicht-nukleophilen Base

2,6-Di-tert-butylpyridin als Puffer durchgeführt. Das Phenyl-substituierte Hausan 14a(Tabelle 3.7, Eintrag 1) ergab dabei mit katalytischen Mengen TBA�+SbCl6-

Tabelle 3.7: Produktverteilung der Elektronentransfer- und säurekatalysierten

Umlagerung der Hausane 14a und 14b

H3C

R

H3C

R

TBA SbCl6

15

CH2Cl2, 20 °C

14 17

oder HClO4

R

CH3

CH3R

16


Eintrag Versuch Hausan R Modusb Zeit [h] 15 16 17

1 V-57 14a Ph TBA�+SbCl6- 24 h 55 45 -

2 V-58 14b Me TBA�+SbCl6- 12 h 37 25 43

3 V-59 14a Ph HClO4 72 h 24 9 67

4 V-60 14b Me HClO4 18 h > 95 - -

a Bestimmt aus den Rohproduktspektren mittels 1H-NMR-Analyse, Fehler ± 3% (außer Eintrag 2,

quantitative 13C-NMR-Spektroskopie, Fehler ± 6%,); Umsatz > 95%, außer Eintrag 3 (77%) und

Materialbilanzen waren > 90%. b TBA�+SbCl6- ist Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachlorantimonat,

[TBA�+SbCl6-] ≈ 3.5 mM, HClO4 wurde als 70%ige wässrige Lösung verwendet.

den triquinanartigen Kohlenwasserstoff 15a (55%) und das Spirocyclopentyl-

substituierte Diquinan 16a (45%) in annähernd gleicher Menge. Die Bildung des

entsprechenden Regioisomers 7' wurde dabei nicht beobachtet. Im Gegensatz dazu

ergab die Elektronentransfer-katalysierte Umsetzung des Methyl-substituierten


38

Hausans 11b (Eintrag 3) ein Gemisch der drei isomeren Olefine 15b (37%), 16b(25%) und 17b (43%).

Für die Säurekatalyse wurde 70%ige wässrige Perchlorsäure als Protonenquelle

verwendet. Im Gegensatz zu den Elektronentransfer-Reaktionen lieferte die

Umsetzung mit Säure eine signifikant andere Produktverteilung (Tabelle 3.7). Das

Phenyl-substituierte Hausan 14a (Eintrag 4) ergab unter den angegebenen

Bedingungen als Hauptprodukt das Isomer 15a (76%), zusammen mit einer

beachtlichen Menge 17a (24%) und einer kleinen Menge der Spiroverbindung 16a(9%). Das Methyl-substituierte Hausan 14b (Eintrag 4) ergab ausschließlich (> 95%)

das Umlagerungsprodukt 15b.

3.1.3. Diskussion

3.1.3.1 Umlagerungsreaktionen der Hausane 6

Um die mechanistischen Analysen übersichtlicher zu gestalten, sind die

beobachteten Produktverhältnisse der Umlagerungen der Hausane 6 in der

folgenden Tabelle 3.8 nochmals gegenübergestellt. Auch sollen die

Gemeinsamkeiten und die Unterschiede der ET-induzierten und säurekatalysierten

Umlagerung der Hausane zu den diastereomeren Umlagerungsprodukten 7/7' und

8/8' kurz aufgeführt werden. Natürlich handelt es sich streng genommen nur für

R = R' = CD3 um diastereomere Verbindungen, um jedoch das Verständnis nicht

durch eine schwerfällige Terminologie zu belasten, werden auch die entsprechenden

Isomere für R ≠ R' als Diastereomere bezeichnet. Auffallend ist, dass bei der

Umsetzung mit TBA�+SbCl6- (Elektronentransfer) und TFA (Säure) eine ähnliche

Regioselektivität beobachtet wird, wie am Beispiel des Hausans 6a ersichtlich wird.

In beiden Fällen entstehen durch 1,2-Wanderung zum Methyl-substituierten

Terminus regioselektiv die beiden Diastereomere 7 und 8, wobei die Wanderung der

ursprünglich endo-ständigen CD3-Gruppe bevorzugt ist. Im Gegensatz dazu liefert

die Umsetzung des Hausans 6a mit HClO4 beide Regioisomere, wobei nun die


39

Wanderung zum Phenyl-substituierten Brückenkopf unter Bildung der beiden

Diastereomere 7' und 8' dominiert. Auch in diesem Fall erfolgt hauptsächlich

Wanderung der endo-ständigen CD3endo-Gruppe. Für das andere Regioisomer wird

nur die Bildung des Diastereomers 7 durch Wanderung der endo-CD3-Gruppe

beobachtet.

Tabelle 3.8: Produktverteilung der Umlagerungsreaktionen der Hausane 6

H3C

Ph

R

Me

TBA SbCl6-

6

CH3

Ph

R

MeR

Ph

Me

H3C

7 8

+ RCH3

Me

Ph

+PhR

Me

CH3

+

7' 8'

oder TFA, oder 70 % HClO4



~ CH3 ~ R ~ CH3 ~ R ~ CH3 ~ REintrag Hausan R

7 7' 8 8' 7 7' 8 8' 7 7' 8 8'1 5a CH3

b 87 - 13 - 88 - 12 - 34 46 - 20

2 5b CH3CH2 82 - 18 - 75 - 25 - 31 49 - 20

3 5c HC≡CCH2 87 - 13 - 93 - 7 - 35 48 - 17

4 5d H2C=CHCH2 79 - 21 - 66 - 34 - 33 46 - 21

5 5e PhCH2 77 - 23 - 65 - 35 - 38 47 - 25a Direkt aus dem Rohprodukt durch 1H-NMR-Spektroskopie (400 MHz, CDCl3) bestimmt; Fehler ±3%

des angegebenen Wertes, Umsätze und Materialbilanzen waren > 90%. b Zur konfigurationellen

Unterscheidung wurden beide CH3-Gruppen an der Methylenbrücke durch CD3-Gruppen ersetzt.

Diese unterschiedlichen Produktverteilungen implizieren verschiedene Mechanismen

für die stattfindenden 1,2-Umlagerungen der einzelnen Intermediate. Wie die

nachfolgenden Ausführungen verdeutlichen werden, steuern die drei

Schlüsselintermediate 6�+, 6(edge-H)+ und 6'(corner-H)+ die Produktverteilung der

jeweilgen 1,2-Umlagerung (Abbildung 3.1). Das Kation 6(H)+ resultiert aus einer

Seiten("edge")-Protonierung des Hausans 6 durch TFA und zeigt strukturelle


40

Ähnlichkeit mit dem gewinkelten Radikalkation 6�+, das durch Elektronentransfer

generiert wird. Beide Intermediate führen zu einer ähnlichen Produktselektivität.

Ph

H3C

R

CH3

6 6(edge-H)

H3C

PhR

Me

H+

Ph

RCH3

CH3

H

6(corner-H)


Abbildung 3.1: Schlüsselintermediate (TBA�+SbCl6-), Säure (TFA and HClO4),

Das offene Carbokation 6(corner-H)+ entsteht im Gegensatz dazu durch eine

Ecken("corner")-Protonierung der Hausane 6 mit Perchlorsäure und zeigt, wie

experimentell beobachtet wurde, ein konträres Umlagerungsverhalten (Tabelle 3.8,

HClO4). Einen weiteren wichtigen mechanistischen Sachverhalt stellt die Tatsache

dar, dass die Produktverteilung relativ unabhängig vom Rest R in den Hausanen 6ist. Für alle untersuchten Fälle dominiert stets die CH3-Wanderung. Wie im

Folgenden verdeutlicht wird, resultiert dieser stereochemische Erinnerungseffekt aus

den für eine 1,2-Verschiebung notwendigen konformationellen und

stereoelektronischen Gegebenheiten der Wagner / Meerwein-Umlagerung.

Mechanismus der Elektronentransfer-induzierten Umlagerung

Analog zu Carbokationen, stellt die Umlagerung von 1,3-Radikalkationen eine

Wagner / Meerwein-artige Reaktion dar und kann mechanistisch wie ein kationischer

Prozess behandelt werden.56 Deshalb müssen die im folgenden beschriebenen

elektronischen und stereoelektronischen Bedingungen hinsichtlich der Regio- und

Stereoselektivität gegeben sein:13b,18,56,62-66 Die Seite, an der die positive Ladung

lokalisiert ist, bestimmt die Regioselektivität;18 die wandernde Gruppe muss eine

koplanare Anordnung mit dem vakanten 2p-Orbital am Wanderungsterminus

einnehmen.19,66 Der im Schema 3.7 aufgezeigte Mechanismus erklärt somit die


41

beobachtete Regio-und Diastereoselektivität der 1,2-Umlagerung der aus den

Hausanen 6 generierten 1,3-Radikalkationen. Das gewinkelte Radikalkation 6�+,

BET

ET

R

PhMe

H3C

6

BET

~ CH3

BETBET

~R

PhR

Me

CH3

7

RCH3

Me

Ph

8

Ph

7' 8'

~ R~ CH3

PhCH3

Me

R

Ph

H3C

R

CH3

6

eq

axPh

H

H

RMe

CH3

anti-6syn-6

eq

axPhH

H

RMe

CH3

anti-6' syn-6'

eq

ax

PhH

H

RMe

CH3eq

ax

PhH

H

RMe

CH3

R

Me

H3C

Schema 3.7: Mechanismus der ET-induzierten Umlagerung der Hausane 6

mit ursprünglicher Hausangeometrie wird durch Elektronentransfer generiert und

öffnet unter Bruch der "Einelektronenbindung" anschließend zu den beiden

regiosiomeren offenen verdrillten Radikalkationen anti-6�+ und anti-6'�+,� wobei die

positive Ladung am Methylterminus (anti-6�+) oder am Phenylterminus (anti-6'�+)lokalisiert sein kann.63,62 Wie im Fall für das Derivat 6a ist die positive Ladung

hauptsächlich am Methylterminus lokalisiert, weil das Radikalzentrum effektiver durch

die Phenylgruppe stabilisiert wird;18 durch die regioselektive 1,2-Wanderung zum

Methyl-substituierten Brückenkopf entstehen die beiden Cyclopentene 7 und 8.

� Die im Folgenden verwendeten Deskriptoren anti und syn beziehen sich jeweils auf die Position der

wandernden Gruppe; z.B. im anti-6�+ Konformer ist die pseudo-axiale CH3-(CD3)-Gruppe anti zum

annelierten Cyclopentanring angeordnet, im syn-6�+ Konformer der Substituent R.


42

Das Cyclopenten 7 (~CH3) wird dabei bevorzugt gebildet, da im Konformer anti-6�+

die pseudo-axiale CH3ax -Gruppe anti zum kationischen Zentrum angeordnet ist.

Damit der Substituent R wandern kann, muss eine Inversion des anti-6�+ Konformers

zum syn-6�+ Konformer stattfinden, wodurch die CH3-Gruppe und der Substituent R

ihre axiale bzw. äquatoriale Position tauschen und der Substituent R die für die

Wanderung essentielle pseudo-axiale Position einnimmt. Die sterischen

Wechselwirkungen zwischen der Rax-Gruppe und dem anellierten Cyclopentanring

während der Ringinversion erschweren jedoch die Bildung dieses Konformers. Die

Tatsache, dass für alle Hausanderivate 6 das Verhältnis der beiden

Umlagerungsprodukte 7 (~CH3) und 8 (~R) annähernd gleich bleibt (Tabelle 3.7), und

nicht die zu erwartende Wanderungstendenz Methyl < Ethyl < Allyl, Benzyl

widerspiegelt, lässt die Schlussfolgerung zu, dass die konformationelle Äquilibrierung

zwischen den Konformeren anti-6�+ und syn-6�+ die Produktselektivität steuert. Die

Wanderung der CH3-Gruppe im Konformer anti-6�+ ist schneller als die

konformationelle Umlagerung zum Radikalkation syn-6�+. Folglich dominiert nicht nur

die Wanderung der CH3-Gruppe, sondern darüber hinaus ist das Produktverhältnis

unabhängig von dem Wanderungsvermögen des Restes R. Ein stereochemischer

Erinnerungseffekt spiegelt sich somit in der Wanderungsselektivität wider.

Säurekatalysierte Umlagerungen der Hausane 6

Bevor auf die Mechanismen der Säure-katalysierten Umlagerungen eingegangen

wird, sollen die unterschiedlichen Angriffsmöglichkeiten eines Protons an ein

Hausanmolekül erläutert werden. Für die Addition eines Protons an ein

unsymmetrisches Cyclopropansystem stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung

(Schema 3.8). Eine Seiten("edge")-Protonierung führt zu einer Retention der

Konfiguration an dem angegriffenen Kohlenstoffatom, wohingegen ein

Ecken("corner")-Angriff eine Inversion der Konfiguration am C-Atom zur Folge hat.74


43

Retention Inversion

BA

B

A

EE "edge""corner"

++

ER'

RER

R' RR

Schema 3.8: Stereochemie des "Corner"- und "Edge"-Angriffs an Cyclopropane.

MO-Berechnungen75 zeigen, dass die Ecken("corner")- und Seiten("edge")-

protonierten Cyclopropane energetisch sehr ähnlich sind, während das

Flächen("face")-protonierte Cyclopropan wesentlich energiereicher ist

(Abbildung 3.2).

H

Fläche Seite Ecke H

H

Abbildung 3.2: Verschiedenartige Protonierung von Cyclopropanen

TFA-katalysierte Umlagerung der Hausane 6

Die TFA-katalysierte Umlagerung führt zu einer ähnlichen Regioselektivität wie für

die ET-Reaktionen beobachtet wurde. Die "edge"-Protonierung der zentralen,

gespannten C2C4-Bindung ergibt das protonierte gewinkelte Hausan 6(edge-H)+.66

Der anschließende Bindungsbruch führt zu den beiden offenen verdrillten

Kationenpaaren anti-6(edge-H)+ / syn-6(edge-H)+ mit der positiven Ladung am

Methylterminus und anti-6'(edge-H)+ / syn-6'(edge-H)+ mit der positiven Ladung am

Phenylterminus (Schema 3.9).

Da nicht bekannt ist, ob die beiden Kationen anti-6(edge-H)+ und anti-6'(edge-H)+ in

einem langsamen oder schnellen Gleichgewicht miteinander stehen,66 soll für beide

Möglichkeiten eine Erklärung für die beobachtete Produktverteilung gegeben werden.


44

PhR

Me

CH3

RCH3

Me

Ph

6(edge-H)+

Ph

CH3

R

Me PhR

H3C

Me

~ CH3

H3C

Ph

R

Me

"Edge-H+"

H3C

Ph

R

MeH+

6

~ CH3~R ~R

H+H+ H+

78 7' 8'

anti-6(edge-H)+ syn-6(edge-H)+ anti-6'(edge-H)+ syn-6'(edge-H)+

H+

eq

ax

H

H

H

RMe

CH3Ph PhH

H

R

CH3

MeH

ax

eq

ax

HH

H

RMe

CH3

Ph PhH

H

R

CH3Me

H

ax

eq

2

4

eq

Schema 3.9: Mechanismus für die TFA-katalysierte Umlagerung der Hausane 6

In beiden Fällen sollte die Bildung des cumylartigen Kation anti-6'(edge-H)+

bevorzugt sein. Anhand der Produktverteilung wird jedoch klar, dass ausschließlich

Wanderung zum Methylterminus über die beiden Katione anti-6(edge-H)+ und

syn-6(edge-H)+ stattfindet. Für den Fall, dass die Gleichgewichtseinstellung langsam

erfolgt, kann angenommen werden, dass die sterische Abstoßung des Phenylrings

mit dem anellierten Fünfring und der disubstituierten Methylenbrücke eine verdrillte

Anordnung des Phenylrings erzwingt, wodurch eine Stabilisierung der positiven

Ladung durch eine Phenylkonjugation erschwert wird. Die Methylgruppe stabilisiert

die positive Ladung im Kationenpaar anti-6(edge-H)+ und syn-6(edge-H)+ deshalb

effektiver (Schema 3.8).66 Das Kationenpaar anti-6(edge-H)+und syn-6(edge-H)+ ist

stärker populiert und die regioselektive Wanderung der CH3- und R-Gruppe resultiert

in der Bildung der beiden diastereomeren Cyclopentene 7 (~CH3) und 8 (~R). Eine

verdrillte Anordnung der Phenylgruppe würde zu dem eine mögliche Wanderung zum

Phenylterminus erschweren.


45

Auch für den Fall, dass die Äquilibrierung der beiden kationischen Konformere

anti-6(edge-H)+ und anti-6'(edge-H)+ schnell verläuft sollte das cumylartige

anti-6(edge-H)+ Kation thermodynamisch bevorzugt sein. Durch die

Phenylkonjugation erfolgt die 1,2-Verschiebung der CH3-Gruppe und des

Substituenten R zum Phenylterminus aber wesentlich langsamer als der

entsprechende Prozess zum Methylterminus. Wie Collins76 und Bonner77 am Beispiel

der Pinacol-Umlagerung zeigen konnten, hat eine Ladungsdelokalisierung am

Umlagerungsterminus eines Carbokations eine geringere Wanderungtendenz der

wandernden Gruppe zur Folge.

Die für carbokationische Intermediate beobachtete Wanderungstendenz

Methyl < Ethyl < Allyl, Benzyl wird durch die bei der Umsetzung mit TFA erhaltenen

Produktverhältnisse nur ansatzweise widergespiegelt.67 Wie schon zuvor für die

Umlagerung der 1,3-Radikalkationen beobachtet wurde, findet bei allen

Hausanderivaten 6 bevorzugt die Wanderung der endo-CH3-Gruppe statt. Auch

wenn die Unterschiede in den Produktverhältnissen 6 (~CH3) / 7 (~R) für die

einzelnen Hausanderivate etwas ausgeprägter sind, bestimmt ein stereochemischer

Erinnerungseffekt die Produktselektivität. Der Grund dafür liegt in der Äquilibrierung

der Kationkonformere. Sobald das protonierte Hausan 6(edge-H)+ zum

anti-6(edge-H)+ Kation öffnet, erfolgt die Wanderung der pseudo-axialen

CH3ax- Gruppe unter Bildung des Cyclopenten 7. Dies geschieht, noch bevor eine

Ringinversion zum syn-6(edge-H)+ Konformer stattfindet, in welchem bevorzugt die

Wanderung des Substituenten R unter Bildung des Cyclopentens 8 erfolgt. Dabei

wird die konformationelle Umlagerung vom anti-6(edge-H)+ zum syn-6(edge-H)+

durch die sterische Wechselwirkung zwischen dem anellierten Fünfring und der

Rax-Gruppe erschwert. Somit ist dies ein gutes Beispiel für einen stereochemischen

Erinnerungseffekt in der Wagner / Meerwein Umlagerung.

HClO4-katalysierte Umlagerung

Die Umsetzung mit Perchlorsäure führt zu einer kompletten Umkehr der in den

beiden zuvor beschriebenen Umlagerungen (TBA�+SbCl6- und TFA) beobachteten

Produktselektivitäten (Tabelle 3.5 und Tabelle 3.8). Die Regio- und


46

Diastereoselektivität der Umlagerung ist weit geringer und wie in der Abbildung 3.1

angedeutet, verläuft die 1,2-Umlagerung über einen anderen Mechanismus als im

Radikalkationenfall und der Katalyse mit TFA. Durch die direkte

"corner"-Protonierung des Hausans 6 mit HClO4 entsteht bevorzugt das

thermodynamisch stabilste Carbokation (Schema 3.10).18,78,79 Somit bestimmt der

eq

axPh

H

H

R

Me

CH3

H

~CH3~R ~CH3 ~R

HH H H

syn-6(corner-H)+ anti-6(corner-H)+ anti-6'(corner-H)+ syn-6'(corner-H)+

"H+""H+""Corner-H "

H3C

Ph

R

Me6

eq

ax

Ph

H

H

RMe

CH3Heq

ax

PhH

H

RMe

CH3

Heq

ax

PhH

H

RMe

CH3H

PhR

Me

CH3

RCH3

Me

PhPh

CH3

R

Me PhR

H3C

Me78 7' 8'

Schema 3.10: Mechanismus für die HClO4-katalysierte Umlagerung der Hausane 6

Protonierungsschritt die Regioselektivität der Umlagerung. Von den beiden

möglichen "Corner-Angriffen" an das Hausanmolekül 6 wird durch Protonierung am

Methyl-substituierten Brückenkopf bevorzugt das Kation anti-6'(corner-H)+ gebildet.

Das dabei entstandene cumylartige Carbokation stabilisiert die positive Ladung

besser als das regioisomere Kation anti-6(corner-H)+. Die Wanderung der axialen

CH3ax-Gruppe resultiert nach erfolgter Deprotonierung in der Bildung des

Diastereomers 7' als Hauptprodukt (Schema 3.10). Die Inversion zum

syn-6'(corner-H)+ Kationkonformer und die Wanderung der Rax-Gruppe liefert das

diastereomere Cyclopenten 8' als Nebenprodukt. Durch eine Ringinversion vom anti-

6'(corner-H)+ zum syn-6'(corner-H)+ sollten die sterischen Wechselwirkungen

zwischen Req-Gruppe und der axialen Me-Gruppe an der protonierten

Brückenkopfposition und dem anellierten Cyclopentanring minimiert werden; die


47

dabei wirkende sterische Abstoßung zwischen der Rax-Gruppe und dem anellierten

Ring verhindert jedoch eine effektive Ringinversion. Die 1,2-Verschiebung der

pseudo-axialen CH3ax-Gruppe ist schneller als die damit konkurrierende konformative

Äquilibrierung, was zur Folge hat, dass die Produktverteilung nicht die

unterschiedlichen Wanderungstendenzen der Substituenten R widerspiegelt.

Aus den Produktverhältnissen (Tabelle 3.5 und Tabelle 3.8) wird deutlich, dass durch

"corner"-Protonierung am Phenyl-substituierten Brückenkopf ebenfalls das

regioisomere Kationkonformer anti-6(corner-H)+ gebildet wird. Die anschließende

CH3ax-Wanderung zum Methylterminus verläuft stereoselektiv unter Bildung des

Cyclopentens 7. Die Bildung des diastereomeren Cyclopentens 8 (~R) wird nicht

beobachtet. Zwar könnte die Phenylgruppe durch eine Inversion des

anti-6(corner-H)+-Konformers zum syn-6(corner-H)+-Konformer die sterisch

günstigere äquatoriale Position einnehmen, doch blockiert der Substituent R dieses

Vorbeischwingen der axialen Phenylgruppe. Somit erfolgt vom anti-6(corner-H)+

Konformer die Wanderung stereoselektiv unter Bildung des Cyclopentens 7.

Das thermodynamisch weniger stabilisierte anti-6(corner-H)+ Kation

(Methylkonjugation) besitzt eine größere Umlagerungstendenz als das stabilisiertere

cumylartige anti-6'(corner-H)+ Kation (Phenylkonjugation). Die Wanderung der

CH3-Gruppe erfolgt schneller als die konformationelle Ringinversion

anti-6(corner-H)+-zu-syn-6(corner-H)+. Für das besser stabilisierte

anti-6'(corner-H)+ Kation erfolgt dagegen eine extensive komformationelle

Äquilibrierung, die mit der Wanderung der CH3-Gruppe konkurrieren kann.

Im symmetrischen Hausan 6f erfolgt die Wanderung beider CD3-Gruppen zum

Methylterminus (Schema 3.5 ) und liefert die beiden diastereomeren Cyclopentene

7f (~CD3endo) und 8f (~CD3

exo). Die Präferenz des Diastereomers 7f resultiert aus der

größeren sterischen Abstoßung zwischen der CD3exo-Gruppe mit dem

Cyclopentanring im intermediären syn-6f(corner-H)+ während der Umlagerung. Von

größerer Relevanz ist jedoch die Beobachtung, dass eine Substitution der

Phenylgruppe durch eine Methylgruppe die Ringinversion der beiden

Kationkonformere erleichtert.


48

3.1.3.2. Umlagerungsreaktionen der tetracyclischen Hausane 14

Die Wanderung der endo-ständigen CH3-Gruppe und des exo-ständigen CH2-

Fragments des anellierten Ringes kann in der Bildung von insgesamt drei strukturell

unterschiedlichen Produkten resultieren. Durch Wanderung zum Cyclohexan-

substituierten Brückenkopf entstehen die beiden Olefine 15 (~CH3) und 16 (~CH2),

wohingegen das Umlagerungsprodukt 17 (~CH3) durch Wanderung zum Phenyl-

H3C

R

15 17

R

CH3

CH3R

16

oder Methyl-substituierten Brückenkopf entsteht. Die Wanderung des CH2-Fragments

zum R-substituierten Umlagerungsterminus würde zur Bildung eines

hochgespannten Olefins führen und wurde nicht beobachtet.

Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 14

Die Elektronentransfer-induzierte Umlagerung des Hausans 14a ergibt den

triquinanverwandten Kohlenwasserstoff 15a (55%) und das spirocyclisch-

substituierte Diquinanderivat 16a (45%) in annähernd gleicher Menge (Tabelle 3.7,

Eintrag 1). Daraus wird ersichtlich, dass sowohl die CH3-Gruppe als auch die

CH2-Gruppe regioselektiv zum Phenyl-substituierten Brückenkopf wandern

(Schema 3.11). Das entsprechende Regioisomer 17a (~CH3), welches durch

Wanderung zum Alkyl-substituierten Terminus entstehen würde, wird nicht

beobachtet. Das triquinanartige Olefin 15a resultiert aus der Wanderung der

endo-ständigen CH3-Gruppe, wohingegen das Diquinan 16a durch Wanderung des

exo-ständigen CH2-Fragments des anellierten Sechsringes gebildet wird. Die

beobachtete Regioselektivität für das Derivat 15a ist im Schema 3.11 aufgezeigt.

Durch den radikalstabilisierenden Effekt der Phenylgruppe ist die positive Ladung im


49

1,3-Radikalkation bevorzugt an der Alkylseite lokalisiert und die 1,2-Wanderung der

CH3-Gruppe (15a) und der CH2-Gruppe (16a) erfolgt regioselektiv zur Alkylseite.

H3C CH2

Ph

Ph

CH3

~ CH3~ CH2

Ph CH3

eqH

H

Ph CH2

CH3ax

HH

CH2

CH3

Ph

eq

ax

~ CH3

Ph

H3C

eqH

H

CH2Ph

CH3ax

14a

. +H3C CH2

Ph

BETBET

14a

BET

17a15a16a

anti-14asyn-14a anti-14'a

Schema 3.11: Regio- und Stereoselektivität der ET-Reaktion des Hausans 14a

Auffallend ist, dass in der ET-induzierten Umlagerung des tetracyclischen

Hausans 14a die beiden Umlagerungsprodukte 15a (~CH3) und 16a (~CH2) in

annähernd gleicher Menge gebildet werden (Tabelle 3.7, Eintrag 1); somit verläuft

die 1,2-Umlagerung des Hausans 14a nicht stereoselektiv. Dies ist der

entscheidende Unterschied zur Elektronentransfer-induzierten Umlagerung der

tricyclischen Hausane 6. Als stereoelektronische Bedingung für die Umlagerung der

1,3-Radikalkationen muss, wie in Abschnitt 3.1.3.1. erläutert, die σ-Bindung der

wandernden Gruppe koplanar zum 2p-Orbital des kationischen Zentrums

ausgerichtet sein. Deshalb wandert bevorzugt die Gruppe, welche die axiale Position

einnimmt. Durch Elektronentransfer wird anfänglich das gewinkelte Konformer 14a�+

generiert, das anschließend unter Bindungsbruch der Einelektronenbindung zum

offenen, verdrillten Konformer anti-14a�+ aufgeht. Aus diesem Konformer findet die


50

Umlagerung zu dem triquinanartigen Olefin 15a statt, da die pseudo-axiale

CH3ax-Gruppe in der stereoelektronisch günstigen koplanaren Anordung mit dem

vakanten 2p-Orbital am Umlagerungsterminus ist. Die Wanderung der CH3-Gruppe

konkurriert dabei mit der konformationellen Änderung zum Radikalkationkonformer

syn-14a�+. In diesem haben die beiden wandernden Gruppen ihre axiale und

äquatoriale Position getauscht. Die anschließende Wanderung der CH2-Gruppe

liefert das Diquinanderivat 16a. Der entscheidende Unterschied zu den tricyclischen

Hausanen 6 ist die Tatsache, dass beide Umlagerungsprodukte 15a und 16a in

annähernd gleichen Mengen gebildet werden, wohingegen in den tricyclischen

Derivaten die Wanderung der ursprünglich exo-ständigen CH3-Gruppe stets

dominiert. Aus der experimentellen Beobachtung, dass die beiden

Umlagerungsprodukte 15a und 16a in gleichem Ausmass gebildet werden

(Tabelle 3.7, Eintrag 1), kann gefolgert werden, dass die Äquilibrierung

anti-14a�+-zu-syn-14a�+ schneller ist als die 1,2-Alkylwanderung in den

Radikalkationen (Schema 3.11). Augenscheinlich liegt für das tetracyclische Hausan

14a die Energiebarriere für die konformationelle Äquilibrierung in der gleichen

Größenordnung oder ist gar kleiner als für die konkurrierende 1,2-Alkylverschiebung.

