Orthoamides, LXIV [1]. Formylation of aromatic compounds by tris(dichloromethyl)amine and oligoformylamine derivatives in the presence of superacids

Orthoamide, LXIV [1]. Aromatenformylierungen mit

Tris(dichlormethyl)amin und Oligoformylamin-Derivaten in

Gegenwart von Supersäuren

Orthoamides, LXIV [1]. Formylation of Aromatic Compounds by Tris(dichloromethyl)amine

and Oligoformylamine Derivatives in the Presence of Superacids

a,b

a

b

Willi Kantlehner , Sylvia Leonhardt , Georg Ziegler , Oliver Scherr , Ralf Kreß ,

c

Alain Goeppert und Jean Sommer

a

Fakultät Chemie/Organische Chemie, Hochschule Aalen, Beethovenstraße 1, D-73430 Aalen,

Germany

b

c

Institut für Organische Chemie, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 55, D-70569 Stuttgart,

Germany

Université Louis Pasteur UMR7513 Laboratoire de Physico-Chimie des Hydrocarbures,

4

Rue Blaise Pascal, F-67070 Strasbourg-Cedex, France

Reprint requests to Prof. Dr. W. Kantlehner. Fax: +49(0)7361-5762250.

E-mail: willi.kantlehner@htw-aalen.de

Z. Naturforsch. 2007, 62b, 995 – 1014; received December 19, 2006

Herrn Professor Dr. Ernst Anders zum 65. Geburtstag gewidmet

Tris(dichloromethyl)amine (4), triformamide (1) and tris(diformylamino)methane (“formyl-

aalen”) (2) can be activated by addition of triﬂuoromethanesulfonic acid. The formylating sys-

tems thus formed transform activated aromatic compounds, such as toluene, anisole or 2,4-

dimethoxybenzene to the corresponding aldehydes. The formylating ability of systems from 4 and

superacids, such as FSO H, FSO H/SbF , C F SO H, and mixtures of aluminum chloride with

3

5

4

9

3

C F SO H and chlorosulfonic acid, respectively, is compared. In general, low reaction temperatures

4

9

3

◦

(

−20 to −10 C) are necessary to obtain aldehydes with acceptable to good yields. Remarkably, at

◦

higher temperatures (∼ 100 C) compound 4 can also act as a formylating agent in the presence of

suitable zeolites, as e. g. zeolite HBEA. Reaction mechanisms of the new formylation reactions are

proposed.

Key words: Formylation, Aromatic Aldehydes, Tris(dichloromethyl)amine, Triformamide,

Formyl-aalen, Superacids, Zeolites

Einleitung

sche Mengen (5 – 10 %) der Aktivatoren benötigt [3].

Bei Friedel-Crafts-Acylierungen können auch Super-

säuren als Aktivatoren dienen. So wurden Säurechlo-

ride mit Aromaten in Gegenwart der festen Super-

säuren Naﬁon-H sowohl intermolekular [4] als auch

intramolekular [5] zu aromatischen Ketonen umge-

setzt. Entsprechende Reaktionen unter Verwendung

von Triﬂuormethansulfonsäure [6] und Perﬂuorbutan-

sulfonsäure [7] sind ebenfalls bekannt. Mechanistische

Untersuchungen zum Ablauf solcher Reaktionen lie-

gen vor [8]. Die Aromatenacylierung ist auch mit dem

System Carbonsäure/Triﬂuormethansulfonsäure mög-

lich [9]. In Gegenwart von überschüssiger Triﬂuorme-

thansulfonsäure (2.5 Äquivalente) wirkt Benzoesäure-

methylester selbst gegenüber desaktivierten Aromaten

als Benzoylierungsmittel [10]. Mit Triﬂuormethansul-

Die Aromatenacylierung nach Friedel-Crafts reicht

beinahe bis zu den Anfängen der Organischen Chemie

zurück und dürfte wohl eine der geläuﬁgsten und be-

kanntesten Reaktionen der Organischen Chemie über-

haupt sein [2]. In jüngster Zeit werden zu den klas-

sischen Ausführungsformen, bei denen Carbonsäure-

derivate, vorzugsweise Säurechloride oder Anhydride,

in Gegenwart stöchiometrischer Mengen von Lewis-

^S^ä^u^r^eⁿ^wⁱ^e^A^l^C^l3 ^o^d^e^r^B^F3 mit Aromaten umge-

setzt werden, fortdauernd Alternativen entwickelt. So

wurde gezeigt, dass die Aktivierung der Carbonsäu-

rederivate bei Friedel-Crafts-Acylierungen auch mit

Fluormethansulfonaten der seltenen Erden möglich

ist. Bemerkenswerterweise werden dabei nur katalyti-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

996

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Tab. 1. Formylierung von Toluol mit Tris(dichlormethyl)amin (4) und Fluorsulfonsäure bzw. Fluorsulfonsäure/SbF . Reakti-

5

◦

onsbedingungen: −50 bis 0 – 2 C (1 h) bis 20 C (20 h).

Versuch

Toluol

N(CHCl2)3, FSO3H

Stoffmengen [mmol] (Verhältnis)

28, 60 (1:∼ 2)

Aldehydausbeute [%]

Versuchsdurchführung

b

Nr.

1

2

(Isomerenverteilung p/o/m)

Variante

a

270

65

24 (30 : 1 : 0)

A

B

C

D

A

28, 22 (1 : 0.7)

14 (50 : 10 : 1)

15 (25 : 5 : 1)

3

28, 30 (1:∼ 1)

c

4

5

6

7

270

650

270

28, 120 (1:∼ 4)

15 (50 : 10 : 0)

d

28, 120 (1:∼ 4)

–

d

28, 120 (1:∼ 4)

–

d

28, 120 (1:∼ 4)

–

e

c

8

28 (2.8 : 1) 2.93 g

19 (30 : 1 : 0)

f

1

7 mmol FSO3H (1 : 0.6)

28 (1 : 1) Magic Acid 9.5 g

0 mmol FSO3H (1:∼ 1)

e

c

9

270

19 (100 : 1 : 0)

A

f

3

a

Nebenprodukte: Bis(4-methylphenyl)amin und ein Gemisch aus Tris(methylphenyl)methanen und Bis(methylphenyl)methanen sowie ein

b

nicht identiﬁzierter Feststoff; Versuchsdurchführung: Variante A: FSO3H wird zu einer Lösung von 4 in Toluol gegeben; Variante B: Zu

dem Gemisch aus Toluol und FSO3H wird 4 gegeben; Variante C: Toluol wird zu einer Mischung aus 4 und FSO3H gegeben; Variante D:

Eine Lösung von 4 in Toluol wird zu FSO3H gegeben. ^cNebenprodukt: nicht identiﬁzierter Feststoff; isoliert wird Toluolsulfonylﬂuo-

d

e

rid (Isomerengemische) und ein weißer, nicht identiﬁzierter Feststoff; (Stoffmengenverhältnis FSO3H/SbF5) und Masse des zugesetzten

FSO3H/SbF5-Gemischs; ^fStoffmenge FSO3H im Gemisch.

Schema 2.

Schema 1.

In mehreren Arbeiten sowie einem Übersichts-

artikel [21] haben wir über Lewis-Säure-induzierte

Aromatenformylierungen mit Hilfe von Triformamid

fonsäure kann auch die Fries-Verschiebung induziert

werden [11].

Elektrophile Aromatensubstitutionen vom Typ

der Friedel-Crafts-Acylierung [12, 13] oder Fries-

Verschiebung [14, 15] wurden auch mit Hilfe von

Zeolithen [12, 13] und Montmorilloniten [14, 15]

bewerkstelligt.

Im Zusammenhang mit Supersäure-katalysierten

elektrophilen Aromatensubstitutionen wurde auch das

intermediäre Auftreten von Superelektrophilen, d. h.

dikationischen Spezies vorgeschlagen [16]. Als Mo-

dellsystem für ein Superelektrophil können diproto-

nierte Pyridinaldehyde angesehen werden [17] (Sche-

ma 1).

Mittlerweile wurde eine Reihe von Arbeiten publi-

ziert, in denen dikationische Elektrophile eine Rolle

spielen [18].

(

1) [22], Tris(diformylamino)methan(„Formyl-aalen“)

ꢀ

2) [23] und N,N,N ,N -Tetraformylhydrazin (3) [24]

sowie Tris(dichlormethyl)amin (4) berichtet.

Ferner konnten wir zeigen, dass Arylformiate, deren

Arylreste gegenüber elektrophilen Reagenzien eine im

Vergleich zum Phenylrest deutlich höhere Reaktivität

zeigen, mit Borhalogeniden nach Fries zu den entspre-

chenden aromatischen Hydroxyaldehyden umgelagert

werden können [25]. Eine durch Triﬂuormethansul-

fonsäure ausgelöste Formylgruppenumlagerung nach

Fries ist ebenfalls bekannt [25]. Es schien daher von In-

teresse herauszuﬁnden, ob sich die Verbindungen 1 – 4

(

Schema 2) in Kombination mit Supersäuren auch zur

Aromatenformylierung nutzen lassen.

Bei der klassischen Gattermann-Koch-Synthese, bei Ergebnisse und Diskussion

der z. B. Aromaten und Alkylaromaten mit CO und

HCl/AlCl₃formyliert werden, dürften Supersäuren,

Formylierungen mit Tris(dichlormethyl)amin (4)

die sich aus HCl und AlCl bilden, eine wichtige Rol-

le spielen. Die Aromatenformylierung gelingt mit CO in Gegenwart von Supersäuren wie Fluorsulfonsäu-

Am Beispiel der Umsetzung von Toluol mit 4

3

auch in Gegenwart des supersauren Systems aus HF re, Fluorsulfonsäure/SbF , Triﬂuormethansulfonsäure

5

und BF [19]. Mechanistische Studien zu derartigen und Perﬂuorbutansulfonsäure versuchten wir heraus-

3

Reaktionen liegen vor [20].

zuﬁnden, in welchem Ausmaß die Art der Säure und

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

997

Schema 3.

die Acidität des Mediums den Verlauf der Aldehyd- Darin konnten Bis(methylphenyl)methane (8) und

synthese beeinﬂusst.

