On rearrangements by cyclialkylations of arylpentanols to 2,3-dihydro-1H-indene derivatives. Part 5. The acid-catalyzed cyclialkylation of 2-(2-chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ol

Article abstract of DOI:10.1002/1522-2675(200207)85:7<2089::AID-HLCA2089>3.0.CO;2-0

The mechanism proposed in [1] to explain the surprising result of the cyclialkylation of 4-(2-chlorophenyl)- 2,4-dimethylpentan-2-ol (3, R = Me), which gives not only the 'normal' product, i.e., the 4-chloro-2,3-dihydro-1,1,3,3-tetramethyl- (4), but also the isomer trans-4-chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-inden (5), could be differentiated in two sections (cf. Scheme 2): the first from 3 to the intermediary ion IIa?IIb, and the second from the latter ions to the final product 5. For the first section, a sufficiently satisfactory explanation has been given in [1]; the second section has received important support from the mechanisms of the cyclialkylation of 2,4-dimethyl-2-phenylpentan-3-ol (6), the precursor of II′a, the ion IIa without the o-Cl substituent (cf. Schemes 2, 3 and 5 and [4]). The present communication gives an explanation of the influence of the o-Cl substituent: a mechanism is proposed for the very complex cyclialkylation of 2-(2-chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ol (11; cf. Scheme 9). Both mechanism may be considered as definitive. It is very surprising that, by the cyclialkylation of the compounds 1, 3, 8, 11, 15, and 17, only compound 1 gives the 'normal' product: the cyclialkylation of all other phenylpentanols follows complex pathways including Et, i-Pr, and Ph migrations, which could not be expected. In addition, it has been established that the transformation of 21 to 22 (cf. Scheme 12) and that of 23 to 24 (cf. Scheme 13) occur through two consecutive 1,2- and not through a single 1,3-hydride migration or through an elimination-addition process (cf. Scheme 13). It can be assumed that the transformation of ion IV (the 2-(2-chlorophenyl)-3,4-dimethylpent-2-ylium ion) to the ion V (the 4-(2-chlorophenyl)-3,4-dimethylpent-2-ylium ion (both shown in Scheme 9 as D-isomers) occurs through the same pathway.

Full text of DOI:10.1002/1522-2675(200207)85:7<2089::AID-HLCA2089>3.0.CO;2-0

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2089
‹ber Umlagerungen bei der Cyclialkylierung von Arylpentanolen zu
2,3-Dihydro-1H-inden-Derivaten
5. Mitteilung
Die s‰urekatalysierte Cyclialkylierung von 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethyl-
pentan-3-ol1)
von Behrouz Fathi2), Edgardo Giovannini*3) und Pierre Pasquier4)
¬
Organisch-chemisches Institut der Universit‰t Freiburg, Perolles, CH-1700 Fribourg
On Rearrangements by Cyclialkylations of Arylpentanols to 2,3-Dihydro-1H-indene Derivatives.
Part 5. The Acid-Catalyzed Cyclialkylation of 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ol
The mechanism proposed in [1] to explain the surprising result of the cyclialkylation of 4-(2-chlorophenyl)-
2,4-dimethylpentan-2-ol (3, R ˆ Me), which gives not only the −normal× product, i.e., the 4-chloro-2,3-dihydro-
1,1,3,3-tetramethyl- (4), but also the isomer trans-4-chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-inden (5), could
be differentiated in two sections (cf. Scheme 2): the first from 3 to the intermediary ion IIa > IIb, and the second
from the latter ions to the final product 5. For the first section, a sufficiently satisfactory explanation has been
given in [1]; the second section has received important support from the mechanisms of the cyclialkylation of
2,4-dimethyl-2-phenylpentan-3-ol (6), the precursor of II'a, the ion IIa without the o-Cl substituent (cf.
Schemes 2, 3 and 5 and [4]). The present communication gives an explanation of the influence of the o-Cl
substituent: a mechanism is proposed for the very complex cyclialkylation of 2-(2-chlorophenyl)-2,4-
dimethylpentan-3-ol (11; cf. Scheme 9). Both mechanism may be considered as definitive. It is very surprising
that, by the cyclialkylation of the compounds 1, 3, 8, 11, 15, and 17, only compound 1 gives the −normal× product;
the cyclialkylation of all other phenylpentanols follows complex pathways including Et, i-Pr, and Ph migrations,
which could not be expected. In addition, it has been established that the transformation of 21 to 22 (cf.
Scheme 12) and that of 23 to 24 (cf. Scheme 13) occur through two consecutive 1,2- and not through a single 1,3-
hydride migration or through an elimination-addition process (cf. Scheme 13). It can be assumed that the trans-
formation of ion IV (the 2-(2-chlorophenyl)-3,4-dimethylpent-2-ylium ion) to the ion V (the 4-(2-chlorophen-
yl)-3,4-dimethylpent-2-ylium ion (both shown in Scheme 9 as D-isomers) occurs through the same pathway.
Einleitung. In der 1. Mitteilung dieser Reihe [1] wurde, um f¸r die eigenartige, von
uns zuf‰llig festgestellte, der Anwesenheit eines o-Cl-Substituenten zuzuschreibende
Umlagerung, die bei der Cyclialkylierung des 4-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-
2-ols (3) stattfindet (vgl. b mit a in Schema 1), eine Erkl‰rung zu geben, der in
Schema 2 angegebene Mechanismus vorgeschlagen: a) er erkl‰rt den experimentellen
Befund, dass die bei der Cyclialkylierung der Verbindung 3 verschobene Me-Gruppe
einzig aus der Benzyl-Stellung stammt, und b) er erkl‰rt die spezifische Rolle des o-Cl-
Substituenten, der durch seine sterische Wechselwirkung mit den zwei Me-Gruppen in
a-Stellung und durch seine anchimere, nucleophile Eigenschaft die Bildung des
1
)
)
)
)
1. Mitteilung: [1]; 2. Mitteilung: [2]; 3. Mitteilung: [3]; 4. Mitteilung: [4].
Teil der Dissertation [5].
Adresse: 5, ch. des pommiers, CH-1700 Fribourg.
Teil der Dissertation [6].
2
3
4

2090
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Schema 1
a)
b)
OH
1
2 (100%)
Cl
Cl
Cl
+
OH
3
4 (45%)
5 (55%)
Schema 2
Cl
Cl
Cl
R
R
+
R
R
R
R
OH
R
3
I
4
+
Cl
Cl
R
+
R
R
IIa
IIb
Cl
Cl
+
R
R
R
R
5
III
R = CH3, CD3

