Orthoamides, LXVII [1]. Bis(diformylamino)methane - A new efficient formylating reagent for aromatic compounds

Article abstract of DOI:10.1515/znb-2008-0406

Formaldehyde reacts with diformamide (10) to give N-(hydroxymethyl) diformamide (11), which upon treatment with thionylchloride yields N-(chlormethyl)diformamide (12) together with small amounts of oxydimethylenebis(diformamide) (13). Various diformylamine derivatives, such as diformylaminomethyl formiate (14), diformylaminomethylisothiocyanate (15) and the N-diformylaminomethylated guanidinium salt 16, can be prepared from 12. Bis(diformylamino) methane (7) can be obtained by the reaction of sodium diformamide (8) with either 1-(chloromethyl)pyridinium chloride (9) or N-(chloromethyl)diformamide (12) in acetonitrile. The action of tris(chloromethyl) amine (18) on sodium diformamide (8) affords tris(diformylaminomethyl)amine (19). The constitution of the compounds 7,11 and 19 was confirmed by crystal structure determination. The nature of the products from the reactions of aromatic compounds with 12 depends on the Lewis acid which is used as activator. Thus the N-benzylformamides 20a, b can be obtained from toluene and mesitylene and 12/BF₃-ether, whereas 1,2,4- trimethoxybenzene is formylated by 12/AlCl₃ to give the aldehyde 22. Interestingly enough, a novel and efficient formylating reagent resulted from these investigations: bis(diformylamino)methane (7), which can be activated by Lewis acids, e. g. AlCl₃. The scope of this procedure is comparable with that of the Olah-formylation method (formylfluoride/BF₃).

Full text of DOI:10.1515/znb-2008-0406

Orthoamide, LXVII [1]. Bis(diformylamino)methan – ein neues
leistungsfa¨higes Formylierungsmittel fu¨r aromatische Verbindungen
Orthoamides, LXVII [1]. Bis(diformylamino)methane – a New Efficient Formylating Reagent for
Aromatic Compounds
Willi Kantlehnera,b, Ernst Andersc, Jochen Mezgera, Edmont V. Stoyanova, Ralf Kreßb,
Kurt Wermannc, Wolfgang Freyb und Helmar Go¨rlsd
a Fakulta¨t Chemie/Organische Chemie, Hochschule Aalen, Beethovenstraße 1, D-73430 Aalen,
Germany
b Institut fu¨r Organische Chemie, Universita¨t Stuttgart, Pfaffenwaldring 55, D-70569 Stuttgart,
Germany
c Institut fu¨r Organische Chemie und Makromolekulare Chemie, Friedrich-Schiller-Universita¨t Jena,
Humboldtstraße 10, D-07743 Jena, Germany
d Institut fu¨r Anorganische und Analytische Chemie, Friedrich-Schiller-Universita¨t Jena,
Lessingstraße. 8, D-07743 Jena, Germany
Reprint requests to Prof. Dr. W. Kantlehner. Fax +49(0)7361-5762250.
E-mail: willi.kantlehner@htw-aalen.de
Z. Naturforsch. 2008, 63b, 395 – 406; received February 6, 2008
Herrn Professor Dr. Volker Ja¨ger zum 65. Geburtstag gewidmet
Formaldehyde reacts with diformamide (10) to give N-(hydroxymethyl)diformamide (11), which
upon treatment with thionylchloride yields N-(chlormethyl)diformamide (12) together with small
amounts of oxydimethylenebis(diformamide) (13). Various diformylamine derivatives, such as di-
formylaminomethyl formiate (14), diformylaminomethylisothiocyanate (15) and the N-diformyl-
aminomethylated guanidinium salt 16, can be prepared from 12. Bis(diformylamino) methane (7)
can be obtained by the reaction of sodium diformamide (8) with either 1-(chloromethyl)pyridinium
chloride (9) or N-(chloromethyl)diformamide (12) in acetonitrile. The action of tris(chloromethyl)
amine (18) on sodium diformamide (8) affords tris(diformylaminomethyl)amine (19). The constitu-
tion of the compounds 7, 11 and 19 was confirmed by crystal structure determination. The nature of
the products from the reactions of aromatic compounds with 12 depends on the Lewis acid which
is used as activator. Thus the N-benzylformamides 20a, b can be obtained from toluene and mesity-
lene and 12/BF3-ether, whereas 1,2,4-trimethoxybenzene is formylated by 12/AlCl3 to give the alde-
hyde 22. Interestingly enough, a novel and efficient formylating reagent resulted from these investiga-
tions: bis(diformylamino)methane (7), which can be activated by Lewis acids, e. g. AlCl3. The scope
of this procedure is comparable with that of the Olah-formylation method (formylfluoride/BF3).
Key words: N-(Hydroxymethyl)diformamide, N-(Chloromethyl)diformamide,
Bis(diformylamino)methane, Crystal Structure, Formylation, Aromatic Compounds
Einleitung
In mehreren Arbeiten haben wir u¨ber neuartige
Formylierungsverfahren fu¨r aromatische Verbindun-
gen berichtet [2]. Dabei konnte gezeigt werden, dass
Oligo(diformylamin)-Derivate wie Triformamid (1),
Tris(diformylamino)methan (“Formyl-aalen”) (2) und
N,N,Nꢀ,Nꢀ-Tetraformylhydrazin (3) sowie Tris(dichlor-
methyl)amin (4) in Gegenwart von Lewis-Sa¨uren, aber
auch in Gegenwart von Protonen-Sa¨uren ein hohes
Formylierungspotential entfalten.
Tris(formylamino)methan (5) ist mit Formyl-aalen
(2) eng verwandt. Das Orthoamid-Derivat 5 wurde
c
0932–0776 / 08 / 0400–0395 $ 06.00 ꢀ 2008 Verlag der Zeitschrift fu¨r Naturforschung, Tu¨bingen · http://znaturforsch.com
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396
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K2CO3
H2O
CHO
CHO
HOH2C
N
HN(CHO)2
+ CH2O
11
10
– SO2
– HCl
+ SOCl2
CHO
CHO
ClCH2
12
N
+
(OHC)2N
O
N(CHO)2
13
8
+
– NaCl
CH3CN
Schema 1.
(1)
7
von Bredereck et al. beschrieben und in der Fol-
gezeit ha¨ufig als Heterocyclenbaustein verwendet [3].
Noch la¨nger bekannt als 5 ist Bis(formylamino)
methan (6) [4]. In orientierenden Versuchen stellten
wir fest, dass weder 5 noch 6 in Gegenwart von AlCl3
formylierend auf Toluol einwirken. Da aber 2 ein
gutes Formylierungsmittel fu¨r Aromaten ist, schien es
mo¨glich, dass sich auch Bis(diformylamino)methan 7
zur Formylierung von Aromaten verwenden la¨sst. Um
diese Frage kla¨ren zu ko¨nnen, sollten einfache Herstel-
lungsverfahren fu¨r das Aminal 7 ausgearbeitet werden.
Ergebnisse und Diskussion
Grundsa¨tzlich lassen sich Aminale aus geeigneten
geminalen Dihalogenverbindungen und sekunda¨ren
Aminen herstellen [5]. Besonders leicht gelingen
solche Synthesen mit Dihalogenverbindungen vom
Typ des Benzalchlorids und sekunda¨ren Aminen wie
Morpholin [6]. Entsprechende Umsetzungen mit dem
schwach nucleophilen Diformamid erschienen nur
wenig aussichtsreich. Weit nucleophiler als Difor-
mamid ist dessen korrespondierende Base, die z. B. im
Natriumdiformamid (8) vorliegt. So ist bekannt, dass
sich aus Alkylhalogeniden, Alkyltoluolsulfonaten [7]
und Dialkylsu◦lfaten [8] und 8 bei ho¨heren Tempera-
turen (> 100 C) die entsprechende N-Alkyl-diform-
amide gewinnen lassen. Entsprechende Umsetzungen
gelingen auch unter milderen Bedingungen, wenn zur
Alkylierung sta¨rkere Elektrophile wie z. B. α-halo-
genierte Carbonylverbindungverwendet werden [7, 9].