Somit stellt diese Umlagerung, in dem die Radikalkation-Konformere im

Gleichgewicht miteinander stehen und sich schneller ineinander umwandeln als sie

zu den jeweiligen Umlagerungsprodukten abreagieren, ein Beispiel für das

Curtin / Hammett-Prinzip dar (Abb. 3.2).80,85 Die für die Wanderung nötige

anti-14a syn-14a15a 16a

E

Ph

CH3

Ph

H3C

eqH

H

PhCH2

CH3ax

HH

CH2

CH3

Ph

eq

ax

Abbildung 3.2: Schematisches Energiediagramm zur Veranschaulichung des

Curtin / Hammmett-Prinzips in der Umlagerung des Hausans 14a


51

koplanare Anordnung der wandernden Gruppe mit dem Umlagerungsterminus ist für

das Cyclohexan-anellierte Hausan 14a schwieriger zu verwirklichen, als für die

strukturell einfacheren aus den tricyclischen Hausanen 6 generierten

Radikalkationen 6�+. Durch die daraus resultierende schnelle konformationelle

Äquilibrierung anti-14a�+-zu-syn-14a�+ der Radikalkationen wird der stereochemische

Erinnerungseffekt komplett ausgelöscht. Die leichte Präferenz für das Isomer 15a ist

bedingt durch die größere sterische Abstoßung zwischen der CH2-Gruppe und dem

anellierten Cyclopentanring während der Wanderung. Eine ausführliche Diskussion

zum Mechanismus der Umlagerung des Hausans 14a findet im Abschnitt 3.2.3. statt

Der Austausch der Phenylgruppe durch eine Methylguppe hat einen vollständigen

Verlust der zuvor beobachteten Regioselektivität zur Folge (Tabelle 3.7, Eintrag 2).

Durch die Methylsubstitution entfällt die elektronische Differenzierung der beiden

Wanderungstermini, da beide nun einen vergleichbaren radikalstabilisierenden Effekt

haben; infolgedessen verläuft die Umlagerung des Hausans 14b weder regio- noch

stereoselektiv. Die beiden Regioisomere 15b und 16b / 17b entstehen in einem 1 : 1

Verhältnis. Folglich bestimmt allein die radikalstabilisierende Wirkung der

Brückenkopfsubstituenten die Regioselektivität der 1,2-Umlagerung der

Radikalkationen und wird durch die zusätzliche Ringanellierung nicht beeinflusst.

Die Stereoselektivität ist für das Methyl-substituierte Derivat 14b (Tabelle 3.7,

Eintrag 2) ähnlich gering wie für das Phenyl-substituierte Hausan 14a (Eintrag 1).

Säurekatalysierte Umlagerung der Hausane 14

Die Umsetzung des Hausans 14a mit HClO4 hatte eine Umkehr der für die

Elektronentransfereeaktion beobachteten Regioselektivität zur Folge (Tabelle 3.7,

Eintrag 3). Diese unterschiedlichen Regioselektivitäten der Umlagerungen

verdeutlichen den unterschiedlichen elektronischen Charakter der intermediär

auftretenden Carbokationen versus Radikalkationen. Wie schon für die Hausane 6gezeigt werden konnte, entsteht durch Protonierung des Hausans 14a bevorzugt das

thermodynamisch stabilisiertere Carbokation.18,78 Vergleicht man die

Produktverhältnisse (Tabelle 3.7, Eintrag 3), wird klar, dass auch hier durch den

Angriff am Methyl-substituierten Brückenkopf bevorzugt das cumylartige Kation


52

anti-14'a(corner-H)+ entsteht. Die anschließende 1,2-Wanderung der CH3-Gruppe

und anschließende Protonenabspaltung liefert das Umlagerungsprodukt 17a (67%)

als Hauptprodukt (Schema 3.12). Wie anhand der Produktverteilung deutlich wird,

15a 16a

H3C CH2

Ph

14a

Ph

CH3

~ CH3~ CH2

Ph

H3C

eqH

H

PhCH2H

CH3

anti-14a(corner-H)syn-14a(corner-H)

ax

HH

CH2

CH3

Ph

H eq

ax

HH

eq

CH3ax

HH

CH2

H

Ph

~ CH3

H

Ph CH3

17a

HClO4

anti-14'a(corner-H)

Schema 3.12: Regio- und Stereoselektivität der säurekatalysierten Umlagerung des

Hausans 14a

erfolgt auch zu einem nicht zu vernachlässigenden Anteil Protonierung des

Phenyl-substituierten Brückenkopfs unter Bildung des regioisomeren Carbokations

anti-14a(corner-H)+. Die Wanderung der CH3-Gruppe ergibt das Isomer 15a (24%),

während die Ringkontraktion (~CH2) zur Bildung des Diquinans 17a (9%) führt. Die

Stereoselektivität der Umlagerung ist etwas größer als im ET-Fall. Dies ist darauf

zurückzuführen, dass die 1,2-Wanderung der CH3-Gruppe und des CH2-Fragments

in den kationischen Konformeren syn-14a(corner-H)+ und anti-14a(corner-H)+

effektiver mit der konformationellen Äquilibrierung der Carbokationen konkurrieren

kann als im Fall der 1,3-Radikalkationen.


53

Die säurekatalysierte Umlagerung des Hausans 14b resultiert in der vollständig

regio- und stereoselektiven Bildung des Cyclopentens 15b (Tabelle 3.7, Eintrag 4).

Da beide Umlagerungstermini elektronisch sehr ähnlich sind, kann diese

beeindruckende Regioselektivität nicht auf elektronische Faktoren zurückgeführt

werden. Ohne die elektronische Unterscheidbarkeit der Substituenten erfolgt die

Protonierung ausschließlich am sterisch weniger gehinderten Methyl-substituierten

Brückenkopf. Die stereoselektive Bildung des Olefin 15b kann dadurch erklärt

werden, dass die 1,2-Verschiebung der pseudo-axialen CH3-Gruppe im

Kationkonformer anti-14b(corner-H)+ wesentlich schneller stattfindet als die

konformative Umwandlung zum Konformer syn-14b(corner-H)+.

3.1.4. Schlussfolgerungen

Die tricyclischen und tetracyclischen Hausane 6 und 14 haben die Möglichkeit

eröffnet, den Einfluss von konformationellen, sterischen und stereoelektronischen

Faktoren auf die Produktselektivität der 1,2-Umlagerung von 1,3-Radikalkationen und

den entsprechenden Carbokationen zu untersuchen. In den aus den tricyclischen

Hausanen 6 generierten 1,3-Radikalkationen und den entsprechenden

Carbokationen bestimmt ein signifikanter stereochemischer Erinnerungseffekt die

Produktselektivität. Als Folge dessen kommen die unterschiedlichen

Wanderungstendenzen der Substituenten nicht zum Ausdruck. Der für die

1,2-Umlagerung gefundene Sachverhalt, dass die CH3-Verschiebung schneller

erfolgt als die damit konkurrierende Äquilibrierung der beiden kationischen

Konformere war so nicht vorhersehbar und stellt ein seltenes Beispiel für einen

stereochemischen Erinnerungseffekt in carbokationischen Intermediaten dar. Die

Regioselektivität wird dabei ausschließlich durch elektronische Faktoren bestimmt.

Die Cyclohexananellierung im tetracyclischen Hausan 14a hat hingegen einen

kompletten Verlust der Stereoselektivität zur Folge. Die zusätzliche Ringanellierung

beiwirkt, dass die konformationelle Äquilibrierung anti-14a�+-zu-syn-14a�+ der

Radikalkationkonformere effektiver mit der 1,2-Alkylwanderung konkurrieren kann als


54

dies für die aus den tricyclischen Hausanen 6 generierten Radikalkationen der Fall

ist. Für die Elektronentransfer-induzierte Umlagerung des Hausans 14a gilt das

Curtin / Hammett-Prinzip.

Die tetracyclischen Hausane 14, die synthetisch bequem über die Hünig-Isopyrazol-

Cycloadditions Synthesesequenz zugänglich sind, ermöglicht darüber hinaus den

Zugang zu neuartigen diquinan- und triquinanverwandten Kohlenwassertoffen. Die

regiochemischen und stereochemischen Eigenschaften werden durch die Wahl des

Umlagerungmodus bestimmt.

Vom synthetischen Standpunkt aus eröffnet sich die Möglichkeit, aus ein und

demselben Hausanbaustein durch Wahl der Reaktionsbedingungen

(Elektronentransfer oder Säurekatalyse) zu komplexen Zielmolekülen zu gelangen,

die regio- und diastereoselektiv differenziert werden. Nur selten führen

Radikalkationen-katalysierte Umlagerungen zu synthetisch nützlichen Produkten wie

im Fall von Hausan 14a und 14b.16 Auch der Vergleich mit bekannten, sehr

aufwendigen Synthesemöglichkeiten für Diquinanderivate81 lässt auf ein erhebliches

synthetisches Potential vor allem für die Elektronentransfer-Reaktionen schließen.

.

CURTIN / HAMMETT-VERHALTEN

55

3.2. Stereochemischer Erinnerungseffekt versus Curtin / Hammett-Verhalten

3.3.1. Problemstellung

Die Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen wurde im ersten Teil der

vorliegenden Arbeit untersucht. Die Selektivität der Umlagerung dieser kurzlebigen

Intermediate wird dabei sowohl durch sterische und stereoelektronische als auch

durch konformationelle, also "interne" Faktoren gesteuert. "Externen" Einflüssen wie

die Viskosität des Lösungsmittels wurde bislang bei solchen mechanistischen

Studien keine Beachtung geschenkt. Dabei kann die Viskosität ein nützliches

Werkzeug sein, um den Mechanismus komplexer Reaktionen aufzuklären.82 Ein

Beispiel für den Effekt des Mediums bietet die vor kurzem untersuchte thermische

Isomerisierung syn-zu-anti des Hausans 6fαααα über ein Cyclopentan-1,3-diyl-Diradikal

(Schema 3.13).83 Das im vorangegangenen Kapitel beschriebene Hausan 14a

∆T

∆T.

.

CH3

CH3

CD3

CD3

1DR

D3C

CH3

CD3

CH3 D3C

CH3

CD3

CH3

anti-6fαααα syn-6fαααα

Schema 3.13: Thermische Isomerisierung anti-zu-syn des Hausans 6fαααα

liefert bei der Elektronentransfer-induzierten Umlagerung die beiden Olefine

15a (55%) und 16a (45%) in annähernd gleicher Menge und stellt deshalb ein

optimales Modellsystem dar, um den Lösungsmitteleffekt anhand der beobachteten

Produktselektivität zu untersuchen. Mit zunehmender Viskosität des Lösungsmittels

sollten auch die Reibungswechselwirkungen zwischen den Lösungsmittelmolekülen

und den bei der Umlagerung auftretenden Intermediaten zunehmen. Wird ein

Viskositätseffekt deutlich, stellt sich die Frage, ob dieser Effekt eine Folge des


56

Einflusses der Viskosität auf das Konformationsgleichgewicht anti-14a�+ syn-14a�+

der beiden Radikalkationkonformere darstellt oder ob die Viskositätsabhängigkeit aus

den unterschiedlichen Reibungswechselwirkungen der CH3-Gruppe und des

CH2-Fragments mit den Lösungsmittelmolekülen während der 1,2-Alkylwanderung

resultiert (Schema 3.14). Die bei der Elektronentransfer-induzierten Umlagerung

15a

H3C CH2

Ph

14a

Ph

CH3

~ CH3

~ CH2

kBETkET

k1 k-1

Ph

H3C

k2

k3

eqH

H

PhCH2

CH3

anti-14a

syn-14a

ax

eq

ax

kBETH

H

CH2

CH3

Ph

16a

Schema 3.14: Mögliche Viskositätseffekte in der Umlagerung des Hausans 14a

erhaltene Produktverteilung zeigt, dass für die 1,2-Umlagerung das

Curtin / Hammett-Prinzip gilt. Dies steht im Gegensatz zur Umlagerung der aus den

bicyclischen Hausanen anti-18 und syn-18 generierten Radikalkationen anti-18�+ und

syn-18�+, welche stereoselektiv die Cyclopentene 19 (~H) und 20 (~CH3) liefern

(Schema 3.15).19 Offensichtlich lagern die entsprechenden Radikalkation-

Konformere anti-18a�+ und anti-18a�+ nicht ineinander um und das Hausan anti-18ergibt durch H-Wanderung ausschließlich das Cyclopenten 19, wohingegen das syn-

18 Isomer durch CH3-Wanderung ausschließlich das Cyclopenten 20 ergibt

(Schema 3.15).


57

H

HH3C

H

HH

HCH3

syn-18anti-18

H

HH

H3C

H

H

CH3

H

2019

(puckered) (puckered).+ +.+.(twisted) (twisted).+

.+ . +.+

(eq)

HH

CH3

H

HH

H

H

(ax)H

H(ax)

CH3(eq)H

H

HH

H

+.k1

k-1

HH

HCH3

anti-18 anti-18

H

HH3C

H

syn-18 syn-18

~CH3~H

BETBET

k2 k3

ET ET

Schema 3.15: Stereochemischer Erinnerungseffekt in der ET-induzierten

Umlagerung der Hausane anti-18 und syn-18

Hingegen erfolgt zwischen den Radikalkation-Konformeren anti-14a�+ und syn-14a�+,

die aus dem tetracyclischen Hausan 14a generiert werden, eine schnelle

Äquilibrierung. Diese extensive konformative Äquilibrierung der beiden

Radikalkation-Konformere wird durch die Cyclohexananellierung im tertracyclsichen

Hausan bewirkt (Abschnitt 3.1). Wird der anellierte Sechsring entfernt, sollte die

Elektronentransfer-induzierte Umlagerung der tricyclischen Hausane anti-6fαααα und

syn-6fαααα eine höhere Stereoselektivität aufweisen (Schema 3.16). Letztere stellen das

D3C

CH3

CD3

CH3 D3C

CH3

CD3

CH3

anti-6fαααα

ETCH3

CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

8fαααα

ET

7fαααα syn-6fαααα

Schema 3.16: Umlagerung der Hausanisomere anti-6fαααα und syn-6fαααα

Bindeglied zwischen dem strukturell komplexeren tetracyclischen Hausan 14a und

den einfacheren bicyclischen Hausanen 18 dar. Kann in diesem Fall die konformative


58

Äquilibrierung mit der 1,2-Verschiebung konkurrieren (Curtin / Hammett-Verhalten)

oder aber verläuft die Umlagerung stereoselektiv (stereochemischer

Erinnerungseffekt)?

Da die tricyclischen Hausane anti-6fαααα und syn-6fα α α α eine Mischung aus den beiden

Hausanen 14a und 18 darstellen, ist auch denkbar, dass ein partieller

stereochemischer Erinnerungseffekt auftritt. Für diesen Fall kann das Ausmaß an

Stereoselektivität durch kinetische Analyse der Produktverhältnisse auch quantifiziert

werden. Die beiden CD3-Gruppen fungieren dabei als stereochemische Sonde und

ermöglichen eine 1H-NMR-spektroskopische Unterscheidbarkeit der diastereomeren

Umlagerungsprodukte anti-7fαααα und syn-8fαααα.

3.2.2. Ergebnisse

Elektronentransfer-Reaktionen des Hausan 14a in Lösungsmittelnunterschiedlicher Viskositäten

Zur Untersuchung des Einflusses der Viskosität auf die Produktselektivität wurde die

ET-induzierte Umlagerung des Hausans 14a mit katalytischen Mengen TBA�+SbCl6-

bei 20 °C in einer Reihe geeigneter Lösungsmittel durchgeführt, wobei ein großer

Viskositätsbereich von 0.36 cP (CD3CN) bis 89.3 cP (1,4-Butandiol) abgedeckt

werden konnte; dies entspricht einer Zunahme der Viskosität um den Faktor 250. Um

eine unerwünschte Säurekatalyse ausschließen zu können, wurden die Reaktionen

in Anwesenheit eines leichten Überschusses der sterisch gehinderten, nicht-

nukleophilen Base 2,6-Di-tert-butylpyridin (1.25 Äquiv.) durchgeführt. Die erhaltenen

Produktverhältnisse sind in Tabelle 3.9 zusammengefasst und den Viskositäten und

Dielektrizitätskonstanten der verwendeten Lösungsmittel gegenübergestellt.

Wie aus den Daten in Tabelle 3.9 entnommen werden kann, ist bei niedriger

Viskosität das Verhältnis der beiden Umlagerungsprodukte 15a und 16a annähernd

gleich (Eintrag 1), während mit zunehmender Viskosität der Anteil an


59

Tabelle 3.9: Lösungsmittel-Abhängigkeit der Produktverteilung in der Elektronen-

transfer-induzierten Umlagerung des Hausans 14a

H3C

Ph

H3C

Ph

TBA SbCl6-

15a

20 °C

14a

Ph

CH3

16a

, 24 h

ProduktverhältnisbEintrag Versuch Lösungs-mittela

Viskosität(η)

(cP)

Dielektrizitätskonstante

(ε) 15a : 16a [15a]/[16a]

1 V-61 CD3CN 0.36 37.5 54 : 46 1.17

2 V-62 CDCl3 0.58 4.8 55 : 45 1.22

3 V-63 CD3OD 0.60 32.7 56 : 44c 1.27c

4 V-64 iPrOH 2.39 32.0 61 : 39 1.56

5 V-65 1,2-Propandiol 56.0 32.0 66 : 34 1.94

6 V-66 1,4-Butanandiol 89.2 31.5 70 : 30 2.33

a [TBA�+SbCl6−] ≈ 3.5 mM, 20 °C, 24 h. b Bestimmt durch 1H-NMR-Spektroskopie (400 MHz, CDCl3);

Materialbilanzen > 90 %; Fehler ± 3% des angegebenen Wertes.c Mittelwert aus drei Messungen.

CH3-Wanderungsprodukt (15a) zunimmt und sich somit das Produktverhältnis

15a / 16a verdoppelt (Eintrag 6). Auch die Dielektizitätskonstante (ε) wurde über

einen breiten Bereich variiert. Anders als im Fall für die Viskosität zeigt das

Produktverhältnis keine Abhängigkeit von der Polarität des Lösungsmittels

(Tabelle 3.9). Anhand der doppellogarythmischen Auftragung des

Produktverhältnisses gegen die Viskositäten, d.h., ln([15a]/[16a]) versus lnη, wird die

Abhängigkeit der Produktselektivität von der Viskosität besser deutlich

(Abbildung 3.3).


60

ln η0 2 4

ln([1

5a]/[

16a]

)

0.3

0.6

0.9

Abbildung 3.3: Doppellogarythmische Auftragung der Produktverhältnisse 15a/16a

gegen die Viskositäten η der Lösungsmittel in Elektronentransfer-induzierten

Umlagerungen des Hausans 14a

Photolyse des deuterierten ungesättigten Azoalkans 4f

Durch Photolyse des ungesättigten Dimethyl-substituierten Azoalkans 4f wurden die

beiden diastereomeren Hausane anti-6fαααα und syn-6fαααα erhalten, wobei das

anti / syn-Verhältnis stark von den Photolysebedingungen abhing.83,84 Bei hohen

Temperaturen (> 40 °C) ist die Bildung des anti-Diastereomers stark bevorzugt,

wohingegen bei tiefen Temperaturen (< �75 °C) die beiden Isomere anti-6fα α α α und

syn-6fαααα in annähernd gleicher Menge gebildet werden. Das Verhältnis 49 : 51 der

beiden Hausane anti-6fαααα / syn-6fαααα repräsentiert die größte Menge an syn-Hausan,

die experimentell erhalten werden konnte (Tabelle 3.10, Eintrag 7).

α = 0.112 ± 0.007

R2 = 0.965


61

Tabelle 3.10: Photolysebedingungen für die Darstellung der Hausane 6fαααα

D3C

CH3

CD3

CH3

+

D3C

CH3

CD3

CH3

anti-6fαααα

D3C

CH3

CD3

HC3

NN

syn-6fαααα4f

hν (333 - 365 nm, 2.0 W)

d8-Toluol

Produktverteilung (%)aEintrag Versuch Temp.

(°C)Zeit

(min)Umsatz

(%) anti-6fαααα syn-6fαααα

1 V-67 60 10 > 90 > 97 < 3

2 V-68 20 15 > 90 93 7

3 V-69 -75 30 90 84 16

4 V-70 -75 28 84 69 31

5 V-71 -75 55 > 90 66 34

6 V-72 -80 45 > 90 51 49

7 V-73 -80 35 > 90 49 51

a Bestimmt durch Analyse charakteristischer Signale im 1H-NMR-Spektrum (400 MHz, d8-Toluol)

des Photolysats, Hexamethyldisiloxan als interner Standard; Fehler ±3% des angegebenen

Wertes; Materialbilanzen >90% in allen Fällen.

Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane anti-6fαααα und syn-6fαααα

Die Photolysate wurden anschließend mit TBA�+SbCl6- umgesetzt (Tabelle 3.11). Um

etwaige Säurekatalyse zu vermeiden, wurden die Reaktionen in Anwesenheit eines

leichten Überschusses (1.25 Äquiv.) der sterisch gehinderten, nicht-nukleophilen

Base 2,6-Di-tert-butylpyridin durchgeführt. Vollständiger Umsatz des Hausans 6fααααerfolgte innerhalb von 10 min (Tabelle 3.11).§ Obwohl für alle anti / syn -Gemische

bevorzugt das Diastereomer 7fαααα gebildet wird, hängen die Cyclopenten-Verhältnisse

§ Die Halbwertszeit für die Isomerisierung syn-zu-anti der Hausane 6fαααα beträgt 7 h;83 folglich wird das

Produktverhältnis der ET-Reaktionen nicht durch Isomerisierung verfälscht.


62

Tabelle 3.11: Produktverteilung der Elektronentransfer-Reaktion der Hausane

anti-6fαααα und syn-6fa#

D3C

CH3

CD3

CH3

+

D3C

CH3

CD3

CH3


CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

TBA SbCl6-

7fαααα 8fαααα

20 °C, 10 min

Produktverteilunga

VersuchHausan

anti : syn Lösungsmittelb (η, cP) 7fαααα 8fαααα 7fαααα / 8fαααα

1 V-73 >97 : 3 CDCl3 90 10 9.00

2 V-74 93 : 7 CDCl3 83 17 4.88

3 V-75 90 : 10 CDCl3 (0.58) 81 19 4.26

4 V-76 90 : 10 CH3CH(OH)CH2OH (56.0) 78 22 3.55

5 V-77 90 : 10 HO(CH2)4OH (89.2) 80 20 4.00

6 V-78 84 : 16 CDCl3 76 24 3.17

7 V-79 73 : 27 CDCl3 69 31 2.23

8 V-80 69 : 31 CDCl3 67 33 2.03

9 V-81 51 : 49 CDCl3 57 43 1.33

10 V-82 49 : 51 CDCl3 56 44 1.27

11c - < 3 : 97 CDCl3 23 77 0.30a Bestimmt mittels 1H-NMR-Analyse (400 MHz, CDCl3) des Rohprodukts durch Vergleich der

Flächenintergrale charakteristischer Signale; Umsätze und Materialbilanzen > 95%. b [TBA�+SbCl6−] ≈

3.5 mM. c Das Produktverhältnis wurde durch Extrapolation ermittelt (siehe Abschnitt 5.9.2.2.,

Abb. 5.2).

7fαααα(exo) / 8fαααα(endo) stark von den anfänglichen anti / syn -Verhältnissen der

Hausane 6fαααα ab (Einträge 1 � 10).

# Die beiden Cyclopentene 7fαααα und 8fαααα entstehen jeweils als Doppelbindungsisomere (siehe

Experimentalteil für Details);


63

So ergab diastereomerenreines Hausan anti-6fαααα die beiden Diastereomere 7fαααα und

8fαααα in einem 90 : 10 Verhältnis (Tabelle 3.11, Eintrag 1), wohingegen ein

49 : 51 Diastereomerengemisch der beiden Hausaneanti-6fααααund syn-6fαααα in einem

56 : 44 Verhältnis der beiden Umlagerungsprodukte 7fαααα und 8fαααα resultierte

(Eintrag 10); das entspricht einer Abnahme des Verhältnisses um den Faktor 8. Da

reines Hausan syn-6fαααα experimentell nicht zugänglich war, wurde das entsprechende

7fαααα / 8fαααα-Verhältnis durch Extrapolation aus der Auftragung der Molenbrüche X7fαααα

des Cyclopentens 7fαααα gegen die Molenbrüche Xanti-6fα α α α des Hausans anti-6fαααα erhalten

(siehe Experimentalteil) und beträgt 23 : 77 (Tabelle 3.4, Eintrag 11). Wie anhand der

Daten ersichtlich wird, verläuft die Umlagerung der Hausansisomere stereoselektiv:

Das Isomer anti-6fαααα ergibt hauptsächlich das Cyclopenten 7fαααα (exo-Diastereomer)

und das Isomer syn-6fαααα hauptsächlich das Cyclopenten 8fαααα (endo-Diastereomer);

jedoch ist das Ausmaß an Stereoselektivität für das Isomer anti-6fαααα größer als für

das Isomer syn-6fαααα (Einträge 1 und 11).

Um den Einfluss der Viskosität auf das Produktverhältnis zu untersuchen, wurde das

Diastereomerengemisch 90 : 10 der Hausane anti-6fα α α α und syn-6fαααα bei 20 °C in

CDCl3 (Eintrag 3) und in den wesentlich viskoseren Lösungsmitteln 1,2-Propandiol

(Eintrag 4) und 1,4-Butandiol (Eintrag 5) unter Elektronentransfer-Katalyse

umgesetzt. Obwohl die Viskosität über einen breiten Bereich variiert wurde, sind die

resultierenden Verhältnisse 7fαααα / 8fαααα annähernd konstant (Tabelle 3.11, durch die

Viskosität des Lösungsmittels nicht beeinflusst wird. Dieses Verhalten steht im

Gegensatz zu dem des strukturell komplexeren tetracyclischen Hausans 14a, für

welches eine beachtliche Abhängigkeit des Produktverhältnisses von der Viskosität

des Lösungsmittels beobachtet wurde.


64

3.2.3. Diskussion

Die Tatsache, dass bei der Umlagerung des Hausans 14a bei niedriger Viskosität die

beiden Cyclopentene 15a (~CH3) und 16a (~CH2) in gleicher Menge gebildet werden

(Tabelle 3.9, Eintrag 1), impliziert, dass die konformationelle syn anti

Äquilibrierung (k1, k-1) schneller verläuft als die 1,2-Alkylwanderung (k2, k3). Somit

verläuft die Umlagerung nach dem Curtin / Hammet-Prinzip (Schema 3.17).85

15a

H3C CH2

Ph

14a

Ph

CH3

~ CH3

~ CH2

ET

k1 k-1

Ph

H3C

k2

k3

eqH

H

PhCH2

CH3

anti-14a

syn-14a

ax

HH

CH2

CH3

Ph

eq

ax

.+

.+ 14a

H3C CH2

PhBET

BET

16

Schema 3.17: Mechanismus der ET-induizierten Umlagerung des Hausans 14a

Um die beobachtete Viskositätsabhängigkeit der Produktselektivität mechanistisch

verstehen zu können, muss eine Beziehung zwischen den einzelnen

Geschwindigkeitskonstanten im Schema 3.17 hergestellt werden. Für solch eine

Problemstellung wurde eine kinetische Analyse von Seeman85 durchgeführt und

diese kann auf dieses Problem übertragen werden. Seeman zeigte, dass sich für den

Fall, dass die konformationelle Äquilibrierung (k1, k-1) schneller erfolgt als die 1,2-

Verschiebung (k2, k3), der allgemeine Ausdruck für das Produktverhältnis (Gl. 3.1)

unter Berücksichtigung des Curtin / Hammett-Prinzips (k2 << k1 und k3 << k-1) auf die

einfache Form von Gl. 3.2 bringen lässt.85


65

1

31

3

2][ / ][k

kkkk +

= −16a15a (Gl. 3.1)

1

1

3

2][/ ][kk

kk −=16a15a (Gl. 3.2)

Wie aus der Tabelle 3.9 ersichtlich wird, begünstigt zunehmende Viskosität die

Bildung des Cyclopenten 15a durch CH3-Wanderung verglichen mit der Bildung des

Ringkontraktionsprodukts 16a durch Wanderung des CH2-Fragments.