Tris(methylphenyl)methane (9) nachgewiesen werden,

ferner wurden bei der Aufarbeitung des Ansatzes

Bis(methylphenyl)amine (6) gefunden (Schema 3).

Wird als Aktivator das System FSO H/SbF ver-

Fluorsulfonsäure, Fluorsulfonsäure/SbF₅

3

5

Bei der Formylierung von Toluol mit dem Sys-

tem 4/Fluorsulfonsäure bei 0 C in überschüssigem

Toluol wurde nach hydrolytischer Aufarbeitung To-

lylaldehyd (5) als Isomerengemisch mit Gesamtaus-

beuten zwischen 14 und 24 % erhalten (Versuche

wendet (Versuche 8, 9, Tab. 1), so reichen offen-

◦

bar geringere Stoffmengen FSO H zur Aktivierung

3

von 4 aus (4/FSO H = 1.7 : 1 bis 1 : 1). Die Alde-

3

hydausbeuten liegen um 19 % und scheinen kaum

mehr vom Stoffmengenverhältnis FSO H/SbF abzu-

3

5

1

– 4, Tab. 1). Die Aldehydausbeuten hängen stark

hängen, wenn dieses einen Wert von 2.8 : 1 erreicht

hat, denn bei einem Stoffmengenverhältnis von 1 : 1

vom Stoffmengenverhältnis (r) 4/FSO H ab. Die bes-

3

te Aldehydausbeute wurden bei einem Stoffmengen-

verhältnis von ≈ 1 : 2 gefunden. Damit verknüpft ist

auch eine gute p/o-Selektivität von 30 : 1 (Versuch 1,

Tab. 1). Überraschenderweise nimmt die Aldehyd-

ausbeute deutlich ab, wenn das Stoffmengenverhält-

(

Magic Acid) ist die Aldehydausbeuteunverändert. Al-

lerdings steigt auch hier, wie bereits vorher beobach-

tet, mit wachsender Acidität des Mediums die p/o-

Selektivität von 30 : 1 auf 100 : 1 an.

In einem orientierenden Versuch setzten wir über-

nis 4/FSO H auf 1 : 4 abgesenkt wird, allerdings be-

3

schüssiges Toluol mit dem System 4/Chlorsulfonsäure

obachtet man dabei auch eine Erhöhung der p/o-

Selektivität auf 50 : 1 (Versuch 4, Tab. 1). Bei allen

Reaktionen entsteht ein weißer Feststoff, der nicht

identiﬁziert wurde. Bei den Versuchen 4 – 7 wurden

◦

(

r = 1 : 8.6) bei 0 C um. In dem als Reaktionspro-

dukt erhaltenen Feststoff ließ sich keine Aldehydfunk-

tion nachweisen. Bei dem Produkt dürfte es sich um

Bis(4-methylphenyl)sulfon handeln, d. h. die Sulfonie-

rung und Sulfonylierungen laufen der Formylierung

den Rang ab.

die Stoffmengen des Formylierungssystems 4/FSO H

3

konstant gelassen, jedoch die Reihenfolge der Zugabe

bei sonst gleichen Reaktionsbedingungen variiert. Wie

das Ergebnis der Versuche zeigt, werden Aldehyde

nur erhalten, wenn die Fluorsulfonsäure dem Gemisch

aus 4 und Toluol zugesetzt wird. Werden die Kompo-

Triﬂuormethansulfonsäure

Die ersten Versuche zur Formylierung von Toluol

nenten in einer anderen Reihenfolge (Versuche 5 – 7, mit 4/Triﬂuormethansulfonsäure wurden in überschüs-

Tab. 1) zusammengegeben, beobachtet man die Bil- sigem Toluol durchgeführt (Stoffmengenverhältnis To-

dung von o- und p-Toluolsulfonylﬂuorid (7). Offenbar luol/4 ≈ 9 : 1). Bei einer anfänglichen Reaktionstem-

◦

konkurriert die Fluorsulfonylierung unter diesen Um- peratur von −50 C liefert ein Formylierungssystem

ständen sehr effektiv mit der Formylierung. Bei allen aus 4/CF SO H (≈ 1 : 1) Tolylaldehyd mit einer Aus-

3

Reaktionen werden daneben ziemlich große Mengen beute von 47 % bei einem p/o-Verhältnis von 17 : 1

zäher brauner Öle erhalten, bei denen es sich um hö- (Versuch 1, Tab. 2). Wird das Stoffmengenverhält-

here Kondensationsprodukte handeln dürfte, die z. B. nis 4/CF SO H auf Werte um 1 : 2.1 erniedrigt und die

3

◦

durch mehrfache Friedel-Crafts-Alkylierungen entste- Säure bei −15 C zugegeben, so steigt die Aldehyd-

hen können. Hinweise darauf ergeben sich aus der ausbeute auf 71 % an, das p/o-Verhältnis sinkt dabei

Untersuchung eines solchen Öls (Versuch 1, Tab. 1). aber auf 10 : 1. (Versuche 2, Tab. 2). Die Temperatur

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

998

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Tab. 2. Formylierung von Toluol mit Tris(dichlormethyl)amin (4) und Triﬂuormethansulfonsäure.

Versuch

Nr.

1

Toluol

4, CF3SO3H

Stoffmengen [mmol] (Verhältnis)

28, 30 (1 : 1)

Reaktionsbedingungen

Temp. [ C]/Zeit [h]

Aldehydausbeute [%]

◦

(Isomerenverteilung p/o)

a

270

90

−50/1 → −40/1, −40 → 0/3, 0/4 →20/21

−15/1 → −10/1 → 0/3 → 20/18

0/1 → 20/20

47 (17 : 1)

a

2

3

4

5

6

7

8

28, 60 (1 : 2.1)

28, 120 (1 : 4.3)

28, 180 (1 : 6.4)

71 (10 : 1)

a

38 (5 : 1)

b

−40/2 → −25/2 → 0/4 → 20/15

−45/2 → −30/2 → –10/3 → 0/4 → 20/12

−17/1 → −10/1 → 0/5 → 20/15

−50/1 → 35/6 → 20/30

−40 → 20/20

67 (11 : 1)

b

70 (11 : 1)

b

22, 130 (1 : 5.9)

54 (13 : 1)

a

28, 30 (∼ 1 : 1)

26 (14 : 1)

60

28, 33 (1 : 1.2)

16 (10 : 1)

16(11 : 1)

56 (14 : 1)^a

c

9

0

60

28, 33

−40/6 → 20/3 → 20/18

−50

d

1

220

20, 40 (1 : 2) [CF3SO3H/SbF5 = 8 : 1]

a

b

Als Nebenprodukte wurden Tris(methylphenyl)methane und Bis(methylphenyl)methane identiﬁziert; als Nebenprodukte wurden Bis-

methylphenyl)methane identiﬁziert; ^cals Cosolvens dienten 25 g Chlorbenzol; 7.24 g des Gemischs aus 6 g (40 mmol) CF3SO3H

d

(

und 1.24 g (5 mmol) SbF5.

bei der Säurezugabe darf bei diesem Stoffmengenver- tem 4/CF SO H (r = 1 : 2) – was die Aldehydausbeu-

3

◦

hältnis −15 C nicht wesentlich überschreiten, wenn ten betrifft – keine Vorteile zu bieten, wie das Ergeb-

Ausbeute- und Selektivitätsverluste vermieden werden nis des Versuchs 10 in Tab. 2 zeigt, jedoch beobachtet

◦

sollen. Wird die Umsetzung bei 0 C durchgeführt, man eine deutliche Verbesserung der p/o-Selektivität

so sinkt die Aldehydausbeute und die p/o-Selektivität (14 : 1). Bei den meisten Umsetzungen werden

◦

praktisch auf die Hälfte der Werte, die bei −15 C als Nebenprodukte Tris(methylphenyl)methane und

gefunden werden (Versuch 3, Tab. 2). Bei tieferen Bis(methylphenyl)methane gefunden, die durch Wei-

◦

Temperaturen (−40 C) bleiben die Aldehydausbeu- terreaktion der gebildeten Aldehyde entstanden sein

ten um 70 %, auch wenn das Stoffmengenverhält- dürften. Benutzt man Triﬂuormethansulfonsäureanhy-

nis 4/CF SO H auf 1 : 4.3 bzw. 1 : 6.4 verringert wird, drid anstelle von Triﬂuormethansulfonsäure zur Ak-

3

lediglich das p/o-Verhältnis erhöht sich geringfügig tivierung von 4 (Stoffmengenverhältnis r ≈ 1 : 1), so

(

Versuche 4, 5, Tab. 2). Bei solch kleinen Stoffmen- erhält man bei der Umsetzung mit Toluol zunächst

◦

genverhältnissen 4/CF SO H scheint die Temperatur, bei −10 C und später bei 80 C mit 7 % Ausbeute To-

3

bei der die Säure zugegeben wird, eine kritische Größe lylaldehyde (o/p = 1 : 5). Ob sich dieses Aktivierungs-

◦

zu sein. Während bei −40 C und einem Stoffmengen- verfahren zu einer präparativ verwertbaren Aldehyd-

verhältnis 4/CF SO zwischen 1 : 4.3 und 1 : 6.4 Al- synthese ausbauen lässt, bleibt weiteren Untersuchun-