Nach unserer Erfahrung neigen Verbindungen, die
Abb. 1. Festko¨rperstruktur von Bis(diformylamino)methan
˚
(7). Bindungsla¨ngen [A]: C3–O3 1.209(2), N2–C3 1.383(2),
N2–C4 1.394(2), N2–C5 1.458(2); Bindungswinkel [◦]:
N2–C3–O3 122.7(2), C3–N2–C4 119.3(2), C4–N2–C5
119.7(1), C5–N2–C3 121.0(1), N2–C5–N1 113.1(1).
tiven Chlormethyl-pyridiniumchlorids (9) [10] mit Na-
triumdiformamid (8) nicht auftreten, da die Reak-
tion schon bei Raumtemperatur ablaufen ko¨nnte. In
der Tat erhielten wir bei der Umsetzung das bis-
lang nicht beschriebene Bis(diformylamino)methan
(7) mit 31 % Ausbeute (Gl. 1). Die Konstitution der
Verbindung 7 ergibt sich aus den spektroskopischen
Daten, ist aber auch durch eine Kristallstrukturanalyse
geminale Diformylaminogruppen besitzen, bei ho¨he- gesichert (Abb. 1).
ren Temperaturen in Gegenwart von Elektrophilen zur
Viele Formaldehydaminale, wie z. B. Bis(dime-
Decarbonylierung. Solche unerwu¨nschten Nebenreak- thylamino)methan, sind unmittelbar aus Formalde-
tionen sollten bei der Umsetzung des besonders reak- hyd und sek. Aminen zuga¨nglich [11]. Entsprechend
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397
Schema 2.
kann auch Bis(formylamino)methan aus 1,3,5-Trioxan
bzw. Paraformaldehyd und Formamid hergestellt wer-
den [4]. In Analogie dazu setzten wir Diformamid (10)
mit einer wa¨ssrigen Formaldehydlo¨sung in Gegenwart
katalytischer Mengen Kaliumcarbonat um. Dabei er-
hielten wir jedoch anstelle des erwarteten Aminals
7 das außerordentlich stabile N-(Hydroxymethyl)di-
formamid (11) (Schema 1). Am einfachsten la¨sst sich
das Halbaminal 11 durch 18 bis 48-stu¨ndiges Ste-
henlassen der Edukte bei Raumtemperatur gewinnen.
Dabei scheidet sich 11 in Form farbloser Kristalle ab.
Die Konstitution von 11 ist durch die spektroskopi-
schen Daten sowie durch eine Kristallstrukturanalyse
belegt (Abb. 2).
Halbaminale aus Aldehyden und sekunda¨ren Ami-
nen sind normalerweise wenig stabil. Im Gegen-
satz dazu ist eine Reihe von stabilen Halbami-
nalen bekannt, die aus Formaldehyd und Sa¨ureami-
den gut zuga¨nglich sind. Diese N-Hydroxymethyl-
amide reagieren mit Halogenwasserstoffen zu N-
Chlormethylamiden [12]. In Analogie dazu erhiel-
ten wir aus dem Halbaminal 11 und u¨berschu¨ssigem
Thionylchlorid nach destillativer Aufarbeitung N-
Abb. 2. Moleku¨lstruktur von N-Hydroxymethyldiformamid
˚
(11) im Festko¨rper. Bindungsla¨ngen [A]: N1–C1 1.381(2),
N1–C3 1.456(2), C1–O1 1.201(3), C3–O3 1.397(3);
Bindungswinkel [◦]: C1–N1–C2 118.9(2), C2–N1–C3
121.6(2), C1–N1–C3 119.4(2), N1–C3–O3 112.1(2),
N1–C2–O2 123.2(2).
lassen sollte. In der Tat erhielt man bei der Um-
setzung von 12 mit Natriumdiformamid in Acetoni-
tril nach 48 h das Aminal 7 mit 72 % Ausbeute
(Schema 1).
Entsprechend liefern die Umsetzungen der
(Chlormethyl)diformamid (12) mit 79 % Ausbeute als Chlormethylverbindung 12 mit unterschiedlichen
¨
farbloses Ol. Aus dem Destillationsru¨ckstand erha¨lt Nucleophilen wie Formiat aus Ameisensa¨ure/Tri-
man mit 4 % Ausbeute den Ether 13. Offenbar reagiert ethylamin in Benzol bzw. mit Kaliumrhodanid,
12 in einer Konkurrenzreaktion in geringem Um- N,N-Dibutyl-Nꢀ,Nꢀ-diethyl-Nꢀꢀ-hexyl-guanidin
und
fang mit 11 zu 13. Diese Reaktion weist daraufhin, Phthalimid-Kalium in Acetonitril (Diformamylamino-
dass 12 ein erhebliches Diformylaminomethylierungs- methyl)formiat (14), Diformylaminomethylthiocyanat
potential besitzt, das sich zur Synthese von 7 nutzen (15), N,N-Dibutyl-Nꢀ,Nꢀ-diethyl-Nꢀꢀ-(diformylamino)
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Schema 3.
(2)
Abb. 4. Produkte der Um-
setzung von N-(Chlorme-
thyl)diformamid (12) mit
Toluol und Mesitylen.
Verbindungen 7 und 12 in Gegenwart von Lewis-
Sa¨uren gegenu¨ber aromatischen Verbindungen entfal-
ten. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2
zusammengefasst.
Dazu setzten wir zuna¨chst Toluol mit N-(Chlor-
methyl)diformamid (12) in Gegenwart von Lewis-
Sa¨uren (AlCl3, ZnCl2, TiCl4, SnCl4 im Stoffmengen-
verha¨ltnis 28 : 1 : 3; Bedingungen: 18 ◦C, ∼ 20 h)
um. Nach der hydrolytischen Aufarbeitung wur-
den in geringer Menge komplexe Substanzgemis-
Abb. 3. Moleku¨lstruktur von Tris[(diformylamino)methyl]
amin (19) im Festko¨rper. Ausgewa¨hlte Bindungsla¨ngen und
Bindungswinkel: N1–C1 1.469(2), N1–C4 1.385(2), C4–O1
˚
1.207(2), N0–C1 1.454(2) A; C1–N1–C4 119.5(1), C1–N1–
C5 120.8(1), C4–N1–C5 119.7(1), C1–N0–C3 115.5(1),
C1–N0–C2 115.7(1), C2–N0–C3 113.5(1), N0–C1–N1
111.3(1), N1–C4–O1 122.9(2)◦.
methyl-Nꢀꢀ-hexyl-guanidiniumchlorid (16) und N-(Di-
formylamino-methyl)-phthalimid (17) (Schema 2).
Das aus Urotropin und Phosphorpentachlorid leicht che erhalten, die nicht weiter untersucht wurden.
zuga¨ngliche Tris(chlormethyl)amin (18) [13] sollte Fu¨hrt man die entsprechende Umsetzung mit Bor-
sich – in Analogie zur N-Chlormethylverbindung trifluorid-etherat durch (18 ◦C, 70 h), so la¨sst sich
12 – mit Natriumdiformamid zum Tris[(diformyl- mit 10 % Ausbeute N-(4-Methylbenzyl)formamid
amino)methyl]amin (19) umsetzen lassen. Da 19 auch (20a) isolieren. Wird BCl3 als Aktivator benutzt
als Formylierungsmittel fu¨r Aromaten dienen ko¨nnte, (−10 ◦C → 18 ◦C/22 h), so entsteht wieder ein
ließen wir 18 mit Natriumdiformamid in Acetonitril komplexes Produktgemisch, das aber ca. 8 % 4-
72 h bei Raumtemperatur reagieren. Dabei erhielten Tolylaldehyd entha¨lt (GC-MS). Die Reaktion von
wir das erwartete Amin-Derivat 19 mit einer Ausbeute Mesitylen mit 12 und Bortrifluorid-etherat in Chlor-
von 42 % (Schema 3). Die Konstitution von 19 wird benzol (Stoffmengenverha¨ltnis 4 : 1 : 3) liefert N-
durch die spektroskopischen Befunde sowie durch eine (2,4,6-Trimethylbenzyl)formamid (20b) (Abb. 4). Die
Kristallstrukturanalyse belegt (Abb. 3).
Wir unternahmen nun orientierende Versuche, BCl3 (Stoffmengenverha¨ltnis 4 : 1 : 3) in Chlorben-
um das Formylierungspotential auszuloten, das die zol fu¨hrt ebenfalls zu Produktgemischen, in de-
Umsetzung von Anisol mit 12 und AlCl3 bzw.
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399
Tab. 1. Aromatenformylierung mit N-(Chlormethyl)diformamid (12) in Gegenwart von Lewis-Sa¨uren.