Jeder Teilschritt der Umlagerung und somit jede Geschwindigkeitskonstante ki ist

viskositätsabhängig; deshalb müssen diese als Funktion der Viskosität η ausgedrückt

werden. Es muss dabei jedoch berücksichtigt werden, dass anders als bei einer

translatorischen Bewegung (Diffusion) des Moleküls, bei der räumlichen Umordnung

wie der 1,2-Wanderung oder der konformationellen Umordnung nur ein Teil des

Moleküls involviert ist. Deswegen kommt gemäß des "free-volume"-Models86,87,88,89,90

nur der Bruchteil αi (αi = ≤ 1, i = 1, -1, 2, 3) des vom Molekül eingenommenen

Volumens zum Tragen. Das entspricht dem Teolvolumen,das auch tatsächlich an der

molekularen Umordnung beteiligt und somit einer Reibungswechselwirkung mit den

Lösungsmittelmolekülen ausgesetzt ist. Für die Geschwindigkeitskonstanten ki der

einzelnen Teilschritte gilt deshalb Gl. 3.3. Aus den Gleichungen 3.2 und 3.3 erhält

man Gl. 3.4 Da die beiden Teilschritte k1 und k-1 ähnliche konformationelle

iαη~i−k (Gl. 3.3)

1

1

3

2

α

α

α

α~

ηη

ηη][ / ][

−

−

−

− −

×16a15a (Gl. 3.4)

Änderungen beinhalten, gilt α1 ≈ α-1. Deshalb sind die beiden Ausdrücke ηα1 and ηα−1

gleicher Größenordnung und kürzen sich gegenseitig heraus. Dadurch reduziert sich

der Ausdruck für die Viskositätsabhängigkeit zu Gl. 3.5.∆αα-ααα ηηηη~][ / ][ 2323 ==16a15a (Gl. 3.5)

In Übereinstimmung mit der Gl. 3.5 spiegelt die Geradensteigung in Abbildung 3.3

die unterschiedlich großen "Freiräume", die für die Wanderung der CH3-Gruppe (k2)

und des CH2-Fragments (k3) benötigt werden, wider. Die positive Steigung bringt

zum Ausdruck, dass der Viskositätseinfluss auf die CH2�Wanderung (k2) größer ist


66

als auf die CH3-Wanderung (k3). Die Viskositätsabhängigkeit des

Umlagerungsprozesses ist somit eine Folge der unterschiedlichen strukturellen

Änderungen während der 1,2-Umlagerung. Die CH3-Wanderung unter Bildung des

Cyclopentens 15a (kleinere strukturelle Veränderung) ist einer geringeren

Reibungswechselwirkung mit den Lösungsmittelmolekülen ausgesetzt als die CH2-

Wanderung des anellierten Ringes zum Cyclopenten 16a (größere strukturelle

Änderung).

Dies steht im Gegensatz zu dem Verhalten der tricyclischen Hausandiasteromere

anti-6fαααα und syn-6fαααα, für die ein stereochemischer Erinnerungseffekt, jedoch keine

Viskositätsabhängigkeit beobachtet wurde. Die Substitution des anellierten

Cyclohexanrings hat zur Folge, dass das Umlagerungsverhalten nicht mehr dem

Curtin / Hammett-Prinzip folgt, sondern durch den stereochemischem

Erinnerungseffekt gesteuert wird.

Der Mechanismus in Schema 3.18 erklärt das Auftreten dieses partiellen

stereochemischen Erinnerungseffekts und entspricht dem in der Problemstellung

gezeigten Mechanismus für die Umlagerung der beiden Hausandiastereomere

anti-18 und syn-18 (Schema 3.15). Die konformationelle Änderung des aus dem

anti-6fαααα Hausan generierten anti-6fαααα�+-Konformers zum syn-6fαααα�+-Intermediat (k1)

konkurriert mit der 1,2-Wanderung der pseudo-axialen CD3-Gruppe (k2), welche zum

exo-Cyclopenten 7fαααα führt. Umgekehrt erfolgt ebenfalls Inversion des aus dem

Diastereomer syn-6fαααα generierten syn-6fαααα�+-Radikalkationkonformers zum anti-

6fαααα�+-Konformer (k-1), bevor eine CD3-Wanderung (k3) unter Bildung des endo-

Cyclopenten 8fαααα stattfindet.


67

D3C

CH3

CD3

CH3 D3C

CH3

CD3

CH3

ETET

k1

k-1

CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

k2 k3~CD3 ~CD3

BET BET

(verdrillt)(verdrillt)

ax

eqH

H

CD3CH3

CD3CH3 HH

CD3

CH3 CD3

CH3

eq

ax



D3C

CH3

CD3

CH3D3C

CH3

CD3

CH3

anti-6fαααα (gewinkelt) (gewinkelt)

syn-6fαααα

7fa 8fαααα

Schema 3.18: Mechanismus der Umlagerung der beiden diastereomeren Hausane

anti-6fαααα und syn-7fαααα

Die Verhältnisse der Geschwindigkeitskonstanten k1/k2 und k3/k-1 in der Umlagerung

der tricyclischen Hausane anti-6fαααα und syn-6fα α α α dienen als Maß für die

Stereoselektivität der Umlagerung. Diese Verhältnisse ermöglichen es, den Verlust

an Stereokontrolle durch die konformationelle Änderung anti-6fαααα�+ syn-6fαααα�+ zu

quantifizieren.

Die Verhältnisse der Geschwindigkeitskonstanten k2/k1 und k3/k-1 erhält man aus den

jeweiligen Produktverhältnissen den Panti (Gl. 3.6) und Psyn (Gl. 3.7); für die explizite

Herleitung der Gleichungen 3.6 und 3.7 siehe Anhang. Panti das Produktverhältnis

++−= −

1P1P1P 1

1

2

syn

antiantik

k (Gl. 3.6)

1P1P

PP1

3

++

−=− anti

synantisynk

k (Gl. 3.7)

nach vollständig abgelaufener Reaktion, wenn man von diastereomerenreinen

Hausan anti-6fααααals einzigem Edukt ausgeht (Gl. 3.8); umgekehrt ist Psyn das

Produktverhältnis, wenn diastereomerenreines syn-6fαααα Hausan als einziges Edukt


68

eingesetzt wird (Gl 3.9). Während der Wert für Panti experimentell bestimmt wurde

(Tabelle 3.10, Eintrag 1), muss der Wert für Psyn durch Extrapolation ermittelt werden

(Eintrag 11).

anti

anti

=][][P

aaaa

aaaa

7f8f (Gl. 3.8)

syn

syn

=][][P

aaaa

aaaa

7f8f (Gl. 3.9)

Aus Panti = 0.11 (Eintrag 1) und Psyn = 3.26 (Experimentalteil, Abbildung 5.2) werden

die Verhältnisse k2/k1 = 6.7 ± 0.5 und k3/k-1 = 2.8 ± 0.3 für die Umlagerung der

isomeren Hausane anti-6fαααα�+ und syn-6fαααα�+ errechnet. Die CD3-Wanderung vom

anti-6fαααα�+ Konformer (k2) erfolgt ca. sieben Mal schneller als die konformationelle

anti-zu-syn Umlagerung (k1), wohingegen die 1,2-Verschiebung vom syn-6fαααα�+

Konformer (k3) ist nur ca. drei Mal schneller als die Inversion syn-zu-anti. Die

Präferenz für das exo-Cyclopenten 8fαααα Produkt (k2 > k3) ist dabei auf die größere

sterische Wechselwirkung der pseudo-axialen CD3ax -Gruppe im

Radikalkationkonformer syn-6fαααα�+ mit dem anellierten Cyclopentanring während der

Umlagerung zurückzuführen. Eine Ringanellierung im Radikalkation 6fαααα�+ hat einen

Verlust an Diastereoselektivität in Richtung 8fαααα zu 7fαααα zur Folge, verglichen mit dem

strukturell einfacheren bicyclischen Hausanen anti-18 und syn-18, bei welchen

vollständige Stereokontrolle auftritt. Der Fall k2 >> k1 und k3 >> k-1 entspräche einem

kompletten stereochemischen Erinnerungseffekt.

Die zusätzliche Cyclohexananellierung an der Brückenkopfposition, die im strukturell

komplexeren tetracyclischen Hausan 18a realisiert wurde, löscht den gesamten

stereochemischen Erinnerungseffekt aus. Als Folge, finden die konformationellen

Änderungen k1 und k-1 schneller statt, als die Umlagerungsschritte k2 und k3;

dementsprechend wird Curtin / Hammett-Verhalten beobachtet.

Von mechanistischer Relevanz ist in diesem Zusammenhang ein Vergleich der

Viskositätseffekte: Während das 15a / 16a Verhältnis der Umlagerung des

tetracyclischen Hausans 14a durch die Viskosität des Lösungsmittels beeinflusst


69

wird, wurde ein solcher Effekt für das tricyclische Hausan 6fαααα nicht beobachtet. Die

Umlagerung der Radikalkationen anti-6fαααα�+ und syn-6fαααα�+ zu den diastereomeren

Cyclopentenen 7fαααα und 8fαααα bedingt die gleiche strukturelle Änderung durch die

Wanderung der jeweiligen CD3-Gruppe. Die Reibungseffekte durch die

Lösungsmittelmoleküle sind deshalb in beiden Fällen annähernd gleich groß und es

kann somit keine Differenzierung der Radikalkation-Konformere durch die Viskosität

des Lösungsmittels erfolgen. Im Gegensatz dazu, entstehen aus den beiden

Radikalkation-Konformeren anti-14a�+ und syn-14a�+, die aus dem Hausan 14ahervorgehen, zwei strukturell unterschiedliche Produkte 15a (~CH3) und 16a (~CH2).

Der Einfluss der Viskosität resultiert aus den verschieden großen Reibungseffekten,

welche bei der Wanderung der Methylengruppe (große strukturelle Änderung) und

Methylwanderung (kleine strukturelle Änderung) auftreten.

Wodurch werden diese unterschiedlichen Stereoselektivitäten verursacht?

Die Cyclohexananellierung im Radikalkation anti-14a�+ begünstigt die

konformationelle Umlagerung zum Konformer syn-14a�+. Die konformationelle

Äquilibrierung (k1 und k-1) kann effektiv mit der 1,2-Verschiebung der CH3-Gruppe

(k2) und der Ringkontraktion durch Wanderung der CH2-Gruppe (k3) konkurrieren.

Hingegen ist die für die Wanderung günstige koplanare Anordnung der CH3-Gruppe

und des CH2-Fragments durch die Anellierung im Vergleich zu den Radikalkationen

6fαααα�+ erschwert. Die leichtere Inversion der beiden Radikalkationkonformere

anti-14a�+ und syn-14a�+ löscht den partiellen stereochemischen Erinnerungseffekt,

der für die Umlagerung des Hausans 6fαααα beobachtet wurde.


70

3.2.4. Schlussfolgerungen

Die konformationellen Effekte der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl

Radikalkationen können durch eine geeignete Variation der Ringanellierung so

gesteuert werden, dass entweder ein stereochemischer Erinnerungseffekt

(tricyclisches Hausan 6fαααα) oder ein Curtin-Hammett Verhalten (tetracyclisches

Hausan 14a) beobachtet wird. Die zusätzliche Cyclohexananellierung im Hausan 14alöscht den stereochemischen Erinnerungseffekt und bewirkt eine für die Umlagerung

radikalkationischer Intermediate erstmalig beobachtete Viskositätsabhängigkeit.

AUSBLICK

71

4. Ausblick

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, wie die Stereoselektivität der

1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationenen durch sterische,

konformationelle und stereoelektronische Effekte gesteuert werden kann. Die

Regioselektivität hingegen wird durch die elektronischen Eigenschaften der

Brückenkopfsubstituenten am Wanderungsterminus der Hausane bestimmt.

4.1. Nachbargruppeneffekte in der 1,2-Umlagerung von 1,3-Radikalkationen

Bislang ist noch nichts darüber bekannt, wie Nachbargruppen die Regioselektivität

der 1,2-Umlagerung von 1,3-Radikalkationen steuern können. Durch die Einführung

einer Phenyl- oderVinylgruppe in β-Stellung zum Umlagerungsterminus ergibt sich

die Möglichkeit, solche Nachbargruppeneffekte zu untersuchen. So könnten anhand

von bicyclischen Hausanen mit geeigneter Substitution die Regioselektivität der

Umlagerung überprüft werden. Diese Hausane sollten bequem über die Hünig-

Isopyrazol-Route24 zugänglich sein (Schema 4.1). Als Dienophile sollen Butadien und

H3C R

O O

H3C R

O O

H3C CH3

H3C CH3

N N

H3C CH3

N2H4.H2O

NaH, CH3I

R

H3C

CH3

CH3

CH3

NN

R

H3C

CH3

CH3

CH3

R, TFA

R H3C

CH3

R = Allyl, Ph

hν

Schema 4.1: Syntheseroute zur Darstellung substituierter bicyclischer Hausane

AUSBLICK

72

Styrol zum Einsatz kommen.24 Das Isopyrazol ist literaturbekannt und anschließende

Cycloaddition führt zu Phenyl- und Vinyl-substituierten bicyclischen Azoalkanen, die

durch Stickstoffabspaltung die gewünschten Hausane liefern sollten. Dabei kann

dann auch die Frage geklärt werden, ob beide möglichen Hausanisomere gebildet

werden, wie für die Photolyse einfacher DBH-Derivate zu erwarten wäre.

Anschließend soll die Umsetzung mit TBA�+SbCl6- durchgeführt werden und die

Regio- und Diastereoselektivität bestimmt werden (Schema 4.2). Zur Bestimmung

R

H3C

CH3

CH3

CH3

TBA SbCl6

H3C

R

H3CCH3

CH3

H3C

R

H3C

H3C

CH3

R = Ph, Vinyl

Schema 4.2: ET-induzierte Umlagerung eines bicyclischen Hausans mit

Substituenten an der Ethanobrücke

der Diastereoselektivität ist es notwendig, die CH3-Gruppen der Methylenbrücke

mittels CD3-Gruppen zu markieren, um diese von den Brückenkopf-Methylgruppen

zu differenzieren. Aus der Umlagerung resultieren dann konfigurationell

unterscheidbare Produkte.

Aus der Elektronentransfer-Reaktion können zwei Regioisomere hervorgehen. Von

den Umlagerungen der tricyclischen Hausane weiß man, dass die Regioselektivität

durch die elektronischen Eigenschaften der Substituenten am Umlagerungsterminus

bestimmt wird (Schema 4.3). Somit sollte von den beiden möglichen

Umlagerungsprodukten bevorzugt Cyclopenten B entstehen, da im entsprechenden

1,3-Radikalkation A�+ die radikalstabilisierende Wirkung der benachbarten,

β-ständigen Phenylgruppe sich auswirken sollte. Es ergibt sich die Möglichkeit, die

Regioselektivität der 1,2-Umlagerung durch einen Nachbargruppeneffekt zu steuern.

AUSBLICK

73

H3CH3C

CH3

CH3

R

H3C

CH3

CH3

CH3

H3C

R

H3CCH3

CH3

H3C

R

H3C

H3C

CH3

R

H3C

CH3

CH3

CH3

H3CH3C

CH3

CH3 ~CH3

~CH3

HauptproduktA

A'

A

B

B'

BET

BET

Schema 4.3: Mögliche Produkte der ET-induzierten Umlagerung des Hausans A

Sind die beiden CH3-Gruppen der Methylenbrücke Deuterium-markiert, sollten die

beiden Regioisomere jeweils als Diastereomerenpaar aus der ET-induzierten

Umlagerung hervorgehen (Schema 4.4). Durch die unsymmetrische

R

CH3CD3

CH3

CH3

R

CH3CH3

CD3

CH3

CH3CH3

CD3

CH3

R

CH3CD3

CH3

CH3

RR

D3C

CH3

CD3

CH3

R

D3C

CH3

CD3

CH3

A-d6

R

CH3

H3C

CH3

H3C

+

+

~CD3 BET

~CD3 BET

exo-B exo-B'

endo-B endo-B'

Schema 4.4: Mögliche Deuterium-markierte Umlagerungsprodukte der ET-

induzierten Umlagerung des Hausan A-d6

Ethanobrückensubstitution eröffnet sich die Möglichkeit zu überprüfen, wie sich

konformationelle Effekte auf die Diastereoselektivität der 1,2-Umlagerung auswirken.

AUSBLICK

74

Dieses Hausan ist auch aus synthetischer Sicht interessant: Verknüpft man die

beiden wandernden Gruppen, gelangt man zu Spirocyclopentan-verknüpften

Hausanen. Durch Elektronentransfer-Katalyse eröffnet sich eine elegante

Syntheseroute zu [5.3.0]-Ringsystemen (Schema 4.5). Dieses Kohlenstoffgerüst ist

TBA SbCl6

R

H3CCH3

R

CH3

CH3 RH3C

CH3

Schema 4.5: Umlagerung spirocyclischer Hausanderivate

Bestandteil vieler biologisch aktiver Naturstoffe, welche sich nur über sehr

aufwendige Syntheserouten realisieren lassen.91.

4.2. ET-induzierte 1,2-Umlagerung funktionalisierter Hausane

Bislang wurden lediglich die 1,2-Wasserstoffverschiebung und 1,2-Methylwanderung

in 1,3-Radikalkationen untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurden zum ersten Mal

überhaupt auch die Wanderungseigenschaften von Allyl-, Benzyl-, Ethyl- und

Propargylgruppen geprüft. Darauf aufbauend soll die Elektronentransfer-katalysierte

Umlagerung von funktionellen Gruppen untersucht in werden. Solche 1,2-

Verschiebungen funktioneller Gruppen stellen nach wie vor eine Rarität in der

Organischen Chemie dar. Das in dieser Arbeit untersuchte Cyclohexan-anellierte

Hausan 14 ermöglicht die selektive Einführung einer endo-ständigen funktionellen

Gruppe.

AUSBLICK

75

Die Einführung der funktionellen Gruppe erfolgt dabei schon im ersten Schritt der

jeweiligen Synthesesequenz. Die restlichen Syntheseschritte (Cycloaddition mit

Cyclopentadien, Reduktion und Photolyse) zu den gewünschten Hausanen werden

analog der Darstellung der Hausane 14 durchgeführt (Schema 4.6). Als

MeO

R

O

R

O

O

R

O

OH

O

R

O

OMe

N

R

N

OMe

NaH, MeIDMSO

N2H4.H2O

1 atm O2CeCl3,i-Propanol [46%]92

20°C,1d

MeSClO

R

O

SMe

N

R

N

SMe

N2H4.H2O

MeS

R

Schema 4.6: Synthese funktionalisierter Hausanderivate

vielversprechend ist die Einführung einer Methoxygruppe und einer Sulfanylgruppe

anzusehen. Vor allem die Synthese des Methoxy-substituierten Hausans sollte

bequem durchführbar sein. Der erste literaturbekannte Schritt besteht in der

Hydroxylierung mit Sauerstoff unter Metallkatalyse in i-Propanol.92 Diese Hausane

sollen dann unter ET-Bedingungen umgesetzt werden (Schema 4.7). Die Woodward-

MeO

RR

OMe

R

MeOH ~CH2

~OMe

R

MeO

R = Ph, Me

Schema 4.7: Umlagerung funktionalisierter Hausane

AUSBLICK

76

Hoffmann-De-Puy-Regel für die Cyclopropyl-Allyl-Umlagerung in bicyclischen

Systemen besagt, dass eine Wanderung der endo-ständigen Gruppe bevorzugt sein

sollte.93

Bislang war es nur gelungen, funktionelle Gruppen in exo-Stellung einzuführen. Das

tetracyclische Substrat eröffnet die einzigartige Möglichkeit, eine funktionelle Gruppe

endo-ständig einzuführen. Somit sollte man die Wanderung die OMe (oder SMe)

Wanderung bevorzugt erfolgen; Alternativ kann auch eine Methanolabstraktion

stattfinden (Schema 4.7). Aus der beobachteten Produktverteilung kann dann eine

Aussage über die unterschiedlichen Stabilisierungsmöglichkeiten der

funktionalisierten 1,3-Radikalkationen getroffen werden. Das Auftreten alternativer

Reaktionskanäle wird dann wahrscheinlicher, wenn man im Radikalkation Gruppen

mit schlechter Wanderungstendenz zur Verfügung stehen. Da in der vorliegenden

Arbeit konnte jedoch gezeigt werden konnte, dass für die aus den tetracyclischen

Hausanen 14 generierten Radikalkationen die konformartionelle Äquilibrierung

schneller erfolgt als Umlagerung, wird vermutet, dass ebenfalls die Wanderung des

exo-ständigen CH2-Fragments mit der Methanolabspaltung konkurrieren könnte. Das

chemische Verhalten von Radikalkationen wurde bisher nicht auf diese Aspekte

geprüft und sollte wertvolle Einblicke in den Mechanismus der Umlagerung liefern.

EXPERIMENTALTEIL

77

5. Experimentalteil

5.1. Allgemeine Aspekte, Methoden, Analytik, Spektroskopie

5.1.1. Sicherheitshinweis

Achtung: Methyliodid und Hydrazinhydrat sind krebserregend und

erbgutschädigend! Nur unter Einhaltung sämtlicher Sicherheits-

bestimmungen handhaben!

5.1.2. Spektroskopische und analytische Methoden

NMR-Spektren wurden an einem Bruker AC 200 (1H: 200 MHz, 13C: 50 MHz), einem

Bruker AC 250 (1H: 250 MHz, 13C: 63 MHz), einem Bruker AVANCE 400

(1H: 400 MHz, 13C: 100 MHz) oder einem Bruker DMX 600 (1H: 600 MHz,13C: 150 MHz) aufgenommen. Als interner Standard diente jeweils ein

Restprotonensignal des unvollständig deuterierten Lösungsmittels94 (CDCl3: δ 7.26

bzw. 77.0 ppm, CD3CN: δ 1.94 bzw. 1.32 ppm, CD3OD: δ 3.31 bzw. 49.0, δ d8-Toluol:

δ 2.09 ppm). In zweifelhaften Fällen wurde zur Bestimmung der Multiplizitäten von13C-Resonanzen die DEPT-Spektroskopie zu Rate gezogen. Signale wurden nur in

eindeutigen Fällen zugewiesen; insbesondere wurden Resonanzen im

Aromatenbereich in der Regel nicht einzeln zugeordnet. Bei der 1H-NMR-

spektroskopischen Analyse von Rohprodukten wurden die enthaltenen Substanzen

durch Vergleich charakteristischer Signale mit authentischen Substanzen identifiziert

und durch Vergleich der Signalintensitäten mit einem internen Standard

(Dimethylisophthalat oder Hexamethyldisiloxan) quantifiziert. Falls möglich, erfolgte

die quantitative Auswertung jedoch unter der Annahme, dass die Gesamtintensität

aller Signale im Aromatenbereich während der Reaktion konstant bleibt. Diese

Annahme wurde exemplarisch durch Zugabe eines internen Standards bestätigt. Für

quantitative Messungen am Bruker AC 200 und am Bruker DMX 600 wurden die

EXPERIMENTALTEIL

78

Spektren mit Pulsabständen von 30 s aufgenommen, um eine vollständige

Relaxation der Kerne zu erreichen.

Zur Messung von IR-Spektren diente ein Perkin-Elmer 1420 Ratio Recording Infrared

Spectrometer oder ein Perkin Elmer 1605 FT-IR Spectrophotometer.

Schmelzpunkte wurden an einer Büchi Melting Point B-545-Schmelzpunktapparatur

oder auf einem Kofler-Mikroheiztisch der Firma C. Reichert AG bestimmt und sind

unkorrigiert.

Elementaranalysen wurden in den Mikroanalytischen Abteilungen der Institute für

Anorganische Chemie der Universität Würzburg und der Universität Gießen

durchgeführt. Massenspektren wurden in der Abteilung für Massenspektrometrie des

Instituts für Organische Chemie der Universität Würzburg durchgeführt.

5.1.3. Chromatographische Methoden

Zur Dünnschichtchromatographie wurden Kieselgel-Aluminiumfolien 60 F254

(20 × 20 cm) der Firma Merck, Darmstadt, verwendet. Die Detektion der Substanzen

erfolgte normalerweise mit UV-Licht (Fluoreszenzlöschung bei 254 nm) sowie durch

Besprühen mit einer 5-prozentigen Lösung von Molybdatophosphorsäure in Ethanol

mit anschließendem Erwärmen der DC-Folie. Azoalkane wurden durch ein

Cu(I)Cl/CH3CN-Spray nachgewiesen, ansonsten erfolgte der Nachweis mittels

UV-Licht durch Fluoreszenzlöschung bei 254 nm.

Zur Säulenchromatographie wurde, soweit nicht anders erwähnt, Kieselgel

(Korngröße 20-63 µm) verwendet. Das Absorbens-Substrat-Verhältnis lag zwischen

50 und 100; die verwendeten Laufmittel sind bei den jeweiligen Versuchen in

Klammern angegeben.

5.1.4. Lösungsmittel und Reagenzien

Alle käuflich erworbenen Reagenzien wurden, soweit nicht anders vermerkt, ohne

weitere Reinigung eingesetzt. Lösungsmittel wurden nach gängigen Methoden

gereinigt und getrocknet, ebenso die für die säulenchromatographischen Trennungen

EXPERIMENTALTEIL

79

verwendeten Laufmittel. Das für Cycloadditionen verwendete Cyclopentadien wurde

stets frisch destilliert. Deuterierte Lösungsmittel für NMR-Spektroskopie wurden über

basisches Aluminiumoxid filtriert und unter Argongas-Atmosphäre aufbewahrt.

5.1.5. Arbeitsmethoden

Alle Reaktionen wurden, soweit nicht anders vermerkt, in den üblichen

Reaktionsapparaturen durchgeführt und magnetisch gerührt. Zur destillativen

Entfernung von Lösungsmitteln (ca. 20 � 25 °C / 20 mbar) wurde, sofern nicht anders

vermerkt, ein Rotationsverdampfer verwendet.

Zur Kühlung von Reaktionslösungen diente ein Eisbad oder ein Ethanolbad, das

entweder durch einen Kryostaten vom Typ RL6-CP der Meßgerätewerke Lauda oder

durch Zugabe von Trockeneis gekühlt wurde.

Als Strahlungsquelle für Photoreaktionen diente ein INNOVA-100 CW-

Argonionenlaser der Firma Coherent. Der Laser wurde stets im MLUV-Modus

betrieben, d.h. es wurden alle drei verfügbaren Wellenlängen (λ = 333, 351, 365 nm)

mit einer Gesamtleistung von 2.5 W verwendet. Der Laserstrahl wurde bei allen

Photolysen durch eine Suprasil-Quarzlinse (f = 50 mm) auf ca. 1 cm aufgeweitet.

5.2. Allgemeine Arbeitsvorschriften (AAV)

AAV-1: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Diketone 1b-e

Zu einer Suspension 1.72 g (36.0 mmol) Natriumhydrid (als 60%ige Dispersion in

Mineralöl) in 50 ml frisch destilliertem DMSO unter einer Argongas-Atmosphäre

wurden bei ca. 20 °C innerhalb von 30 min 5.41 g (33.0 mmol) 1-Phenyl-1,3-

butandion (gelöst in 30 ml DMSO) zugetropft. Nach beendeter Zugabe wurde 30 min

bei dieser Temperatur kräftig weiter gerührt und anschließend 33.0 mmol des

entsprechenden organischen Halogenids (Ethyl-, Propargyl-, Allyl-, Benzylhalogenid)

innerhalb von 15 min bei ca. 20 °C zugetropft. Nach 3 Tagen kräftigen Rührens bei

EXPERIMENTALTEIL

80

ca. 20 °C wurde das Reaktionsgemisch vorsichtig auf Eiswasser gegeben und

30 min kräftig gerührt; anschließend wurden 120 ml MTB zugegeben und die

organische Phase abgetrennt und mit Wasser (3 x 50 ml) und gesättigter

NaCl-Lösung (2 x 50 ml) gewaschen. Nach Trocknen über MgSO4 wurde das

Lösungsmittel destillativ entfernt und der Rückstand wurde falls nötig durch

Destillation im Vakuum oder Umkristallisation gereinigt.