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2091
Carbenium-ions5) IIb ermˆglicht und den thermodynamisch schlecht zu begr¸ndenden
‹bergang I ! IIa durch den thermodynamisch g¸nstigeren I ! IIb ersetzt.
Um den in Schema 2 angegebenen Mechanismus zu ¸berpr¸fen, wurde in der 2. 4.
Mitteilung ([2 4]) untersucht, obdas aus der Verbindung 6 (vgl. Schema 3) direkt
gebildete, dem Ion IIa vom Schema 2 analoge, nicht o-Cl-substituierte Ion II'a in
gleicher Weise weiter reagieren w¸rde wie das Ion IIa.
Schema 3
OH
+
H
R
R
R
R
6
II'a
R = CD3
Das Resultat war ¸berraschend (s. Schema 4,a und b): bei der Cyclialkylierung der
Verbindung 6 bildet sich nur das umgelagerte Produkt (s. a) und die wandernde Me-
Gruppe stammt nicht mehr nur aus der Benzyl-Stellung, wie es bei der Cyclialkylierung
der Verbindung 3 der Fall war (s. b: Bildung der Verbindung 9), sondern auch vom
anderen Ende der Seitenkette (b: Bildung der zu 9 isotopomeren Verbindung 10).
Schema 4
OH
H
a)
b)
7 (100%)
6
R
OH
H
R
+
R
R
R
R
9 (50%)
10 (50%)
8
Anhand von Untersuchungen an mehreren [2H]- bzw. [13C]-markierten Phenyl-
pentanolen wurde schliesslich der in Schema 5 angegebene Mechanismus aufgestellt
(s. [4]), der s‰mtliche, bisher erhaltene, oft ¸berraschende Resultate zu erkl‰ren
vermag und nun als gesichert gelten darf.
Um auch dem quantitativen Umlagerungsresultat der Cyclialkylierung der
markierten Verbindung 8 (Schema 4,b) Rechnung zu tragen, muss in Schema 5
anstelle des Ions IV das in Schema 6 dargestellte Gleichgewicht der Ionen IVa c
5
)
S. Fussnote 6 in [1].

2092
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Schema 5a)
+
OH
H
~ Ph
+
6
II'a
IV
~ i-Pr
+
~ H
~ Me
+
7
VI
V
a) Das Zeichen ꢀ bedeutet wie in den vorangegangenen Mitteilungen die Verschiebung der betreffenden
Gruppe. Me ˆ Methyl, Ph ˆ Phenyl, i-Prˆ Isopropyl.
Schema 6
+
+
R
R
R
+
R
R
R
IVb
IVa
IVc
eingeschoben werden, das sich rascher wieder einstellen muss als die weitere
Umwandlung der Ionen IVb und IVc.
Problemstellung dieser Mitteilung.
Es schien uns nun von Interesse, in
Zusammenhang mit den in [1] beschriebenen Untersuchungen, die Auswirkung eines
o-Cl-Substituenten auf die Resultate und auf den Mechanismus der Cyclialkylierung
der Verbindung 8 zu studieren.
Die Resultate. Die Resultate der Cyclialkylierung der [2H]- bzw. [13C]-markierten 2-
(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ole 11 und 17 beide also mit o-Cl-Substituent
sind in den Schemata 7 und 8 (Sequenzen b) dargestellt und denjenigen der
entsprechenden, nicht o-Cl-substituierten Verbindungen 8 und 15 gegen¸bergestellt
(Sequenzen a)6).
Aus den Gegen¸berstellungen ist die Wirkung des o-Cl-Substituenten auf das
Resultat ersichtlich und erstaunlich: a) die Produkte der Cyclialkylierung der
Verbindungen 11 und 17 sind nicht mehr zwei, wie bei der Cyclialkylierung der
Verbindung 8, bzw. nur ein einziges wie bei der Cyclialkylierung der Verbindung 15,
6
)
Struktur und relativer prozentualer Gehalt der Produkte wurden in der im Exper. Teil (3) angegebenen
Weise ermittelt.

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2093
Schema 7
R
OH
H
a)
b)
+
R
R
R
R
R
9 (50%)
10 (50%)
8
Cl
Cl
Cl
R
Cl
OH
H
+
R
+
R
R
R
R
R
R
13 (68% rel.)a)
14 (32% rel.)a)
11
12 (12%)
a) Die Menge von 13 ‡ 14 macht zusammen 88% des Gesamtgemisches aus.
Schema 87)
OH
•
H
a)
b)
•
15
16 (100%)
Cl
Cl
Cl
Cl
OH
H
•
+
+
•
•
•
19 (39% rel.)a)
20 (61% rel.)a)
17
18 (12%)
a) Die Menge von 19 ‡ 20 macht zusammen 88% des Gesamtgemisches aus.
sondern, in beiden F‰llen, drei: 12, 13 und 14 bzw. 18, 19 und 20; b) anstelle des
relativen prozentualen Verh‰ltnisses 9/10 50 :50, wie bei der Cyclisierung der Cl-freien
Verbindung 8, tritt bei der Cyclisierung der o-Cl-substituierten Verbindung 11 bzw. 17
das relative Verh‰ltnis 13/14 68 :32 bzw. 19/20 39 :61 auf. Daneben entstehen bei der
Cyclisierung von 11 bzw. 17 noch etwa 12% der Verbindungen 12 bzw. 18, die bei der
Cyclisierung von 8 nicht nachzuweisen war; das Verh‰ltnis (13 ‡ 14)/12 bzw. von (19 ‡
20)/18 wurde in beiden F‰llen zu 88 :12 ermittelt.
Kommentar und Interpretation der Resultate. Der in Schema 5 dargestellte
Umlagerungsmechanismus erkl‰rt in vollkommen befriedigender Weise das Resultat
der unter Umlagerung verlaufenden Cyclialkylierung der Verbindung 8 (s. Schema 7,
7
) Das Zeichen bedeutet in dieser Mitteilung ein 13C-Atom.
*

2094
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
a): Bildung der Verbindungen 9 und 10 im Verh‰ltnis 1:1, passt aber in keiner Weise
zum Resultat der Cyclialkylierung der o-Cl-substituierten Verbindungen 11 (s.
Schema 7,b): Bildung von drei Verbindungen in untereinander unterschiedlichen
Mengenverh‰ltnissen.
Gleiches gilt f¸r die Resultate der Cyclisierung der [13C]-markierten Verbindung 17
(s. Schema 8,b): Bildung von drei verschiedenen [13C]-markierten Verbindungen und
nicht Bildung eines einzigen Produktes, allerdings mit verschobener [13C]-Markierung,
wie bei der Cyclialkylierung von 15 (s. Schema 8,a).
Um allen diesen erstaunlichen Resultaten gerecht zu werden, wurden die in den
Schemen 9 und 10 wiedergegebenen Reaktionmechanismen aufgestellt, die im
Folgenden zu erkl‰ren und zu rechtfertigen sind.
Zur unter Umlagerung verlaufenden Cyclialkylierung des [2H]-markierten (o-
Chlorophenyl)alkanols 11 (R ˆ CD3; s. Schema 9). Die Bildung des 2,3-Dihydro-1H-
indens 12 aus der Verbindung 11 erfolgt augenscheinlich aus dem prim‰r entstehenden
Carbenium-Ion IIa durch eine Hydrid-Verschiebung und Ringschluss (Weg A),
allerdings nur zu 12% der gesamten Cyclisierungsreaktion. Dieser Weg wird nur bei
der Cyclisierung der o-Cl-substituierten Verbindung 11 beschritten, nicht aber bei
derjenigen der Cl-freien analogen Verbindung 8. Der Grund dieses unterschiedlichen
Verhaltens d¸rfte darin liegen, dass der erste Schritt auf dem Weg B (IIa ! IV;
anionotrope Verschiebung einer o-Chlorophenyl-Gruppe) bekanntlich weniger leicht
eintritt als im Falle der unsubstituierten Ph-Gruppe, womit sich f¸r den Weg A eine
12%ige Chance ˆffnen d¸rfte. Dass dieser Weg nur zu 12% beschritten wird, d¸rfte
dem Umstand zuzuschreiben sein, dass der Weg C (IIa ! III, s. hierzu 1. Mitteilung [1])
ebenfalls konkurrierend eingreift, wie weiter unten noch zu erkl‰ren sein wird.
Die Bildung der 2,3-Dihydro-1H-indene 13 und 14 im Verh‰ltnis ca. 2 :1 (s.
Schema 9). W¸rde man f¸r die Bildung der Verbindungen 13 und 14 aus der
Verbindung 11 nur den fr¸her [4] f¸r die analoge Verbindung ohne o-Cl-Substituent
nachgewiesenen, hier Weg B genannten Mechanismus in Betracht ziehen, so w¸rden
sich die Verbindungen 13 und 14 zufolge des im Schema 4,a dargestellten, sich aus
fr¸her (s. [1]) angegebenen Gr¸nden notwendigerweise schnell einstellenden Gleich-
gewichtes in gleichen Mengen bilden. Da das experimentelle Ergebnis anders lautet
(s. Berechnungsweise im Exper. Teil, 3), muss sich f¸r die zus‰tzlich entstehende Menge
der Verbindung 13 noch ein dritter Weg ergeben, der in die Konkurrenz eingreift und
¸berwiegend bzw. ausschliesslich zur Bildung der Verbindung 13 f¸hrt und somit das
Verh‰ltnis 13/14 bis zu einem Verh‰ltnis von 2 :1 verschiebt. Der Weg C, der bereits
fr¸her (s. 1. Mitteilung [1]) zur Erkl‰rung der unter Umlagerung verlaufenden
Cyclialkylierung der ebenfalls o-Cl-substituierten Verbindung 3 in die Verbindung 5 als
der wahrscheinlichste Weg betrachtet wurde, erf¸llt diese Bedingung, wenn man die
zus‰tzliche Annahme macht, dass die Wege B und C im Verh‰ltnis von 2 :1 durchlaufen
werden.
Zusammenfassend l‰sst sich also der gesamte experimentelle Befund durch
Schema 9 erkl‰ren, wenn man annimmt, dass der Weg A nur zu 12%, die Wege B
und C insgesamt zu 88% und unter sich etwa im Verh‰ltnis 2 :1, oder, anders gesagt,
wenn die Wege B', B'' und C gesamthaft zu 88% und jeder dieser drei Wege je zu einem
Drittel begangen wird.