Reaktionsbedingungen
Versuch
Nr.
Lewis-
Sa¨ure
Stoffmengenverha¨ltnis
Aromat : 12 : Lewis-Sa¨ure)
Temp. [◦C]/Zeit [h]
Ausb.
[%]
Aromat
Produkt
b
1
2
3
4
Toluola
Toluola
Toluola
Toluola
AlCl3
ZnCl2
TiCl4
SnCl4
(28 : 1 : 3), 18/22
–
–
–
–
(28 : 1 : 3), 18/22 + 40/5 + 60/8
(28 : 1 : 3), 18/22
keine Umsetzung
c
d
(28 : 1 : 3), 18/22
N-(4-Methylbenzyl)-
formamid (20a)
e
5
6
7
Toluola
BF3 · OEt2
BCl3
(28 : 1 : 3), 18/70
10
–
Toluola
(28 : 1 : 3), –10 → 18/22
(4 : 1 : 3), 0 → 18/20
N-(2,4,6-Trimethylbenzyl)-
formamid (20b)
g
Mesitylenf
BF3 · OEt2
23
8
9
Anisolf
Anisolf
AlCl3
BCl3
(4 : 1 : 3), 0 → 18/22
(4 : 1 : 3), 0 → 18/22
–
–
g
2,4,5-Trimethoxybenzalde-
hyd (22)
Tris(2,4,5-trimethoxyphe-
nyl)methan (23)
1,2,4-Trime-
thoxybenzolf
(21)
56
24
10
11
AlCl3
AlCl3
(4 : 1 : 3), 0 → 18/22
(8 : 1 : 4), 0 → 18/22
1,2,4-Trime-
thoxybenzolf
(21)
22
23
41
16
2,4,6-Trimethoxybenzalde-
hyd (25)
1,3,5-Trime-
thoxybenzolf
(24)
33
22
12
13
AlCl3
AlCl3
(4 : 1 : 3), 0 → 18/22
(4 : 1 : 3), 0 → 18/12
Tris(2,4,6-trimethoxyphe-
nyl)-methan (26)
1,2,3-Trime-
thoxybenzolf
h
–
14
15
16
Phenolf
Phenolf
Triphenylboratf
AlCl3
(8 : 1 : 4), 0 → 18/20
(4 : 1 : 3), 0 → 18/108
(3 : 1 : 4), 18/20
4-Hydroxybenzaldehydi
keine Umsetzung
13i
–
BF3 · OEt2
AlCl3
4-Hydroxybenzaldehyd
10
Thiophencarbaldehyd
Thiophendicarbaldehyd
12i
17
Thiophenf
BF3 · OEt2
(4 : 1 : 3), 0 → 18/20
12i,j
a
b
c
Toluol Substrat und Lo¨sungsmittel; isoliert wurde in geringer Menge ein Gemisch zweier nicht identifizierter Substanzen; geringe
d
e
Mengen eines flu¨ssigen komplexen Gemischs; sehr geringe Mengen eines uneinheitlichen Feststoffs; komplexes Produktgemisch, das
f
g
laut GC/MS ca. 9 % Tolylaldehyd entha¨lt; Reaktion in Chlorbenzol; komplexes Produktgemisch, das ca. 5 % Anisaldehyd entha¨lt (GC-
MS); komplexes Produktgemisch, in dem sich mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin das Vorhandensein von Aldehydspuren nachweisen la¨sst;
h
i
mittels GC/MS bestimmt; j Isomerengemisch im Verha¨ltnis 27 : 1.
nen sich ca. 4 – 6 % Anisaldehyd nachweisen lassen aldehyd (25) (33%) noch Tris(2,4,6-trimethoxyphe-
(GC-MS).
Die entsprechende Umsetzung von 1,2,4-Trime-
tho◦xybenzol◦ (21) mit 12 und Aluminiumchlorid
(0 C → 19 C, 22 h) liefert 2,4,5-Trimethoxybenzal-
dehyd (22) (56%) und 24% Tris(2,4,5-trimethoxyphe-
nyl)methan 26 (22%) erhalten (Gl. 3).
Bei der entsprechenden Umsetzung von 1,2,3-Tri-
methoxybenzol ließen sich im Reaktionsgemisch nur
Aldehydspuren nachweisen.
Phenol setzt sich mit 12 und Aluminiumchlo-
nyl)methan (23). Bei einem Stoffmengenverha¨ltnisvon rid (Stoffmengenverha¨ltnis 8 : 1 : 4) in Chlorbenzol zu
21 : 12 : AlCl3 = 8 : 1 : 4 werden 41 % des Aldehyds einem Gemisch um, das ca. 10 % Hydroxybenzalde-
22 und 16 % des Triphenylmethan-Derivats 23 erhal- hyd entha¨lt. Das bei der Umsetzung von Triphenylbo-
ten (Gl. 2). Durch Einwirkung von 12/AlCl3 auf 1,3,5- rat mit 12 und AlCl3 (Stoffmengenverha¨ltnis 3 : 1 : 4)
Trimethoxybenzol (24) in Chlorbenzol (Stoffmengen- entstehende Gemisch entha¨lt ebenfalls ca. 10 % Hy-
verha¨ltnis 1 : 3 : 4) wird neben 2,4,6-Trimethoxybenz- droxybenzaldehyd. Dagegen la¨sst sich bei der Um-
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400
W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXVII
(3)
setzung von Phenol mit 12 in Gegenwart von Bor-
trifluorid-etherat (Stoffmengenverha¨ltnis 4 : 1 : 3) auch
nach la¨ngerer Zeit (18 ◦C, 108 h) keine Reaktion fest-
stellen.
(4)
Thiophen setzt sich mit 12/Bortrifluoridetherat in
Chlorbenzol zu einem Produktgemisch um, das je
12 % Thiophencarbaldehyd und ca. 12 % Thiophendi-
carbaldehyde enthalten du¨rfte (GC-MS). Die pra¨para-
tive Besta¨tigung dieser u¨berraschenden Reaktion steht
noch aus.
Wie die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, ist N-
Chlormethyl-diformamid (12) als Formylierungsmit-
tel fu¨r aromatische Verbindungen nur wenig geeignet,
weil es als ambidentes Elektrophil agiert, was zu einem
komplexen Produktspektrum fu¨hren kann.
So u¨berrascht es nicht, dass 12 mit aktivierten
Aromaten im Sinne einer Friedel-Crafts Alkylierung
unter Bildung der Benzylformamide 20 reagiert, wobei
prima¨r vermutlich N-Benzyldiformamide 27 entste-
hen (Gl. 4), die entweder bei Folgereaktionen mit
der Lewis-Sa¨ure und dem Aromaten oder bei der
hydrolytischen Aufarbeitung eine Formylgruppe ver-
lieren, wobei die Benzylformamide 20 entstehen.
Bekanntlich erfordert die Friedel-Crafts-Alkylierung
von Aromaten nur katalytische Mengen Lewis-Sa¨ure.
des Produktspektrums beitragen kann. Das Ausmaß
der Konkurrenz- und Folgereaktionen du¨rfte stark
von der im Reaktionsgemisch vorhandenen Aromaten-
menge abha¨ngen. Bezeichnenderweise werden bei den
Reaktionen, in denen Toluol sowohl als Substrat als
auch als Lo¨sungsmittel fungiert, nur sehr geringe Men-
gen niedermolekularer Verbindungen erhalten. Bei
Verwendung von BF3-Etherat bzw. BCl3 als Aktiva-
toren wurden – wenn auch nur mit geringen Aus-
beuten – definierte Produkte wie 20a isoliert bzw. als
Tolylaldehyde erkannt. In die gleiche Richtung weist
auch ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 10 und
11 (Tab. 1). Die Verdopplung der Stoffmenge des Aro-
maten (Versuch 11) fu¨hrt zu einer Erniedrigung der
Ausbeute an dem Triphenylmethan-Derivat 23 und zu
einer Verringerung der Ausbeute des Aldehyds 22.
Der komplexe Verlauf der Umsetzung von N-
Chlormethyl-diformamid 12 mit aktivierten Aro-
maten in Gegenwart von Lewissa¨uren ist also
vor allem darauf zuru¨ckzufu¨hren, dass 12 nicht
nur als Formylierungsmittel wirkt, sondern – wie
Es ist daher versta¨ndlich, dass die Formamide 20 nur andere Alkylchloride auch – im Sinne einer Friedel-
bei Verwendung von BF3-Etherat, bei dem vermutlich Crafts-Alkylierung mit den Aromaten reagiert.