AAV-2: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Methylierung der Diketone 1b-e

Zu einer Suspension von 2.39 g (50.0 mmol) Natriumhydrid (als 60%ige Dispersion in

Mineralöl) in 35 ml frisch destilliertem DMSO unter einer Argongas-Atmosphäre

50 mmol Diketon 1 (gelöst in 50 ml DMSO) innerhalb von 10 min bei ca. 20 °C

zugetropft und anschließend noch 20 min bei dieser Temperatur gerührt. Danach

wurden 8.94 g (3.92 ml, 60.0 mmol) Methyliodid innerhalb von 30 min bei ca. 20 °C

zugetropft und 2 Tage bei ca. 20 °C gerührt. Anschließend wurde das

Reaktionsgemisch vorsichtig auf 150 ml Eiswasser gegeben und 30 min gerührt;

nach 10 min wurden 150 ml MTB zugegeben und die organische Phase mit Wasser

(3 x 50 ml) und gesättigter NaCl-Lösung (2 x 50 ml) gewaschen, über MgSO4

getrocknet und das Lösungsmittel destillativ entfernt. Die Reinigung des Rückstandes

erfolgte durch Destillation im Vakuum oder Umkristallisation.

EXPERIMENTALTEIL

81

AAV-3: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Isopyrazole 3 und 11

Zu einer Lösung von 100 mmol Diketon 2 oder 10 in 100 ml Dichlormethan wurden

5.50 g (5.50 ml, 110 mmol) Hydrazinhydrat gegeben und 24 h bei ca. 20 °C gerührt

oder für 6 h unter Rückfluss erhitzt. Die Lösung wurde über MgSO4 getrocknet und

das Lösungsmittel destillativ entfernt. Der verbleibende Rückstand wurde entweder

durch Destillation oder durch Umkristallisation gereinigt.

AAV-4: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Azoalkane 4a,4f und 12

Eine Lösung von 10.0 mmol Isopyrazol 3 oder 11 in 30 ml Dichlormethan wurde auf

0 °C abgekühlt und mit 33 ml (26.4 g, 400 mmol) frisch destilliertem Cyclopentadien

und 700 µL (1.10 g, 9.10 mmol) Trifluoressigsäure versetzt. Das Reaktiongemisch

wurde 2 h bei 0 °C gerührt und dann 24 h bei 5 °C dicht verschlossen im

Kühlschrank aufbewahrt. Anschließend wurde festes K2CO3 (5.59 g, 40 mmol)

dazugegeben und 30 min bei 0 °C gerührt. Das feste K2CO3 wurde abfiltriert und das

Lösungsmittel sowie überschüssiges Cyclopentadien destillativ entfernt. Der

Rückstand wurde säulenchromatographisch (Petrolether) gereinigt.

AAV-5: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Azoalkane 5a, 5f und13 durch Hydrierung

Eine Lösung von 1.00 mmol Azoalkan 4a,f oder 12 in 25 ml Essigsäureethylester

wurde mit 50 mg Palladium auf Kohle (10%) versetzt und 18 h bei ca. 20 °C unter

Wasserstoffgas-Atmosphäre bei Normaldruck gerührt. Zur Entfernung des

Katalysators wurde das Reaktionsgemisch über basisches Aluminiumoxid (ca. 10 g)

filtriert und das Lösungsmittel destillativ entfernt.

EXPERIMENTALTEIL

82

AAV-6: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Azoalkane 5b-edurch Diels / Alder-Reaktion der Isopyrazole 3b-e mit Cyclopenten unterHochdruckbedingungen

Die Hochdruckreaktionen wurden im Arbeitskreis von Prof. Dr. F.-G. Klärner am

Institut für Organische Chemie der Universität Essen durchgeführt. Das jeweilige

Isopyrazol 3b-e (2.50 mmol) wurde in 2.05 g (30.0 mmol) Cyclopenten

(gegebenenfalls unter Zusatz ca. 2.00 ml Toluol zur besseren Löslichkeit der

Isopyrazole) gelöst und in einem Teflonschlauch eingeschmolzen. Diese Schläuche

wurden nochmals in größere Teflonschläuche eingeschmolzen, um so die

Reaktionslösung bei einem eventuellen Platzen der Schläuche aufzufangen. Die

Lösungen wurden dann einem Druck von 12 kbar für 14 d einer Temperatur von

120 °C ausgesetzt. Die Aufarbeitung der Versuche erfolgte in Würzburg. Dazu wurde

das überschüssige Cyclopenten (und Toluol) unter Vakuum abdestilliert. Die

Vorreinigung des Rohprodukts erfolgte durch Filtration über basisches

Aluminiumoxid, das Lösungsmittel wurde anschließend destillativ entfernt und

der Rückstand säulenchromatographisch [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäure-

ethylester (3 : 3 : 1)] gereinigt.

AAV-7: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur direkten Photolyse der Azoalkane 4f,5 und 13

Eine Lösung von 100 mmol des jeweiligen Azoalkans 4f, 5 oder 13 in 3 ml n�Pentan

wurde in einem Schlenkrohr unter einer Argongas-Atmosphäre bei ca. 20 °C

10 - 20 min mit allen Linien des Argonionenlasers (MLUV, Gesamtleistung 2.0 W)

bestrahlt. Wurde die Bestrahlung in deuterierten Lösungsmitteln durchgeführt, wurde

der Umsatz des Azoalkans 1H-NMR-spektroskopisch verfolgt. Anschließend wurde

das Photolysat durch eine Säule mit basischem Aluminiumoxid (ca. 2.00 g) filtriert

und das Lösungsmittel destillativ entfernt.

EXPERIMENTALTEIL

83

AAV-8: Allgemeine Arbeitsvorschrift für Elektronentransfer-Reaktionen derHausane 6 und 14

a) Elektronentransfer-Reaktionen im präparativen Maßstab

In einem Schlenkrohr wurden 500 mmol des Hausans 6 oder 14 in 10 ml

Dichlormethan gelöst und gegen einen Argongasstrom mit 165 µl (143 mg, 750 µmol)

2,6-Di-tert-butylpyridin versetzt. Anschließend wurde bei ca. 20 °C unter Rühren

solange Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat zugegeben, bis die

tiefblaue Farbe des Radikalkationensalzes erhalten blieb. Die tiefblaue Lösung wurde

dann durch Säulenfiltration über basischem Aluminiumoxid (ca. 2.00 g) gereinigt und

die Rohprodukte 1H-NMR-spektroskopisch untersucht. Massenbilanz,

Produktverhältnis und Umsatz wurden bestimmt. Das Lösungsmittel wurde destillativ

entfernt und der Rückstand säulenchromatographisch (Petrolether) gereinigt.

b) Elektronentransfer-Reaktionen im analytischen Maßstab

In einem NMR-Röhrchen wurden 50.0 mmol Hausan 6 in 0.7 ml deuterierten

Lösungsmittel, welches zuvor zur Entfernung von Säurespuren über basisches

Aluminiumoxid filtriert wurde, gelöst und gegen einen Argongasstrom mit 16.5 µl

(14.3 mg, 75.0 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin versetzt. Anschließend wurde solange

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat zugegeben bis durch 1H-NMR-

Kontrolle ein vollständiger Umsatz des Hausans beobachtet wurde. Die tiefblauen

Lösungen wurden anschließend über basisches Aluminiumoxid filtriert und 1H-NMR-

spektroskopisch untersucht.

AAV-9: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Säurekatalyse der Hausane 6 und 14

a) Säurekatalysierte Reaktionen im präparativen Maßstab

In einem Schlenkrohr wurden 500 µmol Hausan 6 oder 14 in 10 ml Dichlormethan

gelöst und mit 40.0 µl (26.7 mg, 235 µmol) Trifluoressigsäure oder 40.0 µl (24.0 mg,

170 µmol) 70%iger wässriger HClO4-Lösung versetzt. Anschließend wurde bei

ca. 20 °C 18 � 36 h kräftig gerührt und anschließend vorsichtig ein Überschuss an

festem K2CO3 zugegeben (Gasentwicklung) und erneut 15 min bei ca. 20 °C gerührt,

festes K2CO3 abfiltriert, die Lösung über MgSO4 getrocknet und das Lösungsmittel

EXPERIMENTALTEIL

84

destillativ entfernt. Die Rohprodukte wurden 1H-NMR-analytisch untersucht und

mittels Säulenchromatographie (Petrolether) gereinigt.

b) Säurekatalysierte Reaktionen im analytischen Maßstab

In einem NMR-Röhrchen wurden 50 µmol Hausan 6 oder 14 in 0.7 ml deuteriertem

Solvens (CDCl3, CD2Cl2) gelöst und mit 4.00 µl TFA oder 70%iger wässriger

HClO4-Lösung versetzt. Anschließend wurde der Umsatz NMR-spektroskopisch

verfolgt. Nach vollständigem Umsatz des Hausans wurde ein Überschuss an festem

K2CO3 zugegeben, abfiltriert und die Lösung erneut 1H-NMR-spektroskopisch

untersucht.

AAV-10: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung der Diketone 10

In einem 500-ml-Dreihalskolben wurden 100 mmol des Diketons 14 in 200 ml DMSO

gelöst und portionsweise mit 27.6 g (200 mmol) trockenem, feingepulverten K2CO3

versetzt. Anschließend wurden unter kräftigem Rühren bei Raumtemperatur 22.4 g

(9.76 ml, 150 mmol) Methyliodid zugetropft. Nach 2 bis 3 d wurden 100 ml MTB

zugesetzt, aufgerührt und festes K2CO3 abfiltriert. Die organische Phase wurde

abgetrennt und mit Wasser (3 x 50 ml) sowie gesättigter NaCl-Lösung gewaschen

und anschließend über MgSO4 getrocknet. Nach destillativer Entfernung des

Lösungsmittels erhielt man die Diketone in reiner Form.

EXPERIMENTALTEIL

85

5.3. Darstellung der Vorstufen für die Synthese der Hausane 6

5.3.1. Darstellung der Diketone 1

V-1 2-Ethyl-1-phenyl-1,3-butandion (1b)66

(III-CHL-23, III-LEG-28)

Ph

O O

CH3

12

3 4

5

6

1bNach AAV-1 ergab die Umsetzung von 1.30 g (35.5 mmol) Natriumhydrid (als

Dispersion in Mineralöl), 5.00 g (30.8 mmol) 1-Phenyl-1,3-butandion und 3.40 ml

(8.70 g, 31.0 mmol) Ethyliodid in 50 ml DMSO 5.50 g (28.0 mmol, 92%, Lit.:67 96%)

2-Ethyl-1-phenyl-1,3-butandion (1b) als farblose Flüssigkeit (Sdp. 85 � 90 °C /

0.2 Torr, Lit.:66 87 � 95 °C / 0.3 - 0.4 Torr).

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.34 (t, J = 7.0 Hz, 3H, 6-H), 2.11 (m, 2H, 5-H),

2.17 (s, 3H, 4-H), 4.33 (t, J = 7.0 Hz, 1H, 2-H), 7.25 � 8.00 (m, 5H, arom. H).

V-2 1-Phenyl-2-(2-propynyl)-1,3-butandion (1c) 66

(IV-CHL-22, XII-JPB-20)

Ph

O O

12

3 45

6

1c

EXPERIMENTALTEIL

86

Nach AAV-1 wurden aus 5.00 g (92.6 mmol) Benzoylaceton, 3.70 g (92.6 mmol)

Natriumhydrid (als 60%ige Dispersion in Mineralöl) und 13.7 g (92.6 mmol)

Propargylbromid (80%ige Lösung in Toluol) in 200 ml DMSO nach fraktionierender

Destillation im Vakuum 13.6 g (68.0 mmol, 73%, Lit.66 85%) Phenyl-2-(2-propynyl)-

1,3-butandion (1c) als schwach gelbes Öl erhalten (Sdp. 108 � 111 °C / 0.2 Torr,

Lit.:67 110 � 115 °C / 0.4 Torr).

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.02 (t, J = 2 Hz, 1H, 7-H)), 2.21 (s, 3H, 4-H),

2.83 (m, 2H, 5-H), 4.70 (dt, J = 7.0 Hz, J = 2.0 Hz, 1H, 2-H), 7.25 � 8.1 (m, 5H,

arom. H).

V-3 1-Phenyl-2-(2-propenyl)-1,3-butandion (1d) 66


Ph

O O

CH2

12

3 45

6

7

1dNach AAV-1 wurden aus 3.33 g (92.0 mmol) Natriumhydrid, 13.5 g (92.0 mmol)

Benzoylaceton und 8.80 ml (11.1 g, 85.0 mmol) Allylbromid nach fraktionierter

Destillation im Vakuum (Sdp. 100 � 103 °C / 0.2 Torr, Lit.:66 104 � 105 °C /

0.4 - 0.5 Torr) 18.5 g (92.0 mmol, 98%, Lit.:67 85%) 1-Phenyl-2-(2-propenyl)-1,3-

butandion (1d) als gelbes Öl erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.07 (s, 3H, 4-H), 2.65 (br. t, J = 7.2 Hz, 2H,

5-H), 4.47 (t, J = 7.2 Hz, 1H, 2-H), 4.96 � 5.06 (m, 2H, 7-H), 5.58 � 5.75 (m, 1H, 6-H),

7.36 � 7.55 (m, 3H, arom. H), 7.89 � 7.99 (m, 2H, arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

87

V-4 1-Phenyl-2-(phenylmethyl)-1,3-butandion (1e)66


Ph

O O

Ph

12

3 4

5

1e

Nach AAV-1 wurden aus 7.00 g (43.0 mmol) Benzoylaceton, 1.75 g (43.0 mmol)

Natriumhydrid (als 60%ige Dispersion in Mineralöl) und 5.20 ml (7.40 g, 43.0 mmol)

Benzylbromid nach Umkristallisation aus Ethanol 9.10 g (36.1 mmol, 84%, Lit.66 86%)

des Diketons 1e als farblose Nadeln erhalten.

Schmp.: 54 � 55 °C (Lit.:6755 � 56 °C).

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.16 (s, 3H, 4-H), 3.32 (d, J = 7.2 Hz, 1H, 5-H),

3.34 (d, J = 7.2 Hz, 1H, 5-H), 4.83 (t, J = 7.2 Hz, 1H, 2-H), 7.16 � 7.95 (m, 5H,

arom. H).

5.3.2. Darstellung der Diketone 2

V-5 3,3-Di(methyl-d3)-1-phenyl-2,4-butandion (2a)24a

(III-CHL-31, XII-JPB-44,)

Ph Me

O O

D3C CD3

425

2aEine Lösung von 2.43 g (15.0 mmol) 1-Phenyl-1,3-butandion in 30 ml DMSO wurde

mit 5.10 g (41.1 mmol) K2CO3 versetzt und die entstandene gelbe Suspension unter

Rühren im Eisbad gekühlt. Anschließend wurden 2.20 ml (5.10 g, 35.5 mmol)

EXPERIMENTALTEIL

88

Trideuteromethyliodid (gelöst in 5 ml DMSO) innerhalb von 30 min zugetropft und

nach beendeter Zugabe noch 48 h bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) gerührt. Das

überschüssige Trideuteromethyliodid wurde destillativ entfernt und es wurde soviel

Wasser zugegeben (ca. 100 ml) bis sich das gesamte K2CO3 gerade aufgelöst hat.

Die Lösung wurde mit verdünnter Salzsäure (2M) neutralisiert und MTB (4 x 30 ml)

extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über MgSO4 getrocknet und

das Lösungsmittel destillativ entfernt. Es wurden 2.60 g (13.3 mmol, 89%,

Lit.:24a 78%) 3,3-Di(methyl-d3)-1-phenyl-2,4-butandion (2a) als farbloses Öl erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.06 (s, 3H, 5-H), 7.33 � 7.77 (m, 5H,

arom. H).

Deuterierungsgrad > 95%

V-6 2-Ethyl-2-methyl-1-phenyl-1,3-butandion (2b)66


Ph

O O

H3C CH2

CH3

12 4

5 6

3

7

2b

Nach AAV-2 wurden aus 5.80 g (30.0 mmol) Diketon 1b, 1.20 g (31.0 mmol)

Natriumhydrid (60%ige Dispersion in Mineralöl) und 3.06 ml (49.0 mmol) Methyliodid

nach 3 d Reaktionszeit und fraktionierender Destillation (88 � 90 °C, / 0.2 Torr, Lit.:66

95 � 102 °C / 0.4 � 0.5 Torr) 6.00 g (29.4 mmol, 98%, Lit.:66 83%) des dialkylierten

Diketons 2b als farbloses Öl erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.97 (t, J = 8 Hz, 3H, 7-H), 1.43 (s, 3H, 5-H),

2.07 (s, 3H, 4-H), 2.10 (q, J = 8 Hz, 2H, 6-H), 7.25 � 7.80 (m, 5H, arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

89

V-7 2-Methyl-1-phenyl-2-(2-propynyl)-1,3-butandion (2c)66

(XII-JPB-22)

Ph

O O

CH2H3C1

2 4

56

3

8

7

2cAus 13.6 g (68.0 ml) Diketon 1c, 2.72 g (68.0 mmol) Natriumhydrid (60%ige

Dispersion in Mineralöl) und 11.6 g (5.11 ml, 82.0 mmol) Methyliodid wurden nach

fraktionierter Destillation im Vakuum (95 � 105 °C / 0.2 Torr; Lit.:66 105 � 115 °C /

0.4 � 0.5 Torr) 11.6 g (54.6 mmol, 80%, Lit.:67 74%) des Diketons 2c als farbloses Öl

erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.63 (s, 3H, 5-H), 2.01 (t, J = 2.5 Hz, 1H, 8-H),

2.17 (s, 3H, 4-H), 3.02 (dd, J = 6.5 Hz, J = 2.5 Hz, 2H, 6-H), 7.21� 7.86 (m, 5H,

arom. H).

V-8 2-Methyl-1-phenyl-2-(2-propenyl)-1,3-butandion (2d) 66


Ph

O O

H3C1

2 4

56

3

7 8

2dNach AAV-2 wurden aus 18.6 g (92.0 mmol) des Diketons 1d, 3.67 g (92.0 mmol)

Natriumhydrid (60%ige Dispersion in Mineralöl) und 20.2 g (8.84 ml, 142 mmol)

Methyliodid nach einer Reaktionszeit von 2 d und anschließender Destillation

EXPERIMENTALTEIL

90

(80 - 86 °C / 0.2 Torr, Lit.:66 95 - 105 °C / 0.5 - 0.6 Torr) 17.6 g (81.4 mmol, 88%) des

Diketons 2d als hellgelbes Öl erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.47 (s, 3H, 5-H), 2.11 (s, 3H, 4-H), 2.76 (br. d,

2H, 6-H), 5.07 (m, 2H, 8-H), 5.40 (m, 1H, 7-H), 7.20 � 7.80 (m, 5H, arom. H).

V-9 2-Methyl-1-phenyl-2-(2-phenylmethyl)-1,3-butandion (2e)66


Ph

O O

Ph

H3C

2 4

63

5

2eNach AAV-2 wurden aus 12.7 g (50.5 mmol) des Diketons 1d, 2.00 g (50.5 mmol)

Natriumhydrid (60%ige Dispersion in Mineralöl) und 3.14 ml (7.17 g, 50.5 mmol)

Methyliodid nach anschließender Umkristallisation aus Ethanol 7.55 g (20.8 mmol,

41%, Lit.:66 59%) 2-Methyl-1-phenyl-2-(2-phenylmethyl)-1,3-butandion (2e) in Form

eines farblosen Pulvers erhalten.

Schmp.: 102 � 103 °C (Lit.:66 96.5 � 97 °C).

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.37 (s, 3H, 5-H), 2.12 (s, 3H, 4-H), 3.43 (m,

2H, 6-H), 6.89 � 7.82 (m, 5H, arom. H).

V-10 3,3-Di(d3-methyl)-2,4-pentandion (2f)24a

(III-CHL-58, XII-JPB-18)

Me Me

O O

D3C CD3

2 41

2f

EXPERIMENTALTEIL

91

Eine Lösung von 1.50 g (15.0 mmol) 2,4-Pentadion in 50 ml DMSO wurde bei 20 °C

mit 10.4 g (37.0 mmol) K2CO3 versetzt und unter Rühren wurden 2.30 ml (5.10 g,

35.0 mmol) Trideuteromethyliodid in 5 ml DMSO langsam zugetropft, so dass die

Temperatur nicht über 20 °C stieg. Nach beendeter Zugabe wurde das

Reaktionsgemisch 3 d ohne Kühlung gerührt. Daraufhin wurden 50 ml MTB

zugesetzt und das Gemisch 30 min bei 20 °C aufgerührt und unlösliche Bestandteile

abfiltriert. Die Phasen wurden getrennt und die organische Phase mit Wasser

(4 x 50 ml) gewaschen. Die DMSO Phase mit MTB (2 x 30 ml) extrahiert und diese

ebenfalls mit Wasser (3 x 30 ml) gewaschen. Die vereinigten organischen Phasen

wurden über MgSO4 getrocknet und das Lösungsmittel destillativ entfernt. Es wurden

826 mg (5.99 mmol, 41%, Lit.:24a 68%) 3,3-Di(d3-methyl)-2,4-pentandion (2f) als

farbloses Öl erhalten.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.02 (s, 6H, 1-H, 5-H).

Deuterierungsgrad > 95%

5.3.3. Darstellung der Isopyrazole 3

V-11 3-Methyl-4,4-di(d3-methyl)-5-phenyl-[4H]pyrazol (3a) 24a

(III-CHL-35, XII-JPG-49)

H3C Ph

N N

D3C CD3

3 56

3aNach AAV-3 wurden aus 2.60 g (13.3 mmol) Diketon 2a und 0.77 g (0.75 ml,

15.5 mmol) Hydrazinhydrat in 100 ml Dichlormethan nach 20 h bei ca. 20 °C und

anschließender Umkristallisation des Rohprodukts aus Toluol / n-Hexan (1 : 1) 2.35 g

(12.0 mmol, 90%, Lit.:24a 74%) des Isopyrazols 3a in Form blassgelber Nadeln

erhalten.

EXPERIMENTALTEIL

92

Schmp.: 94 � 95 °C (Lit.:24a 94 � 94.5 °C).

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 2.20 (s, 3H, 6-H), 7.41 � 7.94 (m, 5H,

arom. H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.7 (q, C-6), 21.2 (2 x q, C-7, C-8),

58.9 (s, C-4), 127.2 (2d, o- oder m-Ph), 128.5 (2d, o- oder m-Ph), 130.2 (s, ipso-Ph),

130.4 (d, p-Ph), 177.4 (s, C-2 oder C-3), 181.0 (s, C-2 oder C-3).

V-12 4-Ethyl-3,4-dimethyl-5-phenyl-[4H]pyrazol (3b)66


H3C Ph

N N

H3C CH2

CH3

3 5

78

9

6

3bGemäß AAV-3 wurden aus 5.10 g (25.0 mmol) Diketon 2b und 1.55 g (1.53 ml,

30.0 mmol) Hydrazinhydrat in 35 ml Dichlormethan nach 12 h Erhitzen unter

Rückfluss und anschließender fraktionierender Destillation (125 - 130 °C / 0.2 Torr;

Lit.:66 130 � 135 °C / 0.4 Torr) 4.0 g (19.3 mmol, 78%, Lit.:66 68%) des Isopyrazols 3bals farbloses Öl isoliert.

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 2900, 1570, 1450, 1370, 1000.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.39 (t, 3H, 9-H), 1.40 (s, 3H, 7-H), 1.92 (q,

J = 7.8 Hz, 2H, 2-H), 2.21 (s, 3H, 6-H). 7.21 � 7.80 (m, 5H, arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

93

V-13 3,4-Dimethyl-5-phenyl-4-(2-propynyl)-[4H]pyrazol (3c)66

(III-CHL-25)

3 5

78

H3C Ph

N N

H3C CH2

6

10

3cNach AAV-3 wurde aus 11.9 g (55.0 mmol) Diketon 2c mit 2.30 g (2.27 ml,

57.0 mmol) Hydrazinhydrat in 100 ml Dichlormethan nach 1 d Rühren bei

Raumtemperatur ein brauner Feststoff erhalten. Durch anschließende

Umkristallisation aus Petrolether / Dichlormethan (3 : 1) konnten 5.92 g (27.1 mmol,

50%, Lit.:66 54%) eines gelben Pulvers isoliert werden.

Schmp.: 111 � 114 °C (Lit.:66 114.5).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3300, 3000, 1620, 1490, 1120, 830.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.44 (s, 3H, 7-H), 1.93 (t, J = 2 Hz, 1H, 10-H),

2.28 (s, 3H, 6-H), 2.68 (d, J = 2 Hz, 2H, 8-H), 7.15-8.12 (m, 5H, arom. H).

V-14 4-Dimethyl-5-phenyl-4-(2-propenyl)-[4H]pyrazol (3d)66

(III-CHL-38)

3 5

78

6H3C Ph

N N

H3C CH2

109

3d

EXPERIMENTALTEIL

94

Nach AAV-3 wurden 11.7 g (54.0 mmol) des Diketons 2d mit 2.80 g (2.75 ml,

58 mmol) in 200 ml Dichlormethan umgesetzt und nach 12 h Erhitzen unter Rückfluss

und anschließender fraktionierender Destillation im Vakuum (83 - 90 °C / 0.2 Torr,

Lit.:66 95 � 105 °C / 0.5 � 0.6 Torr) wurden 8.34 g (38.4 mmol, 71%, Lit.:66 73%) des

Isopyrazols 3d als gelbes Öl erhalten.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3000, 2900, 2880, 1580, 1680, 1600, 1400, 900.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.41 (s, 3H, 7-H), 2.23 (s, 3H, 6-H), 2.63 (m,

2H, 8-H), 4.76 � 5.15 (m, 3H, 9-H, 10-H), 7.21 � 8.08 (m, 5H, arom. H).

V-15 3,4-Dimethyl-5-phenyl-4-(phenylmethyl)-[4H]pyrazol (3e)66

(III-CHL-37)

H3C Ph

N N

H3C CH2

Ph

34

56

78

3eNach AAV-3 wurden aus 5.45 g (20.5 mmol) Diketon 2d und 1.10 g (1.07 ml,

22.0 mmol) Hydrazinhydrat in 40 ml Dichlormethan nach 2 d bei ca. 20 °C und

anschließender Umkristallisation aus Petrolether / Dichlormethan / Ethanol (1 : 1 : 1)

1.74 g (5.89 mmol, 29%, Lit.:66 69%) Isopyrazol 3e als weißes Pulver erhalten.

Schmp.: 112 � 113 °C (Lit.:66 111 � 112).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2900, 1660, 1580, 1430, 1380, 1190, 905.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.62 (s, 3H, 7-H), 2.29 (s, 3H, 6-H), 3.04, 3.38

(AB q, J = 14 Hz, 2H, 8-H), 6.7 � 7.9 (m, 10H, arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

95

V-16 3,3-Dimethyl-4,4-di(d3-methyl)-[4H]pyrazol (3f)24a


3 57H3C CH3

N N

D3C CD3

6

3fGemäß AAV-3 wurden aus 1.65 g (11.6 mmol) Diketon 2f und 0.67 ml (0.7 g,

13.9 mmol) Hydrazinhydrat in 30 ml Dichlormethan nach 2 d bei Rühren bei ca. 20 °C

1.65 g (11.3 mmol, 97%, Lit.:24a 78%) 3,3-Dimethyl-4,4-di(d3-methyl)-[4H]pyrazol (3f)als farbloses Öl erhalten.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.98 (s, 6H, 6-H, 7-H).