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2095
Schema 9
Cl
Cl
Cl
OH
H
+
R
R
R
R
R
R
11
I
12 (12%)
Weg A
Cl
Weg C
Weg B
+
(2/3)
(1/3)
R
R
IIa
R
+
+
Cl
R
Cl
Cl
Cl
+
R
R
R
+
R
R
R
IVb
IVa
IVc
IIb
Weg B"
Weg B'
Cl
Cl
Cl
R
R
+
+
+
III
R
R
R
R
Cl
Cl
Cl
R
R
VII
+
+
+
R
R
R
R
Cl
Cl
Cl
R
R
R
R
R
R
13
13
14

2096
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Zur erg‰nzenden Erkl‰rung dieses Mechanismus noch folgende zwei Bemerkun-
gen: 1) das angenommene Verh‰ltnis Weg B/Weg C 2 :1 l‰sst sich dadurch erkl‰ren,
dass die Wanderung einer Ph- bzw. einer o-Chlorophenyl-Gruppe wie allgemein
bekannt leichter erfolgt als diejenige einer Me-Gruppe [7]; es finden aber beide statt;
2) in der 1. Mitteilung dieser Reihe [1] wurde der Reaktionsweg der Cyclisierung der
Verbindung 3 zur Verbindung 5 (s. Schema 2) durch die folgende Sequenz: I! IIa ! III
dargestellt. Das, aus der Verbindung 3 durch H-Wanderung entstehende Ion IIa ist formal
identisch mit dem aus der Verbindung 11 entstehenden Ion IIa (vgl. Schemata 2 und 9),
reagiert aber in anderer Weise weiter: das Ion IIa aus der Verbindung 3 geht n‰mlich
¸ber das Ion III ausschliesslich in die Verbindung 5 ¸ber (s. Schema 2); dagegen reagiert
das ihm formal gleiche, aus der Verbindung 11 direkt entstandene Ion IIa weiter nach
den drei verschiedenen Wegen A, B und C und liefert schliesslich die Verbindungen 13
und 12/14. Es dr‰ngt sich also folgende Feststellung auf: das aus der Verbindung 3 ¸ber
das Ion I entstandene Ion IIa und das aus der Verbindung 11 entstandene Ion I sind
zwar formal identisch, reagieren aber unterschiedlich: d.h. sie sind auf verschiedenen
Wegen entstanden und somit trotz ihrer formalen Gleichheit in Wirklichkeit verschieden.
Wie haben uns nun weiter vorgenommen, die bisher erhaltenen Resultate und die
anschliessenden mechanistischen Vorschl‰ge durch die folgenden Experimente mit den
entsprechenden [13C]-markierten Verbindungen zu ¸berpr¸fen.
Die unter Umlagerung verlaufende Cyclialkylierung des 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-
dimethyl-[3-13C]pentan-3-ols (17). Ihr Resultat ist im Schema 8,b, angegeben. Das rohe
Produkt der Cyclisierung der Verbindung 17 wurde durch GC in zwei Fraktionen
aufgetrennt, die NMR-spektroskopisch untersucht wurden: die erste Fraktion der GC-
Auftrennung betrug 12% und erwies sich als 4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,3,3-tetramethyl-
1H-[2-13C]inden (18); die zweite (88%) bestand aus zwei isotopomeren Verbindungen,
n‰mlich trans-4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-[2-13C]inden (19) und
trans-4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-[3-13C]inden (20) (s. Exper. Teil,
4.5). Auch hier, wie bei den analogen, [2H]-markierten Verbindungen, entstehen
durch Cyclisierung des entsprechenden Phenylalkanols drei verschiedene Verbindun-
gen in ‰hnlichem Verh‰ltnis wie bei der Cyclisierung der Verbindung 11 (s.
Schema 7,b), n‰mlich 12% 18 und 88% 19 ‡ 20 und in einem Verh‰ltnis von 20/19
3 :2 (bei den [2H]-markierten Verbindungen war das Verh‰ltnis 13/14, etwas
abweichend, ca. 2 :1).
Diese Resultate lassen sich durch den im Schema 10 dargestellten Reaktionsme-
chanismus erkl‰ren, der, wie es zu erwarten war, mit dem, im Schema 9 f¸r die [2H]-
markierten Verbindungen angegebenen im wesentlichen identisch ist, aber dadurch
vereinfacht, dass das Gleichgewicht von Schema 6 (vgl. auch Schema 9) hier ausf‰llt
(IVb und IVc sind im 13C-Fall identisch). Die Wege sind in den Mechanismen der
Schemata 9 und 10 die gleichen, die entsprechenden Mengenverh‰ltnisse aber
verschieden: bei der Cyclialkylierung der Verbindung 11 (Schema 9) sind die ¸ber
die Wege B' und B'' erhaltenen Produkte 13 und 14 unter sich verschieden, bei der
Cyclialkylierung der Verbindung 17 fallen dagegen die Wege B' und B'' zum Weg B
zusammen (s. Schema 10) und es gibt in diesem Fall nur ein einziges Produkt, das trans-
4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H[3-13C]inden (20).
Bei der unter Umlagerung verlaufenden Cyclisierung der Verbindung 17 (s.
Schema 10) verschiebt sich das [13C]-Atom auf dem Weg C nicht (Bildung der