3

dehydausbeuten um 70 % erzielt werden, ﬁndet man gen vorbehalten.

eine Aldehydausbeute von nur noch 54% (Versuch 6,

In einem orientierenden Versuch wurde überschüs-

◦

Tab. 2), wenn die Umsetzung bei −17 C durchgeführt siges Anisol mit dem System 4/CF SO H (r = 1 : 1)

3

◦

wird (Stoffmengenverhältnis 4/CF SO H = 1 : 5.9).

bei −30 C umgesetzt. Dabei wurde durch Wasser-

3

Die Aldehydausbeuten hängen aber auch deutlich dampfdestillation mit 50 %-iger Ausbeute ein Gemisch

von der Menge des als Lösungsmittel und Substrat die- der isomeren Anisaldehyde ( p/o = 6 : 1) erhalten. Der

nenden Toluols ab. Wie die Ergebnisse der Versuche 1, nicht wasserdampfﬂüchtige Produktanteil enthält iso-

7

und 8 zeigen, verringern sich die Aldehydausbeuten mere Tris(methoxyphenyl)methane.

drastisch (von 47 über 26 auf 16 %), wenn das Stoff-

mengenverhältnis Toluol/4 von 9 : 1 über 3 : 1 auf 2 : 1

erniedrigt wird. Es ist offenbar auch nicht sinnvoll,

Perﬂuorbutansulfonsäure

Der H -Wert von Perﬂuorbutansulfonsäure ist

o

bei Verwendung kleinerer Toluolmengen den fehlen- mit −13.2 etwas größer als der von Triﬂuorme-

den Lösungsmittelanteil durch ein anderes Lösungs- thansulfonsäure (−14.1) [26]. Das etwas geringere

mittel wie Chlorbenzol zu ersetzen (vgl. Versuch 9, Protonierungsvermögen der Perﬂuorbutansulfonsäure

Tab. 2).

reicht jedoch aus, um Tris(dichlormethyl)amin zu ak-

Die Acidität von Triﬂuormethansulfonsäure kann tivieren. So entsteht bei der Einwirkung des Sys-

durch Zugabe von Antimonpentaﬂuorid noch gestei- tems 4/C F SO H (r = 1 : 2) auf überschüssiges Toluol

4

9

3

◦

gert werden. Jedoch scheint das Formylierungssys- im Temperaturintervall von −17 C bis Raumtempera-

tem 4/(CF SO H/Sb ) (r = 1 : 2) gegenüber dem Sys- tur mit Ausbeuten um 50 % ein Gemisch der isome-

3

5

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

999

Tab. 3. Die Formylierung von Toluol mit Tris(dichlormethyl)amin (4) und Perﬂuorbutansulfonsäure in überschüssigem Toluol.

Versuch

Nr.

1

Toluol

4, C4F9SO3H

Stoffmengen [mmol] (Verhältnis)

19, 60 (1 : ≈ 3)

Reaktionsbed.

Temp. [ C]/Zeit [h]

Aldehydausbeute [%]

(Isomerenverteilung p/o/m)

26 (9 : 1 : 0.15)

◦

240

280

230

−40 → −20/0.25 → −10/4 → 20/18

−17/1 → −10/1 → 0/5 → 20/20

0/8 → 20/15

2

3

4

19, 40 (1 : ≈ 2)

48 (9 : 1 : 0.15)

51 (9 : 1 : 0.15)

48 (8 : 1 : 0.15)

19, 40 (1 : ≈ 2)

21, 40 (1 : ≈ 2)

20/22

Versuch Toluol

Nr.

Stoffmengen [mmol]

Ausbeuten (o+ p) o/p-Verhältnis

Tolylaldehyd [%]

Tab. 4. (o + p)-Tolylaldehyde

aus überschüssigem Toluol, Tris-

(dichlormethyl)amin (4) und

Aluminiumchlorid/Perﬂuorbutan-

sulfonsäure bzw. Aluminiumchlo-

rid/Chlorsulfonsäure (Bedingun-

N(CHCl2)3 AlCl3

Protonensäure

20 (C4F9SO3H)

40 (C4F9SO3H)

60 (C4F9SO3H)

30 (ClSO3H)

1

2

3

4

5

6

240

270

19

28

20

40

60

30

60

90

38

64

72

29

26

48

1 : 7

1 : 4

1 : 8

1 : 5.5

1 : 6

1 : 5

◦

60 (ClSO3H)

gen 0 bis 20 – 25 C/20 h).

90 (ClSO3H)

ren Tolylaldehyde (Versuche 2 – 4, Tab. 3). Die hier of- ganischen Lösungsmittel und der Reaktionsproduk-

fenbar nur gering ausgeprägte Temperaturabhängigkeit te erhält, zurückgewonnen werden. Günstiger wäre

der Aldehydausbeuten dürfte von Vorteil sein, wenn es natürlich, wenn es gelänge, preiswertere Super-

Formylierungsreaktionen im größeren Maßstab durch- säuresysteme zu ﬁnden. Eine Lösung für das Pro-

zuführen sind. Festzuhalten ist aber, dass mit stei- blem könnten Mischungen aus starken Protonensäu-

gender Umsetzungstemperatur die p/o-Selektivität ab- ren und Lewis-Säuren darstellen. Um herauszuﬁn-

nimmt (vgl. Versuche 3 und 4, Tab. 2) und bei al- den, ob das Konzept tragfähig ist, wurde Toluol mit

len Reaktionen 1 bis 2 % m-Tolylaldehyd gefunden Tris(dichlormethyl)amin und Gemischen aus Perﬂuor-

werden. In dem angegebenen Temperaturintervall füh- butansulfonsäure bzw. Chlorsulfonsäure und Alumini-

ren zu hohe Säurekonzentrationen aber zum Erlie- umchlorid umgesetzt. Dabei wurden bei allen Versu-

gen der Aldehydsynthese. Während mit 4/C F SO H chen Isomerengemische aus o- und p-Tolylaldehyd er-

4

9

3

◦

(

r = 1 : 2) bei 0 C Tolylaldehyde mit 51 % Ausbeu- halten. Die Ergebnisse sind in Tab. 4 zusammengefasst.

te erhalten werden, konnte bei Anwendung des Sys-

Die Formylierung von Toluol mit 4/C F SO H (r =

tems 4/C F SO H (r = 1 : 8) keine Aldehydbildung 1 : 2) liefert unter vergleichbaren Bedingungen Al-

4

9

3

4

9

3

festgestellt werden (vgl. Versuche 3 und 5, Tab. 3). dehydausbeuten um 50 % (vgl. Versuche 3 und 4,

Stattdessen wurde ein nicht weiter untersuchter Fest- Tab. 3). Der Zusatz von Aluminiumchlorid bewirkt ei-

stoff erhalten. Generell sollte bei den Versuchen die ne deutliche Steigerung der Aldehydausbeute auf 64 %

◦

Temperatur von −20 C nicht unterschritten werden, (Versuch 2, Tab. 4). Eine weitere Ausbeuteerhöhung

weil dann die Perﬂuorbutansulfonsäure auszukristalli- auf 72 % ergibt sich, wenn die Menge an Alumini-

sieren beginnt, und in dem inhomogenen System ei- umchlorid und Perﬂuorbutansulfonsäure erhöht wird.

ne einheitliche Reaktionsführung kaum möglich ist. Eine vergleichbare Aldehydausbeute wurde bei der

Vermutlich laufen die Reaktionen auf der Oberﬂäche Formylierung von Toluol mit 4/AlCl erst bei einem

3

der Perﬂuorbutansulfonsäure ab. Wir führen die un- Stoffmengenverhältnis (r = 1 : 4) erzielt [1]. Offen-

befriedigenden Aldehydausbeuten bei der Umsetzung bar wirken die Protonensäuren und die Lewis-Säure

von Toluol mit dem System 4/C F SO H (r = 1 : 3) im Gemisch synergistisch. Die Ergebnisse der Versu-

4

9

3

◦

bei −40 C (Versuch 1, Tab. 3) auf derartige Effekte che 4 – 6 in Tab. 4 weisen in die gleiche Richtung.

zurück.

Wie oben beschrieben, lässt sich Toluol mit 4/ClSO H

3

(

r = 1 : 8.6) nicht formylieren. Die Formylierung ge-

lingt jedoch, wenn Aluminiumchlorid zugesetzt wird

Versuche 4 – 6, Tab. 4). Wird Toluol unter ähnlichen

Bedingungen mit 4/AlCl (r = 1 : 3.6) zur Reaktion

Aromatenformylierung mit Tris(dichlormethyl)amin

4) und Gemischen aus starken Säuren und Alumini-

(

umchlorid

3

Supersäuren wie Triﬂuormethan- bzw. Perﬂuorbu- gebracht, so werden isomere Tolylaldehyde mit Aus-

tansulfonsäure sind ziemlich teuer, können aber bei beuten um 22 % erhalten, wogegen bei der Umsetzung

den Formylierungsreaktionen grundsätzlich aus den von Toluol mit 4/AlCl /ClSO H (r = 1 : 3 : 3) eine Al-

3

Rückständen, die man nach der Abtrennung der or- dehydausbeute knapp unter 50% resultiert (Versuch 6,

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1000

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Schema 4.

Tab. 4). Es dürfte sich also lohnen, bei derartigen Reak-

tionen noch andere Kombinationen von Protonensäu-

ren und Lewis-Säuren zu erproben.