5.3.4. Darstellung der ungesättigten Azoalkane 4a,f

V-17 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aαααα)-4,4a,7,7a-Tetrahydro-1-methyl-8,8-di(d3-methyl)-4-

phenyl-1,4-methano-1H-cyclopenta[d]pyridazin (4a)24a

(XII-JPB-49, III-CHL-36)

57

D3C

Ph

CD3

CH3

N

N

4a

7a4

6

1

9

8

4aNach AAV-4 wurden 2.52 g (13.2 mmol) des Isopyrazols 3a mit 30.0 g (0.50 mmol)

Cyclopentadien und 700 mg (30.0 µl, 4.00 mmol) Trifluoressigsäure in 50 ml

Dichlormethan umgesetzt. Nach 3 d bei 0 °C wurden nach Aufarbeitung und

EXPERIMENTALTEIL

96

säulenchromatographischer Reinigung [Petrolether / Dichlormethan (5 : 1)] 2.86 g

(10.8 mmol, 82%, Lit.:24a 71%) des Azoalkans 4a als farblosen Pulver erhalten.

Rf [Petrolether / Dichlormethan (5 : 1)] = 0.45.

Schmp.: 130 � 131 °C (Lit.:24a 128 � 130 °C).

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 364 nm (1.993).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3040, 3000, 2970, 2910, 2860, 1460, 1430, 1380.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.76 (s, 3H, 9-H), 2.18 � 2.40 (m, 2H, 7-H),

2.80 (m, 1H, 4a-H), 3.90 (m, 1H, 7a-H), 5.39 - 5.50 (m, 1H, 5,6-H), 5.64 - 5.70 (m, 1H,

5-H,6-H), 7.35 � 7.46 (m, 3H, arom. H), 7.66 � 7.74 (m, 2H, arom. H).

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 17.6 (q, C-9), 31.7 (t, C-7), 44.8 (d, C-4),

56.8 (d, C-7a), 61.4 (s, C-8), 92.3 (s, C-4), 94.7 (s, C-1), 126.9 (d, C-6), 127.2, (2 x d,

arom. C), 127.6 (d, arom. C), 128.3 (2 x d, Ph), 133.5 (d, C-5), 136.1 (s, ipso-Ph).

V-18 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aαααα)-4,4a,7,7a-Tetrahydro-1,4-dimethyl-8,8-di(d3-methyl)-1,4-methano-1H-cyclopenta[d]pyridazin (4f) 24a


D3C

CH3

CD3

CH3

N

N

4a

7a4

6

1

9

108

57

4fAus 1.25 g (9.60 mmol) Isopyrazol 3f, 24.0 g (0.36 mol) Cyclopentadien und 338 mg

(220 µl, 2.95 mmol) Trifluoressigsäure in 40 ml Dichlormethan gemäß AAV-4 ließen

sich 5 d bei 0 °C und anschließender säulenchromatographischer Reinigung

EXPERIMENTALTEIL

97

[Petrolether / Dichlormethan (5 : 1)] sowie Umkristallisation aus Ethanol 1.16 g (59%,

Lit.:24a 71%) Azoalkan 4f in Form von farblosen Nadeln isolieren.

Rf [Petrolether / Dichlormethan (5 : 1) als Eluent] = 0.50.

Schmp.: 27 � 28 °C (Lit.25a 28 � 29 °C).

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 363.2 (2.083).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3060, 2900, 2200, 1425, 1375, 1160.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.61 (s, 3H, 9-H), 1.64 (s, 3H, 10-H),

2.12 - 2.16 (m, 2H, 7-H), 2.54 � 2.65 (m, 1H, 7a-H), 3.00 � 3.08 (m, 1H, 4a-H),

5.25 - 5.60 (m, 2H, 5,6-H).

5.3.5. Synthese der gesättigten Azoalkane 5

V-19 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aαααα)-4,4a,7,7a-Hexahydro-1-methyl-8,8-di(d3-methyl)-4-phenyl-1,4-methano-1H-cyclopenta[d]pyridazin (5a) 24a

(III-CHL-41)

D3C

Ph

CD3

CH3

N

N

4a

7a4

1

8

56

77

5aDie Umsetzung von 260 mg (1.05 mmol) des ungesättigten Azoalkans 4a nach

AAV-5 ergab nach 2 d kräftigen Rührens bei ca. 20 °C und anschließender

EXPERIMENTALTEIL

98

Umkristallisation aus Petrolether / Dichlormethan (3 : 1) 255 mg (1.01 mmol, 98%,

Lit.:24a 99%) des Azoalkans 5a als farblose Nadeln.

Schmp. 94-96 °C (Lit.:24a 95-96 °C).

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 364 nm (1.986).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3000, 2960, 2220, 2920, 2840, 1460, 1430, 1340, 1270, 1050.

1H-NMR (200 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.30 (m, 6H, 5-H, 6-H, 7-H), 1.69 (s, 3H,

9-H), 2.60 � 2.70 (m 1H, 7a-H), 3.26 � 3.35 (m, 1H, 4a-H), 7.34 (m, 3H, o-, p-Ph),

7.64 � 7.70 (m, 2H, m-Ph).

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.3 (q, C-9), 25.0 (t, C-6), 25.4 (t, C-7), 28.5 (t,

C-5), 48.9 (d, C-4a), 50.5 (d, C-7a), 63.1 (s, C-8), 3 (s, C-1), 96.0 (a, C-4), 127.4,

128.2 (5 x d, Ph), 136.5 (s, ipso-Ph).

V-20 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aα,α,α,α,8R*)-4,4a,7,7a-Hexahydro-1-methyl-8-ethyl-8-

methyl-4-phenyl-1,4-methano-1H-cyclopenta[d]pyridazin (5b)(FWE-1)

4a

7a

6 9

1011

128

14

57

H3C

Ph

CH3

N

N

CH2

CH3

5bNach AAV-6 wurden aus 358 mg (1.75 mmol) Isopyrazol 3b und 1.00 g (14.7 mmol)

Cyclopenten nach 14 d bei 12 kbar und 120 °C und anschließender

säulenchromatographischer [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester

EXPERIMENTALTEIL

99

(3 : 3 : 1)] Reinigung 369 mg (1.37 mmol, 78%) des Azoalkans 5b als gelbes Öl

erhalten.

Rf [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester (3 : 3 : 1)] = 0.70.

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 363 nm (1.918).

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3020, 3000, 2940, 2800, 1450, 1400, 1360.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.27 (t, 3H, 11-H), 0.73 (q, 2H, 10-H),

1.00 (s, 3H, 12-H), 1.23 � 1.60 (m, 6H, 5-H, 6-H, 7-H), 1.74 (s, 3H, 9-H), 3.59 � 3.64

(m, 1H, 7a-H), 4.37 � 4.43 (m, 1H, 4a-H), 7.41 � 7.50 (m, 4H, arom. H), 7.77 (d, 1H,

arom. H).

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 8.6 (q, C-11), 9.1 (q, C-12), 15.1 (q, C-9),

18.6 (t, C-10), 20.8 (t, C-6), 25.5 (t, C-5), 28.6 (t, C-7), 49.3 (d, C-7a), 50.6 (d, C-4a),

69.3 (s, C-8), 93.9 (s, C-1), 96.0 (s, C-4), 127.4 (d, p-Ph), 127.5 (2d, o- oder m-Ph),

128.4 (2d, o- oder m-Ph), 136.3 (s, ipso-Ph).

C18H24N2 (268.4): Ber. C, 80.55 H, 9.01 N, 10.40

Gef. C, 80.65 H, 9.37 N, 9.92

EXPERIMENTALTEIL

100

V-21 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aα,α,α,α,8R*)-1,8-Dimethyl-4-phenyl-8-(prop-2-ynyl)-4,4a,5,6,7,7a-hexahydro-1H-1,4-methano-cyclopenta[d]pyridazin(5c)

(FWE-2)

4a

7a

6 9

1012 128

7

11

5

H3C

Ph

CH3

N

N

CH2

5cNach AAV-6 wurden aus 367 mg (1.75 mmol) Isopyrazol 3c mit 1.00 g (14.7 mmol)

Cyclopenten nach 14 d bei 12kbar und 120°C und anschließender säulen-

chromatographischer [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester (3 : 3 : 1)]

Reinigung 399 mg (1.44 mmol, 82%) des Azoalkans 5c als farbloses Öl erhalten.

Rf [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester (3 : 3: 1)] = 0.70.

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 364 nm (2.172).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3320, 2900, 1590, 1450, 1420, 1350, 1250, 1000.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.15 (s, 3H, 12-H), 1.30 � 1.50 (m, 8H, 5-H,

6-H, 7-H, 10-H), 1.88 (s, 3H, 9-H), 2.10 (s, 1H, 11-H), 2.69 (m, 1H, 7a-H), 3.22 (m,

1H, 4a H), 7.30 � 7.50 (m, 4H, arom. H), 7.75 (d, 1H, arom. H).

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 13.7 (q, C-12), 15.1 (q, C-9), 20.7 (t, C-10),

25.3 (t, C-6), 25.6 (t, C-5), 28.7 (t, C-7), 49.7 (d, C-7a), 50.9 (d, C-4a), 64.7 (s, C-8),

71.3 (s, C-11), 81.2 (d, C-12), 94.0 (s, C-1), 96.0 (s, C-4), 127.8, (2 x d, arom. C),

128.7 (2 x d, arom. C), 128.9 (1 x d, arom. C), 136.1 (s, ipso-Ph).

EXPERIMENTALTEIL

101

C19H22N2 (278.4): Ber. C, 83.59 H, 7.97 N, 8.48

Gef. C, 82.97 H, 7.97 N, 8.59

V-22 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aα,α,α,α,8R*)-8-Allyl-1,8-dimethyl-4-phenyl-4,4a,5,6,7,7a-hexahydro-1H-1,4-methano-cyclopenta[d]pyridazin (5d)

(FWE-3)

H3C

Ph

CH2

CH3

N

N

4a

7a

6 9

1013 12

8

1

4

11

57

5dNach AAV-6 wurden aus 357 mg (1.75 mmol) des Isopyrazols 3d und 1.00 g

(14.7 mmol) Cyclopenten nach 14 d, 12 kbar bei 12 °C und anschließender

säulenchromatographischer [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester

(3 : 3 : 1)] Reinigung 352 mg (1.26 mmol, 72%) des Azoalkans 5d in Form einer

gelben Flüssigkeit erhalten.

Rf [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester (3 : 3: 1)] = 0.65.

UV (CH2Cl2): λ (log ε) = 363 nm (1.989).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3000, 2880, 1600, 1420, 1350, 880.


6-H, 7-H), 1.76 (s, 3H, 9-H), 2.67 (m, 1H, 7a-H), 3.29 (m, 1H, 4a-H), 4.70 (m, 2H, 12-

H), 5.15 (m, 1H, 11-H), 7.36 � 7.42 (m, 4H, arom. C), 7.60 (d, 1H, arom. C).

EXPERIMENTALTEIL

102

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.8 (t, C-10), 13.2 (q, C-12), 15.2 (q, C-9),

25.0 (t, C-10), 25.3 (t, C-6), (28.3, t, C-7), 30.8 (t, C-5), 50.0 (d, C-4a), 50.8 (d,C-7a),

65.6 (s, C-8), 93.8 (s, C-1), 95.6 (s, C-4),116.1 (t, C-12), 127.4 (2 x d, arom. C),

128.2 (2 x d, arom. C), 134.5 (d, C-11), 136.9 (s, ipso-Ph).

C19H22N2 (278.4): Ber. C, 81.38 H, 8.63 N, 9.99

Gef. C, 81.42 H, 8.54 N, 9.99

V-23 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aα,α,α,α,8R*)-8-Benzyl-1,8-dimethyl-4-phenyl-4,4a,5,6,7,7a-hexahydro-1H-1,4-methano-cyclopenta[d]pyridazin (5e)

(FWE-4)

4a

7a

6 9

1011H3C

Ph

CH2

CH3

N

N

Ph

1

4

8

57

5eNach AAV-6 wurden aus 357 mg (1.35 mmol) Isopyrazol 3e und 1.00 g (14.7 mmol)

Cyclopenten nach 14 d bei 12 kbar und 120 °C nach säulenchromatographischer

Reinigung [Petrolether / Dichlormethan / Essigsäureethylester (3 : 3 : 1)] und

Umkristallisation aus Petrolether / Dichlormethan (3 : 1) 392 mg (1.19 mmol, 88%)

Azoalkan 5e als gelbes Pulver erhalten.

Schmp.: 90 � 91 °C.

UV (C6H6): λmax (lg ε) = 364 nm (2.235).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3000, 2900, 2800, 1460, 1400, 1280, 1220, 1100, 1050, 900,

800.

EXPERIMENTALTEIL

103


6-H, 7-H), 1.64 (s, 3H, 9-H), 2.07 (dd, J = 3 Hz, 3 Hz, 2H, 10-H), 2.62 � 2.65 (m, 1H,

7a-H), 3.07 � 3.20 (m, 1H, 4a-H), 6.67 � 6.70 (m, 2H), 7.01 � 7.40 (m, 6H, arom. H),

7.90 � 8.00 (m, 2H, arom. H).


25.2 (t, C-7), 25.3 (t, C-5), 36.7 (t, C-10), 50.7 (d, C-7a), 51.3 (d, C-4a), 66.2 (s, C-8),

93.9 (s, C-1), 95.8 (s, C-4), 125.8, (2 x d, arom. C), 126.9 (d, arom. C), 126.2 (d,

arom. C), 127.3, (2 x d, arom. C), 128.3, (2 x d, arom.), 130.8 (2 x d, arom. C),

137.2, 137.5 (2 x s, ipso-Ph).

C23H26N2 (330.5): Ber. C, 83.59 H, 7.93 N, 8.48

Gef. C, 83.40 H, 7.79 N, 8.37

V-24 (1αααα,4αααα,4aαααα,7aαααα)-4,4a,7,7a-Tetrahydro-1,4-dimethyl-8,8-di(d3-methyl)-1,4-methano-1H-cyclopenta[d]pyridazin (5f)24a

(III-CHL-15)

D3C

CH3

CD3

CH3

N

N

4a

7a4

6

1

9

11

10

128

57

5fNach AAV-3 ergab die Hydrierung von 196mg (1.00 mmol) des ungesättigten

Azoalkans 4f nach 12 h bei ca. 20 °C 195 mg (0.98 mmol, 98%, Lit.:24a 99%)

Azoalkan 5f als farblose Flüssigkeit.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2960, 2820, 1430, 1360, 1330, 1070, 980, 860.

EXPERIMENTALTEIL

104

UV (CCl4): λmax (lg ε) = 364 nm (1.924).

1H-NMR (250 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.05 � 1.60 (m, 6H, 5-H, 6-H 7-H) 1.57 (s, 6H,

9-H, 10-H), 2.25 � 2.50 (m, 2H, 4a-H, 7a-H).

13C-NMR (63 MHz, CDCl3): δ = 12.1 (2 x q, C-9, C-10), 26.1 (2 x t, C-7, C-8),

28.5 (t, C-6), 50.6 (s, C-1, C-4), 60.0 (s, C-8), 90.8 (2 x d, C-4a, C-7a).

5.4. Synthese der Hausane 6a-f aus den Azoalkanen 5a-f durch Photodenitrogenierung

V-25 (1αααα,2ββββ,4ββββ,5αααα)-3,3-di(d3-methyl)-2-methyl-4-phenyltricyclo[3.3.0.02,4]-

octan (6a)(III-CHL-42)

D3C

Ph

CD3

CH31

2

45

97

3

68

6aGemäß AAV-7 wurden aus 182 mg (0.70 mmol) Azoalkan 5a in 5 ml n-Pentan nach

10 min Bestrahlung 152 mg (0.66 mmol, 95%, Lit.:17 100%) Hausan 6a als farblose

Flüssigkeit erhalten.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3060, 3030, 3000, 2900, 2840, 1580, 1480, 1410.


1.60 � 1.88 (m, 4H, 6-H, 8-H), 2.20 � 2.25 (m, 1H, 5-H), 2.49 � 2.54 (m, 1H, 1-H),

6.98 � 7.06 (m, 2H, m-Ph), 7.12 � 7.25 (m, 3H, o-, p-Ph).

EXPERIMENTALTEIL

105

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 8.4 (s, C-9), 25.0 (t, C-7), 27.1 (t, C-8),

27.7 (t, C-6), 28.5 (s, C-3), 33.7 (s, C-2), 38.9 (s, C-4), 41.3 (d, C-1), 42.6 (d, C-5),

125.2, (2 x d, arom. C), 126.5 (d, arom. C), 127.6 (2 x d, arom. C), 140.1 (s, ipso-Ph).

C17H16D6 (232.4): Ber. C, 87.86 (H + D), 12.14

Gef. C, 87.48 (H + D), 12.46

V-26 anti-(1αααα,2ββββ,3β,β,β,β,4ββββ,5αααα)-3-Ethyl-2,3-dimethyl-4-phenyltricyclo-[3.3.0.02,4]octan (6b)

(IV-CHL-13)

12

45

97

10 11

123

68

H3C

Ph

CH3

CH2

CH3

6bGemäß AAV-7 wurden aus 134 mg (0.50 mmol) Azoalkan 5b in 3 ml d8-Toluol nach

15 min Bestrahlung 118 mg (0.49 mmol, 98%) Hausan 6b als farbloses Öl erhalten.

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3010, 2940, 2870, 1450, 1380, 1270, 1140, 870.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.96 � 1.09 (t, 3H, 12-H), 1.24 (s, 3H, 9-H),

1.38 � 1.46 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.48 (s, 3H, 10-H), 1.82 � 1.87 (m, 2H, 11-H),

2.22 - 2.45 (q, 1H, 1-H), 2.53 � 2.55 (m, 1H, 5-H), 6.99 � 7.14 (m, 5H, arom. H).


25.0 (t, C-7), 27.1 (s, C-3), 27.7 (t, C-6), 28.5 (t, C-8), 30.9 (t, C-11), 37.0 (s, C-2),

38.9 (s, C-4), 41.3 (d, C-1), 42.6 (d, C-5), 125.2, (2 x d, arom. C), 126.5 (d, arom. C),

127.6 (2 x d, arom. C), 140.1 (s, ipso-Ph).

EXPERIMENTALTEIL

106

C18H24 (240.4): Ber. C, 89.94 H, 10.06

Gef. C, 89.78 H, 10.20

V-27 anti-(1αααα,2ββββ,3ββββ,4ββββ,5αααα)-2,3-Dimethyl-4-phenyl-3-prop-2'-ynyl-tricyclo[3.3.0.02,4]octan (6c)

(IV-CHL-28)

2

45

1

11 133

7

10

9

12

68

H3C

Ph

CH3

CH2

6cGemäß AAV-7 wurden aus 140 mg (0.50 mmol) Azoalkan 5c in 5 ml n-Pentan nach

20 min Bestrahlung 124 mg (0.48 mmol, 96%) Hausan 6c als gelbes Öl erhalten.

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3330, 3010, 2970, 1510, 1340, 1020, 880, 800.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.18 � 1.21 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.25 (s, 3H,

9-H), 1.37 (s, 3H, 10-H), 1.66 � 1.72 (m, 2H, 11-H), 1.89 (s, 1H, 13-H), 2.22 (m, 1H,

1-H), 2.46 (m, 1H, 5-H), 6.95 � 7.46 (m, 5H, arom. H).


25.2 (t, C-8), 27.7 (t, C-6), 28.3 (t, C-11), 30.0 (s, C-3), 33.8 (s, C-2), 38.7 (s, C-4),

41.4 (d, C-1), 42.8 (d, C-5), 68.3 (s, C-12), 69.0 (d, C-13), 125.8, (2 x d, arom. C),

126.9 (d, arom. C), 128.3 (2 x d, arom. C), 138.7 (s, ipso-Ph).

C19H22 (250.4): Ber. C, 91.14 H, 8.86

Gef. C, 90.78 H, 9.29

EXPERIMENTALTEIL

107

V-28 anti-(1αααα,2ββββ,3ββββ,4ββββ,5αααα)-3-Allyl-2,3-dimethyl-4-phenyltricyclo-[3.3.0.02,4]octan (6d)

(III-CHL-86)

12

45

97

10 11

13

3

12

68

H3C

Ph

CH3

CH2

6dGemäß AAV-7 wurden aus 120 mg (0.43 mmol) Azoalkan 5d in 3 ml CDCl3 nach

Bestrahlung 101 mg (0.40 mmol, 93%) 6d als schwach gelbes Öl erhalten.

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 2910, 2100, 1650.


1.50 � 1.76 (m, 4H, 7-H, 8-H), 2.21 (d, 2H, 6-H), 2.40 � 2.70 (m, 2H, 11-H), 2.70 (m,

1H, 1-H), 3.27 (m, 1H, 5-H), 4.82 � 5.10 (m, 2H, 13-H), 5.5 (m, 1H, 12-H),

7.00 - 7.25 (m, 5H, arom. H).


27.6 (t, C-8), 28.3 (t, C-6), 29.9 (s, C-3), 33.9 (s, C-2), 38.7 (s, C-4), 39.6 (t, C-11),

41.4 (d, C-1), 42.8 (d, C-5), 112.6 (d, C-12), 115.8 (t, C-13), 125.4 (d, arom. C),

127.9 (2 x d, arom. C), 128.8 (2 x d, arom. C), 137.0 (s, ipso-Ph).

C19H24 (252.4): Ber. C, 90.42 H, 9.58

Gef. C, 89.96 H, 9.79

EXPERIMENTALTEIL

108

V-29 anti-(1αααα,2ββββ,3ββββ,4ββββ,5αααα)-3-Benzyl-2,3-dimethyl-4-phenyl-tricyclo[3.3.0.02,4]octan (6e)

(III-CHL-94)

H3C

Ph

CH2

CH3

Ph

1 2

45

97

10 11

68

6eGemäß AAV-7 wurden aus 175 mg (0.58 mmol) Azoalkan 5e in 3 ml CDCl3 nach

156 mg (0.52 mmol, 89%) Hausan 6d als gelbes Öl erhalten.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2980, 2900, 2810, 2200, 1700, 1570, 1470, 1420, 1380, 1180,

1000, 810.


1.30 - 1.58 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 2.37 (m, 1H, 1-H), 2.62 (m, 1H, 5-H), 3.38 (d, 2H,

11-H), 6.94 � 7.13 (m, 10H, arom. H).


27.7 (t, C-8), 28.4 (t, C-6), 30.7 (s, C-3), 34.2 (s, C-2), 38.1 (s, C-4), 40.4 (t, C-11),

41.4 (d, C-1), 42.9 (d, C-5), 127.8 (5 x d, arom. C), 128.2 (s, ipso-Ph), 129.3 (5 x d,

arom. C), 130.3 (s, ipso-Ph).

C23H26 (302.5): Ber. C, 91.34 H, 8.66

Gef. C, 90.89 H, 8.79

EXPERIMENTALTEIL

109

V-30 (1αααα,2ββββ,4ββββ,5αααα)-3,3-Di(d3-methyl)-2,4-dimethyl-tricyclo[3.3.0.02,4]- octan (6f)17

(III-CHL-55)

D3C

CH3

CD3

CH31

2

45

97

10

11 123

6fNach AAV-7 wurden 200 mg (1.4 mmol) des Azoalkans 5f in 5 ml n-Pentan bestrahlt

und es wurden 146 mg (96%, Lit.:17 100%) des Hausans 6f als farbloses Öl erhalten.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2900, 2200, 1650, 1440, 1380, 1050.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.91 (s, 6H, 9-H, 10-H), 1.22 � 1.75 (m, 6H,

6-H, 7-H, 8-H), 2.07 � 2.11 (m, 2H, 1-H, 5-H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3):δ (ppm) = 7.5 (q, C-9), 8.4 (q, C-10), 26.9 (s, C-3),

31.1 (s, C-2), 33.7 (t, C-8), 37.2 (s, C-4), 39.2 (d, C-1), 50.1 (d, C-5), 131.6 (d, C-7

oder C-8), 131.9 (d, C-7 oder C-8).

C12H12D6 (168.3): Ber. C, 85.63 (H + D), 14.37

Gef. C, 85.48 (H + D), 14.32

EXPERIMENTALTEIL

110

5.5. Umlagerungsreaktionen der Hausane 6

5.5.1 Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6

V-31 (1R,3aS,6aR)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-ethyl-1,2-di(d3-methyl)-3-phenylpentalen (7a) und (1S,3aS,6aR)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-ethyl-1,2-di(d3-methyl)-3-phenylpentalen (8a)

(III-CHL-43)

CD3

Ph

CD3

H3CCD3

PhD3C

CH3

5

1

79

5

1

7

9

23

23

7a 8a

Nach AAV-8 wurden 110 mg (0.41 mmol) des Hausans 6a mit 10.2 mg (12.5 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat in Anwesenheit von 93.3 mg

(100 µl, 500 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml CDCl3 umgesetzt und nach

säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung wurden 89.9 mg (373 µmol,

91%, Lit.:17 100%) der Diastereomere 7a (83%) und 8a (13%) als farbloses Öl isoliert.

Die Diastereomeren 7a und 8a wurden als Gemisch erhalten.

Gemisch der Diastereomeren 7a und 8a:

Rf (Petrolether) = 0.81.

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3080, 3045, 3020, 2940, 2860, 1600, 1495, 1380, 700.

(1R,3aS,6aR)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-ethyl-1,2-di(d3-methyl)-3-phenyl

pentalen (7a):

EXPERIMENTALTEIL

111


7-H, 8-H), 1.62 (d, J = 3.0 Hz, 3-H, 9-H), 2.46 � 2.57 (m, 1H, 5-H), 3.50 � 3.65 (m,

1H, 1-H), 7.09 � 7.30 (m, 5H, Ph).

13C-NMR (100 MHz,CDCl3):δ (ppm) = 28.7 (q, C-11), 26.6 (t, C-6), 28.9, 30.5 (2 x t,

C-7, C-8), 48.3 (s, C-4), 50.2 (d, C-1), 53.1 (d, C-5), 125.8 (2 x d, arom C), 127.8, (d,

arom. C), 128.5 (2 x d, arom. C), 137.2 (s, C-3), 138.7 (s, C-2), 140.6 (s, ipso-Ph).

(1S,3aS,6aR)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-ethyl-1,2-di(d3-methyl)-3-phenyl-

pentalen (8a):


7-H, 8-H), 1.62 (d, J = 3.0 Hz, 3H, 9-H), 2.46 � 2.57 (m, 1H, 5-H), 3.50 � 3.65 (m, 1H,

1-H), 7.09 � 7.30 (m, 5H, Ph).

13C-NMR (100 MHz,CDCl3): δ (ppm) = 22.4 (q, C-11), 26.6 (t, C-6), 28.9, 30.5 (2 x t,

C-7, -8), 48.3 (s, C-4), 50.2 (d, C-1), 53.1 (d, C-5), 125.8, (2 x d, arom. C), 127.8, (d,

arom. C), 128.5 (2 x d, arom. C), 137.2 (s, C-3), 138.7 (s, C-2), 140.6 (s, ipso-Ph).

EXPERIMENTALTEIL

112

V-32 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,1-dimethyl-3phenyl-pentalen(7b) und (1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-Ethyl-1,1-dimethyl-3-phenylpentalen (8b)

(IV-CHL-21)

PhH3C

CH3

CH2

CH35

1

7

9 9

5

1

7

1110

12

12

11

10

23 2 3

CH3

PhH3C

CH2CH3

7b 8b

Nach AAV-8 wurden 120 mg (0.50 mmol) des Hausans 6b mit 13.0 mg (15.2 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat in Anwesenheit von 110 mg

(130 µl, 700 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml CDCl3 umgesetzt und nach

säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung wurden 96.6 mg (0.40 mmol,

80%) des Isomerengemischs 7b (82%) und 8b (18%) als farbloses Öl erhalten.

Isomerengemisch 7b und 8b:


IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3020, 2900, 1700, 1580, 1470, 1440.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,1-dimethyl-3-phenylpentalen (7b):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.07 (q, 3H, 9-H), 1.13 (s, 3H, 10-H),

1.57 (s, 3H, 11-H), 1.25 � 1.45 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.55 � 1.80 (m, 2H, 12-H),

2.05 (m, 1H, 1-H), 3.50 � 3.61 (m, 1H, 5-H), 7.19 � 7.45 (m, 5H, arom. H).


19.4 (t, C-12), 23.7 (t, C-7), 28.7 (t, C-6), 29.3 (t, C-8), 30.6 (s, C-2), 50.6 (d, C-1),

EXPERIMENTALTEIL

113

53.7 (d, C-5), 125.6 (d, p-Ph), 127.8 (2 x d, o- oder m-Ph), 128.2 (2 x d o- oder

m-Ph), 137.2 (s, C-3), 138.7 (s, C-2), 140.6 (s, ipso-Ph).