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2097
Schema 10
Cl
Cl
Cl
OH
H
•
•
+
•
18 (12%)
17
I
Weg A
+
+
Cl
Cl
Cl
•
Weg C
Weg B
•
+
•
IIb
IIa
IV
Cl
Cl
•
+
+
•
V
III
Cl
Cl
•
•
20 (61% rel.)a)
19 (39% rel.)a)
a) Die Menge von 19 ‡ 20 macht zusammen 88% des Gesamtgemisches aus.
Verbindung 19 mit relativer gleicher Lage des [13C]-Atoms wie in der Ausgangssub-
stanz); auf dem Weg B verschiebt sich dagegen das [13C]-Atom beim Schritt IIa ! IV in
der relevanten Pr-Kette des aus V sich ergebenden Indens 20. Auch diese Tatsache
spricht f¸r den vorgeschlagenen Mechanismus.
Das ‹berwiegen des Produktes 20 ¸ber das Produkt 19 ist auch hier, wie bei den
entsprechenden [2H]-markierten Verbindungen, dem ‹berwiegen im entscheidenden
Schritt
des Wegs B ¸ber den Weg C zuzuschreiben, d.h. der grˆsseren Wande-
rungsf‰higkeit der o-Chlorophenyl- (IIa ! IV) gegen¸ber derjenigen einer Me-
Gruppe (IIa/IIb ! III).

2098
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Die in den Schemata 2, 5, 9 und 10 dieser Mitteilung angegebenen Mechanismen
sind also in der Lage, s‰mtliche in den Schemata 4, 7 und 8 zusammengestellten,
experimentellen Befunde in vollkommener Weise zu erkl‰ren.
Es seien erg‰nzend noch einige Besonderheiten hervorgehoben: wenn die Phenyl-
alkanole 1, 3, 8, 11, 15 und 17 bei 2 38 mit 96% H2SO4 behandelt werden, so ergibt sich
nur bei der Verbindung 1 das normalerweise zu erwartende 2,3-Dihydroinden; in allen
anderen F‰llen treten Abweichungen auf, welche nur erkl‰rt werden kˆnnen, wenn H-,
Me-, i-Pr- und Ph-Verschiebungen in kaum vorauszusehender Weise angenommen
werden. Eigenartig ist ebenfalls der anchimere, nucleophile Einfluss eines o-st‰ndigen
Cl-Atoms auf den Ablauf der Cyclisierungsreaktion, so dass diese nun
mit
vergleichbaren Wahrscheinlichkeiten nach zwei bzw. drei verschiedenen Richtungen
in ziemlich komplexer Weise abl‰uft.
Anhang. Problemstellung. Nachdem die erstaunlichen Resultate der Cyclialky-
lierung verschiedener Phenylalkanole zu 2,3-Dihydroinden-Derivaten mechanistisch
zweifelsfrei erkl‰rt werden konnten, blieb aber noch folgende Frage zu beantworten. In
allen von uns hierf¸r vorgeschlagenen Mechanismen kommen Hydrid-Ionenwander-
ungen bzw. Ladungsverschiebungen vor, wie sie im Schema 11 symbolisiert sind.
Schema 11
+
+
+
I
II
III
Wir haben bisher stillschweigend angenommen, dass es sich dabei um 1,2-H-
Verschiebungen handle. Die ‹berg‰nge I ! II und II ! III kˆnnten aber auch durch
eine intermedi‰re Olefinbildung, d.h. durch sukzessive Deprotonierungen und
Reprotonierungen erfolgen. Auch denkbar w‰re der direkte ‹bergang I ! III durch
einen 1,3-Hydridion-Sprung.
Gegen diese beiden Hypothesen und endg¸ltig zugunsten der in allen F‰llen allein
stattfindenden 1,2-H-Verschiebung sprechen die Resultate folgender Versuche.
Cyclialkylierung des 3,4-Dimethyl-2-phenylpentan-2-ols (21) (s. Schema 12). Die
Cyclialkylierung dieses ad hoc gew‰hlten Phenylalkanols wurde in ¸blicher Weise, aber
in 96% [2H2]SO4 durchgef¸hrt (s. Exper. Teil, 5). Das einzige erhaltene, zu 98% GC-
reine Cyclialkylierungsprodukt zeigt folgendes 1H-NMR-Spektrum (CDCl3): 0,95
(s, 3 H); 1,05 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,28 (s, 3 H); 1,30 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,35 1,85 (m, 1 H); 2,4
2,9 (m, 1 H); 7,2 7,3 (3 H)8). Die Anwesenheit von zwei H-Atomen an C(2) und C(3)
spricht eindeutig f¸r die Struktur 22 und gegen eine Folge von Deprotonierungs- und
Reprotonierungsprozessen, die zur Bildung der entsprechenden [2,3-2H2]-Verbindung
gef¸hrt h‰tte.
Cyclialkylierung des 3,4-Dimethyl-2-phenyl[3-2H]pentan-2-ols (23; s. Schema 13).
Das zu 98% GC-reine Cyclisierungsprodukt dieses ad hoc gew‰hlten Phenylalkanols 23
8) Nur 3 H wegen des partiellen, elektrophilen H/D-Austausches von Ph-Atomen.

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2099
Schema 12
H
OH
H
96% D2SO4, 2-4°
21
22
(s. Exper. Teil, 5) weist folgende 1H-NMR-Signale auf: 0,95 (s, 3 H); 1,05 (d, J ˆ 7, 3 H ) ;
1,28 (s, 1 Â 3 H, 1 Â 1,5 H (H/D-Austausch)); 1,35 1,85 (m, 1 H); 7,2 7,3 (4 H). Das
Dublett bei 1,05 ist f¸r die Me-Gruppe an C(2) charakteristisch, andererseits fehlt das
Multiplett bei etwa 2,5 f¸r HÀC(3), wo eben anstelle eines H- ein D-Atom sitzt. Damit
ist f¸r das Cyclisierungsprodukt des Phenylalkanols 23 die Struktur 24 und f¸r die
Cyclialkylierungsreaktion (s. Schema 13) der Weg I ! II ! III, d.h. ¸ber eine 1,2-[2H]-
und eine 1,2-H-Verschiebung, nachgewiesen, der 1,3-Hydridion-Sprung (I ! III)
dagegen, ausgeschlossen, weil dieser zu einem an C(2) deuterierten 2,3-Dihydro-1H-
inden h‰tte f¸hren m¸ssen.
Schema 13a)
R
R
OH
R
D
~ D
+
D
D
+
23
I
II
~ H
D
R
D
H
+
24
III
a) Durch die im Exper. Teil beschriebene Synthese dieses Phenylalkanols konnte eine partielle Deuterierung der
Me-Gruppe in Benzyl-Stellung nicht vermieden werden (R also CHnD3Àn; n ˆ 0 3). Dies stˆrt aber f¸r unseren
Zweck weiter nicht.
Man darf folglich annehmen, dass auch bei der Cyclialkylierung der Verbindung 11
(s. Schema 9) an den entsprechenden Stellen (z.B. beim ‹bergang III ! VII), ebenfalls
kein 1,3-H-Sprung, sondern, analog zum ‹bergang I ! II ! III im Schema 11, zwei
aufeinander folgende 1,2-H-Verschiebungen stattfinden.
Dem Schweizerischen Nationalfonds f¸r wissenschaftliche Forschung danken wir f¸r die finanzielle
Unterst¸tzung dieser Arbeit.
Experimenteller Teil
Allgemeines. S. [4].
1. Herstellung und Cyclisierung des 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ols (11, R ˆ Me). 1.1. (2-
Chlorophenyl)acetonitril. Aus 161 g 2-Chlorobenzyl-chlorid (1 mol) und 58,7 g NaCN (11,2 mol) nach [8].