Diskussion des Reaktionsverlaufs

Bei der Aromatenformylierung mit den Syste-

men 4/Supersäure stellt sich die Frage nach dem

formylierenden Agenz. Bei der Einwirkung von Su-

persäuren auf 4 können in Gleichgewichtsreaktionen Schema 5.

entweder ein Stickstoff- oder ein Chloratom von 4

lierungen bewerkstelligen lassen. Bei Raumtempera-

tur konnte zwischen Toluol und 4 mit keinem der un-

tersuchten Katalysatoren (Zeolith HBEA, ALSI Penta

SM27, ALSI Penta SN55, sulfatiertes Zirkon, Amber-

lyst 15, Zeocat FM-8/25H, Naﬁon-H und MCM-41) ei-

ne Umsetzung beobachtet werden. Längeres Erhitzen

unter Rückﬂuss (ca. 20 h) änderte in fast allen Fällen

das Ergebnis nicht. Lediglich bei Verwendung des ak-

tivierten Zeoliths HBEA wurden nach 22-stdg. Erhit-

zen unter Rückﬂuss minimale Mengen isomerer Tolyl-

aldehyde (Ausbeute 0.25%) im Ansatz gefunden. Ver-

kürzt man die Reaktionszeit (3 h Rückﬂuss) und er-

höht die Zeolithmenge – jedoch ohne den Zeolith zu-

vor zu aktivieren – so erhält man ein Tolylaldehydge-

misch ( p/o/m = 10 : 4 : 1) mit 1 % Ausbeute.

Bei einem Ansatz (mit Zeolith HBEA) wurde die

Reaktionszeit verlängert (14 h Rückﬂuss). Nach der

Hydrolyse und Extraktion wurde ein Tolylaldehydge-

misch mit 4 % Ausbeute erhalten. Unterwirft man aber

die Wasserphase, die den Zeolith enthält, einer Wasser-

dampfdestillation, so lassen sich weitere 15 % Tolylal-

dehyd gewinnen; offenbar werden die Aldehyde durch

den Aktivator festgehalten. Verkürzt man die Reakti-

protoniert werden. Die dabei entstehenden Onium-

salze 10 bzw. 12 können durch Abspaltung von

Bis(dichlormethyl)amin bzw. Chlorwasserstoff in Di-

chlormethylcarbeniumsalze 11 bzw. Iminiumsalze 13

übergehen (Schema 4).

Allerdings sprechen Beobachtungen anderer Auto-

ren [27] gegen die Bildung der Salze 11. Zum einen

entstehen aus 4 und Lewis-Säuren wie AlCl und

3

SbCl die isolierbaren Salze 13a, b, zum anderen las-

5

sen sich bei der Einwirkung des „Supersäuresystems“

HCl/SbCl auf 4 keine Hinweise für die Bildung von

5

N-Protonierungsprodukten vom Typ 10 ﬁnden. Viel-

mehr wird bei der Reaktion das Salz 13b erhalten [27]

(

Schema 5).

Wir nehmen daher an, dass bei den supersäu-

rekatalysierten Aromatenformylierungen Salze vom

Typ 13 als Elektrophile fungieren. Die Salze 13 sind

eng verwandt mit den klassischen Vilsmeier-Haack-

Reagenzien aus DMF und POCl bzw. Phosgen.

3

Versuche zur Aktivierung von Tris(dichlormethyl)amin

mit festen Supersäuren

In einer ersten orientierenden Versuchsreihe wur- onszeit auf 2 h, so isoliert man nach dieser Methode

de geprüft, ob sich mit Tris(dichlormethyl)amin (4) in Tolylaldehyde mit einer Ausbeute von ca. 14%. Bei

Gegenwart von „festen Supersäuren“ Aromatenformy- der Verdopplung der Zeolithmenge steigt die Aldehyd-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1001

Tab. 5. Formylierung von Toluol mit Triformamid (1) in Gegenwart von Supersäuren (HS).

Versuch

Nr.

Stoffmengen [mmol] (Verhältnis)

Lösungsmittel

Reaktionsbed.

Temp. [ C]/Zeit [h]

Aldehydausbeute [%]^a

(Isomerenverteilung p/o)

◦

Toluol

85

80

Triformamid, HS

b

1

2

3

4

40, 60 (1 : 1.5)

25 mL Chlorbenzol

–

−15 → 0/2 → 0/9; 20/13

−17 → 0/2 → 0/4; 20/13

−15 → 20/24

17 (7.5 : 1)

b

c

35, 160 (1 : 4.5)

46 (5 : 1)

b

80

35, 450 (1 : 12.9)

50 (nicht best.)

b

d

280

200

60

40, 60 (1 : 1.5)

−50 → 0/4; 20/16

−15 → 20/24

4.5 (4 : 1)

b

5

6

35, 105 (1 : 3)

30, 90 (1 : 3)

–

25 (nicht best.)

e

f

22 mL Chlorbenzol

0/6; 20/18

16 (6 : 1)

a

Ausbeuteberechnung unter der Annahme, dass Triformamid eine Formylgruppe übertragt; ^bHS = Triﬂuormethansulfonsäure; ^cals Neben-

d

produkt wird ein rotes Öl erhalten, das Bis(methylphenyl)methane und Tris(methylphenyl)methane (Isomerengemische) enthält; Neben-

produkt: rotes Öl; ^eHS = Perﬂuorbutansulfonsäure; ^fNebenprodukte: rotes Öl und nicht identiﬁzierter Feststoff.

Schema 6.

ausbeute auf 21 %. Möglicherweise lassen sich durch zeigt, sinken die Ausbeuten drastisch, wenn das inerte

weitere Variation der Reaktionsbedingungen die Al- Chlorbenzol durch überschüssiges Toluol ersetzt wird.

dehydausbeuten noch erheblich verbessern, womit das Sehr wahrscheinlich werden dadurch die Nebenreak-

Verfahren auch präparatives Interesse erlangen könnte. tionen begünstigt, bei denen neben roten Ölen auch

Bis- und Tris(methylphenyl)methane gebildet werden.

Formylierung mit Triformamid (1) und Supersäuren

Die Chemoselektivität der Reaktion hängt offenbar au-

a) Toluol

ßerordentlich stark von den Reaktionsbedingungen ab.

Arbeitet man ohne Lösungsmittel, so kann die Che-

moselektivität gesteigert werden, indem die Säure-

konzentration erhöht wird (Versuch 5). Aus dem Er-

gebnis des Versuchs 6, Tab. 5, kann man schließen,

dass die Temperaturabhängigkeit des Formylierungs-

verlaufs bei dem System 1/Perﬂuorbutansulfonsäure

geringer ist als beim System 1/CF SO H. Die Verhält-

Die Anwendungsbreite von Formylierungssystemen

aus Triformamid und Lewis-Säuren wurde bereits un-

tersucht [22, 23b]. Im Hinblick auf die Entwicklung ei-

ner katalytischen Formylierungsmethode prüften wir,

ob sich Triformamid auch in Kombination mit einer

Protonensäure zur Aromatenformylierungnutzen lässt.

In einer ersten orientierenden Versuchsreihe wurden

Mischungen aus überschüssigem Toluol und Triforma-

mid – in einigen Fällen in Gegenwart von Chlorben-

zol – mit Triﬂuormethansulfonsäure bzw. Perﬂuorbu-

tansulfonsäure versetzt. Die Ansätze wurden nach der

Hydrolyse einer Wasserdampfdestillation unterworfen.

3

nisse scheinen somit ähnlich zu sein wie bei den For-

mylierungssystemen 4/Supersäure.

b) Alkoxybenzole

Im supersauren Medium kann das Sauerstoffatom

Die dabei erhaltenen Produkte wurden fraktionierend aliphatisch-aromatischer Ether auch als Base fungie-

destilliert. Die Ergebnisse sind in Tab. 5 zusammen- ren, wodurch das Ausmaß der Protonierung von 1 re-

gefasst (Versuche 1 – 6). Daraus ergibt sich, dass die duziert wird. Gleichzeitig wird der an die Alkoxy-

Aromatenformylierung mit 1 in Kombination mit Su- gruppe gebundene Aromat desaktiviert, da eine Oxoni-

persäuren möglich ist. Akzeptable Ausbeuten werden umstruktur aufgebaut wird. Es war daher nicht sicher

aber nur erzielt, wenn in verdünnten Lösungen mit vorhersehbar, ob Alkyl-arylether mit einem System

einem erheblichen Überschuss von Supersäuren gear- aus 1 und Triﬂuormethansulfonsäureüberhaupt formy-

beitet wird (Versuche 2 und 3, Tab. 5). Mit wachsen- liert werden können. Klarheit lieferte die Umsetzung

der Säuremenge verringert sich bei der Formylierung von Resorcindimethylether (14) mit 1/CF SO H (r =

3

◦

das p/o-Verhältnis. Einer Steigerung der Aldehydaus- 1 : 2) in Chlorbenzol (−10 C, 2.5 h). Nach der Hydro-

beute steht ein Verlust an Regioselektivität gegenüber. lyse des Ansatzes wurde 2,4-Dimethoxybenzaldehyd

Wie ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 1 und 4 (15) mit einer Ausbeute von 26 % (NMR) erhalten.

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1002

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Versuch

Nr.

Stoffmengenverhältnis

Reaktionsbedingungen Aldehydausbeute

Tab. 6. Versuche zur Formylierung von

Resorcindimethylether (14) mit dem

System Triformamid (1)/Triﬂuormethan-

sulfonsäure.