(1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,1-dimethyl-3-phenylpentalen

(8b):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.05 (q, 3H, 10-H), 1.70 (d, J = 2.6

Hz,3H, 13-H), 2.50 (q, 1H, 1-H), 3.12 (m, 1H, 5-C), 7.20 � 7.45 (m, 5H, arom. H); die

fehlenden Signale waren überlagert von denen des Isomers 7b.

13C-NMR (100 MHz,CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-13) 18.4 (q, C-10), 22.4 (q,

C-12), 23.0 (t, C-11), 26.6 (t, C-5 oder C-6), 27.9 (t, C-5 oder C-6), 29.0 (t), 30.5 (t, 7-

C), 48.3 (d, C-1), 50.2 (s, C-2), 53.5 (d, C-5), 127.8 (2 x d, arom. C), 128.5 (2 x d,

arom. C), 137.2 (s, C-2 oder C-3), 138.7 (s, C-2 oder C-3), 140.6 (s, ipso-Ph).

C18H24 (240.0) Ber. C, 89.94 H, 10.06

Gef. C, 89.67 H, 10.50

V-33 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,1-dimethyl-3-phenyl-2-(2-propynyl)-pentalen (7c) und (1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-dimethyl-3-phenyl-1-(2-propynyl)-pentalen (8c)

(IV-CHL-31)

9 913

12

PhH3C

CH3

CH25

1

710

10

5

1

7

11

131168 6

8

CH3

PhH3C

CH2

7c 8c

EXPERIMENTALTEIL

114

Analog AAV-8 wurden aus der Umsetzung von 136 mg (0.54 mmol) Hausan 6 mit

13.2 mg (16.0 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat in

Anwesenheit von 129 mg (140 µl, 770 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml CDCl3 und

anschließender säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung 111 mg

(467 µmol, 86%) des Isomerengemischs aus 7c (87%) und 8c (13%) in Form eines

farblosen Öls isoliert.

Gemisch der Isomeren 7c und 8c:


IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3300, 2960, 1680, 1620, 1380.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,1-dimethyl-3-phenyl-2-(2-propynyl)-

pentalen (7c):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.13 (s, 3H, 11-H), 1.23 (s, 3H, H-10),

1.35 - 1.65 (m, 6H, H-6, H-7, H-8), 2.36 (m, 1H, 1-H), 2.99 (ps.q, 2H, 11-H),

3.62 (m, 1H, 5-H), 4.00 (s, 1H, 13-H), 7.19 � 8.00 (m, 5H, arom. H).


25.6 (t, C-8), 26.9 (t, C-6), 27.9 (t, C-11), 49.5 (s, C-2), 50.3 (d, C-1), 54.4 (d, C-5),

69.4 (s, C-12), 83.9 (d, C-13), 127.2 (2 x d, o- oder m-Ph), 128.4 (d, p-Ph), 129.6 (2 x

d, o- oder m-Ph), 136.5, 140.3, 143.5 (3 x s, C-3, C-4, ipso-Ph).

(1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-dimethyl-3-phenyl-1-(2-propynyl)-

pentalen (8c):


7-H, 8-H), 2.02 (d, J = 2.68, 3H, 14-H), 3.62 (m, 1H, 5-H); die fehlenden Signale

waren überlagert mit denen des Isomers 7c.

EXPERIMENTALTEIL

115

13C-NMR (100 MHz,CDCl3): δ (ppm) = 9.9 (t, C-11), 18.9 (q, C-14), 23.1 (q, C-10),

25.6 (t, C-6 oder C-7 oder C-8), 26.9 (t, C-6 oder C-7 oder C-8), 27.9 (t, C-6 oder C-7

oder C-8), 29.5 (C-2), 50.8 (d, C-1), 52.9 (d, C-5), 66.8 (s, C-12), 82.6 (d, C-13),

125.6, 127.2 (2 x d, arom. C), 128.4 (d, arom. C), 129.9 (2 x d, arom. C), 138.4 (s,

C-3), 141.2 (s, C-4), 143.0 (s, ipso-Ph).

C19H22(250.4): Ber. C, 91.14 H, 8.86

Gef. C, 90.78 H, 8.91

V-34 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalene (7d) und (1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-allyl-1,2-dimethyl-3-phenyl-pentalene (8d)

(III-CHL-87)9 9

13

12

PhH3C

CH3

CH25

1

710

10

51

7

12

11

11

13

23 2 3

68 68

CH3

Ph H3C

CH2

7d 8dNach AAV-8 wurde eine Lösung von 101 mg (0.40 mmol) des Hausans 6e und

104 mg (116 µl, 527 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml CDCl3 mit 11.7 mg

(13.0 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat versetzt. Nach 18 h

Reaktionszeit und anschließender Kugelrohrdestillation (100 °C, 0.1 Torr) wurden

85.6 mg (343 µmol, 85%) der beiden isomeren Olefine 7d (79%) und 8d (21%) als

farbloses Öl erhalten. Die Isomere 7d und 8d konnten nur in Form eines Gemisches

isoliert werden.

EXPERIMENTALTEIL

116

Gemisch der beiden Isomere 7d und 8d:

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3060, 2900, 1680, 1640, 1440, 1360, 990, 810.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7d):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm)= 1.08 (s, 3H, 9-H), 1.10 (s, 3H, 10-H),

1.39 - 1.60 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 2.22 (m, 2H, 11-H), 2.84 (ps.q, 1H, 1-H), 3.64 (m,

1H, 5-H), 5.65 (m, 2H, 13-H), 5.80 � 5.95 (m, 1H, 12-H), 7.15 � 7.38 (m, 5H,

arom. H).

13C NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-9), 26.6 (t, C-7), 29.1 (t, C-8), 29.7

(q, C-10), 30.5 (t, C-8), 40.2 (t, C-11), 49.0 (d, C-1), 52.4 (d, C-5), 53.9 (s, C-2),

115.1 (d, C-12), 116.1 (t, C-13), 125.6 (2 x d, o- oder m-Ph), 129.7 (d, p-Ph),

132.5 (2 x d, o- oder m-Ph), 138.2, 141.4, 146.0 (3 x s, C-3, C-4, ipso-Ph).

(1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-allyl-1,2-dimethyl-3-phenyl-pentalen

(8d):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.07(s, 3H, 9-H), 1.67 (d, 3H, J = 2.28 Hz, 13-

H), 1.39 � 1.42 (m, 2H, 6-H oder 7-H oder 8-H), 2.28 (m, 1H, 1-H); die restlichen

Signale waren überlagert mit denen des Isomers 7d.

13C-NMR (100 MHz,CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-9), 22.4 (q, C-13), 26.6 (t, C-8),

29.0 (t, C-7), 29.8 (t, C-4), 30.7 (t, C-10), 47.8 (s, C-2), 48.3 (d, C-1), 50.1 (d, C-5), ,

115.1 (d, C-11), 116.7 (s, C-12), 127.9 (2 x d, o- oder m-Ph), 128.1 (2 x d, o- oder

m-Ph), 129.1 (d, arom. C), 138.2, 141.2, 143.9 (3 x s, C-3, C-4, ipso-Ph).

C19H24(252.4): Ber. C, 90.42 H, 9.58

Gef. C, 89.89 H, 9.41

EXPERIMENTALTEIL

117

V-35 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7e) und (1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-benzyl-1,2-dimethyl-3-phenyl-pentalen (8e)

(III-CHL-89)9 9PhH3C

CH3

CH2

Ph51

7

11

10

51

7

11

10

22 33

68 68

CH3

PhH3C

CH2 Ph

7e 8eGemäß AAV-8 wurde eine Lösung von 78.0 mg (0.31 mmol) Hausan 6e und 80.6 µl

(89.0 mg, 478 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml CDCl3 mit 8.20 mg (10.0 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Nach 6 h

Reaktionszeit und anschließender säulenchromatographischer (Petrolether)

Reinigung wurden 59.6 mg (236.8 µmol, 76%) der beiden Isomere 7e (77%) und

8e (23%) als farbloses Öl erhalten. Die Isomere 7e und 8e konnten nur in Form eines

Gemisches isoliert werden.

Gemisch der beiden Isomere 7e und 8e:

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3040, 3000, 2900, 2840, 1580, 1450, 1430, 1430, 1060.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen

(7e):


1.06 - 3.16 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 2.43 (m, 1H, 1-H), 3.60 (d, J = 2 Hz, 2H, 11-H),

3.71 (m, 1H, 5-H), 6.95 � 7.15 (m, 10H, arom. H).


28.4 (t, C-8), 32.2 (t, C-6), 42.9 (t, C-11), 50.2 (d, C-1), 52.1 (d, C-5), 54.1 (s, C-2),

EXPERIMENTALTEIL

118

128.6 (4 x d, arom. C), 128.7 (s, C-3 oder C-4), 129.3 (4 x d), 133.1 (2 x d),

136.2 (C-3 oder C-4), 138.9 (s, arom. C), 146.1 (s, arom. C).

(1bS,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-hexahydro-1-benzyl-1,2-dimethyl-3-phenylpentalen

(8e):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.05 � 1.80 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.31 (s,

3H, H-10), 1.70 (s, 3H, H-11), 2.34 (m, 1H, 1-H), 3.30 (d, J = 2 Hz, 2H, 11-H),

fehlende Resonanzen konnten wegen Überlagerung nicht zugeordnet werden.

13C-NMR (100 MHz,CDCl3): δ (ppm) = 11.8 (q, C-12), 22.9 (q, C-10), 27.7 (t, C-7),

28.4 (t, C-8), 41.4 (7, C-6), 42.9 (t, C-11), 49.7 (d, C-1), 50.2 (d, C-5), 54.1 (s, C-2),

125.5 (2 x d, arom. C), 128.6 (4 x d, arom. C), 128.7 (s, C-3 oder C-4), 129.3 (2 x d,

arom. C), 130.8 (s, C-3 oder C-4), 133. 1 (2 x d, arom. C), 136.2, 146.1 (2 x s,

arom. C).

C23H26(250.4): Ber. C, 92.34 H, 8.66

Gef. C, 92.01 H, 8.78

5.5.2. Säurekatalysierte Umlagerung der Hausane 6

5.5.2.1. Umsetzung der Hausane 6 mit TFA

Die Umsetzung der Hausane 6 mit TFA erfolgte nach AAV-9. Es wurden jeweils nur

die Isomere 7 und 8 beobachtet, deren Charakterisierung in Abschnitt 5.5.1. (V-31 bis

V-35) erfolgte. In tabellarischer Form werden die Reaktionsbedingungen und die

erhaltenen Produktverhältnisse zusammengefasst.

119

EXPER

IMEN

TALTEIL

Tabelle 5.1: Reaktionsbedingungen und Isomerenverhältnisse der Umsetzung der Hausane 6 mit TFA

Hausan TFA Zeit Ausbeute Isomeren-verhältnisa

Labor-journal [mg] [mmol] [µl] [mg] [µmol] [h] [mg] [mmol] [%] 7 8

V-36 III-CHL-88 6b 116 0.50 20.0 12.1 260 18 95.1 0.38 76 88 12

V-37 IV-CHL-20 6c 101 0.42 16.9 10.2 247 36 84.8 0.35 84 75 25

V-38 IV-CHL-38 6d 80 0.32 13.0 7.93 166 12 64.2 0.25 79 93 7

V-39 IV-CHL-10 6e 63 0.52 12.0 7.23 154 24 57.3 0.23 91 66 34

V-40 IV-CHL-11 6b 180 0.60 25.0 15.1 323 24 155 0.51 86 65 35

a Umsatz, Materialbilanz und Isomerenverhältnisse wurden durch 1H-NMR-Analyse (400 MHz, CDCl3) des Rohproduktgemischs bestimmt. Die

Summe der aromatischen Signale diente dabei als interner Standard; Fehler ±5% des jeweils angegebenen Wertes. Umsatz und Materialbilanzen

waren > 90%. Als Lösungsmittel wurde für die Versuche in der Tabelle ausschließlich CDCl3 verwendet.

119

EXPERIMENTALTEIL

120

5.5.2.2. Umsetzung der Hausane 6 mit HClO4

V-41 (3S,3aR,6aS)-rel-2,3-Di(d3-methyl)-3-methyl-1-phenylpentalen (7a),(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-methyl-1,2-di-(d3-methyl)-1-phenylpentalen (7'a) und (1S,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-methyl-1,2-di(d3-methyl)-1-phenylpentalen (8'a)

(III-CHL-59)

CD3

Ph

CH3

D3C5

1

7CD3

CD3

CH3

Ph

PhCD3

CH3

CD3

1

5 5

1

7 79 9 9

23 2

34

34

268 68 68

7a 7'a 8'a

Gemäß AAV-9 wurden aus 174 mg (0.77 mmol) Hausan 5a und 20 µl 70%iger

HClO4-Lösung in 10 ml CDCl3 nach 48 h Reaktionszeit bei ca. 20 °C und

anschließender säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung 160 mg

(0.706 µmol, 92%, Lit.:18, 92%) eines Gemisches der isomeren Cyclopentene 7a(34%), 7'a (46%) und 8'a (20%) als farbloses Öl erhalten.

Isomerengemisch 7a, 7'a und 8'a:

RF [CH2Cl2 / PE (1 : 1)] = 0.84.

IR (CCl4): ν~ (cm-1) = 3080 cm-1, 3040, 3020, 2940, 2860, 1600, 1500, 1460, 1380.

(3S,3aR,6aS)-rel-2,3-Di(d3-methyl)-3-methyl-1-phenylpentalen (7a):

siehe Versuch V-31

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-methyl-1,2-di(d3-methyl)-1-

phenylpentalen (7'a):

EXPERIMENTALTEIL

121

1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ (ppm) = 0.65 � 0.80 (m, 1H, 6-H), 0.90 � 1.05 (m, 1H,

6-H), 1.44 (s, 3H, 11-H), 1.45 (ps. q, J = 1.0 Hz, 3H, 9-H), 1.63 (d, J = 1.8 Hz, 3H,

10-H), 1.05 � 1.80 (m, 4H, 7-, 8-H), 2.31 � 2.42 (mc, 1H, 5-H), 2.90 � 3.10 (m, 1H,

1-H), 7.09 � 7.30 (m, 5H, arom. H).

13C-NMR (CDCl3, 100 MHz): δ (ppm) = 11.4 (q, C-10), 12.9 (q, C-9), 26.2 (t, C-7),

27.3 (q, C-11), 30.3 (t, C-8), 30.9 (t, C-6), 53.2 (d, C-1), 54.6 (d, C-5), 57.4 (s, C-4),

125.2, 127.5, 128.1 (5 x d, arom. C), 135.0, 135.7, 145.6 (3 x s, C-2, C-3, ipso-Ph).

(1S,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-methyl-1,2-di(d3-methyl)-1-phenyl-

pentalen (8'a):

1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ (ppm) = 1.04 (s, 3H, 10-H), 1.05 (s, 3H, 11-H),

1.10 - 1.60 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.62 (d, J = 3.0 Hz, 9-H), 2.46 � 2.57 (m, 1H, 5-H),

3.50 � 3.65 (m, 1H, 1-H), 7.09 � 7.30 (m, 5H, arom. H).

13C-NMR (CDCl3, 100 MHz): δ (ppm) = 11.4 (q, C-9), 22.4, 28.7 (2 x q, C-10, C-11),

26.6 (t, C-6), 28.9, 30.5 (2 x t, C-7, C-8), 48.3 (s, C-4), 50.2 (d, C-1), 53.1 (d, C-5),

125.8 (2 x d, arom. C), 127.8 (d, arom. C), 128.5 (5 x d, Ph), 137.2 (s, C-3), 138.7 (s,

C-2), 140.6 (s, ipso-Ph).

die Zuordnung der Signale wurde durch HH- und CH-Korrelation gesichert.

V-42 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7b), (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,3-dimethyl-1-phenylpentalen (7'b) und (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-ethyl-1,2-dimethyl-3-phenylpentalen(8'b).

(IV-CHL-40)

EXPERIMENTALTEIL

122

68 68 6

8

PhH3C

CH3

CH2

CH3

51

7

911

10

CH2

CH3

CH3

Ph

CH3

5

1

911

10

712

12

9

51

7

11

10 12

PhCH3

CH3

CH2

CH32

233 3

4 4 4

7b 7'b 8'b

Gemäß AAV-9 wurden aus 60.3 mg (0.23 mmol) Hausan 6c und 10 µl 70%iger

HClO4-Lösung in 1 ml CDCl3 nach 18 h Reaktionszeit und säulenchromato-

graphischer (Petrolether) Reinigung 52.0 mg (0.20 mmol, 87%) eines Gemisches der

drei Isomere 7b (31%), 7'b (49%), 8'b (20%) als farbloses Öl erhalten.

Isomerengemisch 7b, 7'b und 8'd:


IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3020, 2900, 1700, 1580, 1470, 1440.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-

pentalen (7b): Siehe Versuch V-32

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-ethyl-1,3-dimethyl-1-phenyl-

pentalen (7'b):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.49 � 0.66 (m, 4H, 7-H, 8-H), 1.32 (s, 3H,

10-H), 1.62 (d, J = 1.8 Hz, 3H, 9-H), 2.03 � 2.09 (t, 2H, 11-H), 2.35 � 2.40 (m, 1H,

1-H), die übrigen Resonanzen konnten auf Grund der Überlappung mit den Signalen

des Isomers 7c nicht zugeordnet werden.


27.0 (q, C-9), 29.5 (t, C-8), 30.9 (t, C-6), 31.9 (t, C-11), 49.4 (d, C-1), 51.2 (d, C-5),

63.9 (s, C-4), 121.1 (d, arom. C, 126.9 (2 x d, arom. C), 131.6 (2 x d, arom. C)

134.1, 134.4 145.6 (3 x s, C-2, C-3, ipso-Ph).

EXPERIMENTALTEIL

123

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-3-ethyl-1,2-dimethyl-3-phenylpentalen

(8'b):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.62 (t, J = 7 Hz 3H, 12-H), 1.62 (s, 3H, 9-H),

1.64 (s, 3H, 10-H), 7.20 � 7.45 (m, 5H, arom. H), die übrigen Resonanzen konnten

nicht zugeordnet werden.


24.3 (t, C-7), 27.1 (t, C-8), 27.6 (t,. C-6), 30.9 (t, C-11), 48.9 (d, C-1), 53.5 (d, C-5),

63.9 (s, C-4), 121.8 (2 x d, o- oder m-Ph), 122.5 (d, p-Ph), 124.0 (s, C-2 o- C-3),

124.1 (s, C-2 oder C-3), 127.5 (2 x d, o- oder m-Ph), 147.6 (s, ipso-Ph).

C18H24 (240.4): Ber. C, 89.94 H, 10.06

Gef. C, 89.55 H, 10.45

V-43 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,1-dimethyl-3-phenyl-2-(2-ropynyl)pentalen (7c), (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2-phenyl-2-(2-propynyl)pentalen (7'c) und (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,3-methyl-1-phenyl-1-(2-propynyl)pentalen (8'c).

(IV-CHL-41)

68

12

12

33CH2

PhH3C

CH3

5

1

7

9

11

10

13

CH2

CH3

CH3

Ph5

1

9

11

13

10

7

9

5

1

7 10

12

13

PhCH2

CH3

CH3

11

7c 7'c 8'c

Nach AAV-9 erhielt man aus 90.0 mg (0.37 mmol) Hausan 6c und 10 µl 70%iger


EXPERIMENTALTEIL

124

graphischer Reinigung (Petrolether) 62.1 mg (0.27 mmol, 72%) der 7c (35%), 7'c(48%), 8'c (17%) als farbloses Öl.

Gemisch der Isomere 7c, 7'c und 8'c:


IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3010, 2910, 1690, 1580, 1470, 1440.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,1-dimethyl-3-phenyl-2-(2-propynyl)-

pentalen (7c): Siehe V-33

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2-phenyl-2-(2-propynyl)-

pentalen (7'c):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.33 (s, 3H, H-9), 1.63 (s, 3H, H-10), 2.59 (ps.

q, 1H, 1-H), 3.88 � 3.92 (m, 1H, 5-H), fehlende Signale waren überlagert mit denen

der Isomere 7c und 8'c.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 14.2 (q, C-10), 20.1 (t, C-11), 23.9 (t, C-7),

27.0 (t, C-8), 30.3 (q, C-9), 31.7 (t, C-6 ), 50.7 (d, C-1), 51.5 (d, C-5), 64.1 (s, C-4),

67.1 (d, C-13), 82.9 (d, C-12), 121.8 (d, p-Ph), 122.6 (2 x d, o- oder m-Ph), 127.5 (2 x


(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,3-methyl-1-phenyl-1-(2-propynyl)-

pentalen (8'c):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.64 (s, 3H, 9-H), 1.65 (s, 3H, 10-H) 2.79 (q,

2H, 11-H), 3.62 (m, 1H, 5-H), fehlende Signale waren überlagert mit denen der

anderen Isomeren.


26.0 (t, C-8), 27.0 (t, C-6), 29.0 (t, C-11), 50.8 (d, C-1), 52.9 (d, C-5), 64.8 (s, C-4),

EXPERIMENTALTEIL

125

73.1 (s, C-12), 85.6 (d, C-13), 121.9 (d, p-Ph), 122.7 (2 x d, o- oder m-Ph), 125.2 (2 x


C19H22(250.4): Ber. C, 91.14 H, 8.86

Gef. C, 90.78 H, 8.91

V-44 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7d), (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,3-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7'd) und (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-allyl-1,2-dimethyl-1-phenylpentalen (8'd)

(IV-CHL-42)

68

12

12

33CH2

PhH3C

CH3

5

1

7

9

11

10

13

CH2

CH3

CH3

Ph5

1

9

1113

10

7

9

5

1

7 10

12

13

PhCH2

CH3

CH3

11

7d 7'd 8'd

Gemäß AAV-9 wurden aus 60.0 mg (0.23 mmol) Hausan 6d und 10 µl 70%iger


graphischer Reinigung (Petrolether) 52.7 mg (0.21 mmol, 87%) der isomeren

Cyclopentene 7d (33%), 7'd (46%) und 8'd (21%) in Form eines farblosen Öls

erhalten.

Gemisch der Isomere 7d, 7'd und 8'd:


IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3060, 2900, 1680, 1640, 1440, 1360, 990, 810.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,1-dimethyl-3-phenyl-pentalen (7d):

Siehe Versuch V-34.

EXPERIMENTALTEIL

126

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-allyl-1,3-dimethyl-3-phenyl-

pentalen (7'd):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.39 (s, 3H, 10-H), 1.67 (s, 3H, 9-H), 2.72 (dd,

2H, 11-H), 5.72 � 5.80 (m, 2H, 13-H), fehlende Signale waren überlagert mit denen

der Isomeren 7d und 7'd.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-9), 26.6 (t, C-7), 29.1 (t, C-8), 29.7

(q, C-10), 30.5 (t, C-6), 40.2 (t, C-11), 49.0 (d, C-1), 52.4 (d, C-5), 53.9 (s, C-4), 115.1

(t, C-13), 116.1 (d, C-12), 125.6 (2 x d, o- oder m-Ph), 132.5 (2 x d, o- oder m-Ph),

138.2 (d, p-Ph), 139.2, 141.4, 146.0 (3 x s, C-2, C-3, ipso-Ph).

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-allyl-1,2-dimethyl-1-phenylpentalen

(8'd):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.49 (s, 3H, C-9), 1.65 (s, 3H, C-10),

2.70 - 2.75 (m, 1H, 1-H), 5.51 � 5.58 (m, 2H, 13-H), nicht aufgeführte Signale waren

überlagert mit denen der Isomere 7d und 8d.


27.0 (t, C-8), 29.0 (t, C-6), 31.7 (t, C-11), 46.4 (d,. C-1), 49.4 (d, C-5), 64.4 (s, C-4),

115.1 (d, C-12), 116.7 (t, C-13), 121.6, (2 x d,arom. C), 122.9, (d, arom. C),

125.0 (2 x d,arom. C), 130.9, 132.8, 148.6 (3 x s, C-2, C-3, ipso-Ph).

C19H24(252.4): Ber. C, 90.42 H, 9.58

Gef. C, 89.89 H, 9.41

EXPERIMENTALTEIL

127

V-45 (3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,1-dimethyl-3-phenylpentalen (7e), (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,3-dimethyl-1-phenylpentalen (7'e) und (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-benzyl-1,2-dimethyl-1-phenylpentalen (8'e)

(IV-CHL-43)

CH2

PhH3C

CH3

Ph51

7

9

11

10

CH2

CH3

CH3

Ph

PhPhCH2

CH3

CH3Ph

1

5 5

1

99

10

11

11

10

7 7

7e 7'e 8'e

Gemäß AAV-9 wurden aus 90.0 mg (0.37 mmol) Hausan 6e und 10 µl 70%iger

HClO4-Lösung in 3 ml CDCl3 nach 12 h Reaktionszeit und anschließender

säulenchromatographischer [Petrolether / Dichlormethan (1 : 1)] Reinigung 62.8 mg

(263 µmol, 72%) der isomeren Cyclopentene 7e (38%), 7'e (47%) und 8'e (25%) in

Form eines farblosen Öls erhalten.

Gemisch der beiden Isomere 7e, 7'e und 8e:

Rf (Petrolether) = 0.78

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3040, 3000, 2900, 2840, 1580, 1450, 1430, 1430, 1060.

(3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,1-dimethyl-3-phenylpentalen (7e):

Siehe Versuch V-35

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-2-benzyl-1,3-dimethyl-1-phenyl-

pentalen (7'e):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.81 � 0.99 (m, 6H, 6-H, 7-H, 8-H), 1.34 (s,

3H, 10-H), 1.67 (s, 3H, 9-H), 3.33 (d, 2H, 11-H), fehlende Signale waren überlagert

mit denen der anderen Isomere.

EXPERIMENTALTEIL

128


28.4 (t, C-8), 32.2 (t, C-6), 34.3 (C-3), 41.4 (d, C-5), 42.9 (t, C-11), 50.2 (d, C-1),

54.1 (s, C-4), 128.5 (2 x d, arom. C), 128.6 (2 x d, arom. C), 128.7 (s, ipso-Ph),

129.2 (2 x d, arom. C), 129.3 (2 x d, arom. C), 133.1, 136.2, 146.1 (3 x s, C-2, C-3,

ipso-Ph).

(1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1-benzyl-1,2-dimethyl-1-phenyl-

pentalen (8'e):


3.10 (q, 2H, 11-H), fehlende Signale waren überlagert mit denen der anderen

Isomere.


27.0 (t, C-8), 29.8 (t, C-6), 31.7 (t, C-11), 45.9 (d, C-1), 46.5 (s, C-4), 50.7 (d, C-5),

121.6 (2 x d, arom. C), 123.6 (2 x d, arom. C), 125.5 (s, ipso-Ph), 127.0 (2 x d,

arom. C), 129.2 (2 x d, arom. C), 129.5 (2 x d, arom. C), 133.0, 138.1, 148.3 (3 x s,

C-2, C-3, ipso-Ph).

C23H26(250.4): Ber. C, 92.34 H, 8.66

Gef. C, 92.01 H, 8.78

EXPERIMENTALTEIL

129

V-46 (1S,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-di(d3-methyl)-1,3-dimethyltetramethylpentalen (7f) und (1R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-di(d3-methyl)-1,3-dimethyltetramethylpentalen (8f)17

(IV-CHL-44)

CH3CD3

CH3

D3C

CH3

CD3

D3C

CH3

1

3a

6a

5 5

6a

3a

7

8 7'8

2 21

7f 8f

Nach AAV-9 wurden aus 154 mg (0.57 mmol) des Hausans 5a und 20 µl 70%iger

HClO4-Lösung in 3 ml CDCl3 nach 2 h Reaktionszeit und anschließender

säulenchromatographischer Reinigung (Petrolether) 133 mg (490 µmol, 87%,

Lit.:17 97%) der beiden Diastereomere 7f (69%) und 8f (31%) als farbloses Öl

erhalten.

Isomerengemisch 7f und 8f:

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2900, 2810, 1440, 1420, 1350, 1150, 1130, 1115, 1005, 920.

(1S,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-di(d3-methyl)-1,3-dimethyltetramethyl-

pentalen (7f):

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 0.92 (s, 3H, 7-H), 1.30 � 1.56 (m, 6H, 5-H, 6-H, 7-H),

2.05 � 2.15 (m 1H, 6a-H), 2.91 (m, 1H, 3a-H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.3 (q, C-8), 22.3 (q, C-7), 26.7, 29.1, 29.7

(3 x t, C-4, C-5, C-6), 47.2 (s, C-1), 51.7 (d, C-6a), 53.2 (d, C-3a), 131.4, 136.8 (2 x s,

C-2, C-3).