2100
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Ausbeute: 138,19 g (91%). Sdp. 123 1248/10 Torr ([9]: 133/1438 24 Torr). GC: 99% (S‰ule A, 2008). nD20
1,5443. IR (Film): u.A. 1445, 1470, 1050, 2250.
ˆ
1.2. 2-(2-Chlorophenyl)-2-methylpropannitril. Aus 121,27 g (0,8 mol) 1-(2-Chlorophenyl)acetonitril nach
[10]. Ausbeute: 96,3 g (67%). Farblose Fl¸ssigkeit. Sdp. 131 1328/10 Torr ([10]: 92 938/1,2 Torr). GC: 98%
1
(S‰ule A, 2008). nD20 ˆ 1,5330. IR (Film): 2230 (CN), 1040. H-NMR (CDCl3): 1,85 (s, 6 H); 7,1 7,7 (m, 4 H).
‡
MS: 179 (28, M ), 164 (100), 137 (16).
1.3. 2-(2-Chlorophenyl)-2-methylpropanal. a) Herstellung des Reduktionsmittels (nach [11]): Innerhalb
75 min und unter N2 werden zu einer Suspension von 7,58 g (0,2 mol) LiAlH4 in 200 ml abs. Et2O b ei 0 28 und
unter R¸hren 17,6 g (0,2 mol) AcOEt gef¸gt.
b) Herstellung von 2-(2-Chlorophenyl)-2-methylpropanal: zum obigen Reduktionsmittel werden innerhalb
5 min (Temp. soll 108 nicht ¸bersteigen) 35,9 g (0,2 mol) 2-(2-Chlorophenyl)-2-methylpropannitril gef¸gt, dann
1 h bei 08 weiterger¸hrt und hierauf mit 200 ml 10n H2SO4 versetzt. Nach 0,5 h Kochen unter R¸ckfluss wird das
Zweiphasen-System aufgetrennt und die H2O-Phase mit Et2O in einem Kutscher-Steude-Apparat 60 h
extrahiert. Die vereinigten Et2O-Phasen werden zun‰chst mit H2O, dann mit 200 ml einer ges. NaHCO3-Lsg.
und hierauf nochmals mit H2O gewaschen, getrocknet, eingedampft, und der R¸ckstand an einer Drehband-
kolonne destilliert: 222,1 g (60%) Produkt. Sdp. 123 1248/10 Torr. Semicarbazon (aus MeOH): Schmp. 187
1888. Ber. f¸r C11H14ClN3O (239,70): C 55,12, H 5,88, Cl 14,79, N 17,53; gef.: C 55,31, H 5,81, Cl 14,60, N 17,65.
Das ¸ber das Semicarbazon gereinigte Produkt: n2D0 ˆ 1,5365. IR (Film): u.A. 1725 (CˆO), 1040, 838. 1H-NMR
‡
(CDCl3): 1,48 (s, 6 H); 7,1 7,6 (m, 4 H); 9,65 (s, 1 H). MS: 182 (7, M ), 153 (100), 125 (36). Ber. f¸r C10H11ClO
(182,65): C 65,76, H 6,07, Cl 19,41; gef.: C 65,79, H 6,21, Cl 19,56.
1.4. 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethylpentan-3-ol (11, R ˆ Me). Zu 400 ml einer 0,26m dekantierten und
unter N2 ger¸hrten i-PrLi-Lsg. in Pentan (0,106 mol) (aus metallischem Li mit 1% Na [12]) wird tropfenweise
aber gen¸gend schnell, damit die Lsg. in leichtem Sieden bleibt die Lsg. von 13 g (71 mmol) des obigen
Aldehyds in 30 ml Pentan gef¸gt. Nach 1 h Kochen unter R¸ckfluss wird das Gemisch auf Eis gegossen, die org.
Phase gewaschen, getrocknet (Na2SO4), eingedampft und an einer Drehbandkolonne destilliert: 8,8 g (55%) 11
(R ˆ Me). Viskose Fl¸ssigkeit. Sdp. 166 1678/20 Torr. GC-rein. n2D0 ˆ 1,5367. IR (Film): u.A. 3472 (OÀH),
1
1105 H-NMR (CDCl3): 0,76 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,88 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,46 (s, 3 H); 1,51 (s, 3 H); 1,4 2,0 (m, 1 H);
‡
1,85 (s, 1 H, verschwindet bei D2O-Zusatz); 4,51 (d, J ˆ 4, 1 H); 7,0 7,6 (m, 4 H). MS: 208 ([M À H2O] ),
193 (100), 153 (13), 151 (39). Ber. f¸r C13H19ClO (226,74): C 68,86, H 8,44, Cl 15,64; gef.: C 68,88, H 8,51,
Cl 15,74.
1.5. Cyclisierung von 11 (R ˆ Me). Zu 35 g 96% H2SO4 werden tropfenweise bei 0 28 und unter
energischem R¸hren 8,4 g (37 mmol) 11 (R ˆ Me) gef¸gt. Nach 30 min Weiterr¸hren bei RT. wird die org.
Phase von der orange-gef‰rbten, schwefelsauren Phase getrennt, mit 50 ml Et2O versetzt, zweimal mit H2O,
dann mit einer NaHCO3-Lsg. gewaschen, getrocknet (Na2SO4), eingedampft, und der R¸ckstand destilliert:
6,1 g (78%). Sdp. 123 1248/11 Torr. Durch pr‰p. GC (S‰ule A, 2108) wurden zwei Substanzen voneinander
getrennt:
a) Substanz A (Pik 1) hat sich als 4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,3,3-tetramethyl-1H-inden (12, R ˆ Me)
erwiesen: Schmp. 35 368 ([1]: 35 35,58). IR (Film): u.A. 789, 748; 1650 1950 (Reihe von schwachen, f¸r
1
1,2,3-trisubstituierte Benzol-Derivate charakteristischen Banden (vgl. [13])). H-NMR (CDCl3): 1,28 (s, 6 H);
1,48 (s, 6 H); 1,93 (s, 2 H); 6,7 7,2 (3 H).
b) Substanz B (Pik 2) hat sich als trans-4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-inden (13, R ˆ Me)
erwiesen. n2D0 ˆ 1,5290 ([1]: n2D0 ˆ 1,5292). IR (Film): u.A. 735, 754, 778, 792; 1650 2000 (Reihe von schwachen,
f¸r 1,2,3-trisubstituierte Benzol-Derivate charakteristischen Banden (vgl. [13])). 1H-NMR (CDCl3): 0,93
(s, 3 H); 1,04 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,29 (s, 3 H); 1,49 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,51 1,9 (m, 1 H); 2,86 (dq, Jd ˆ 9, Jq ˆ 7, 1 H ) ;
‡
6,9 7,2 (3 H). MS: 210 (11), 209 (6), 208 (27, M ), 195 (32), 194 (11), 193 (100), 151 (11).
2. Herstellung und Cyclisierung des 4-(2-Chlorophenyl)-2-([2H3]methyl)-4-methyl[1,1,1-2H3]pentan-3-ols
(11, R ˆ CD3).
2.1. [1,1,1,3,3,3-2H6]Propan-2-ol. (D6)Aceton wurde mittels LiAlH4 nach Condon [14] reduziert. Das H2O
des azeotropen Gemisches PrOH/H2O wurde durch 3 h Kochen ¸ber CaO und Destillation eliminiert: Sdp. 788/
706 Torr. n2D0 ˆ 1,3745.
2.2. 2-Chloro[1,1,1,3,3,3-2H6]propan. Nach [1] aus 16,52 g (0,25 mol) [1,1,1,3,3,3-2H6]Propan-2-ol und SOCl2
in Pyridin. Ausbeute: 13,5 g (68%). Sdp. 318/690 Torr ([1]: 33 358). n2D0 ˆ 1,3742 ([1]: nD20 ˆ 1,3744).
2.3. Verbindung 11 (R ˆ CD3). Aus 200 ml einer 0,27m Lsg. von 1-([2H3]Methyl)[2,2,2-2H3]ethyllithium [12]
und einer Lsg. von 9,13 g (0,05 mol) 2-(2-Chlorophenyl)-2-methylpropanal in 25 ml Pentan nach 1.4. Der
Eindampfungsr¸ckstand wurde ¸ber einer Vigreux-Kolonne destilliert: 6,1 g (52%) 11 (R ˆ CD3). Hochviskose
Fl¸ssigkeit. Sdp. 165 1668/20 Torr. IR (Film): 2210 (CÀD), 3472. 1H-NMR (CDCl3): 1,46 (s, 3 H); 1,51 (s, 3 H);