¨
nur Spuren von BF3 im Gleichgewicht vorhanden sind, Ubersichtlicher sollten Aromatenformylierungen mit
isoliert wurden. Mit molaren Mengen Lewis-Sa¨uren Bis(diformylamino)methan (7) und Lewis-Sa¨uren
werden neben der Friedel-Crafts-Alkylierung auch verlaufen, weil dabei mit dieser Konkurrenzreaktion
Formylierungsreaktionen einsetzen, da sich die sta¨rk- kaum zu rechnen ist.
eren Lewis-Sa¨uren an die Sauerstoffatome der Formyl-
gruppen von 12 unter Bildung von Vilsmeier-Haack
analogen Addukten anlagern ko¨nnen. Die nach erfolg-
ter Formylierung entstehenden Iminiumionen ko¨nnen
mit dem Aromaten zu Triphenylmethan-Derivaten
weiterreagieren, womit die Bildung von Aldehyden
wie 22, 25 und der Triphenylmethane 23, 26 erkla¨rbar
ist.
Daher setzten wir zuna¨chst einige Aromaten mit
7/AlCl3 um, wobei die Reaktionen entweder im
u¨berschu¨ssigen Aromaten oder aber in Chlorbenzol
durchgefu¨hrt wurden. Die dabei erzielten Ergebnisse
sind in Tab. 2 zusammengefasst.
In Tab. 2 sind auch die Ausbeuten eingetra-
gen, die bei der Umsetzung der entsprechenden
Aromaten mit dem sta¨rksten, einigermaßen stabilen
Natu¨rlich ko¨nnen Benzyldiformamide 27 in Gegen- Formylierungsmittel – Formylfluorid – in Gegenwart
wart molarer Mengen von Lewis-Sa¨uren auch als von Bortrifluorid erhalten wurden. Die entsprechen-
Formylierungsmittel, mo¨glicherweise sogar als Ben- den Ausbeuteangaben finden sich auch fu¨r die
zylierungsmittel agieren, was zu einer Vergro¨ßerung Gattermann-Koch-Reaktion (G.-K.) bzw. die Aro-
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W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXVII
401
Tab. 2. Formylierung von Aromaten mit Bis(diformylamino)methan (7) und Aluminiumchlorid im Stoffmengenverha¨ltnis
4 : 1 : 4.
Versuch
Nr.
Aromat
Reaktionsbed.
Temp. [◦C]/
Zeit[h]
18/66
−12 → 18/20
Produkt
Ausb. [%]
G.-K.b
[15]
c
diese
Arbeit
Olaha
[14]
56
75
CO/HF/BF3
[16]
17
–
1
2
Benzold
Toluold
Benzaldehyd
71
75e
15f
44
37
57
–
–
o- und p-Tolylaldehyde
Bis(methylphenyl)methanf
2,5-Dimethylbenzaldehyd
3,4-Dimethylbenzaldehyd
2,4,6-Trimethylbenzaldehyd
keine Umsetzung
50; 85 (40 bar)
3
4
5
6
p-Xylold
o-Xylold
Mesityleng
Anisolg
−12 → 18/24
−12 → 18/22
−12 → 18/22
−12 → 18/22
70/3 und 18/20
−12 → 18/22
40/7 und 18/18
70/4 und 20/18
−12 → 18/22
−15 → 18/22
73
70
70
45
46
80
70
44
–
keine Umsetzung
keine Umsetzung
p-Fluorbenzaldehyd
p-Chlorbenzaldehyd
1-Naphthaldehyd
–
–
7
8
9
1,3-Dimethoxybenzol
Fluorbenzold
Chlorbenzold
Naphthaling,h
Anthraceng
b
41
5
41
43
67
35
–
–
–
–
10
11
a
15i,j
6j
73c
Anthracen-9-carbaldehyd
c
◦
d
e
HCOF/BF3; Gattermann-Koch-Reaktion: CO/HCl/AlCl3; 60 atm, 0 C; der Aromat diente als Lo¨sungsmittel; das o/p-Verha¨ltnis
f
g
h
4 : 96 wurde mittels GC/MS bestimmt; Isomerengemisch; Lo¨sungsmittel: Chlorbenzol; Stoffmengenverha¨ltnis Aromat/AlCl3 2 : 0.1;
i
Ausbeute mittels GC/MS bestimmt; j große Mengen eines schwarzen Destillationsru¨ckstands.
matenformylierung mit dem System HF/BF3/CO. Wie als Hinweis gewertet werden, dass es bei der Aro-
ein Ausbeutevergleich zeigt, ist die Leistungsfa¨higkeit matenformylierung im Einzelfall durchaus lohnend
des Formylierungssystems Bis(diformylamino)methan sein kann, andere Aktivatoren zu erproben, wenn
(7)/AlCl3 vergleichbar mit der des Systems aus mit dem Standardsystem 7/AlCl3 nur ma¨ßige oder
Formylfluorid/BF3 und damit der Gattermann-Koch- gar unbefriedigende Aldehydausbeuten erzielt wer-
Reaktion u¨berlegen. Die Gattermann-Koch-Reaktion den. In dieser Hinsicht a¨hnelt die Reaktion offen-
eignet sich nicht zur Formylierung von Alkoxy- bar der Gattermann-Koch-Reaktion, bei der die Aus-
benzolen. Mit demselben Mangel ist auch das beuten auch außerordentlich stark von den Reaktions-
System 7/AlCl3 behaftet. Bei der Untersuchung bedingungen beeinflusst werden [17]. Das System
des Formylierungsvermo¨gens von Tris(dichlormethyl) 7/ZnCl2 reagiert bei Raumtemperatur nicht mit Toluol,
amin (4) haben wir eine Reihe von Aktivatoren erprobt. Anisol, Naphthalin und Thiophen. Einige der als Ak-
Dabei hatten wir gefunden, dass sich Anisol mit 4 tivatoren fu¨r 4 untersuchten Gemische aus Lewis-
in Gegenwart eines Gemischs aus Zinkformiat/ZnCl2 Sa¨uren erwiesen sich in Chlorbenzol bei Raumtem-
oder Bortrichlorid formylieren la¨sst [4i].
peratur als ungeeignet bzw. wenig geeignet zur Ak-
Wir haben deshalb gepru¨ft, ob sich 7 durch an- tivierung von 7. So ließen sich bei der Umsetzung von
dere Lewis-Sa¨uren aktivieren und sich so gegebe- Toluol mit 7 und Zinkchlorid: Eisen(III)chlorid (1 : 1),
nenfalls das Anwendungsspektrum von 7 erweitern Kupfer(II)formiat: AlCl3 (4 : 1) nur Spuren von Tolyl-
la¨sst. Dazu setzten wir Guajacol, Anisol, Chlorben- aldehyd nachweisen. Entsprechend verla¨uft die Ein-
zol, 1,3-Dimethoxybenzol, p-Xylol, Naphthalin und wirkung von 7 in Gegenwart von ZnCl2 : FeCl3 (1 : 1)
Anthracen ca. 20 h mit 7 und Bortrichlorid im Stoff- auf Anisol. Tolylaldehyd entsteht mit ca. 15 % Aus-
mengenverha¨ltnis 4 : 1 : 4 in Chlorbenzol im Tem- beute bei der Umsetzung von Toluol mit 7 und Zink-
peraturintervall zwischen −18 und ca. 20 ◦C um. formiat: AlCl3 (4 : 1) in Chlorbenzol bei Raumtemper-
Nur Anisol und Anthracen konnten so in Anisalde- atur. Aus Naphthalin konnte mit 7 und ZnCl2 : AlCl3
hyd (Ausb. 7 %) bzw. Anthracen-9-carbaldehyd(Ausb. (10 : 1) in Chlorbenzol 1-Naphthaldehyd mit 10 %
86 %) u¨bergefu¨hrt werden. Die Umsetzung von 1,3- Ausbeute gewonnen werden, wenn die Umsetzung bei
◦
Dimethoxybenzol lieferte ein komplexes Gemisch −12 C durchgefu¨hrt und der Ansatz innerhalb von
aus mindestens 4 Substanzen, die nicht identifiziert 22 h auf Raumtemperatur gebracht wurde.
wurden. Mit den anderen Aromaten erfolgte keine
Schlussfolgerung und Ausblick
Umsetzung. Die u¨berraschend hohe Ausbeute, mit
der Anthracen-9-carbaldehyd bei Verwendung von
Wie sich den vorliegenden Ergebnissen entnehmen
7/BCl3 als Formylierungsmittel gebildet wird, kann la¨sst, sind Systeme aus Chlormethyldiformamid (12)
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402
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und Lewis-Sa¨uren nur in Ausnahmefa¨llen (z. B. 1,2,4- tril umkristallisiert (1 mL Lo¨sungsmittel fu¨r 1 g Produkt).