1,3a,4,5,6,6a-Hexahydro-1,2-di(d3-methyl)-1,3-dimethyltetramethylpentalen (8f):

EXPERIMENTALTEIL

130


6-H, 7-H), 2.05 � 2.15 (m 1H, 6a-H), 2.91 (m, 1H, 3a-H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.3 (q, C-8), 26.7 (q, C-7), 26.7 (t, C-4 ),

29.1 (t, C-6), 29.5 (q, C-7), 29.7 (t, C-5), 47.2 (s, C-1), 51.7 (d, C-6a), 53.2 (d, C-3a),

131.4, 136.8 (2 x s, C-2, C-3).

5.6. Darstellung der Vorstufen für die Synthese der Hausane 14

5.6.1. Synthese der Diketone 10

V-47 2-Benzoyl-2-methylcyclohexanone (10a)71

(I-CHL-75)

4

5 7

O

Ph

O

CH3

13

68

10a

Abweichend von der Literaturvorschrift Lit.:71 wurden nach AAV-10 aus 2.16 g

(10.1 mmol) 2-Benzoylaceton, 5.00 g (38.5 mmol) K2CO3 und 3.26 g (2.00 ml,

22 mmol) Methylidodid in 50 ml DMSO nach 3 d bei 20 °C 1.81 g (8.33 mmol, 84%,

Lit.:71 64%) des methylierten Diketons 10a in Form eines farblosen Öls erhalten.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.39 (s, 3H, 8-H); 1.32 �2.45 (m, 6H, 7-H),

2.91 - 2.95 (m, 2H, 4-H), 7.19 � 7.78 (m, 4H, arom. H), 7.94-7.99 (m, 2H, arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

131

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 22.3 (q, C-8), 22.5, 28.9, 40.3, 42.6 (4 x t,

C-4, C-5, C-6, C-7), 63.4 (s, C-2), 128.7 (4 x d, o- u. m-Ph), 132.8 (d, p-Ph),

136.1 (s, ipso-Ph), 186.5 (s, C-1 oder C-3), 197.8 (s, C-1 oder C-3).

V-48 2-Acetyl-2-methylcyclohexanone (10b)72

(II-CHL-1)

9

4

5 7

O

CH3

O

CH3

13

6

8

10bAbweichend von der Literaturvorschrift Lit.72 wurden nach AAV-10 aus 2.52 g

(2.31 ml, 18.2 mmol) 2-Acetylcyclohexanon, 10.0 g (75.5 mmol) K2CO3 und 5.33 g

(2.22 ml, 36.0 mmol) Methyliodid in 70 ml DMSO nach 2 d bei 20 °C 2.16 g

(13.0 mmol, 73%, Lit.:72 76%) des methylierten Diketons 10b als schwach gelbe


1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.25 (s, 3H, 8-H), 1.66 � 2.09 (m, 8H, 4-H, 5-H,

6-H, 7-H), 2.11 (s, 3H, 9-H).

5.6.2. Darstellung der Isopyrazole 11

V-49 3a-Methyl-3-phenyl-3a,5,6,7-tetrahydro-4H-Indazole (11a)(I-CHL-77)

Ph

N N

12

3

6

8 4

5 7

11a

EXPERIMENTALTEIL

132

Nach AAV-10 wurden aus 1.83 g (8.31 mmol) Diketon 10a, 50.1 mg (0.50 ml,

9.00 mmol) Hydrazinhydrat in 40 ml CH2Cl2 nach 3 d bei 20 °C und anschließender

Umkristallisation aus Ethanol 1.36 g (6.43 mmol, 81%) Isopyrazol 11a als weißes

Pulver erhalten.

Schmp.: 122 � 123 °C.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3050, 2970, 2910, 1720, 1445, 990.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.30 (s, 3H, 8-H); 1.32 �1.70 (m, 2H, H-4 oder

H-5 oder H-6 oder H-7), 2.15 - 2.18 (m, 4H, H-4 oder H-5 oder H-6 oder H-7), 2.40 �

2.45 (m, 1H, H-4 oder H-5 oder H-6 oder H-7), 2.90 � 2.95 (m, 1H, H-4 oder H-5 oder

H-6 oder H-7). 7.40-7.47 (m, 3H, arom. H), 7.94-7.99 (m, 2H, arom. H)

13C-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 18.4 (q, C-8), 20.8, 26.3, 28.7, 37.8,(4 x t,

C-4, C-5, C-6, C-7), 59.3 (s, C-2), 127.5 (2 x d, o- oder m-Ph), 128.7 (2 x d, o- oder

m-Ph), 128.9 (s, ipso-Ph), 132.6 (d, p-Ph), 178.6 (s, C-3), 182.7 (s, C-1).

C14H16N2 (212.3): Ber. C, 79.21 H, 7.60 N, 13.20

Gef C, 79.01 H, 7.45 N, 13.16

V-50 3a-Methyl-3-phenyl-3a,5,6,7-tetrahydro-4H-Indazole (11b)(II-CHL-5)

12

3

6

8

N N

9

4

5 7

11bNach AAV-10 wurden aus 2.00 g (13.1 mmol) des Diketon 10b und 0.69 g (0.70 ml,

15.0 mmol) Hydrazinhydrat in 50 ml CH2Cl2 nach 2 d bei 20 °C und anschließender

säulenchromatographischer Reinigung [Petrolether / Methanol (10 :1 )] 1.68 g

(11.2 mmol, 82%) des Isopyrazols 11b als farblose Flüssigkeit erhalten.

EXPERIMENTALTEIL

133

Rf [Petrolether / Methanol (10 : 1)]= 0.33.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3010, 2970, 2900, 1445, 1380, 1295, 1010.1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.08 (s, 3H), 0.99 � 1.26 (m, 2H), 1.60 � 1.63

(m, 2H), 1.94 � 1.96 (m, 1H), 2.09 (s, 3H), 2.28 � 2.30 (m, 2H), 2.78 � 2.80 (m, 1H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 11.3 (q, C-9), 15.8 (q, C-8), 19.7 (t), 25.4, 28.0,

25.3 (t, C-4, C-5, C-6, C-7), 58,6 (s, C-2), 179.4 (s, C-1 oder C-3), 180.8 (s, C-1 oder

C-3).

C9H14N2 (150.1): Ber. C, 71.96 H, 9.79 N, 18.65

Gef. C, 71.78 H,10.02 N, 18.89

5.6.3. Darstellung der ungesättigeten Azoalkane 12 durch Diels / Alder-Reaktion mit Cyclopentadien

V-51 (3aR,3bR,7aR,8R,8aS)-rel-3a,4,5,6,7,7a,8,8a-Octahydro-7a-methyl-8-phenyl-3b,8(1H)-azocyclopent[a]indene (12a)

(I-CHL-78)

PhN

N

H3C

3b

7a

8a

3a

9

12

5

8

10

11

12aNach AAV-4 wurden aus 1.25 g (5.75 mmol) Isopyrazols 11a mit 16.3 g (16.0 ml,

40.0 mmol) Cyclopentadien und 31.3 mg (210 µl, 2.75 mmol) TFA nach 5 d bei 0 °C

und anschließender säulenchromatographischer [Petrolether / Dichlormethan /

Ethylacetat (1 : 1: 1)] Reinigung und darauffolgende Umkristallisation des isolierten

EXPERIMENTALTEIL

134

Feststoffs aus Petrolether / Dichlormethan (3 : 1) 950 mg (3.42 mmol, 82%) des

Azoalkans 12a in Form farbloser Prismen erhalten.

Rf = 0.72 [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat (1 : 1: 1)].

UV (CH2Cl2): λmax (lg ε) = 362 nm (2.175).

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3050, 2960, 2900, 1475, 1435, 1370, 1250, 1000.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.55 � 0.60 (m, 2H, 4-H oder 5-H oder 6-H

oder 9-H), 0.91 (s, 3H, 12-H), 1.16 � 1.60 (m, 4H, 5-H oder 6-H oder 9-H),

2.16 - 2.20 (m, 4H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 9-H), 3.90 (m, 1H, 8a-H), 4.16 (q, 1H,

3a-H), 5.38 (m, 2H, 10-H,11-H), 7.29 � 7.48 (m, 3H, arom. H), 7.62 � 7. 73 (m, 2H,

arom. H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 14.8 (q, C-12), 20.9, 23.3, 26.3, 28.7, (t, C-4,

C-5, C-6, C-7), 30.4 (t, C-9), 43.7 (d, C-3a), 57.3 (d, C-8a), 60.3 (s, C-7a),

93.3 (s, C-3b), 95.8 (s, C-8), 126.4 (2 x d, o- oder p-Ph), 127.5 (2 x d, o- oder p-Ph),

127.8 (d, p-Ph), 128.5 (d, C-11), 128.6 (d, C-12), 133.7 (s, ipso-Ph).

C19H22N2 (278.4): Ber. C, 81.97 H, 7.97 N, 10.06

Gef. C, 81.56; H, 7.88 N, 9.87

EXPERIMENTALTEIL

135

V-52 (3aR,3bR,7aS,8S,8aS)-rel-3a,4,5,6,7,7a,8,8a-Octahydro-7a,8-dimethyl-3b,8(1H)-azocyclopent[a]inden (12b)

(II-CHL-6)

3b

7a

8a

3a

9CH3

N

N

H3C12

5

8

10 13

11

12bNach AAV-4 wurden aus 1.25 g (8.31 mmol) Isopyrazol 12b mit 38.7 g (38.0 ml,

570 mmol) Cyclopentadien und 0.51 ml (75.3 mg, 6.66 mmol) TFA nach 5 d bei

�20 °C und säulenchromatographischer [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat

(1 : 1 : 1] Reinigung 1.41 g (6.53 mmol, 77%) Azoalkan 12b als farblose Flüssigkeit

erhalten.

Rf [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat (1:1:1)] = 0.68.


IR (neat): ν~ (cm-1) = 3040, 3020, 2980, 2900, 1565, 1470, 1420, 1350, 1060.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.88 (s, 3H, 12-H); 1.20 � 1.80 (m, 4H, 4-H

oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 1.67 (s, 3H, 13-H), 2.12 �2.18 (m, 4H, 4-H oder 5-H

oder 6-H oder 7-H), 2.50 � 2.59 (m, 2H, H-4 oder H-5 oder H-6 oder H-7), 2.88 � 3.00

(m, 1H, 8a-H), 3.15 � 3.20 (m, 1H, 3a-H), 5.46 � 5.55 (m, 2H, 10-H, 11-H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-13), 14.5 (q, C-12), 20.6, 22.3,

25.1, 27.9, 30.4, (t, C-4, C-5, C-6, C-7, C-9), 43.6 (d, C-8a), 56.7 (s, C-7a),

58.6 (d, C-3a), 90.9 (s, C-8 oder C-3b), 91.1(s, C-8 oder C-3b), 126.8 (d, C-10 oder

C-11), 131.1 (d, C-10 oder C-11).

EXPERIMENTALTEIL

136

C14H20N2 (278.4): Ber. C, 77.73 H, 9.32 N, 12.95

Gef. C, 77.82 H, 8.88 N, 12.78

5.6.4. Hydrierung der sechsringanellierten Azoalkane 12

V-53 (3aR,3bR,7aR,8R,8aS)-rel-Decahydro-7a-methyl-8-phenyl-3b,8(1H)-azocyclopent[a]inden (13a)

(II-CHL-7)

8

7a5

8a

3a

13

PhN

N

H3C

3b

9 10

11

4

67

13aDie Umsetzung von 750 mg (2.51 mmol) des Azoalkans 12a nach AAV-5 und

anschließende Umkristallisation aus Petrolether ergaben 670 mg (2.42 mmol, 96%)

des gesättigten Azoalkans 13a in Form eines farbloses Pulver.

Schmp.: 103 � 104 °C

Rf [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat (1 : 1: 1)] = 0.75.

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2945, 2850, 1500, 1450, 1300, 1150, 1025.



oder 7-H), 0.83 � 1.83 (m, 10H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 0.90 (s, 3H, H-13),

2.52 � 2.62 (m, 2H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 2.88 � 2.94 (m, 1H, H-8a),

3.35 - 3.46 (m, 1H, H-3a), 7.34 � 7.47 (m, 3H, arom. H), 7.65 � 7.71 (m, 2H,

arom. H).

EXPERIMENTALTEIL

137

13C-NMR (100 MHz, CDCl3):δ (ppm) = 15.3 (q, C-13), 20.5, 22.5, 24.9, 24.6, 25.5,

28.2, 28.8, (7 x t, C-4, C-5, C-6, C-7,C-9, C-10, C-11), 49.2 (d, C-3a), 49.3 (d, C-8a),

61.8 (s,C-7a), 94.0 (s, C-8), 97.2 (s, C-3b), 127.4 (2 x d, o- oder m-Ph), 127.5 (d, p-

Ph), 128.3 (2 x d,o- oder m-Ph), 136.2 (s, ipso-Ph).

C19H24N2 (280.4): Ber. C, 81.38 H, 8.63 N, 9.99

Gef. C, 81.56 H, 8.21 N, 9.55

V-54 (3aR,3bR,7aR,8R,8aS)-rel-Decahydro-7a,8-dimethyl-3b,8(1H)-azocyclopent[a]inden (13b)

(II-CHL-12)

3b

7a

8a

3a

CH3

N

N

H3C13

5

8

10 14911

4

67

13bNach AAV wurden aus 2.10 g (10.5 mmol) des ungesättigten Azoalkans 12b nach

säulenchromatographischer Reinigung [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat

(1 : 1 : 1)] 2.0 g (9.22 mmol, 94%) des gesättigten Azoalkans 13b als farblose


Rf [Petrolether / Dichlormethan / Ethylacetat (1:1:1)] = 0.79

IR (neat): ν~ (cm-1) = 2930, 2850, 1450, 1390, 1390, 1250.



oder 7-H), 0.85 (s, 3H, 13-H), 1.15 � 1.25 (m, 2H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H),

EXPERIMENTALTEIL

138

1.30 � 1.50 (m, 4H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 1.54 � 1.65 (m, 4H, 4-H oder

5-H oder 6-H oder 7-H), 1.59 (s, 3H, 14-H), 1.72 � 1.75 (m, 1H, 4-H oder 5-H oder

6-H oder 7-H), 2.39 � 2.41 (m, 1H, 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H, 2.53 � 2.57 (m,

1H, 8a-H), 2.81 � 2.84 (m, 1H, 3a-H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 11.4 (q, C-13), 15.1 (q, C-14), 20.5, 21.6,

24.5, 24.6, 25.3, 27.7, 28.7 (t, C-4, C-5, C-6, C-7, C-9, C-10, C-11), 49.2 (d, C-3a

oder C-8a), 51.2 (d, C-3a oder C-8a), 58.3 (s, C-7a), 91.8 (s, C-3b oder C-8),

92.0 (s, C-3b oder C-8).

C14H22N2 (218.3): Ber. C, 77.01 H, 10.16 N, 12.83

Gef. C, 77.46 H, 10.32 N, 12.42

5.7. Synthese der sechsringanellierten Hausane 14 durch Stickstoffabspaltung aus den Azoalkanen 13

V-55 (4aR,4bS,4cR,7aS,7bS)-rel-Decahydro-4a-methyl-4b-phenyl-1H-cyclopenta[3�,4�]-cyclobuta[1�,2�:1,3]cyclopropa[1,2]benzen (14a)

(II-CHL-12)

1

34

2

H3C

Ph4b

4a

4c

6

7a7b

8

57

14aNach AAV-7 wurden aus 250 mg (890 mmol) Azoalkan 13a in 5 ml n-Pentan nach 10

min Bestrahlung bei ca. 20 °C und anschließender säulenchromatographischer

(Petrolether) Reinigung 210 mg (833 mmol, 96%) Hausan 14a als farbloses Öl

erhalten.

EXPERIMENTALTEIL

139


IR (neat): ν~ (cm-1) = 3050, 3030, 3000, 2900, 2810, 1590, 1500, 1430, 1355.

1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.91 � 0.96 (m, 2H, 1-H oder 2-H oder 7-H,

1.32 (s, 3H, H-8), 1.38 � 1.40 (m, 4H, 1-H oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder

6-H oder 7-H), 1.47 � 1.52 (m, 2H, 1-H oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-

H oder 7-H), 1.60 � 1.65 (m, 2H, 6-H), 1.77 �1.88 (m, 2H, 1-H oder 2-H oder 3-H

oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 2.14 � 2.17 (m, 2H, 1-H oder 2-H oder 3-H

oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 2.22 � 2.25 (m, 1H, 4c-H), 2.48 � 2.50 (m, 1H,

7a-H), 6.96 � 7.25 (5H, arom. H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 14.9 (q, C-13), 20.9 (t, C-1), 22.0 (t, C-2),

23.5 (t, C-3), 25.3 (t, C-4), 27.0 (t, C-6), 27.7 (s, C-4a), 28.9 (t, C-5), 31.7 (t, C-7),

33.1 (s, C-4b), 40.9 (s, C-7b), 41.5 (d, C-4c), 42.9 (d, C-7a), 124.4 (2 x d, o- oder

m-Ph), 126.9 (d, p-Ph), 129.1 (2 x d, o- oder m-Ph), 139.3 (s, ipso-Ph).

C19H24 (252.4): Ber. C, 90.42 H, 9.58

Gef. C, 90.26 H, 9.67

V-56 (4aR,4bR,4cR,7aS,7bS)-rel-Decahydro-4a,4b-dimethyl-1H-cyclopenta[3�,4�]cyclobuta[1�,2�:1,3]cyclopropa[1,2]benzene (14b)

(II-CHL-17)

4b

4a

14c

6

7a7b

8H3C

CH39

34

2

57

14b

EXPERIMENTALTEIL

140

Nach AAV-7 wurden aus 238 mg (1.25 mmol) Azoalkan 13b in 5 ml n-Pentan nach

10 min Bestrahlung bei ca. 20 °C und anschließender säulenchromatographischer

(Petrolether) Reinigung 200 mg (1.03 mmol, 96%) 14b als farbloses Öl erhalten.


1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.75 � 0.78 (m, 2H, 1-H oder 2-H oder 3-H

oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 0.79 (s, 3H, 8-H), 1.10 � 1.15 (m, 2H, 1-H

oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 1.32 � 1.40 (m, 6H, 1-H

oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H, 1.50 � 1.55 (m, 2H, 1-H

oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H), 1.57 (m, 3H, 9-H),

1.65 - 1.69 (m, 1H, 1-H oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H),

2.30 � 2.32 (m, 1H, 1-H oder 2-H oder 3-H oder 4-H oder 5-H oder 6-H oder 7-H),

2.47 � 2.49 (m, 1H, 7a-H), 2.74 � 2.78 (m, 1H, 4c-H).

13C NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 6.8 (q, C-8), 14.6 (q, C-9), 20.6, 21.7, 23.2,

25.0, 26.7, 27.4, 28.6, 31.3 (C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6, C-7), 32.8 (s), 40.5 (s,

C-4a), 41.2 (d, C-4b oder C-7b), 42.6 (d, C-4b oder C-7b).

IR (NaCl) ν~ (cm-1) = 2900, 2820, 1450, 1370, 1070, 1010, 940.

C14H22 (190.3): Ber. C, 88.35 H, 11.65

Gef. C, 88.75 H, 11.54

EXPERIMENTALTEIL

141

5.8. Umlagerungsreaktionen der Hausane 14

5.8.1. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 14

V-57 Elektronentransfer-Reaktion von 14a:(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b-methyl-8-phenylcyclopent[a]inden (15a) und (3�aR,6�aS)-rel-4�,5�,6�,6a�-Tetrahydro-2�-methyl-3�-phenylspiro[cyclopentan-1,1�-[3aH]-pentalen] (16a)

(II-CHL-13, II-CHL-15)

H3C

Ph Ph

CH3

3a

8a

123b

5

6

7a 2'3'a

5'6'a

9

71

3 4

7

2

34

5

4'

6'

3'8

15a 16aNach AAV-8 wurde eine Lösung aus 390 mg (1.52 mmol) Hausan 14a und

444 mg (516 µl , 2.35 mmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin mit 381 mg (467 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachlorantimonat in 3 ml Dichlormethan umgesetzt.

Nach 24 h Reaktionszeit bei ca. 20 °C und anschließender säulenchromato-

graphischer (Petrolether) Reinigung konnten 369 mg (1.46 mmol, 96%) als 15a(55%) und 16a (45%) in Form eines farblosen Öls isoliert werden. Die

Umlagerungsprodukte wurden als Isomerengemisch erhalten.

Isomerengemisch 15a und 16a:

IR (KBr): ν~ (cm-1) = 3060, 3040, 3000, 2900, 2860, 1580, 1460, 1455, 1430.

(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b-methyl-8-phenylcyclo-

pent[a]inden (15a):

EXPERIMENTALTEIL

142

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 1.09 (ps.q, J = 13.1, 4.5 Hz, 1H, 5-H),

1.15 (s, 3H, 9-H), 1.26 (m, 2H, 3-H), 1.43 (td, J = 13.8, 6.2 Hz, 2H, 7-H),

1.46 (ps quint. J = 6.3 Hz, 2H, 2-H), 1.52 � 1.56 (m, 2H, 6-H), 1.58 � 1.64 (m, 2H,

1-H), 2.02 (m, 1H, 5-H), 2.33 (td, J = 8.9, 4.9 Hz, 1H, 8a-H), 2.46 (m, 2H, 4-H),

3.63 (m, 1H, 3a-H), 7.15 � 7.38 (5H, arom. H)

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 22.6 (t, C-5), 24.2 (t, C-7), 26.1 (q, C-9),

27.3 (t, C-2), 28.4 (t, C-3), 29.3 (t, C-6), 31.4 (t, C-1), 37.4 (t, C-4), 48.3 (s, C-3b),

51.2 (d, C-8a), 52.3 (d, C-3a), 125.7 (d, arom. C), 127.8 (2 x d, arom. C) 128.0 (2 x d,

arom. C), 134.7, 138.4, 142.7 (s, C-7,C-7a, ipso-Ph).

Tetrahydro-2�-methyl-3�-phenylspiro[cyclopentan-1,1�-[3aH]-pentalen] (16a):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.80 � 1.10 (m, 2H, 4'-H), 1.65 (d, J = 2.8Hz,

3H, 7-H), 2.52 (ps. q 7.7 Hz, 1H, 6'a-H), 3.7 (m, 1H, 3'a-H), 7.15 � 7.38 (m, 5H, arom-

H), die fehlenden Signale waren überlagert von denen des Hauptisomers 15a.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ (ppm) = 11.8 (q, C-7), 25.4 (t, C-2 oder C-4),

25.5 (t, C-2 oder C-4), 26.5 (t, C-5'), 26.6 (t, C-3 oder C-5), 30.0 (t, C-2 oder C-3),

30.6 (t, C-6'), 34.8 (t, C-3'), 50.3 (d, C-3'a), 53.7 (d, C-6'a), 60.6 (s, C-1),

125.9 (d, arom. C), 127.9 (2 x d, arom. C), 128.5 (2 x d, arom. C), 134.7,138.5, 138.9

(s, C-2',-3', ipso-Ph)

Die Strukturzuordnung der Verbindungen 15a und 16a wurde durch CH-, HH-

Korrelationen, sowie NOESY-Experimente und 2D-INADEQUATE-NMR-Experimente

gesichert.

C19H24 (252.4): Ber. C, 90.42 H, 9.58

Gef. C, 89.94 H, 9.33

EXPERIMENTALTEIL

143

V-58 Elektronentransferreaktion von 14b:(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b,8-dimethylcyclopent[a]inden (15b), (3'aR,6'aS)-rel-4',5',6',6a'-Tetrahydro-2',3'-dimethylspiro[cyclopentan-1,1'-[3aH]-pentalen] (16b) und (3aR,8aS)-rel-1,2,3,3a,4,5,6,7,8,8a-Decahydro-8,8-dimethylclopent[a]inden (17b)

(II-CHL-21)

3a

8a

12

3b

5

67a

2'3'a

5'

6'aH3C

CH3CH3

CH3

CH3H3C

9

7

108

8

3

910

1

3 4

7

4

4'

6'

81' 7a8a

3a2 3b 5

61 7

2

34

5

15b 16b 17bNach AAV-8 wurde eine Lösung aus 135 mg (743 µmol) des Hausans 14b und

146 mg (168 µl, 1.03 mmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 3 ml Dichlormethan mit 100 mg

(82.5 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachlorantimonat umgesetzt. Nach 24 h

Reaktionszeit und säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung konnten

61.6 mg (713 mmol, 96%) der drei Isomere 15b (37%), 16b (25%) und 17b (43%) als

farbloses Öl erhalten werden. Die Umlagerungsprodukte wurden in Form eines

Gemischs isoliert.

Isomerengemisch 15b, 16b und 17b:


IR (neat): ν~ (cm-1) = 2880, 2810, 1440, 1420, 1355, 1350, 1320, 1145, 1125, 1000.

(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b,8-dimethylcyclo-

pent[a]inden (15b):

EXPERIMENTALTEIL

144

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.95 (q, 1H, J = 12.6, 4.4 Hz, 3-H), 1.02 (s,

3H, 9-H), 1.20 � 1.46 (m, 4H, 1-H, 5-H, 6-H), 1.46 (t, J = 1.1 Hz, 3H, 10-H),

1.48 - 1.53 (m, 3H, 2-H, 4-H), 1.59 � 1.68 (m, 3H, 3-H, 4-H), 1.71 � 1.81 (m, 2H, 5-H,

6-H), 2.03 � 2.24 (m, 2H, 7-H, 8a-H), 2.91 (ps q, J = 13.0, 3.5 Hz, 1H, 3a-H).

13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ (ppm)= 11.6 (q, C-10), 22.0 (t, C-5), 23.6 (t, C-7);

26.7 (q, C-9), 26.8 (t, C-2), 26.9 (t, C-3), 28.5 (t, C-6), 29.1 (t, C-1), 34.4 (t, C-4),

46.3 (s, C-3b), 51.8 (d, C-3a), 53.6 (d, C-8a), 128.7 (s, C-8), 138.6 (s, C-7a).

(3'aR,6'aS)-rel-4',5',6',6a'-Tetrahydro-2',3'-dimethylspiro[cyclopentan-1,1'-[3aH]-

pentalen] (16b):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3) δ (ppm) = 1.02 (s, 3H, 7-H ), 1.46 (t, J = 0.9 Hz, 3H, 8-H),

2.05 � 2.15 (m, 1H, 7a-H), 2.91 (m, 1H, 4b-H); fehlende Signale waren überlagert mit

denen des Isomers 15b.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.6 (q, C-7), 22.6 (t, C-2 oder C-4),

28.2 (q, C-8), 23.7 (t, C-2 oder C-4), 24.0 (t, C-5'), 26.9 (t, C-3 oder C-5), 28.4 (t, C-2

oder C-3), 29.1 (t, C-6'), 30.8 (t, 3'), 51.7 (d, C-6'a), 51.8 (d, C-3'a), 59.7 (s, C-1),

132.5 (s, C-3'), 134.0 (s, C-2').

(3aR,8aS)-rel-1,2,3,3a,4,5,6,7,8,8a-Decahydro-8,8-dimethylclopent[a]inden (17b):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.92 (s, 3H, C-9), 0.96 (s, 3H, C-10),

1.80 - 1.82 (m, 2H), 2.12 � 2.14 (m, 1H); fehlende Signale waren überlagert mit

denen des Isomers 15b.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 10.6 (q, C-9), 21.3 (t, C-7), 22.3 (q, C-10),

23.2 (t, C-6), 23.9 (t, C-1), 26.8 (t, C-2), 29.4 (t, C-3), 30.7 (t, C-5), 38.0 (t, C-4),

47.2 (s, C-8), 50.6 (d, C-8a), 53.7 (d, C-3a), 134.2 (s, C-4a), 140.0 (s, C-7a).

EXPERIMENTALTEIL

145

C14H22 (190.3): Ber. C, 88.35 H, 11.65

Gef. C, 88.75 H, 11.54

5.8.2. Säurekatalysierte Umlagerung der Hausane 14

Die tetracyclischen Hausane 14 wurden gemäß AAV-9 mit einer 70%igen

HClO4-Lösung umgesetzt. Die Charakterisierung der Verbindungen 15a und 15aerfolgte in V-57; die Charakterisierung der Verbindung 15b erfolgte in V-58.