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2101
‡
1,4 1,8 (1 H); 4,51 (d, J ˆ 4, 1 H); 7,0 7,6 (m, 4 H). MS: 214 (2, [M À H2O] ), 183 (19), 156 (33), 154 (100),
141 (16), 139 (47), 125 (22), 119 (69).
2.4. Cyclisierung von 11 (R ˆ CD3). Aus 4 g (17,2 mol) 11 (R ˆ CD3) und 17 g 96% H2SO4 nach 1.5.
Aufarbeitung nach 1.5: 2,45 g (66%). Sdp. 119 1218/12 Torr. GC zeigt zwei Pike. Trennung durch GC (S‰ule A,
2108):
a) Substanz A (Pik 1) (12%) hat sich als 4-Chloro-2,3-dihydro-1,1-di([2H3]methyl-3,3-dimethyl-1H-inden
(12, R ˆ CD3) erwiesen: Schmp. 34 358 ([1]: 34 358). IR (Film): 2210 (CÀD). 1H-NMR (CDCl3): 1,48
(s, 6 H); 1,92 (s, 2 H); 6,9 7,2 (3 H).
b) Substanz B (Pik 2; 88%) ist ein Gemisch von zwei Isomeren: trans-4-Chloro-2,3-dihydro-1,1-
di([2H3]methyl)-2,3-dimethyl-1H-inden (13, R ˆ CD3) und trans-4-Chloro-2,3-dihydro-2,3-di([2H3]methyl)-
1
1,1-dimethyl-1H-inden (14, R ˆ CD3). Daten des Gemisches: H-NMR (CDCl3): 0,93 (s); 1,04 (d, J ˆ 7); 1,29
(s); 1,49 (d, J ˆ 7); 1,5 1,9 (m, 1 H); 2,86 (m, 1 H); 6,9 7,2 (3 H); durch Einstrahlung mit 100 Hz sind die
Integralen (in mm) der Me-Gruppen die folgenden: 0,93 (s, 14); 1,04 (d, 32); 1,29 (s, 15); 1,49 (d, 34). MS: 216
‡
(10), 215 (7), 214 (34, M ), 213 (9), 212 (4), 211 (2), 201 (12), 200 (10), 199 (41), 198 (45), 197 (25), 196 (100),
195 (15). Der Vergleich mit dem MS von 13 (R ˆ CH3; vgl. 1.5) ergibt, dass 70% der Molekeln hexadeuteriert
sind, 17% penta- und 7% tetradeuteriert.
3. Berechnung des Mengen-Verh‰ltnisses 13/14 (R ˆ CD3). 3.1. Aus den Integralen der 1H-NMR-Signale des
(13/14)-Gemisches unter Ber¸cksichtigung des aus dem MS zu ermittelnden Deuterierungsgrades der einzelnen
Me-Gruppen. Seien y und x die zu ermittelnden Prozente der Verbindungen 13 und 14 (R ˆ CD3) im Gemisch.
Das Integral der Me-H-Atome an C(2) und C(3) enth‰lt nicht nur die 6 Me-H-Atome der Verbindung 13 (R ˆ
CD3), sondern auch die durch Analyse des MS zu ermittelnden, durch H/D-Austausch an C(2) und C(3)
vorhandenen Me-H-Atome der Verbindung 14 (je 0,07): es gilt also
6y ‡ 2 (0,07)x ˆ 14 ‡ 15 (mm).
Das Reziproke gilt f¸r die Me-H-Atome an C(1); es gilt dann
6x ‡ 2 (0,07)y ˆ 32 ‡ 34 (mm).
Die Auflˆsung dieser zwei Gleichungen ergibt
x ˆ 29 und y ˆ 71,
d.h. das Gemisch besteht aus 71% 13 (R ˆ CD3) und aus 29% 14 (R ˆ CD3; s. weiter unten die entsprechenden
Werte der Verbindungen 27 und 28.
3.2. Stufenweise oxidativer Abbau des Gemisches 13/14 (R ˆ CD3). Der Abbau geschah nach Schema 14.
a) Die Lsg. von 214 mg (1 mmol) des (13/14)-Gemisches (R ˆ CD3) in 5 ml Eisessig wurde auf 808 erw‰rmt
und tropfenweise mit der Lsg. von 2 g CrO3 in 7,5 ml 50% AcOH versetzt. Nach 40 min Erhitzen am
R¸ckflussk¸hler wurde die Lsg. abgek¸hlt, eingeengt, mit 25 ml H2O versetzt und 3mal mit Et2O extrahiert. Die
Et2O-Phase wurde gewaschen, getrocknet und eingedampft. Nach Umkristallisieren des R¸ckstandes aus
CHCl3/Benzol 1:2 wurden 150 mg (60%) des Gemisches 25/26 (R ˆ CD3) erhalten. Schmp. 195 1968 [1]. IR
(KBr): 3310 (CÀH), 1700 cmÀ1 (CˆO). 1H-NMR (D2O ‡ K2CO3 ‡ Natrium-3-(trimethylsilyl)propan-sulfonat
(als interne Referenz)): 1,5 (s); 2,06 (s); 7,3 7,6 (m, 3 H).
b) Zu einer Lsg. von 98,7 mg (0,4 mmol) Gemisch 25/26 (R ˆ CD3) in 6,5 ml einer 0,1n NaOH-Lsg. wurden
2,5 ml einer 1m NaOBr-Lsg. gef¸gt. Nach 2 h R¸hren bei RT. wurden 250 mg Na2SO3 hinzugegeben, 2,5 ml H2O
abdestilliert, die zur¸ckgebliebene alkalische Lsg. mit konz. HCl anges‰uert und mit Et2O extrahiert. Die Et2O-
Phase wurde gewaschen, getrocknet, eingedampft, und der R¸ckstand 10 min auf 1508/15 Torr erhitzt. Der
erhaltene R¸ckstand wird bei 1108/0,02 Torr sublimiert: 40 mg (43%) (27/28)-Gemisch (R ˆ CD3). Schmp. 1238.
IR (KBr): u.A. 1795, 1755 (CˆO). 1H-NMR (CDCl3): 1,72 (s); 7,4 7,8 (m). MS (17 eV): 232 (30), 231 (22,2),
‡
‡
230 (100, M ), 229 (28,8), 228 (10,7), 227 (5,1), 226 (23,7), 225 (11,3), 224 (M , 72,1).
3.3. Berechnung des Mengen-Verh‰ltnisses 27/28. Das Gemisch 13/14 hat w‰hrend seiner Bildung einen
partiellen (H/D)-Austausch erlitten. Um eine korrekte Berechnung durchzuf¸hren, wurden die Signale der tri-,
tetra- und penta-deuterierten Verbindungen zu den Signalen der [2H6]-Verbindungen gerechnet. Das MS zeigt
folgende Werte: 2,48% [2H3]-28, 4,78% [2H4]-28, 13,3% [2H5]-28 und 44,66% [2H6]-28, was 65,2% 27 und 34,8%
28 entspricht.