◦

b

r = (n[CF3SO3H]/n[N(CHO)3])

Temp. [ C]/Zeit [h]

[%]

Lösungsmittel^a

(Dauer der Hydrolyse)

1

2

3

5

4

20 – 25/3 (24 h)^c

23

22

25

26

35

18

31

17

19

15

21

17

13

17

c

20 – 25/3 (5 min)

20 – 25/3 (5 min)^c

a

3.5

3

2.5

2

5

3.5

3

Lösungsmittel bei den Versuchen 1 –

c

3a

20 – 25/2 (5 min)

6: 50 mL Nitromethan; Versuch Nr. 7 –

10: 50 mL Chlorbenzol; Versuch Nr. 11:

50 mL 1,2-Dichlorethan. Bei allen Versuchen

wurden von 1 und 14 jeweils 50 mmol einge-

3

b

c

20 – 25/1 (5 min)^c

d

20 – 25/0.5 (5 min)

c

3

d

e

−10/1 (5 min)

e

b 1

−20/1 (5 min)

setzt;

H-NMR-spektroskopisch bestimmt;

20 – 25/1 (5 min)^f

20 – 25/3 (60 h)

20 – 25/3 (5 min)

20 – 25/3 (60 h)

20 – 25/3 (5 min)

20 – 25/3 (60 h)

20 – 25/1 (5 min)

20 – 25/3 (60 h)

20 – 25/3 (24 h)

20 – 25/1 (5 min)

c

◦

3f

Zugabe von Triformamid bei −8 bis −10 C;

d

◦

f

e

4

Zugabe von Triformamid bei −5 C; Zu-

◦

4a

gabe von Triformamid bei −20 C; Reihen-

folge der Zugabe geändert: Zur Lösung von 1

5

◦

6

7

8

9

und 14 in Nitromethan wird bei −8 bis −10 C

CF SO H getropft.

3

3.5

8

6

1

0

2.5

3.5

11

3.5

Die Formylierung von 14 gelingt mit 30-proz. Aus- Fall (Versuch 4a) die Dauer der Hydrolyse verkürzt.

beute in Acetonitril, auch wenn ein wesentlich geringe- Bei Raumtemperatur führt die Verringerung der Reak-

rer Säureüberschuss verwendet wird. Dient Nitrome- tionszeit von 3 h auf 1 h zu einer deutlichen Ausbeute-

than als Lösungsmittel, so steigt die Aldehydausbeute steigerung (Versuch 3b). Nach einer Reaktionszeit von

auf 53 % an, wenn man zu der Lösung von Triﬂuorme- nur 0.5 h sinkt die Aldehydausbeute, offenbar ist die

thansulfonsäure in Nitromethan gleichzeitig Lösungen Umsetzung zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig

von 14 und 1 zutropft (Schema 6). Sehr wahrschein- abgelaufen. Wie das Ergebnis des Versuchs 3d zeigt,

◦

lich trägt nicht nur die Änderung des Lösungsmittels, verläuft die Formylierung schon bei −10 C schnell ab,

sondern auch die Variation der Versuchsdurchführung denn es werden Aldehydausbeuten erzielt, welche mit

zu der sehr deutlichen Ausbeutesteigerung bei.

denen vergleichbar sind, die bei Raumtemperatur er-

Um den Einﬂuss der Säuremenge auf die Aldehyd- halten werden. Bei Reaktionszeiten von 1 h sollte die

◦

ausbeute herauszuﬁnden, wurde Triformamid bei −8 Temperatur aber −10 C nicht unterschreiten, da sonst

◦

bis −10 C einer Lösung von Resorcindimethylether die Aldehydausbeuten stark abnehmen (Versuch 3e).

(

14) und Triﬂuormethansulfonsäurein Nitromethan in- Die Reihenfolge der Zugabe der Reagenzien scheint

nerhalb 45 min portionsweise zugesetzt. Nach 3 h Rüh- die Aldehydausbeuten offenbar stark zu beeinﬂussen.

ren bei Raumtemperatur wurde aufgearbeitet. Die Er- Werden die Säure und der Aromat in Nitromethan vor-

gebnisse der Versuche 1 – 3 und 4 – 6 (Tab. 6) zeigen, gelegt und das Triformamid (1) zugegeben, so werden

dass die besten Aldehydausbeuten bei einem Stoff- beinahe doppelt so hohe Ausbeuten erzielt, wie wenn

mengenverhältnis r = (n(CF SO H)/n (1)) um 3.5 er- die Säure zur Lösung von 1 und 14 gegeben wird (Ver-

3

zielt werden. Die Aldehydausbeutennehmen sehr stark suche 3b, f). Es empﬁehlt sich auch, die hydrolysierten

ab, wenn dieser Wert unterschritten wird, vermindern Ansätze nicht längere Zeit stehen zu lassen, sondern

sich bei weiterer Verringerung der Säuremenge aber sofort aufzuarbeiten (vgl. die Ausbeuten bei den Versu-

nur noch langsam. Dies könnte bedeuten, dass im Be- chen 4, 4a). Möglicherweise gehen die gebildeten Al-

reich des optimalen Stoffmengenverhältnisses das Er- dehyde auch im wässrigen, stark sauren Medium mit

gebnis der Formylierungsreaktion durch geringfügige Resorcindimethylether bzw. den gebildeten Triphenyl-

Veränderung der Reaktionsbedingungen stark beein- methanderivaten Kondensationsreaktionen ein.

ﬂusst wird. Um die Vermutung zu überprüfen, wur-

Unter gleichen Bedingungen wurde der Verlauf

den die Versuche 3 und 4 unter veränderten Reakti- der Formylierung von 14 in Chlorbenzol bzw. 1,2-

onsbedingungen durchgeführt. Im Wesentlichen wur- Dichlorethan untersucht (Versuche 7 – 11, Tab. 6). Of-

den die Reaktionszeiten und die Reaktionstemperatu- fenbar verlaufen die Reaktionen in Nitromethan grund-

ren variiert (Versuche 3a – f, Tab. 6) sowie in einem sätzlich mit deutlich besseren Ausbeuten als die ent-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1003

Schema 7.

Schema 8.

sprechenden Umsetzungen in den halogenierten Lö-

sungsmitteln (vgl. die Resultate der Versuche 1 und 7,

3

b und 8, 4 und 9 sowie 5 und 10). Vermutlich verlau-

fen die Reaktionen in den halogenierten Lösungsmit-

teln deutlich langsamer als in Nitromethan. In Nitro-

methan führt eine Verkürzung der Reaktionszeit von 3

Schema 9.

auf 2 bzw. 1 h zu einer Ausbeutesteigerung, selbst

◦

wenn die Reaktionstemperatur auf −10 C abgesenkt in denen das Triphenylmethan-Derivat und die hö-

wird (Versuche 3, 3a, 3b, 3d). Dagegen fallen in Chlor- heren Kondensationsprodukte entstehen, nur abge-

benzol die Aldehydausbeuten stark ab, wenn die Re- schätzt wurden, lassen sich folgende Aussagen ma-

aktionszeit von 3 auf 1 h verkürzt wird, selbst wenn chen. Hohe Säurekonzentrationen und unpolare Lö-

die Säurekonzentration erhöht wird (Versuche 8, 9). sungsmittel (1,2-Dichlorethan ≈ Chlorbenzol ꢁ Ni-

Während in Nitromethan eine Erhöhung des Stoff- tromethan) sowie lange Reaktionszeiten begünstigen

mengenverhältnisses CF SO H/1 über 3.5 hinaus kei- das Entstehen des Triphenylmethan-Derivats und der

3

ne Ausbeuteerhöhung bewirkt, ﬁndet man in Chlor- weiteren Nebenprodukte. Um einen Hinweis darauf

benzol bei Anwendung eines Stoffmengenverhältnis- zu erhalten, in welchem Ausmaß die Aldehydausbeu-

ses von 5 : 1 eine deutliche Ausbeutesteigerung (Ver- ten von der Reaktivität des Aromaten abhängen, wur-

such 7, Tab. 6).

Bei der Formylierung von Resorcindimethylether

mit dem System 1/CF SO H entstehen neben dem

erwünschten 2,4-Dimethoxybenzaldehyd wechselnde

Mengen – abhängig von den Reaktionsbedingun-

gen – farbloser pulvriger Substanzen, die Tris(2,4-

dimethoxyphenyl)methan 30 enthalten. Die Masse der

Nebenprodukte übersteigt bei den Versuchen zumeist

de unter den Bedingungen des Versuchs 3b (Tab. 6),

bei denen das beste Ergebnis bei der Formylierung

von Resorcindimethylether zu verzeichnen war, Anisol

3

mit 1/CF SO H umgesetzt. Dabei konnten 17 % Anis-

3

aldehyd neben 73 % Tris(4-methoxyphenyl)methan,

das noch höhere Kondensationsprodukte enthielt, iso-

liert werden.

Die Reaktivität von Anisol gegenüber elektrophi-

die des gebildeten Aldehyds. Obwohl die Mengen, len Reagenzien ist geringer als die von Resorcindi-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1004

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Schema 10.

methylether. Von daher war bei der Formylierung von c) Mechanismus der Aromatenformylierung mit dem

Anisol mit niedrigeren Ausbeuten zu rechnen (Sche- System Triformamid/Triﬂuormethansulfonsäure

ma 7). Dies wird auch beobachtet – die Aldehyd-

Aus Triﬂuormethansulfonsäure und Triformamid

1) können in Gleichgewichtsreaktionen Elektrophile

wie 16 oder 17 entstehen (Schema 8).

ausbeute ist nur halb so groß wie bei der Formylie-

rung von Resorcindimethylether. Man kann daraus –

unter Vorbehalt – schließen, dass bei protonenindu-

zierten Formylierungen mit Triformamid (1) Super-

(

Die Bildung von Dikationen wie 24 und 25, die sich

elektrophile keine oder nur eine untergeordnete Rol- an der Aromatenformylierungbeteiligen könnten, wird

le spielen, denn sie würden infolge ihrer außerordent- von uns als unwahrscheinlich eingeschätzt, jedoch soll

lich hohen Elektrophilie zwischen den beiden akti- diese Frage offen bleiben (Schema 9).

vierten Aromaten (Anisol und Resorcindimethylether)

Vermutlich spielen auch N-Protonierungsprodukte

wohl kaum in dem beobachteten Ausmaß differen- wie 17 bei der Aromatenformylierung kaum eine

zieren.