Ausb.: 83.0 g (81 %) farblose Kristalle mit Schmp. 91 –
93 ◦C. – IR (ATR): ν = 3424, 1650, 1411, 1305, 1172, 1052,
997, 872, 743 cm−1. – 1H-NMR (250 MHz, [D6]DMSO):
δ = 4.88 (d, J = 7.25 Hz, 2H, CH2), 6.34 (t, J = 7.25 Hz,
1H, OH), 8.95 (s, 2H, 2 × CHO). – C3H5NO3 (103.08): ber.
C 34.96, H 4.89, N 13.59; gef. C 35.00, H 4.85, N 13.37.
Trimethoxybenzol) als Formylierungsmittel nutzbar.
Dagegen stellt das System Bis(diformylamino)methan
(7)/Aluminiumchlorid eine leistungsfa¨hige Alterna-
tive zum Gattermann-Koch-System dar, das na-
hezu dieselbe Reaktivita¨t wie das System der Olah-
Formylierung (Formylfluorid/BF3) besitzt. Bei Bis(di-
formylamino)methan (7) handelt es sich um eine
leicht zuga¨ngliche, vo¨llig lagerstabile, feste, gefahr-
los zu handhabende Chemikalie. Dagegen ist mit dem
bei der Olah-Formylierung verwendeten gasfo¨rmigen
schwer dosierbaren Formylfluorid wegen seiner gerin-
N-Chlormethyldiformamid (12) und Oxydimethylenbis
(diformamid) [Bis(diformylaminomethyl)ether] (13)
Bei Ausschluss von Feuchtigkeit werden 30.90
g
(300 mmol) N-(Hydroxymethyl)diformamid und 107.10 g
gen Lagerstabilita¨t und hohen Toxizita¨t nicht so ein- (900 mmol) Thionylchlorid 25 min auf 70 ◦C erhitzt,
wobei Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid entweichen.
fach umzugehen.
¨
Uberschu¨ssiges Thionylchlorid wird abdestilliert und der
Im Gegensatz zu den bei der Gattermann-Koch-
Reaktion und Olah-Formylierung benutzten Sub-
stanzkombinationen stellt das System Bis(diformyl-
amino)methan (7)/Aluminiumchlorid ein bequem und
nahezu gefahrlos zu handhabendes Formylierungsmit-
tel fu¨r Aromaten dar.
Ru¨ckstand im Vakuum fraktionie◦rend destilliert. Man erha¨lt
20
¨
12 als farbloses Ol mit Sdp. 65 C/0.1 Torr, nD = 1.4958.
Ausb.: 28.9 g (79 %). – IR (ATR): ν = 1672, 1421,
1403, 1341, 1287, 1242, 1129, 933, 707 cm−1. – H-NMR
1
(250 MHz, CDCl3): δ = 5.39 (s, 2H, CH2), 8.95 (s, 2H,
2 × CHO). – C3H4ClNO2 (121.52): ber. C 29.65, H 3.32,
Cl 29.17, N 11.53; gef. C 29.83, H 3.38, Cl 29.40, N 11.64.
Aus dem Destillationsru¨ckstand erha¨lt man 1.12 g (4 %) Bis
(diformylaminomethyl)ether (13) als farblosen Feststoff mit
Schmp. 110 – 111 ◦C (Ethanol). – IR (ATR): ν = 1691, 1665,
Experimenteller Teil
Bis(diformylamino)methan (7) aus 1-Chlormethylpyridi-
niumchlorid (9) und Natriumdiformamid (8)
1
1314, 1304, 1228, 1195, 1010, 953, 741 cm−1. – H-NMR
1.65 g (10 mmol) 1-Chlormethylpyridiniumchlorid (9)
[10a] werden in 80 mL Acetonitril suspendiert und unter
Ru¨hren nach und nach mit 1.95 g (20.5 mmol) Natrium-
diformamid (8) versetzt. Diese Suspension wird noch 26 h
bei Raumtemperatur geru¨hrt, wobei sich die ihre Konsis-
tenz sichtbar vera¨ndert. Die zuna¨chst farblose Reaktionsmis-
chung fa¨rbt sich u¨ber gelb nach orange. Man trennt ab, engt
das Filtrat im Rotationsverdampfer bis zu Trockne ein und
vollendet den Trocknungsvorgang im Feinvakuum (dabei er-
folgt schon partielle Kristallisation). Der Ru¨ckstand wird
mit wenig Eiswasser gewaschen und sofort abgetrennt. Aus-
beute: ca. 0.5 g (31 %). Eine Feinreinigung des Produkts
kann durch Umfa¨llung aus◦Aceton/tert-Butylmethylether er-
folgen: Schmp. 139 – 140 C. Analytische Daten fu¨r 7 sind
bei der Beschreibung der Synthese von 7 aus 12 und 8
aufgefu¨hrt.
(500 MHz, [D6]DMSO): δ = 4.97 (s, 4H, 2 × CH2), 9.00 (s,
4H, 4 × CHO). – C6H8N2O5 (188.14): ber. C 38.30, H 4.29,
N 14.89; gef. C 38.04, H 4.32, N 14.73.
Bis(diformylamino)methan (7) aus N-(Chlormethyl)diform-
amid (12) und Natriumdiformamid (8)
Eine Suspension aus 12.52 g (100 mmol) N-(Chlorme-
thyl)diformamid (12) und 9.50 g (100 mmol) Natriumdi-
formamid (8), in 40 mL Acetonitril wird 48 h bei Raumtem-
peratur geru¨hrt. Danach fu¨gt man 50 mL Wasser zu. Der
ausgefallene Feststoff wird zweimal mit je 30 mL Wasser
und einmal mit 30 mL Acetonitril gewaschen. Das Produkt
wird mit Benzol versetzt und mittels Azeotropdestillation
(Wasserabscheider) getrocknet. Das Benzol wird im Vakuum
entfernt. Man erha¨lt 7 als farblose Kristalle mit Schmp. 138 –
140 ◦C. Ausb.: 11.44 g (72 %). – IR (ATR): ν = 1657, 1437,
1415, 1293, 1229, 1150, 978, 757, 720 cm−1. – 1H-NMR
(250 MHz, [D6]DMSO): δ = 5.25 (s, 2H, CH2), 8.95 (s,
4H, 4 × CHO). – C5H6N2O4 (158.11): ber. C 37.98, H 3.82,
N 17.72; gef. C 37.86, H 3.83, N 17.55.
N-Hydroxymethyldiformamid (11)
Zu einer Lo¨sung aus 73.0 g (1.0 mol) Diformamid in
81.0 g Formalin (37 %) (entsprechend 30.0 g Formaldehyd,
1.0 mol) gibt man bei 20 – 25 ◦C unter Ru¨hren 0.5 g Kalium-
carbonat. Nach 19 h wird der ausgefallene Feststoff abfiltri-
ert, mit 30 mL Wasser und 30 mL Acetonitril gewaschen und
an der Luft getrocknet. Das Filtrat wird i. Vak. auf etwa 30 %
Diformylaminomethyl-formiat (14)
Ein Gemisch aus 12.15 g (100 mmol) N-(Chlormethyl)
des urspru¨nglichen Volumens eingeengt, der gebildete Fest- diformamid (12), 4.70 g (102 mmol) Ameisensa¨ure und
stoff wird abgetrennt. Das so erhaltene 11 wird aus Acetoni- 11.00 g (109 mmol) Triethylamin in 100 mL Benzol wird
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403
◦
unter intensivem Ru¨hren 1 h auf 60 C erhitzt. Das Ben- Tris[(diformylamino)methyl]amin (19)
zol wird abdestilliert und der Ru¨ckstand mit 100 mL Ethyl-
acetat versetzt. Die ausgeschiedenen Salze werden abfiltri-
ert und das Filtrat vom Lo¨sungsmittel befreit. Der Ru¨ck-
Eine Suspension aus 12.96 g (80 mmol) Tris(chlorme-
thyl)amin (18) [13] (frisch umkristallisiert) und 30.40 g
(320 mmol) Natriumdiformamid in 200 mL Acetonitril
wird 72 h bei Raumtemperatur geru¨hrt. Die ausgefallenen
Kristalle werden abfiltriert und zweimal mit Wasser und
einmal mit Acetonitril gewaschen. Durch Umkristallisation
aus Acetonitril erha¨lt man 9.15 g (42 %) 19 als farblose
¨
stand wird im Olpumpenvakuum destilliert. Ausb.: 7.00 g
◦
20
¨
(53 %), farbloses Ol, Sdp.: 80 C/0.1 Torr, nD = 1.4707. –
IR (ATR): ν = 1723, 1673, 1448, 1410, 1336, 1312, 1211,
1120, 1012, 923, 768, 740 cm−1. – 1H-NMR (250 MHz,
[D6]DMSO): δ = 5.58 (s, 2H, CH2), 8.26 (s, 1H, OCHO),
9.05 [s, 2H, N(CHO)2]. – C4H5NO4 (131.09): ber. C 36.65,
H 3.84, N 10.68; gef. C 37.10, H 4.32, N 10.20.