2102
Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
Schema 14
Cl
Cl
COOH
O
COOH
O
+
Gemisch (13 + 14)
R
(R = CD3)
R
R
25
26
O
Cl
O
Cl
O
O
+
O
O
R
R
27
28
Es darf nun angenommen werden, dass dasselbe Verh‰ltnis auch f¸r die prozentuale Verteilung von 13/14
(R ˆ CD3) im Gemisch gilt, wie es durch Cyclialkylierung des Chlorophenylpentanols 11 (R ˆ CD3) erhalten
wurde.
Das aufgrund zwei verschiedener Ermittlungsmethoden gefundene Verh‰ltnis 13/14 (R ˆ CD3) geht aus
der folgenden Tabelle hervor:
Methode
Verh‰ltnis
13/14
1
a) Aus den Integralen der H-NMR-Signalen (s. 3.1)
b) Aus MS von 27 und 28 (s. 3.3)
71 : 29
65,2 : 34,8
68,1 : 31,9
Mittel aus den Werten von a und b
4. Herstellung und Cyclisierung von 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethyl[3-13C]pentan-3-ol (17). 4.1. (2-
Chlorophenyl)[1-13C]acetonitril. Nach 1.1, aus 3,5 g Na[13C]N (Anreicherungsgrad an [13C]: 5%) und 15 g
2-Chlorobenzyl-chlorid. Ausbeute: 10,46 g (74%).
4.2. 2-(2-Chlorophenyl)-2-methyl[1-13C]propannitril. Aus 10,46 g (2-Chlorophenyl)[1-13C]acetonitril und
einer Suspension von MeI und NaNH2 in Toluol nach einer Vorschrift von Cope et al. [10]. Ausbeute: 5,2 g
(41%).
4.3. 2-(2-Chlorophenyl)-2-methyl[1-13C]propanal. Zu einer nach 1.1 (durch Mischen einer Lsg. von 1,25 g
(33 mmol) LiAlH4 in 30 ml abs. Et2O mit 2,9 g (33 mmol) AcOEt hergestellten Lsg. wurden weiter nach Ziffer
1.3 5,2 g (29 mmol) 2-(2-Chlorophenyl)-2-methyl[1-13C]propannitril gegeben. Nach 1 h R¸hren bei RT. wurde
mit 60 ml 10n H2SO4 anges‰uert, die Et2O-Schicht abgetrennt, die H2O-Phase nochmals mit Et2O extrahiert, die
vereinigten Et2O-Phasen neutral gewaschen, getrocknet (MgSO4) und eingedampft. Ausbeute: 3,52 g (67,4%).
4.4. 2-(2-Chlorophenyl)-2,4-dimethyl[3-13C]pentan-3-ol (17). 3,52 g (19,3 mmol) 2-(2-Chlorophenyl)-2-
methyl[1-13C]propanal wurden mit 80 ml einer 0,31m i-PrLi-Lsg. analog zu 1.4 umgesetzt. Das Produkt wurde im
Kugelrohr bei 1708/15 Torr destilliert (Ausbeute: 2,3 g) und durch GC (S‰ule A, 2108) gereinigt.
4.5. Cyclisierung von 17. 1,2 g (5,3 mmol) der Verbindung 17 wurden bei 0 28 zu 10 g 96% H2SO4 getropft.
Nach 30 min R¸hren bei 28 wurde die Lsg. auf Eis gegossen und wie unter 1.5 aufgearbeitet. Der R¸ckstand
wurde im Kugelrohr (1308/11 Torr) destilliert (Ausbeute: 0,75 g) und durch GC (S‰ule A, 2108) aufgetrennt: es
ergaben sich zwei Fraktionen: Pik A (12%): [13C]-markiertes 4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,3,3-tetramethyl-1H-
inden; Pik B (88%): [13C]-markiertes 4-Chloro-2,3-dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-inden.

Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
2103
Die dem Pik B entsprechende Substanz besitzt folgendes 13C-NMR-Spektrum: 1H-entkoppeltes 13C-NMR
(CDCl3, in Klammern die jeweilige Pik-Intensit‰t in mm): Me: 12,3 (54); Me: 17,9 (46); Me: 24,3 (58); Me: 27,4
(63); C(3): 44,85 (28); C(1): 45,14 (66); C(2): 53,38 (185); arom. 120,63 155,8.
Die Zuordnung der drei F¸nfring-C-Atome erfolgte aufgrund des 13C-NMR-Spektrums des 2,3-Dihydro-
1,1,2,3-tetramethyl-1H-[3-13C]indens (s. [4]) unter der Annahme, dass der Cl-Substituent die Reihenfolge der
Signale von C(1), C(2) und C(3) nicht ‰ndert. Demzufolge ist dem Pik bei 45,14 (66 mm) C(1), der bei 53,4
(185 mm) C(2) und dem bei 44,85 (281 mm) C(3) zuzuschreiben. Aus den relativen Intensit‰ten der Signale von
C(1), C(2) und C(3) folgt, dass die [13C]-Markierung an C(3) und C(2) lokalisiert ist, und zwar im ungef‰hren
Verh‰ltnis von 281:185, d.h. in der Mischung liegen ca. 61% 20 und 39% 19 vor.
5. Herstellung und Cyclialkylierung von 3,4-Dimethyl-2-phenylpentan-2-ol (21) und 3,4-Dimethyl-2-
phenyl[3-2H]pentan-2-ol (23, R ˆ Me). 5.1. 2-Isopropyl-2-methyl-3-oxobutans‰ure-ethylester. Zur auf 908
erhitzten Lˆsung aus 28,83 g (0,2 mol) 2-Methyl-3-oxobutans‰ure-ethylester und 40,4 g (0,22 mol) i-PrI wurden
in einem Dreihals-Kolben (mit Tropftrichter und mit CaCl2-Rohr versehener R¸ckflussk¸hler) 100 ml EtONa
(aus 100 ml abs. EtOH und 4,45 g Na) innert 4 h und unter R¸hren getropft. Nach 20 h Weiterr¸hren bei 908
wird die Mischung, nach Abk¸hlen auf 08, mit 100 ml H2O und 200 ml Et2O versetzt, die gek¸hlten Et2O-
Phasen mit 5% NaOH-Lsg. solange gewaschen bis der Test mit FeCl3-Reagens negativ ausf‰llt. Nach ¸blicher
Aufarbeitung der Et2O-Phase und Destillation des R¸ckstandes ¸ber eine Vigreux-Kolonne: 21,4 g (58%)
1
Produkt [7]. Sdp. 86 88/10 Torr. n2D0 ˆ 1,4332. H-NMR (CDCl3): 0,83 (d, J ˆ 7, 3 H); 0.93 (d, J ˆ 7, 3 H) 1,25
(s, 3 H); 1,28 (t, J ˆ 7, 3 H); 2,16 (s, 3 H); 2,3 2,9 (m, 1 H); 4,21 (q, J ˆ 7, 2 H). Ber. f¸r C18H18O3 (186,25):
C 64,48, H 9,74, O 25,77; gef.: C 64,29, H 9,80, O 25,86.
5.2. 3,4-Dimethylpentan-2-on. Aus 9,31 g (0,05 mol) 2-Isopropyl-2-methyl-3-oxobutans‰ure-ethylester und
14 g HBr-Lsg. (d ˆ 1,48) in gen¸gend Eisessig um eine homogene Mischung zu erhalten, nach der Vorschrift von
Willst‰tter und Hatt [15]. Nach 60 h Erhitzen am R¸ckflussk¸hler f¸gt man 150 ml H2O und 150 ml Et2O. Nach
¸blicher Verarbeitung werden 3 g (52%) Produkt erhalten. Sdp. 127 1288/717. Dieses Produkt wird noch durch
1
pr‰p. GC gereinigt. IR (Film): u.A. 1710 (CˆO). H-NMR (CDCl3): 0,85 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,91 (d, J ˆ 7, 3 H ) ;
‡
1,03 (d, J ˆ 7, 3 H); 2,13 (s, 3 H); 1,6 2,6 (mc, 2  1 H). MS: 114 (18, M ), 99 (15), 72 (59), 55 (11), 43 (100).
Ber. f¸r C7H14O: C 73,63, H 12,35, O 14,00; gef.: C 73,69, H 12,45, O 14,21.
5.3. 3,4-Dimethyl-2-phenylpentan-2-ol (21). Zu 12,5 ml einer unter N2 magnetisch ger¸hrten 1m PhLi-Lsg.
wurde die Lsg. von 1 g (8,75 mmol) 3,4-Dimethylpentan-2-on in 5 ml abs. Et2O getropft. Nach 3 h Kochen am
R¸ckflussk¸hler und 12 h R¸hren bei RT. wurde das Gemisch auf Eis gegossen, die Et2O-Lsg. abgetrennt,
getrocknet, eingedampft und i.V. destilliert. Ausbeute: 1,3 g (76%) 21. Sdp. 120 1218/10 Torr. Das Produkt
wurde noch durch GC (trockene Kieselgel-Kolonne Woelm [16]; Benzol) gereinigt. n2D0 ˆ 1,5110. IR (Film):
3480 (OÀH), 900, 760. 1H-NMR (CDCl3): 0,71 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,75 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,88 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,55
(s, 3 H); 1,7 (s, 1 H, verschwindet bei D2O-Zusatz); 1,5 2,4 (mc, 5 H). MS: 154 (6), 122 (9), 121 (100), 105 (5),
43 (8). Ber. f¸r C13H20O (192,3): C 81,19, H 10,48; gef.: C 80,84, H 10,38.
5.4. Cyclisierung von 21 in [2H2]SO4. Zu 7,2 g 96%, heftig ger¸hrter [2H2]SO4 (D2SO4 ‡ D2O) werden
tropfenweise bei 4 68 1,53 g (8 mmol) 21 gef¸gt. Nach 10 min wird die orange-gef‰rbte Schicht abgetrennt und
die org. Phase in 50 ml Et2O aufgenommen, zun‰chst mit H2O, dann mit NaHCO3-Lsg. und schliesslich
nochmals mit H2O gewaschen, getrocknet (Na2SO4), eingedampft und hierauf in einem Kugelrohr bei 11 Torr
destilliert: 0,72 g (51%) trans-2,3-Dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-inden (s. [2]). Das Produkt ist 98% rein. (GC;
S‰ule A, 2108). 1H-NMR (CDCl3): 0,95 (s, 3 H); 1,05 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,28 (s, 3 H); 1,30 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,35 1,85
(m, 1 H); 2,4 2,9 (m, 1 H); 7,2 7,3 (3 H, partieller (H/D)-Austausch).
5.5. 3,4-Dimethyl-[3-2H]pentan-2-on. 6,1 g 2-Isopropyl-2-methyl-3-oxobutans‰ure-ethylester (s. 5.1) wer-
den mit 10 g 48% [2H]Br (DBr in D2O) und der zur Bildung eines homogenen Systems nˆtigen Menge
CH3COOD unter R¸ckfluss erhitzt. Aufarbeitung wie in 5.2 beschrieben. Sdp. 1278/717 Torr. Nach GC-
Reinigung (S‰ule A, 2108): 2,1 g (55%) Produkt. 1H-NMR (CDCl3): 0,85 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,91 (d, J ˆ 7, 3 H); 1,03
(s, 3 H); 1,6 2,3 (mc, 1 HÀC(4), 1,5 HÀC(1)); die Protonen der Ac-Gruppe sind stark ausgewechselt worden.
5.6. 3,4-Dimethyl-2-phenyl[3-2H]pentan-2-ol (23, R ˆ Me). Aus 13,5 ml einer 1m PhLi-Lsg. und 1.15 g 3,4-
Dimethyl[3-2H]pentan-2-on in 6 ml Et2O, 4 h unter R¸ckfluss, 4 h bei RT., nach 4.3. Ausbeute: 1,85 g (95%) 23
1
(R ˆ Me). IR (Film): 3480, 900, 760. H-NMR (CDCl3): 0,74 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,78 (d, J ˆ 7, 3 H); 0,93 (s, 3 H);
1,4 1,6 (mc, 1,5 H, die Protonen am C(1) sind stark durch D ausgewechselt worden); 1,65 (s, 1 H, verschwindet
bei D2O-Zusatz); 1,8 2,4 (m, 1 H); 1 7,6 (mc, 5 H).
5.7. Cyclisierung von 23 (R ˆ Me). Aus 11,295 g 23 (R ˆ Me) und 6 g 96% H2SO4 bei 2 48 nach 5.4.
Ausbeute: 0,62 g (53%) trans-2,3-Dihydro-1,1,2,3-tetramethyl-1H-[3-2H]inden (24). Das Produkt ist 98% rein
(GC, S‰ule A, 2008). 1H-NMR (CDCl3): 0,95 (s, 3 H); 1,05 (d, 3 H); 1,28 (s, 1 Â 3 H, 1 Â 1,5 H, H/D-Austausch),
1,35 1,85 (m, 1 H); 7,2 7,3 (4 H).

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Helvetica Chimica Acta Vol. 85 (2002)
LITERATURVERZEICHNIS
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[3] E. Giovannini, P. Pasquier, Helv. Chim. Acta 2002, 85, 1850.
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[15] R. Willst‰tter, D. Hatt, Liebigs Ann. Chem. 1919, 418, 148.
[16] B. Loev, M. M. Goodman, Chem. Ind. (London) 1967, 2026.
Eingegangen am 14. August 2001