Rolle, da sie außerordentlich schnell decarbonyliert

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1005

werden. Möglicherweise verläuft die Decarbonylie-

rung über Formyliumionen, die unter den Reaktions-

bedingungen sofort deprotoniert werden, wobei Di-

formylammoniumionen 19 entstehen, die analog über

Ammoniumionen 20 bis zum Ammoniumion 21 ab-

gebaut werden können. Die Umwandlung von 20

in 21 ist schon lange bekannt – bei der Umsetzung

von Chlorwasserstoff mit Formamid in Ether ent-

Schema 11.

steht nämlich Ammoniumchlorid [28]. Die Elektrophi- drolysiert außerordentlich schnell zu Diformamid und

lie der mit den Ammoniumionen im Gleichgewicht Ameisensäure. Bekanntlich spalten starke Säuren aber

beﬁndlichen Iminiumionen 22 dürfte für einen Aro- Ameisensäure in CO und Wasser, wodurch der Zerset-

matenangriff kaum ausreichen. Als Formylierungsmit- zungscyclus geschlossen wird (Schema 11).

tel kommen somit nur die Iminiumionen 16, allen-

falls noch die Iminiumionen 23 in Betracht. Aus ih- Tris(diformylamino)methan (Formyl-aalen) (2)

nen und Resorcindimethylether können Zwischenstu-

Im Formyl-aalen sind neun basische Zentren vor-

fen wie 26 entstehen, die sich einerseits durch Was-

handen (die sechs Sauerstoffatome und die drei Stick-

serabspaltung in Iminiumionen 27 oder durch Ab-

stoffatome können als Protonenakzeptoren fungieren).

spaltung von protonierten Diformamid (19 ꢀ 23) in

Unterstellt man, dass 2 im supersauren Medium maxi-

den 2,4-Dimethoxybenzaldehyd umwandeln können

mal dreimal protoniert wird, so kann man eine Reihe

(

Schema 10).

von Ammonium- bzw. Iminiumionen formulieren, die

entweder selbst, oder nach Abspaltung von Diforma-

mid als Elektrophile fungieren können, jedoch dürf-

ten mehrfach geladene Kationen – wenn überhaupt –

nur kurzfristig entstehen. Schon bei der Monoproto-

nierung von 2, die am N- oder O-Atom einer Difor-

mylaminogruppe von 2 unter Bildung von 31 bzw. 33

erfolgen kann, entstehen Kationen, die sich durch Ab-

spaltung von Diformylamin (Diformamid) (18) stabi-

lisieren können. Da auch das so gebildete Diformamid

Der elektrophile Angriff der Ionen 27 und 29 an

weiterem Resorcindimethylether führt zu höher kon-

densierten Produkten. Das bei der Umwandlung von

2

nierte Diformamid (19 ꢀ 23) reagiert möglicherweise

über eine analoge Reaktionsfolge mit Resorcindime-

thylether unter Wasserabspaltung zu 2,4-Dimethoxy-

benzaldehyd bzw. unter Abspaltung von Formamid

weiter bis zum Triphenylmethan-Derivat 30.

6 in 2,4-Dimethoxybenzaldehyd abgespaltene proto-

Bei den meisten Reaktionsschritten werden Mole- protoniert werden kann, nimmt die Acidität des Medi-

küle wie Diformamid, Formamid oder Wasser abge- ums kontinuierlich ab, wenn solche Moleküle gebildet

spalten, die alle basischer sind als das Triformamid (1), werden (Schema 12).

d. h. die Acidität des Mediums nimmt kontinuierlich

Wegen dieser, die Acidität des Mediums vermin-

ab. Möglicherweise beeinträchtigt abgespaltenes Was- dernden Spaltungsreaktionen kommen als eigentliche

ser in mehrfacher Weise den Verlauf der Formylierung, Formylierungsmittel nur die Kationen 31, 32 und 33 in

denn Wasser kann Triformamid 1 in Gegenwart star- Betracht, insbesondere wenn man bedenkt, dass durch

ker Säuren katalytisch zersetzen. Triformamid (1) hy- die Decarbonylierung von protoniertem Diformamid

Schema 12.

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1006

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Tab. 7. Formylierung von Resorcindimethylether mit Formyl-aalen und Triﬂuormethansulfonsäure in Nitromethan bei unter-

schiedlichen Reaktionsbedingungen.

◦

Versuch

Versuch Nr.

vorgelegte Substanzen

zugesetzte Substanzen;

Zugabezeit/Zugabetemp.

Reaktionstemp. [ C]

Reaktionszeit [h]

20 – 25; 2.5

Aldehydausbeute

a

in CH3NO2

[%]

◦

b

1

2

3

4

5

6

14, CF3SO3H

2; 30 min/−10 C

–

◦

b

14, CF3SO3H

2; 30 min/−20 C

20 – 25; 2.5

◦

20 – 25; 2.5^c

b

2, 14

2

CF3SO3H; 30 min/−20 C

–

d

CF3SO3H; 30 min/−20 C

−20 → 20; 2.5

49

82

84

◦

d

14; CF3SO3H; 60 min/−20 C

−20 → 20; 2.5

◦

d

2

CF3SO3H; 30 min; 14; 60 min/−20 C

−20 → 20; 2.5

a

b

Bezogen auf die Übertragung von 3 Formylgruppen durch 2; es werden ausschließlich farblose Nebenprodukte gefunden, die Tris(2,4-

dimethoxyphenyl)methan enthalten; ^cHydrolysedauer 2.5 h; Hydrolysedauer 12 h.

d

Wie diese bei weitem nicht vollständige me-

XY

R N-CH -NR

2

R₂N-CH₂

Y

chanistische Betrachtung zeigt, dürfte es sich bei

den Supersäure-induzierten Aromatenformylierungen

mit 2 um äußerst komplexe Reaktionsfolgen handeln,

die stark von der Acidität des Mediums gesteuert

werden.

2

-

R NX

2

35

3

4

NR₂

Wir versuchten daher herauszuﬁnden, ob schon mit

relativ geringen Supersäuremengen eine Aromaten-

formylierung möglich ist. Dazu wurde ein Formylie-

rungssystem Formyl-aalen/Triﬂuormethansulfonsäure

im Stoffmengenverhältnis r = 1 : 9 ausgewählt, wo-

bei die Vorstellung zugrunde lag, dass drei der im

Formyl-aalen vorhandenen sechs Formylgruppen für

die Aldehydsynthese nutzbar sind und – wie von su-

H

C

X

H

C

X

^N^R2

3

6a : X = OR

6b : X = NR₂

37

Schema 13.

1

9 protoniertes Formamid 20 entsteht, das eben- persäureinduzierten Aromatenacylierungen bekannt –

falls decarbonyliert und Ammoniumionen liefert pro mol Acylgruppe ca. 3 mol Supersäure gebraucht

vgl. Schema 8). Vermutlich neigen auch die N- werden. Als Substrat diente der reaktive Resorcin-

(

protonierten Ionen 31 zur Decarbonylierung, wo- dimethylether 14, als Lösungsmittel wurde Nitrome-

durch die Konzentration des Formylierungsmittel und than verwendet. Nach Abschluss der Umsetzung wur-

die Acidität des Mediums weiter vermindert werden de der Ansatz hydrolysiert und die organischen Reak-

kann.

tionsprodukte durch Extraktion abgetrennt. Es handelt

Umwandlungen wie 2 → 32 sind aus der sich dabei im Wesentlichen um ein Gemisch aus 2,4-

Iminiumsalz- bzw. Orthoamid-chemie geläuﬁg. Ver- Dimethoxybenzaldehyd und farblosen Nebenproduk-

bindungen, die eine Aminalstruktur enthalten wie 34, ten, die Tris(2,4-dimethoxyphenyl)methan (30) enthal-

gehen sehr leicht in Iminiumsalze 35 über, wenn ten (Schema 15). In den Gemischen wurde der Al-

1

sie am Stickstoff elektrophil angegriffen werden. Die dehydgehalt H-NMR-spektroskopisch bestimmt. Die

mit Formyl-aalen verwandten Aminalester 36a bzw. Ergebnisse der unter unterschiedlichen Bedingungen

Tris(dialkylamino)methane 36b zeigen sogar in ge- durchgeführten Formylierungsversuche ﬁnden sich in

wissem Umfang Eigendissoziation unter Bildung von Tab. 7.

Formamidiniumionen (Schema 13).

Die Ergebnisse zeigen, dass die Reaktionsbedingun-

Verläuft die Aromatenformylierung unter Beteili- gen – vor allem die anfängliche Reaktionstempera-

gung der Ionen 33, kann sich der σ-Komplex 38 zu- tur und die Reihenfolge der Zugabe der Edukte – das

nächst durch Abspaltung des Iminiumions 32 in das Ergebnis der Formylierungsreaktion mit 2/CF SO H

3

Addukt 39 umwandeln, das sich durch Abspaltung von außerordentlich stark beeinﬂussen. Offenbar lassen

Formamid bzw. Wasser stabilisieren kann, wodurch die sich unter geeigneten Bedingungen aktivierte Aroma-

Acidität des Mediums weiter abnimmt. Möglicherwei- ten mit Formyl-aalen/Triﬂuormethansulfonsäure mit

se wird 2 auch durch das gebildete Wasser zersetzt guten Ausbeuten (vgl. Versuche 5, 6 in Tab. 7)

(

Schema 14).

in aromatische Aldehyde überführen. In weiterfüh-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1007

Schema 14.