◦
Kristalle mit Schmp. 159 – 162 C (Zers.). – IR (ATR): ν =
1668, 1653, 1271, 1219, 1196, 1250, 1115, 989, 963, 758,
739 cm−1. – 1H-NMR (250 MHz, [D6]DMSO): δ = 4.59
(s, 6H, 3 × CH2), 8.93 (s, 6H, 6 × CHO). – 13C-NMR
(62.5 MHz, [D6]DMSO): δ = 54.69, 166.81. – C9H12N4O6
(272.22): ber. C 39.71, H 4.44, N 20.58; gef. C 39.76, H 4.46,
N 20.79.
Diformylaminomethylthiocyanat (15)
6.08 g (50 mmol) N-(Chlormethyl)diformamid (12) und
4.85 g (50 mmol) K◦aliumrhodanid werden in 100 mL Ace-
tonitril 1 h bei 80 C geru¨hrt. Das Kaliumchorid wird in
der Hitze abfiltriert. Das Filtrat wird eingedampft und der
Ru¨ckstand aus Toluol umkristallisiert. Man erha¨lt farblose
Kristalle mit Schmp. 100 – 101 ◦C. Ausb.: 4.50 g (63 %). – IR
(ATR): ν = 3043, 2159, 1666, 1400, 1391, 1334, 1295, 1278,
Formylierung von Aromaten mit N-(Chlormethyl)diformamid
(12) in Gegenwart von Lewis-Sa¨uren – Allgemeine Ar-
beitsvorschrift (vgl. Tab. 1)
Zu einer Suspension von 1.22 g (10 mmol) N-(Chlor-
methyl)diformamid (12) und 30 mL des betreffenden Aro-
maten (Versuche 1 – 6) bzw. 20 mmol oder 40 mmol Aro-
maten in 20 mL Chlorbenzol (Versuche 9 und 11) werden
30 mmol des jeweiligen Aktivators gegeben. Das Gemisch
wird entsprechend den in Tab. 1 angegebenen Bedingungen
unter Ru¨hren umgesetzt. Dann gibt man vorsichtig 50 mL
Eiswasser hinzu und ru¨hrt noch eine Stunde. Der Ansatz wird
dreimal mit je 50 mL Methylenchlorid extrahiert, die ver-
einigten organischen Phasen u¨ber Natriumsulfat getrocknet
und das Lo¨sungsmittel abdestilliert. Der Ru¨ckstand wird im
Vakuum (0.1 Torr) u¨ber eine 25 cm Vigreux-Kolonne frak-
tionierend destilliert bzw. umkristallisiert.
1
1128, 912, 726 cm−1. – H-NMR (250 MHz, [D6]DMSO):
δ = 5.15 (s, 2H, CH2), 9.09 (s, 2H, 2 × CHO). – 13C-
NMR (63 MHz, [D6]DMSO): δ = 111.49 (CH2), 165.02
(2 × CHO). – C4H4N2O2S (144.15): ber. C 33.33, H 2.80,
N 19.43, S 22.24; gef. C 33.86, H 2.85, N 19.39, S 21.88.
N,N-Dibutyl-Nꢀ,Nꢀ-diethyl-Nꢀꢀ-diformylaminomethyl-Nꢀꢀ-
hexyl-guanidiniumchlorid (16)
Eine Lo¨sung, die 6.22 g (20 mmol) N,N-Dibutyl-Nꢀ,Nꢀ-
diethyl-Nꢀꢀ-hexylguanidin und 2.43 g (20 mmol) N-(Chlor-
methyl)diformamid in 50 mL Acetonitril entha¨lt, wird 20 h
◦
bei +18 C geru¨hrt. Dann entfernt man das Lo¨sungsmittel
Versuch Nr. 5: 0.15 g (10 %) N-(4-Methylbenzyl)-form-
◦
¨
und trocknet den Ru¨ckstand im Olpumpenvakuum. Ausb.:
amid (20a) mit Schmp. 87 – 88 C aus Ethanol (Lit. [18]:
8.60 g (99 %), schwach gelbe, o¨lige Flu¨ssigkeit mit nD20
=
Schmp. 88 ◦C aus Ethanol).
1.5068. – C22H45ClN4O2 (433.08): ber. C 61.01, H 10.47,
Cl 8.19, N 12.92; gef. C 60.03, H 10.49, Cl 8.21, N 12.78.
Versuch Nr. 7: 0.4 g (23 %) N-(2,4,6-Trimethylbenz-
yl)formamid (20b) mit Schmp. 174 – 175 ◦C aus Benzol
[Lit. [19]: Schmp. 175 ◦C (Benzol)]. – IR (ATR): ν = 3275,
3007, 2946, 2912, 1692, 1643, 1610, 1521, 1381, 1343,
1299, 1208, 1135, 1034, 940, 853, 730, 704 cm−1. – 1H-
NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 2.24 (s, 3H, p-CH3), 2.30 (s,
6H, 2 × o-CH3), 4.40 (s, 2H, CH2), 5.78 (bs, 1H, NH), 6.85
(s, 2H, Harom.), 8.08 (s, 1H, CHO). – C11H15NO (177.25):
ber. C 74.54, H 8.53, N 7.90; gef. C 74.38, H 8.57, N 7.98.
N(Diformylaminomethyl)-phthalimid (17)
Ein Gemisch aus 1.85 g (10 mmol) Phthalimid-kalium
und 1.21 g (10 mmol) N-(Chlormethyl)diformamid (12)
in 30 mL trockenem Acetonitril wird 4 h bei Feuchtig-
keitsausschluss unter Ru¨ckfluss erhitzt. Nach dem Erkalten
wird der ausgeschiedene Feststoff abfiltriert. Das Filtrat wird
Versuch Nr. 10: 2,4,5-Trimethoxybenzaldehyd (22),
◦
destillativ vom Lo¨sungsmittel befreit und der Ru¨ckstand Ausb.: 2.20 g (56 %), Schmp. 114 C (Wasser) [Lit. [20]:
unter Ru¨hren mit Methanol versetzt. Der farblose Feststoff Schmp. 114 ◦C (Wasser)]. – IR (ATR): ν = 1657, 1606, 1515,
wird abfiltriert, mit Methanol gewaschen und getrocknet. 1477, 1357, 1263, 1213, 1185, 1024, 863, 755 cm−1. – 1H-
◦
1
Ausb.: 0.72 g (30 %) mit Schmp. 168 – 170 C. – H-NMR NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 3.88 (s, 3H, OCH3), 3.92 (s,
(250 MHz, [D6]DMSO): δ = 5.37 (s, 2H, CH2), 7.86 – 7.90 3H, OCH3), 3.97 (s, 3H, OCH3), 6.49 (s, 1H, Harom.), 7.32
(m, 4H, Harom.), 9.01 (s, 2H, CHO). – C11H8N2O4 (232.19): (s, 1H, Harom.), 10.31 (s, 1H, CHO). – C10H12O4 (196.20):
ber. C 56.90, H 3.47, N 12.06; gef. C 56.69, H 3.57, N 12.02. ber. C 61.22, H 6.16; gef. C 61.01, H 6.16.