V-59 Umsetzung von Hausan 14a:(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b-methyl-8-phenylcyclopent[a]indene (15a), (3�aR,6�aS)-rel-4',5',6',6a'-Tetrahydro-2'-methyl-3'-phenylspiro[cyclopentane-1,1�-[3aH]-pentalene] (16a) und (3aR,8R,8aS)-rel-1,2,3,3a,4,5,6,7,8,8a-Decahydro-8-methyl-8-phenylcyclopent[a]indene (17a)

(II-CHL-26)

3a

8a

12

3b

5

67a

2'3'a

5'

6'a

9

7 8

3

9

1

3 4

7

4

4'

6'

81' 7a8a

3a2 3b 5

61 7

2

34

5H3C

PhPh

CH3

CH3Ph

15a 16a 17a

Analog AAV-9 wurden aus 230 mg (0.91 mmol) Hausan 14a und 20 µL 70%iger

HClO4-Lösung in 10 ml Dichlormethan nach 2 d Reaktionszeit und anschließender

säulenchromatographischer Reinigung (Petrolether) 180 mg (0.71 mmol, 78%) 15a(37%), 16a (9%) und 17a (67%) als farbloses Öl isoliert. Die Umlagerungsprodukte

wurden in Form eines Gemisches isoliert. Die spektroskopischen Daten für das

Isomer 17a sind im folgenden wiedergeben.

EXPERIMENTALTEIL

146

(3aR,8R,8aS)-rel-1,2,3,3a,4,5,6,7,8,8a-Decahydro-8-methyl-8-phenyl-

cyclopent[a]indene (17a):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.66 � 0.82 (m, 1H, 4-H), 1.00 � 1.46 (m, 4H,

1-H, 5-H, 6-H), 1.47 (s, 3H, 9-H), 3.38 � 2.50 (m, 1H, 3a-H), 3.15 � 3.25 (m, 1H, 8a-

H), 7.14 � 7.32 (m, 5H, arom. H), die verbleibenden Resonanzen waren überlagert

mit denen der anderen beiden Isomere.

13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ = 14.9 (q, C-9), 20.9 (t, C-2), 23.0 (t, C-5),

23.3 (t, C-6), 23.5 (t, C-4), 24.6 (t, C-7), 26.4 (t, C-2), 30.7 (t, C-1), 53.6 (d, C-3a),

55.3 (d, C-8a), 56.1 (s, C-8), 125.2 (d, p-Ph), 127.5 (2d, o- oder m-Ph), 128.1 (2d,

o- oder m-Ph), 137.9 (s, C-3b), 138.7(s, C-7a), 145.6 (s, ipso-Ph).

V-60 Umsetzung von Hausan 14b:(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b,8-dimethylcyclo-pent[a]indene (15b)

(II-CHL-27)

3a

8a

2 3b

5

67a

H3C

CH3

9

10

15b

Analog der AAV-9 wurden aus 300 mg (1.66 mmol) Hausan 14b und 40 µl 70%iger

HClO4-Lösung in 10 ml Dichlormethan nach 2 d Reaktiondzeit und anschließender

säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung 235 mg (1.23 mmol, 77%) des

Cyclopentens 15b erhalten.

Rf(Petrolether) = 0.84.

EXPERIMENTALTEIL

147

(3aR,3bR,8aR)-rel-1,2,3,3a,3b,4,5,6,7,8a-Decahydro-3b,8-dimethylcyclo-

pent[a]indene (15b):siehe V-58

Die Struktur der Verbindung konnte durch CH-, HH-Korrelationen, NOESY-

(Abbildung 5.1) und 2D-INADEQUATE-NMR-Experimente bewiesen werden

H3C

CH3

Abbildung 5.1: Relevante Kreuzsignale im NOESY-Spektrum des Cyclopentens 15b

5.9. Bestimmung der viskositätsabhängigen Produktselektivität in

der 1,2-Umlagerung von den Hausanen 14a und 6fαααα durch 1H-NMR-Analyse

5.9.1. Elektronentransfer-Reaktion von Hausan 14a in verschiedenen Lösungsmitteln

H3C

Ph

H3C

Ph

TBA SbCl6

15a

20 °C, 24 h

14a

Ph

CH3

16a

EXPERIMENTALTEIL

148

V-61 Umsetzung in CD3CN(III-CHL-75)

Analog AAV-8 wurde eine Lösung von 25.5 mg (0.10 mmol) Hausan 14a und

33.4 mg (8.40 ml, 174 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 1.0 ml CD3CN mit 28.6 mg

(35.0 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die1H-NMR-Analyse ergab ein Produktverhältnis von 54 : 46 (15a : 16a) bei einem

Umsatz > 95% (Tabelle 3.9, Eintrag 1).

V-62 Umsetzung in CDCl3(III-CHL-63)

Nach AAV-8 wurde eine Lösung von 28.2 mg (0.11 mmol) Hausan 14a und 43.5 mg

(50.0 µl, 282 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in ca. 0.7 ml CDCl3 mit 30.6 mg

(37.6 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die1H-NMR-Analyse ergab ein Produktverhältnis von 55 : 45 (15a : 16a) bei einem

Umsatz von > 90% (Tabelle 3.9, Eintrag 2).

V-63 Umsetzung in CD3OD(III-CHL-57)

Nach AAV-8 wurde eine Lösung von 33.7 mg (0.13 mmol) Hausan 14a und 44.1 mg

(50.7 µl, 230 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 0.7 ml CD3OD mit 40.0 mg (48.0 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die 1H-NMR-Analyse

ergab ein Produktverhältnis von 56 : 44 (15a : 16a) bei einem Umsatz von > 90%

(Tabelle 3.9, Eintrag 3).

EXPERIMENTALTEIL

149

V-64 Umsetzung in 2-Propanol(III-CHL-19)

Analog AAV-8 wurde eine Lösung von 76.5 mg (0.30 mmol) Hausan 14a und 100 mg

(115 µl, 522 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 5 ml i-Propanol mit 85.8 mg (105 µmol)

Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die 1H-NMR-Analyse

ergab ein Produktverhältnis von 61 : 39 (15a : 16a), bei einem Umsatz von > 90%

(Tabelle 3.9, Eintrag 4).

V-65 Umsetzung in 1,2-Propandiol(IV-CHL-12)

Nach AAV-8 wurde eine Lösung von 226 mg (0.82 mmol) Hausan 14a und 274 mg

(316.8 µl, 1.44 mmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 5 ml 1,2-Propandiol mit 236 mg

(289 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die1H-NMR-Analyse ergab ein Produktverhältnis von 66 : 34 (15a : 16a) bei einem


V-66 Umsetzung in 1,4-Butandiol(IV-CHL-17)

Nach AAV-4 wurden eine Lösung von 286 mg (1.11 mmol) Hausan 14a und 347 mg

(402 µl, 1.75 mmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 8 ml 1,4-Butandiol mit 283.2 mg

(354 µmol) Tris(p-bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt. Die1H NMR-Analyse ergab ein Produktverhältnis von 70 : 30 (15a : 16a) bei einem


EXPERIMENTALTEIL

150

5.9.2. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6fαααα

5.9.2.1. Photolyse des Azoalkans 4f zu den Hausanen anti-6fαααα

und syn-6fαααα83

D3C

CH3

CD3

CH3

+

D3C

CH3

CD3

CH3

anti-6fαααα

D3C

CH3

CD3

HC3

NN

syn-6fαααα4f

hν (333 - 365 nm, 2.0 W)

d8-Toluol

Proben von je ca. 30 mg Azoalkan 4f wurden in je 0.7 ml d8-Toluol gelöst und in ein

NMR-Röhrchen überführt und durch einen kontinuierlichen Argongasstrom für

10 - 15 min von Sauerstoff befreit. Anschließend wurde 30 � 40 min

(bei Temperaturen > 20 °C nur 15 min) mit allen Linien des Argonionen-Lasers

(Gesamtleistung 2.0 - 2.5 W) in einem Temperierbad (-75 °C, Ethanol; > 20 °C,

Wasser) bei der angegebenen Temperatur (±1 °C) bestrahlt. Während der Photolyse

wurden die Proben gleichmäßig auf und ab bewegt, um eine homogene Bestrahlung

zu gewährleisten. Anschließend wurde das Produktverhältnis durch1H-NMR-Spektroskopie analysiert. Die Auswertung der Spektren zeigte, dass keine

Nebenprodukte gebildet wurden (Materialbilanzen > 95%). Die Bestimmung des

Diastereoemerenverhältnisses erfolgte durch Vergleich der Flächen

charakteristischer Resonanzen im 1H-NMR-Spektrum. Um Fehler zu minimieren,

wurde die Intergration der Signale in den 1H-NMR-Spektren dreimal durchgeführt und

der Mittelwert gebildet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6.2 aufgelistet; im Anschluss

daran werden die spektralen Daten aufgeführt.

EXPERIMENTALTEIL

151

Tabelle 6.2: Produktverteilung bei der Photolyse des Azoalkans 4f in Toluol bei

verschiedenen Temperaturena

Produktverteilungb (%)Versuch Labor-

journal

Temp.

(°C)

Zeit

(min)

Umsatzb

(%) anti-6fαααα syn-6fαααα

V-67 III-CHL-56 40 15 > 90 > 97 < 3

V-68 IV-CHL-37 20 15 > 90 93 7

V-69 III-CHL-65 �75 30 90 84 16

V-70 III-CHL-73 �75 28 84 69 31

V-71 III-CHL-55 �75 55 > 90 66 34

V-72 III-CHL-66 �80 45 > 90 51 49

V-73 III-CHL-67 �80 35 > 90 49 51

a Bestrahlung erfolgte mit allen Laserlinien (333 � 364 nm) bei einer Gesamtleistung von 2.0 � 2.5 W.b Bestimmt durch Vergleich der Flächen charakteristischer Signale im 1H-NMR-Spektrum (400 MHz,

d8-Toluol) des Photolysats; Fehler ±3% des angegebenen Wertes. Materialbilanzen in alle Fällen

> 90%.

(1R,2R,4S,5S)-rel-2,4-Dimethyl-3,3-di(d3-methyl)-tricyclo[3.3.0.02,4]oct-6-en (anti-6fa) und (1R,2S,4R,5S)-rel-2,4-

Dimethyl-3,3-di(d3-methyl)- tricyclo[3.3.0.02,4]oct-6-en (syn-6fαααα)83

D3C

CH3

CD3

CH3

D3C

CH3

CD3

CH31

5

2

49

10

10

9

5

1 2

4

66 7

7

8 8

anti-6fa syn-6fa

Diastereomerengemisch anti-6fαααα und syn-6fαααα:

EXPERIMENTALTEIL

152

IR (NaCl): ν~ (cm-1) = 3140, 3040, 3000, 2800, 1780, 1520, 1100.

(1R,2R,4S,5S)-rel-2,4-Dimethyl-3,3-di(d3-methyl)-tricyclo[3.3.0.02,4]oct-6-en

(anti-6fαααα):

1H-NMR (600 MHz, d8-Toluol): δ (ppm) = 0.91 (s, 3H, 10-H), 0.95 (s, 3H. 9-H), 2.27-

2.50 (m, 3H, 1-H, 8-H), 2.75 (br. s, 1H, 5-H), 5.65 (m, 1H, 6-H oder 7-H), 5.75 (m, 1H,

7-H oder 8H).

(1R,2S,4R,5S)-rel-2,4-Dimethyl-3,3-di(d3-methyl)-tricyclo[3.3.0.02,4]oct-6-en

(syn-6fαααα):

1H-NMR (600 MHz, d8-Toluol): δ (ppm) = 1.10 (s, 6H, 9-H, 10-H), 2.62 (m, 1H, 1-H).

3.03 (m, 1H, 5-H), 5.55 (m, 1H, 7-H), die restlichen Signale waren mit denen des

anti-Diastereomers überlagert.

Die Zuordnung erfolgte mittels CH- und HH-Korrelationen.

5.9.2.3. Elektronentransfer-Reaktion der Hausane anti-6fαααα und syn-6fαααα im präparativen Maßstab

Die Umlagerungsprodukte 7fαααα und 8fαααα entstanden jeweils als

Doppelbindungsisomerenpaare Im Folgenden soll zuerst auf die präparative

Darstellung der Umlagerungsprodukte 7fαααα, 7'fα α α α , 8fαααα und 8'fαααα eingegangen werden.

Im Ergebnisteil 3.2.3. werden die Regioisomere nicht unterschieden, da dies für die

Untersuchung der Wanderungstendenz nicht relevant ist.

EXPERIMENTALTEIL

153

V-74 (3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-

methyl)-pentalen (7fαααα), bzw. (3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,6,6a-Hexahydro-

1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen (7'fαααα) und (3R,3aR,6aS)-rel-

1,3a,4,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen (8fαααα)bzw.(3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,6,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-

di(d3-methyl)-pentalen (8'fαααα)(IV-CHL-65)

CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

1

33a

6a

5

6a

3a

5

3

1CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

6a6a3a

3a

55

1

1

7

7 7

7

8 888

223 2

32

4 4446 666

7fαααα 7'fαααα 8fαααα 8'fαααα

Nach AAV-8 wurde eine Lösung von 80.0 mg (0.49 mmol) des Hausans anti-6fαααα und

140 mg (160 µl, 522 µmol) 2,6-Di-tert-butylpyridin in 5 ml mit Tris(p-

bromphenyl)ammoniumhexachloroantimonat versetzt, bis die blaue Lösung sich nicht

mehr entfärbte [insgesamt 40.0 mg (49.0 µmol)]. Nach 10 min wurde ungelöstes

Material mittels Säulenfiltration über basischem Aluminiumoxid entfernt. Nach

säulenchromatographischer (Petrolether) Reinigung des Rückstands wurden 67.5 mg

(410 mmol, 84%) der diastereomeren Regioisomerenpaare 7fαααααααα, 7fαβαβαβαβ (90%) und

8fαααααααα, 8fαβ αβ αβ αβ (10%) als farbloses Öl erhalten.

EXPERIMENTALTEIL

154

Diastereomerengemisch 7fαααα, 7'fαααα, 8fαααα, 8'fαααα:


IR (KBr): ν~ (cm-1) = 2980, 2810, 1430, 1350, 1150, 1130, 1120, 1005, 920, 890.

(3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen (7fαααα):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.97 (s, 3H, 7-H), 1.56 (d, J = 1.12 Hz, 3H,

8-H), 2.82 � 2.93 (m, 2H, 4-H), 3.00 � 3.20 (m, 1H, 3a-H), 3.16 (m, 1H, 6a-H),

5.59 - 5.64 (m, 1H, 5-H oder 6-H), 5.87 � 5.92 (m, 1H, 5-H oder 6-H).

13C NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.9 (q, C-8), 23.2 (q, C-7), 35.8 (t, C-4), 47.6

(s, C-3), 49.3 (d, C-3a), 59.7 (d,C-6a), 125.6 (s, C-5 oder C-6), 128.4 (d, C-5 oder

C-6), 132.4 (s, C-1 oder C-2 ), 137.5 (s, C-1 oder C-2).

(3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,6,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen

(7'fαααα):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.91 (s, 3H, 7-H), 1.56 (d, J = 1.12 Hz, 3H,

8-H), 2.41 � 2.57 (m, 2H, 6-H), 2.90 (m, 1H, 3a-H), 3.40 � 3.49 (m, 1H, 6a-H), 5.59 �

5.64 (m, 1H, 5-H oder 6-H), 5.87 � 5.92 (m, 1H, 5-H oder 6-H).

13C NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.4 (s, C-8), 22.8 (q, C-7), 33.9 (t, C-4), 47.6

(s, C-3), 49.3 (d, C-3a), 59.7 (d, C-6a), 125.6 (s, C-5 oder C-6), 128.4 (d, C-5 oder C-

6), 132.5 (s, C-1 oder C-2 ), 136.5 (s, C-1 oder C-2).

(3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,4,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen (8fαααα):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.99 (s, 3H, 7-H), 1.56 (d, J = 1.12 Hz, 3H,8-

H), 2.82 � 2.93 (m, 2H, 4-H), 3.00 � 3.20 (m, 1H, 3a-H), 3.40 � 3.49 (m, 1H, 6a-H),

5.59 � 5.64 (m, 1H, 5-H oder 6-H), 5.87 � 5.92 (m, 1H, 5-H oder 6-H).

EXPERIMENTALTEIL

155

13C NMR (150 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.9 (q, C-8), 22.8 (q, C-7), 35.8 (t, C-4), 47.6

(s, C-3), 49.3 (d, C-3a), 59.7 (d,C-6a), 125.6 (s, C-5 oder C-6), 128.4 (d, C-5 oder C-

6), 132.4 (s, C-1 oder C-2 ), 136.9 (s, C-1 oder C-2).

(3R,3aR,6aS)-rel-1,3a,6,6a-Hexahydro-1,3-dimethyl-2,3-di(d3-methyl)-pentalen

(8'fαααα):

1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 0.93 (s, 3H, 7-H), 1.56 (d, J = 1.12 Hz, 3H,8-

H), 2.41 � 2.57 (m, 2H, 6-H), 2.90 (m, 1H, 3a-H), 3.40 � 3.49 (m, 1H, 6a-H),

5.59 - 5.64 (m, 1H, 5-H oder 6-H), 5.87 � 5.92 (m, 1H, 5-H oder 6-H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 12.4 (s, C-8), 22.8 (q, C-7), 33.9 (t, C-4), 47.6

(s, C-3), 49.3 (d, C-3a), 59.7 (d, C-6a), 125.6 (s, C-5 oder C-6), 128.4 (d, C-5 oder

C-6), 132.5 (s, C-1 oder C-2 ), 136.5 (s, C-1 oder C-2).

Die Zuordnung der Signale erfolgte durch CH- und HH-Korrelation sowie durch

Vergleich der spektralen Daten für die undeuterierten Verbindungen.95

C12H14D6 (168.3): Ber. C, 84.62 H + D, 15.37

Gef. C, 84.25 H + D, 15.31

5.9.2.2. Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane 6fαααα in Lösungsmitteln

verschiedener Viskositäten

Proben von je 25.0 mg (0.15 mmol) der Hausane 6fαααα wurden in je 0.7 ml des

entsprechenden Lösungsmittels gelöst und analog AAV-8 mit 12.5. mg (14.2 µmol)

Tris(p-bromphenyl)-ammoniumhexachloroantimonat umgesetzt und der Umsatz1H-NMR-spektroskopisch verfolgt (Lösungsmittel und Versuchsnummer sind in der

Tabelle 6 .3 aufgelistet). Vollständiger Umsatz des Hausans erfolgte innerhalb von

10 min. Das Produktverhältnis wurde durch 1H-NMR Spektroskopie bestimmt, wobei

die Integration der Signalflächen jeweils dreimal durchgeführt wurde, um

EXPERIMENTALTEIL

156

Integrationsfehler zu minimieren. In den Spektren waren keine Signale von

Nebenprodukten erkennbar (Materialbilanzen > 90%).

Tabelle 5.2: Produktstudie der Elektronentransfer-Reaktionen der Hausane anti-6fαααα

und syn-6fαααα in Lösungsmitteln unterschiedlicher Viskosität

D3C

CH3

CD3

CH3

+

D3C

CH3

CD3

CH3


CH3CD3

H3C

CD3

CH3CD3

D3C

CH3

TBA SbCl6-


20 °C,10 min

Produktverteilung (%)aLabor-

journal

Hausan

anti : syn Lösungsmittel (η, cP) 7fαααα 8fαααα

V-74 III-CHL-72 93 : 7 CDCl3 83 17

V-75 IV-CHL-16 90 : 10 CDCl3 (0.58) 81 19

V-76 IV-CHL-19 90 : 10 CH3CH(OH)CH2OH (56.0) 78 22

V-77 IV-CHL-18 90 : 10 HO(CH2)4OH (89.2) 80 20

V-78 III-CHL-74 84 : 16 CDCl3 76 24

V-79 III-CHL-93 73 : 27 CDCl3 69 31

V-80 III-CHL-92 69 : 31 CDCl3 67 33

V-81 III-CHL-91 51 : 49 CDCl3 57 43

V-82 III-CHL-81 49 : 51 CDCl3 56 44

V-83 b < 3 : 97 CDCl3 23 77a Bestimmt durch 1H-NMR-Analyse (400 MHz, CDCl3) des Rohprodukts durch Vergleich der

Flächen charakteristischer Signale (Methylresonanz der exo- oder endo-ständigen CH3-

Gruppe); Umsätze und Materialbilanzen > 95%. b Durch Extrapolation aus Abbildung 5.2

erhalten.

EXPERIMENTALTEIL

157

Diastereomerenreines syn-6fαααα Hausan ist experimentell nicht zugänglich. Trägt man

jedoch die Molenbrüche von Hausan anti-6fa gegen die Molenbrüche von

Cyclopenten 7fa auf, so kann das Verhältnis 7fαααα : 8fαααα extrapoliert werden, welches

die diastereomerenreine Umsetzung von syn-6fαααα bei der Umasetzung mit

TBA�+SbCl6- ergeben hätte (Abbildung 5.2).

Xanti-6faaaa

60 75 90

X 7f a aaa

60

75

90y = 0.643x + 23.4r ² = 0.988

Abbildung 5.2: Auftragung der Molenbrüche X7fαααα gegen Xanti-6fαααα für die Bildung des

7fαααα Diastereomers in der Elektronentransfer-Reaktion des anti-6fαααα Hausans.

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26-32. b) W. Adam, M. Diedering, A. V. Trofimov, Phys. Chem. Chem. Phys. 2002,

4, 1036-1039.

91 a) B. B. Snider, N. H. Vo, S. V. O'Neil, J. Org. Chem. 1998, 63, 4732-4740.

b) L. A. Paquette, T. M. Heidelbaugh, Synthesis 1998, 495-508.

92 J. Christoffers; T. Werner, Synlett 2002, 28, 119-121.

93 a) J. J. Tufariello, A.C. Bayer, J. J. Spadaro Jr., J. Am. Chem. Soc. 1979, 79,

3309-3315. b) J. J Tufariello, J. H. Chang, A. C. Bayer, J. Am. Chem. Soc. 1979,

79, 3315-3324.

94 H. E. Gottlieb, V. Kotlyar, A. Nudelman, J. Org. Chem. 1997, 62, 7512-7515.

95 W. Adam, C. Sahin, unveröffentlichte Ergebnisse.

ANHANG

A-1

Kinetische Analyse zu Abschnitt 3.2.

k2 k3

BET


anti-6fαααα +. syn-6fαααα +.


k1

ETET

k-1

BET

Schema A-1: Kinetisches Schema für die Elektronentransfer-induzierte Umlagerung der

Hausane anti-6fαααα und syn-6fαααα

Das experimentelle Produktverhältnis für Panti für den Fall, dass ausschließlich anti-6fααααals Edukt eingesetzt wird, ist in Gl. A-1 gegeben.

anti

anti

=

][][P

aaaa

aaaa

7f8f (Gl. A-1)

Das Produktverhältnis Psyn für den Fall, dass syn-6fαααα das einzige Edukt ist, wird in

Gl. A-2 spezifiziert:

syn

syn

=

][][P

aaaa

aaaa

7f8f

(Gl. A-2)

Gl. A-3 stellt die allgemeine Lösung für die Kinetik in A-1 dar.85

1

1

2

3

1)(P1)(PP

kk

kk

anti

synanti −

++

= (Gl. A-3)

ANHANG

A-2

Ist das anti-6fαααα das einzige Edukt, nimmt Panti die Form in Gl. A-4 an.

31

1

2

3Pkk

kkk

anti +=

−

(Gl. A-4)

Ist das syn-6fαααα das einzige Edukt, erhält man für Psyn die Gl. A-5.

1

21

2

3P−

+=k

kkkk

syn (Gl. A-5)

Um die Verhältnisse k2/k1 und k3/k-1 aus den experimentell zugänglichen Panti und Psyn

Daten berechnen zu können, müssen die Gleichungen A-3 bis A-5 ausschließlich in

Abhängigkeit von Panti und Psyn ausgedrückt werden.

Umformung der Gl. A-3 ergibt Gl. A-6.

1P1P

P1

1

2

3

++

=− anti

synantik

kkk (Gl. A-6)

Umformung der Gl. A-4 resuliert Gl. A-7:

1

2

1

1

3

2

1

31

3

21Pkk

kk

kk

kkk

kk

anti +=+= −−− (Gl. A-7)

Umformung der Gl. A-5 führt zu Gl. A-8:

1

3

1

1

2

3P−−

+=kk

kk

kk

syn (Gl. A-8)

Einsetzen der Gl. A-6 in Gl. A-7 und Auflösen nach k2/k1 ergibt Gl. A-9:

++−= −

1P1P1P 1

1

2

syn

antiantik

k (Gl. A-9)

Einsetzen der Gl. A-6 in Gl. A-8 und Auflösen nach k3/k-1 ergibt Gl. A-10:

1P1P

PP1

3

++

−=− anti

synantisynk

k (Gl. A-10)

ANHANG

A-3

Die Panti - und Psyn - Werte können direkt aus der Tabelle 3.11 (Einträge 1 und 11)

entnommen werden. Setzt man den Wert Panti = 0.11 (Eintrag 1) und Psyn = 3.26 (Eintrag

11) in die Gl. A-9 bzw. A-10, erhält man: k2/k1 = 6.7 ± 0.5 und

k3/k-1 = 2.8 ± 0.3.

Lebenslauf

Persönliche Daten

Name: Piero Christian Librera

Geburtsdatum: 26.03.1975

Geburtsort: Schwäbisch Hall

Staatsangehörigkeit: italienisch

Familienstand: verheiratet mit Hildegard Librera (geb. Bulheller), ein Kind

Schulausbildung

09/85 � 07/90 Realschule Schenkensee, Schwäbisch Hall

09/90 � 07/95 Gymnasium bei St. Michael, Schwäbisch Hall

06/95 Abitur mit der Note 1.6

Hochschulausbildung (Deutschland und USA)

Deutschland

10/95 Beginn des Chemie-Studiums (Diplom) an der UniversitätStuttgart

10/97 Diplomvorprüfung (Chemie) mit der Note sehr gutUSA

09/98 � 09/99 Fortsetzung des Chemiestudiums an der University ofCincinnati, Ohio, USA. Anfertigung der Masters Thesis unterAnleitung von Prof. Dr. Hans Zimmer mit dem Titel: "Synthesisof Novel Precursors for The Preparation of 1,4-Diazepines andSynthesis of Tetra-Aza-Crown Ethers containing Benzo-Moieties and Their Use as Potential Corrosion InhibitingAgents"

09/99 Abschluss "Master of Science"11/99 Beginn der Dissertation

Arbeitsstellen und Praktika

02/98 � 03/98 Fortgeschrittenen-Praktikum am Institut für Technische Chemie

der Universität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. J.

Weitkamp

10/97 � 2/98 Fortgeschrittenen-Praktikum am Institut für PhysikalischeChemie der Universität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr.H. Bertagnolli

04/98 � 09/98 Forschungs-Praktikum am Institut für Theoretische Chemie derUniversität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr.H.-J. Werner

10/2000 � heute Wissenschaftlicher Mitarbeiter:Praktikumsassistent in den Organisch-Chemischen Praktika für

Studierende der Biologie und des Lehramts (Chemie/Biologie)

Auszeichnungen

07/94 und 06/95 Buchpreis des Fonds der Chemischen Industrie für

hervorragende schulische Leistungen im Fach Chemie

06/95 Buchpreise für hervorragende Leitungen in den Fächern

Chemie und Mathematik, sowie für die Gesamtleistung (Abitur)

09/98 � 09/99 Auslandstipendium des DAAD (Studium and der University of

Cincinnati, Ohio, USA)

Würzburg, den 16. Dezember 2002

Christian Librera

Erklärung

Hiermit erkläre ich ehrenwörtlich, dass ich die Dissertation "Konformationelle und

sterische Effekte in der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen:

Stereochemischer Erinnerungseffekt versus Curtin / Hammett-Verhalten" selbständig

angefertigt habe und keine anderen als die von mir angegebenen Quellen und

Hilfsmittel benutzt habe.

Ich erkläre außerdem, dass diese Dissertation weder in gleicher oder anderer Form

bereits in einem Prüfungsverfahren vorgelegen hat.

Ich habe früher außer den mit dem Zulassungsgesuch urkundlich vorgelegten

Graden keine weiteren Grade erworben oder zu erwerben versucht.

Würzburg, den 7. November 2002

(Christian Librera)

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