Schema 15.

renden Studien sollte noch die Lösungsmittelab- Experimenteller Teil

hängigkeit und die Anwendungsbreite der Reak-

tion untersucht sowie die für ein gutes Gelin-

gen erforderliche minimale Säuremenge ermittelt SbF (vgl. Tab. 1) – Allgemeine Vorschrift

Formylierung von Toluol mit dem System Tris(dichlor-

methyl)amin (4) Fluorsulfonsäure bzw. Fluorsulfonsäure/

5

werden.

Eine Mischung aus 0.02 – 0.03 mol Tris(dichlor-

◦

methyl)amin (4) und 15 – 25 g Toluol wird auf ca. −50 C

Schlussfolgerung und Ausblick

abgekühlt und 0.02 – 0.18 mol Supersäure zugegeben. Nach

dem Entfernen des Kühlbads rührt man ca. 1 h, wobei die

Temperatur auf ca. 0 C ansteigt, und danach noch ca. 20 h

bei Raumtemperatur unter Feuchtigkeitsausschluss. Um

den gebildeten Aldehyd freizusetzen, wird die Reaktions-

Die vorgelegten Untersuchungen zeigen, dass

Tris(dichlormethyl)amin (1), Triformamid (2) und

Tris(diformylamino)methan (3) (Formyl-aalen) in

◦

Kombination mit Supersäuren wie Triﬂuormethan- mischung mit Eis/Wasser versetzt und anschließend einer

bzw. Perﬂuorbutansulfonsäure als Formylierungsmit- Wasserdampfdestillation unterzogen.

tel für aktivierte Aromaten dienen können. Den über-

Die organische Phase des Wasserdampfdestillats wird ab-

sichtlichsten und robustesten Reaktionsverlauf be- getrennt und die wässrige Phase zweimal mit je 10 mL To-

obachtet man bei der Verwendung von 1, woge- luol extrahiert. Nach dem Trocknen der vereinigten organi-

schen Phasen mit Natriumsulfat destilliert man das Lösungs-

mittel über eine Vigreux-Kolonne ab. Der verbleibende öli-

gen mit Systemen, die 2 oder 3 enthalten, nur

unter ausgewählten Reaktionsbedingungen akzepta-

ge Rückstand wird im Wasserstrahlvakuum destilliert. Man

ble Aldehydausbeuten erzielt werden. Für indus-

◦

erhält Tolylaldehyd mit Sdp. 85 – 87 C/13 Torr. Das or-

trielle Anwendungen dürfte es von Interesse sein,

1

tho/para-Tolylaldehyd-Isomerenverhältnis wird aus dem H-

dass 1 auch durch Zugabe von Mischungen aus preis-

NMR-Spektrum (in CDCl ) bestimmt. Der Rückstand der

3

werten Säuren (wie Chlorsulfonsäure) und Lewis-

Säuren (Aluminiumchlorid) zum Formylierungsmit-

tel wird. Die Aktivierung von 1 durch feste Su-

persäuren (Zeolithe) ist ebenfalls möglich, ist aber

beim jetzigen Verfahrensstand noch nicht ausge-

reift. Sie könnte sich durchaus zu einer Me-

Wasserdampfdestillation wird in 40 mL Dichlormethan ge-

löst und die wässrige Phase mit 20 mL Dichlormethan extra-

hiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Na-

triumsulfat getrocknet und das Dichlormethan abdestilliert

(

zuletzt im Vakuum). Das zähe braune Öl wird im Ölpum-

penvakuum destilliert, wobei ein Gemisch aus verschiedenen

thode entwickeln lassen, die Aldehyd-Synthesen Nebenprodukten gewonnen wird. Einzelheiten siehe Tab. 1.

im Technikumsmaßstab besonders kostengünstig er-

möglicht.

Versuch 1: 7.5 g (28 mmol) 4 werden mit 6.0 g (60 mmol)

Fluorsulfonsäure und 25 g (270 mmol) Toluol nach der all-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1008

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

+

gemeinen Vorschrift umgesetzt. Ausb.: 0.85 g (24 %) Tolyl- 174 (39) [M] , 91 (100), 83 (3), 77 (7), 65 (29). o-

aldehydgemisch, Isomerenverhältnis p:o = 30 : 1. Die Auf- Toluolsulfonylﬂuorid: – MS (EI, 70 eV): m/z (%) = 174 (33),

arbeitung des Rückstands der Wasserdampfdestillation lie- 90 (100), 83 (3), 65 (19).

fert 8.7 g eines zähen, braunen Öls, aus dem destillativ 1.9 g

Versuch 6: Toluol wird zu einer Mischung aus 4

einer teilweise erstarrenden Mischung erhalten wird, die und Fluorsulfonsäure gegeben und wie vorstehend um-

aus den Isomeren von Tris(methylphenyl)methan (9) und gesetzt. Man erhält eine Mischung aus m-, o- und p-

Bis(methylphenyl)methan (8) besteht. Aus der wässrigen Methylbenzolsulfonylﬂuorid (Ausbeute 1.57 g (7.5 %), be-

1

Phase des Rückstands, der bei der Wasserdampfdestillation zogen auf HSO F), die H-NMR-spektroskopisch und durch

3

anfällt, scheiden sich 1.2 g weiße Kristalle ab, bei denen es GC-MS-Analyse identiﬁziert wurde. Daneben werden aus

sich um rohes Bis(4-methylphenyl)-methylamin 6 handeln der wässrigen Phase des Wasserdampfdestillats weiße Kris-

1

dürfte. – H-NMR (250 MHz, [D ]DMSO): δ = 2.29 (s, 6H, talle gewonnen, deren Konstitution nicht aufgeklärt wurde.

6

ArCH ), 5.56 (s, 1H, Ar CH), 7.05 – 7.5 (m, 8H, ArH), 8.76

3

2

Versuch 7: Eine Lösung von 4 in Toluol wird zur

Fluorsulfonsäure getropft. Ansatz: 7.5 g (28 mmol) 4,

2.0 g (120 mmol) Fluorsulfonsäure, 60 g (650 mmol)

(

^s^,²^H^,^N^H2⁾^.

Versuch 2: 7.5 g (28 mmol) 4 werden mit 2.2 g

22 mmol) Fluorsulfonsäure und 25.0 g (270 mmol) Toluol

1

(

Toluol. Es wird eine Mischung aus m-, o- und p-

entsprechend der allgemeinen Vorschrift umgesetzt. Ausb.:

Methylbenzolsulfonylﬂuorid (Ausbeute 2.60 g (12.5 %) be-

0.50 g (14 %) Tolylaldehydgemisch. Als Nebenprodukte er-

1

zogen auf HSO F) erhalten, die H-NMR- und GC-MS-

3

hält man 6 g eines zähen, braunen Öls, aus dem keine ein-

heitliche Verbindung isoliert werden konnte.

spektroskopisch charakterisiert wurde. Daneben werden aus

der wässrigen Phase des Wasserdampfdestillats wenige Kris-

Versuch 3: Nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift wer- talle gewonnen, deren Konstitution nicht aufgeklärt wurde.

den 7.5 g (28 mmol) 4 mit 3.0 g (30 mmol) Fluorsulfonsäure

in 6.0 g (65 mmol) Toluol umgesetzt. Ausb.: 0.55 g (15 %)

Tolylaldehydgemisch. Als Nebenprodukte werden 8.1 g ei-

nes zähen, braunen Öls erhalten, aus dem kein einheitliches

Produkt isoliert werden konnte.

Versuch 8: Nach der allgemeinen Vorschrift werden 7.5 g

28 mmol) 4 mit 2.93 g einer Mischung HSO F/SbF (Stoff-

(

3

5

mengenverhältnis r = 2.8 : 1) (Gehalt: 17 mmol HSO F)

3

und 25 g (270 mmol) Toluol zugesetzt. Ausb.: 0.70 g (19 %)

Tolylaldehyde. Als Rückstand der Wasserdampfdestillation

Die vier folgenden Versuche unterscheiden sich in der erhält man 6.2 g eines zähen, braunen Öls, aus dem keine

Reihenfolge der Chemikalienzugabe voneinander. Das Ver- deﬁnierte Verbindung erhalten werden konnte. Daneben ge-

hältnis FSO H/4 ist dabei konstant.

winnt man aus der wässrigen Phase des Rückstands der Was-

3

Versuch 4: 7.5 g (28 mmol) 4 werden mit 12.0 g serdampfdestillation 0.18 g weiße Kristalle, bei denen es sich

120 mmol) Fluorsulfonsäure und 25.0 g (270 mmol) Tolu- um rohes Bis(4-methylphenyl)methylamin handelt.