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404
W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXVII
Tris(2,4,5-trimethoxyphenyl)methan (23), Ausb.: 0.80 g
Versuch Nr. 4: 1.0 g (37 %) 3,4-Dimethylbenzaldehyd
◦
(24 %), Schmp. 187 – 188 C. – IR (ATR): ν = 1603, 1508, mit Sdp. 64 ◦C/0.1 Torr, nD20 = 1.5505 (Lit. [23]: Sdp.
1451, 1394, 1314, 1198, 1175, 1026, 768 cm−1. – 1H-NMR 66 ◦C/0.2 Torr).
(500 MHz, CDCl3): δ = 3.63 (s, 9H, 3 × OCH3), 3.66 (s, 9H,
Versuch Nr. 5: 1.70 g (57 %) 2,4,6-Trimethylbenzaldehyd
mit Sdp. 60 ◦C/0.1 Torr, n2D0 = 1.5530 (Lit. [24]: Sdp.
3 × OCH3), 3.87 (s, 9H, 3 × OCH3), 6.22 (s, 1H, C–H), 6.41
(s, 3H, Harom.), 6.54 (s, 3H, Harom.). – C28H34O9 (514.58):
ber. C 65.36, H 6.66; gef. C 65.28, H 6.64.
117 ◦C/0.2 Torr).
Versuch Nr. 8: 1.05 g (41 %) Fluorbenzaldehyd mit Sdp.
Versuch Nr. 11: 22, Ausb.: 4.30 g (42 %), Schmp. 114 ◦C
68 ◦C/12 Torr (GC-MS-rein).
(Wasser); 23; Ausb.: 1.10 g (16 %), Schmp. 187 ◦C.
Versuch Nr. 10: 0.50 g (15 %) 1-Naphthaldehyd, im Roh-
produkt mittels GC-MS bestimmt.
Versuch Nr. 12: 1.30
g
(33 %) 2,4,6-Tri-
methoxybenzaldehyd (25) mit Schmp. 115 – 117 ◦C
(Wasser) [Lit. [21]: Schmp. 116 – 117 ◦C (Wasser)]. – IR
(ATR): ν = 1662, 1596, 1576, 1473, 1461, 1410, 1331,
Versuch Nr. 11: 0.25 g (6 %) Anthracen-9-carbaldehyd mit
Schmp. 103 – 105 ◦C aus Eisessig (Lit. [25]: Schmp. 104.5 –
105.5 ◦C aus Essigsa¨ure).
1213, 1201, 1159, 1122, 808 cm−1. – H-NMR (250 MHz,
1
CDCl3): δ = 3.38 (s, 9H, 3 × OCH3), 6.08 (s, 2H, Harom.),
10.35 (s, 1H, CHO). – C10H12O4 (196.20): ber. C 61.22,
H 6.16; gef. C 61.14, H 6.20.
Umsetzung von Bis(diformylamino)methan (7) mit Aromaten
in Chlorbenzol in Gegenwart von Bortrichlorid, Zinkchlorid
bzw. Gemischen von Lewis-Sa¨uren im Stoffmengenverha¨ltnis
4 : 1 : 4
Tris(2,4,5-trimethoxyphenyl)methan (26), Ausb. 2.30 g
◦
(22 %), Schmp. 209 – 211 C. – IR (ATR): ν = 1587, 1492,
1451, 1223, 1147, 1194, 1110, 1058, 951, 809 cm−1. – 1H-
NMR (250 MHz, CDCl3): δ = 3.46 (s, 18H, 6 × OCH3), 3.75
(s, 9H, 3 × OCH3), 6.09 (s, 6H, Harom.), 6.26 (s, 1H, C–H). –
C28H34O9 (514.58): ber. C 65.36, H 6.66; gef. C 65.05,
H 6.63.
a) Allgemeine Arbeitsvorschrift bei Verwendung von BCl3:
Zu einer Suspension von 1.58 g (10.0 mmol) Bis(diformyl-
amino)methan (7) und 40 mmol des Aromaten in 50 mL
Chlorbenzol werden 15.4 g einer 30 %-igen Lo¨sung von Bor-
trichlorid in Chlorbenzol (entsprechend 4.72 g (40 mmol)
BCl3) unter den bei den einzelnen Aromaten angegebe-
nen Bedingungen zugegeben und umgesetzt. Danach werden
500 mL Eiswasser zugesetzt und noch 1 h geru¨hrt. Es wird
dreimal mit je 50 mL Dichlormethan extrahiert. Nach dem
Trocknen der vereinigten organischen Phasen u¨ber Natri-
umsulfat werden die Lo¨sungsmittel am Rotationsverdampfer
entfernt. Der Ru¨ckstand wird gegebenenfalls destilliert bzw.
abgetrennt.
Versuche Nr. 14 – 17: Rohprodukt; GC-MS-analytisch
bestimmt.
Formylierung von Aromaten mit Bis(diformylamino)methan
(7) und Aluminiumchlorid im Stoffmengenverha¨ltnis 4 : 1 : 4
– Allgemeine Arbeitsvorschrift (vgl. Tab. 2)
Zu einer Suspension von 1.58 g (10 mmol) Bis(difor-
mylamino)methan und 20 mL des Aromaten (Versuche 1 –
3, 8, 9) bzw. 40 mmol des Aromaten in 20 mL Chlorbenzol
(Versuche 4 – 7, 10, 11) werden 5.35 g (40 mmol) Alumini-
umchlorid gegeben. Das Gemisch wird unter Ru¨hren unter
den in Tab. 2 angegebenen Bedingungen umgesetzt. Dann
gibt man unter Ru¨hren vorsichtig 30 mL Eiswasser hinzu,
trennt die organische Phase nach beendeter Hydrolyse ab
und extrahiert die wa¨ssrige Phase dreimal mit je 20 mL 1,2-
Dichlorethan. Die vereinigten organischen Phasen werden
mit Natriumsulfat getrocknet und die Lo¨sungsmittel abdes-
Reaktionsbedingungen und Resultate bei der Umsetzung
der einzelnen Aromaten (Temp. [◦C]/Zeit [h]): Guajakol
(−12 → 18/22): keine Umsetzung; Anisol (0 → 18/20),
Ausb.: 0.1 g (7 %) Anisaldehyd mit Sdp. 81 ◦C/0.1 Torr,
n2D0 = 1.5710 (Lit. [26]: Sdp. 79.5 ◦C/0.2 Torr, n2D0
=
1.5730); Chlorbenzol (18/20 und 70/7): keine Umsetzung;
1,3-Dimethoxybenzol (−12 → 18/20): komplexes Gemisch
aus wenigstens 4 Substanzen, das nicht weiter untersucht
wurde; p-Xylol (−18 → 18/22): keine Umsetzung; Naph-
thalin (−18 → 18/22): keine Umsetzung; Anthracen (−18 →
18/24): Ausb.: 3.60 g (86 %) roher Anthracen-9-carbaldehyd
¨
tilliert. Der Ru¨ckstand wird im Olpumpenvakuum (0.1 Torr)
fraktionierend destilliert (25 cm lange Vigreux-Kolonne).
◦
nach Waschen mit Ethanol, Schmp. 99 – 101 C (Lit. [25]:
104.5 – 105.5 ◦C).
Versuch Nr. 1: Ausb.: 1.50 g (71 %) Benzaldehyd mit Sdp.
66 ◦C/13 Torr (GC-MS-rein).
b) Allgemeine Arbeitsvorschrift bei Verwendung von
Versuch Nr. 2: 1.80 g (75 %) Tolylaldehyde mit Sdp.
ZnCl2: Wie vorstehend beschrieben werden 1.58
g
◦
84 C/12 Torr und 0.60 g (15 %) Bis(methylphenyl)methan
(10 mmol) Bis(diformylamino)methan (7) und 40 mmol
des betreffenden Aromaten in 20 mL Chlorbenzol unter
(GC-MS-analytisch bestimmt).
Versuch Nr. 3: 1.20 g (44 %) 2,5-Dimethylbenzaldehyd Ru¨hren mit 5.44 g wasserfreiem Zinkchlorid versetzt.
mit Sdp. 100 ◦C/10 Torr, n2D0 = 1.5442 (Lit. [22]: Sdp. Nach der oben beschriebenen Aufarbeitung konnten in den
102 ◦C/10 Torr).
nach dem Abdestillieren der Lo¨sungsmittel verbleibenden
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405
Tab. 3. Kristallographische
Daten fu¨r die Verbindungen 7,
11 und 19.
7
11
19
Empirische Formel
Molare Masse
Temperatur [K]
Wellenla¨nge [A]
Kristallgro¨ße [mm3]
Kristallsystem
C5H6N2O4
158.12
C3H5N1O3
103.08
C9H12N4O6
272.23
183(2)
293(2)
293(2)
0.71073
0.20×0.18×0.12
orthorhombisch
Pbca
9.8676(6)
7.9334(3)
16.6490(10)
90
1303.34(12)
8
1.612
0.141
656
0.71073
0.7×0.5×0.5
monoklin
Cc
6.3429(8)
10.2794(13)
7.3200(8)
110.712(13)
446.43(9)
4
1.534
0.139
216
3.96 – 29.98
+8, +14, −10 → +9
702
0.71073
1.0×1.0×0.25
orthorhombisch
Pca21
25.6010(50)
6.1941(13)
7.4770(20)
90
1185.7(5)
4
1.525
0.130
568
Raumgruppe
˚
a [A]
˚
b [A]
˚
c [A]
β [◦]
Volumen [A3]
Z
ρber [gcm−3
]
µ[mm−1
]
F(000) [e]
θ-Bereich [◦]
3.20 – 27.47
12, +9, 21
2654
1.59 – 36.0
+42, +10, +12
2980
Index-Bereiche (hkl)
Gemessene Reflexe
Unabh. Reflexe
1461
702
2980
a
a
a
Verfeinerung
Beitragende Reflexe
Beob. Refl. [I ≥ 2σ(I)]
Unterdru¨ckte Reflexe
Parameter
1461
702
678
2
69
2980
2681
1
197
1212b
0
124
1.101
0.050/0.098
0.067/0.104
0.20/-0.23
a
Nach der Methode der Klein-
sten Fehlerquadrate ohne Ein-
schra¨nkungen gegen das Quadrat
der Strukturfaktoren;
sita¨tskriterium fu¨r Beobachtung:
GooF (F2)
1.984
1.104
R1/wR2 [I ≥ 2σ(I)]
0.033/0.096
0.034/0.100
0.21/−0.24
0.043/0.113
0.049/0.116
0.27/−0.16
b
Inten-
R1/wR2 [alle Daten]
∆ρfin (max/min) [e A
−3
˚
]
I ≥ 4σ(I).
Ru¨cksta¨nden mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin keine Aldehyde AlCl3/10 : 1; −12 → 18/22): 0.30 g (10 %) 1-Naphthaldehyd
nachgewiesen werden.
(GC/MS).
Aromat und Umsetzungsbedingungen (Temp. [◦C]/Zeit
[h]): Toluol (war zugleich Lo¨sungsmittel) (18/20); Anisol
(18/20); Naphthalin (−18 → 18/22); Thiophen (60/4).
c) Allgemeine Arbeitsvorschrift bei Verwendung von
Aktivatorgemischen: Die Umsetzungen werden wie unter
a) beschrieben durchgefu¨hrt. In den nach dem Abdestillieren
der Lo¨sungsmittel verbleibenden Ru¨cksta¨nden wurde mit
2,4-Dinitrophenylhydrazin auf Aldehyde gepru¨ft.
Kristallstrukturanalysen
Tab. 3 entha¨lt eine Zusammenfassung wichtiger Daten
zu den Kristallstrukturanalysen. CCDC 670578 (7), 673533
(11), 673534 (19) enthalten die beim Cambridge Crystallo-
graphic Data Centre hinterlegten Kristallstrukturdaten. An-
forderung: www.ccdc.cam.ac.uk/data request/cif.
Reaktionsbedingungen und Resultate bei der Umset-
zung der einzelnen Aromaten (Temp. [◦C]/Zeit [h]): Toluol
(war in allen Fa¨llen Lo¨sungsmittel) (ZnCl2 : FeCl3/10 :
1; 18/20): keine Umsetzung; Toluol (ZnCl2 : FeCl3/1 : 1;
18/20): Aldehydspuren nachweisbar; Toluol [Cu(CHO2)2 :
AlCl3/4 : 1; 18/20]: Aldehydspuren nachweisbar; Toluol
Dank
Die vorliegende Arbeit wurde vom BMBF, Bonn,
im Rahmen des Verbundprojekts Nachhaltige Aromaten-
”
chemie“ als Teilprojekt Elektrophile Substitutionsreaktio-
”
nen an Aromaten mit neuartigen Reagenzien in u¨blichen
Lo¨sungsmitteln und in neuartigen ionischen Flu¨ssigkeiten“
gefo¨rdert (FKZ 03C03421). Den Firmen BASF AG, Lud-
wigshafen und Bayer AG, Leverkusen schulden wir Dank fu¨r
Chemikalienspenden.
(Zn(CHO2)2 : AlCl3/4 : 1; 18/20): 0.35
g (15 %) roher
Tolylaldehyd (DC-einheitlich); Anisol (ZnCl2 : FeCl3/10 :
1; 18/20): keine Umsetzung; Anisol (ZnCl2 : FeCl3/1 : 1;
18/20): Aldehydspuren nachweisbar; Naphthalin (ZnCl2 :
[1] L. XVI [1] Mitteilung: W. Kantlehner, H. Lehmann,
K. Edelmann, J. Mezger, I. C. Ivanov, Applied Cataly-
sis A, im Druck.
[2] a) W. Kantlehner, M. Vettel, A. Gissel, E. Haug,
G. Ziegler, M. Ciesielski, O. Scherr, R. Haas, J. Prakt.
Chem. 2000, 342, 297 – 310; b) W. Kantlehner,
G. Ziegler, M. Ciesielski, M. Vettel, Z. Naturforsch.
2001, 56b, 105 – 107; c) A. Bagno, W. Kantlehner,
O. Scherr, J. Vetter, G. Ziegler, Eur. J. Org. Chem.
2001, 2947 – 2954; d) G. Ziegler, E. Haug, W. Frey,
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406
W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXVII
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1187; e) W. Kantlehner, E. Haug, O. Scherr, G. Ziegler,
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Z. Naturforsch. 2002, 57b, 1295 – 1304; f) Ubersicht-
sartikel: W. Kantlehner, Eur. J. Org. Chem. 2003,
2530 – 2546; g) A. Bagno, W. Kantlehner, R. Kreß,
G. Saielli, Z. Naturforsch. 2004, 59b, 386 – 397;
h) W. Kantlehner, E. Haug, O. Scherr, E. V. Stoy-
anov, J. Mezger, G. Ziegler, Z. Naturforsch. 2004, 59b,
357 – 365; i) W. Kantlehner, M. Wezstein, R. Kreß,
F. Zschach, J. Vetter, G. Ziegler, J. Mezger, E. V.
Stoyanov, A. Goeppert, J. Sommer, Z. Naturforsch.
2006, 61b, 448 – 463; j) W. Kantlehner, S. Leonhardt,
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Chem. Ber. 1960, 93, 1398 – 1401; c) H. Bredereck,
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Chem. 1958, 70, 269; d) H. Bredereck, R. Gomp-
per, H. G. Schulz, G. Theilig, Angew. Chem. 1959, 71,
¨
753 – 774; e) Synthetische Anwendungen (Ubersicht-
sartikel): G. Simchen, in Iminium Salts in Organic
Chemistry, Adv. Org. Chem., Vol. 9/2 (Hrsg.: H.
Bo¨hme, H. G. Viehe), Wiley, New York, London, Syd-
ney, Toronto 1979, S. 393; f) W. Kantlehner, in The
Chemistry of Functional Group, Suppl. B1 (Hrsg.
S. Patai), Wiley, New York 1979, S. 533; g) G. Sim-
chen, in Houben-Weyl, Methoden der Organischen
Chemie, Vol. E5/1 (Hrsg.: J. Falbe), Thieme Verlag,
Stuttgart 1985, S. 185; h) W. Kantlehner, in Compre-
hensive Organic Synthesis, Vol. 6 (Hrsg.: I. Fleming,
B. M. Trost, E. Winterfeldt), Pergamon Press, Oxford
1991, 485 – 599; i) W. Kantlehner, in Encyclopedia of
Reagents for Organic Synthesis, Vol. 8 (Hrsg. L. A.
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1953, 18, 579 – 587; Chem. Zentralbl. 1954, 9980;
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