(

ol nach der allgemeinen Arbeitsvorschrift umgesetzt. Ausb.:

.55 g (15 %) Tolylaldehydgemisch. Nach der Wasserdampf-

Versuch 9: 7.5 g (28 mmol) 4 und 9.5 g einer Mi-

schung HSO F/SbF (Stoffmengenverhältnis r = 1 : 1, „Ma-

0

3

5

destillation verbleiben als Rückstand 10.5 g eines zähen,

braunen Öls, aus dem sich keine deﬁnierte Verbindung ge-

winnen ließ. Aus der wässrigen Phase des Wasserdampfde-

stillats scheiden sich weiße Kristalle ab, deren Konstitution

nicht aufgeklärt wurde.

gic Acid“) (Gehalt: 30 mmol HSO F) werden mit 25 g

3

(

270 mmol) Toluol nach der allgemeinen Vorschrift umge-

setzt. Ausb.: 0.70 g (19 %) Tolylaldehyde. Den Rückstand

der Wasserdampfdestillation bilden 7.6 g eines zähen, brau-

nen Öls, aus dem keine einheitliche Verbindung isoliert wer-

Versuch 5: Tris(dichlormethyl)amin (4) wird zu ei- den konnte. Aus der wässrigen Phase des Wasserdampf-

ner Mischung aus Toluol und Fluorsulfonsäure gegeben. destillats werden 2 g einer weißen kristallinen Substanz

◦

Die Umsetzung erfolgt entsprechend der allgemeinen Vor- mit Schmp. > 300 C gewonnen. Infolge ihrer Schwerlös-

schrift. Man erhält keine Tolylaldehyde, sondern eine Mi- lichkeit in Wasser, Triﬂuoressigsäure, Chloroform, DMSO,

schung aus m-, o- und überwiegend p-Toluolsulfonylﬂuorid DMF konnte kein NMR-Spektrum erhalten werden. Das IR-

−1

(

1.21 g, 16 % Ausbeute bezogen auf die eingesetzte Menge Spektrum (ATR) ist bis ca. 1300 cm bandenfrei. Eine star-

◦

1

−1

an HSO F) mit Sdp. 217 – 220 C. Die Isomeren wurden H- ke Absorptionsbande ﬁndet sich bei 1063 cm , wesentlich

NMR-spektroskopisch bzw. durch GC-MS-Analyse identiﬁ- schwächere Absorptionen erscheinen bei 929 und 801 cm

3

−1

.

ziert. Daneben erhält man aus der wässrigen Phase des Was- Die Substanz ist inhomogen. Bei der Elementaranalyse lie-

serdampfdestillats 0.17 g weiße Kristalle, deren Konstitution gen die Werte für Kohlenstoff zwischen 5.90 und 9.11 %,

nicht aufgeklärt wurde.

für Wasserstoff zwischen 1.17 und 1.71 % für Schwefel zwi-

1

p-Toluolsulfonylﬂuorid: – H-NMR (250 MHz, CDCl ): schen 1.36 und 2.58 %, je nach Probenahme. Die Substanz

3

◦

δ = 2.50 (s, 3H, ArCH ), 7.38 (d, J = 7.5 Hz, 2H, ArH), enthält keinen Stickstoff. Beim Erhitzen auf ca. 60 C im

3

7.90 (d, J = 7.5 Hz, 2H, ArH). – MS (EI, 70 eV): m/z Ölpumpenvakuum lässt sich eine geringe Menge einer orga-

+

ꢀ

(

%) = 65 (26), 77 (12), 83 (3), 91 (100), 174 (39) [M] . nischen Substanz absublimieren, bei der es sich u. a. um 4,4 -

m-Toluolsulfonylﬂuorid: – MS (EI, 70 eV): m/z (%) = Bis(methylphenyl)sulfon handeln dürfte. Im Massenspek-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1009

trometer (70 eV) verdampft bei 430 K nur ein sehr klei- (28 mmol) Tris(dichlormethyl)amin (4) gibt man unter Rüh-

ner Teil der Probe, und im Massenspektrum erscheint ein ren 5.0 g (33 mmol) Triﬂuormethansulfonsäure. Man rührt

ꢀ

Signal bei m/z = 246.1, das mit der molaren Masse des 4,4 - den Reaktionsansatz 24 h unter Feuchtigkeitsausschluss und

◦

Bis(methylphenyl)sulfons übereinstimmt. Der Versuch, in lässt dann die Temperatur allmählich auf 20 C ansteigen

der Substanz mittels der Probe nach Marsh Antimon nachzu- (vgl. Tab. 2). Anschließend wird Eiswasser zugesetzt und ei-

weisen, verlief negativ. Da die Substanz in konz. Salzsäure ne Wasserdampfdestillation durchgeführt. Man trennt die or-

unlöslich ist, konnte mit Schwefelwasserstoff nicht auf Anti- ganische Phase des Destillats ab und extrahiert die wässrige

mon geprüft werden. Bei dem Nebenprodukt dürfte es sich Phase dreimal mit je 10 mL Chlorbenzol. Nach dem Trock-

um eine anorganische Verbindung unbekannter Konstituti- nen der vereinigten Phasen werden Lösungsmittel und un-

on handeln, die organische Verunreinigungen eingeschlossen umgesetztes Toluol über eine Kolonne abdestilliert. Der p-

hat.

Tolylaldehyd (der ca. 8 % des o-Isomeren enthält) wird durch

fraktionierende Vakuumdestillation (Sdp. ca. 80 C/12 Torr)

◦

Umsetzung von Tris(dichlormethyl)amin (4)/Chlorsulfonsäu- erhalten. Ausb.: 0.58 g (16 %). Aus dem Rückstand, der nach

re mit Toluol

der Wasserdampfdestillation verbleibt, konnte keine einheit-

liche Verbindung gewonnen werden.

Wie bei der Umsetzung von Fluorsulfonsäure beschrie-

ben (Allgemeine Vorschrift), werden 7.5 g (28 mmol) 4

mit 28.0 g (245 mmol) Chlorsulfonsäure und 25.0 g

Umsetzung von Toluol mit 4 und Triﬂuormethansulfon-

säureanhydrid: 7.5 g (28 mmol) 4 werden nach der allge-

meinen Vorschrift mit 8.5 g (30 mmol) Triﬂuormethansul-

fonsäureanhydrid und 25.0 g (270 mmol) Toluol umgesetzt.

◦ ◦

(

270 mmol) Toluol bei 0 C 1 h und bei 20 C noch 24 h

umgesetzt. Dabei wurde kein Aldehyd erhalten. Aus der

wässrigen Phase des Wasserdampfdestillats scheiden sich

ca. 3 g farblose Kristalle ab, bei denen es sich um

◦

Reaktionsbedingungen (Temp. [ C]/Zeit [h]: −10/2, RT/2,

50/10, 80/10). Ausb.: 0.25 g (7.5 %) Tolylaldehyd. (Isome-

renverhältnis p/o = 5 : 1). Nebenprodukte: 20 g eines zähen,

nicht wasserdampfﬂüchtigen dunkelbraunen Öls. Die Destil-

lation des Öls im Feinvakuum lieferte keine einheitliche Ver-

bindung.

◦

Bis(4-methylphenyl)sulfon mit Schmp. 152 – 154 C (Lit.:

◦

Schmp. 159 C [29]) handeln dürfte.

Formylierung von Toluol mit Tris(dichlormethyl)amin/Tri-

ﬂuormethansulfonsäure – Allgemeine Vorschrift (vgl. Tab. 2)

Formylierung von Anisol mit 4/Triﬂuormethansulfonsäu-

◦

re: Bei −50 C gibt man 4.5 g (30 mmol) Triﬂuorme-

thansulfonsäure unter Rühren zu einer Mischung aus 29.3 g

Zu einer Mischung aus 25.0 g (270 mmol) Toluol und 7.5

bzw. 8.0 g (28 bzw. 30 mmol) Tris(dichlormethyl)amin gibt

man unter Rühren ca. 4.5 – 18.0 g (ca. 30 bis 120 mmol)

Triﬂuormethansulfonsäure bei der in Tab. 2 angegebenen

Temperatur und lässt die Mischung unter Rühren langsam

unter Feuchtigkeitsausschluss auf Raumtemperatur gelan-

gen. Nach der angegebenen Reaktionszeit hydrolysiert man

den Ansatz vorsichtig durch Zugabe von Eiswasser und un-

terzieht ihn einer Wasserdampfdestillation. Im Rückstand der

Wasserdampfdestillation scheidet sich ein zähes Öl ab, aus

dem Tris(tolyl)methane oder Bis(tolyl)methane bzw. Gemi-

sche dieser Verbindungen destillativ isoliert werden können.

Die organische Phase des Wasserdampfdestillats wird abge-

trennt und die wässrige Phase zweimal mit je 10 mL To-

luol extrahiert. Die vereinigten organischen Lösungen wer-

den getrocknet. Man destilliert das Toluol unter Normaldruck

über eine 25 cm lange Vigreux-Kolonne ab. Aus dem verblei-

benden Rückstand wird der p-Tolylaldehyd (der einige Pro-

(

270 mmol) trockenem Anisol und 8.9 g (30 mmol)

Tris(dichlormethyl)amin (4). Man rührt unter Feuchtig-

keitsausschluss und lässt die Reaktionstemperatur lang-

sam auf 20 C ansteigen. Nach insgesamt 24 h wird vor-

sichtig Eiswasser zugesetzt und anschließend eine Wasser-

dampfdestillation durchgeführt. Dabei scheiden sich 8.6 g

eines zähen, braunen nicht wasserdampfﬂüchtigen Öls

ab, aus dem sich durch Destillation im Ölpumpenvaku-

◦

um 2.9 g eines gelblichen Öls mit Sdp. 189 – 192 C/0.5 Torr

gewinnen lassen, das im Wesentlichen aus isomeren

Tris(methoxyphenyl)methanen besteht. Die organische Pha-

se des Wasserdampfdestillats wird abgetrennt und die wäss-

rige Phase zweimal mit je 20 mL Methylenchlorid extra-

hiert. Nach dem Trocknen der vereinigten organischen Lö-

sungen mit Natriumsulfat werden das Methylenchlorid und

nicht umgesetztes Anisol abdestilliert. Die fraktionierende

Destillation des öligen Rückstands im Vakuum liefert 2.0 g

(50 %) eines Gemischs aus p- und o-Anisaldehyd (6 : 1) mit

zent des o-Isomers enthält) durch Vakuumdestillation isoliert

◦

Sdp. 119 – 123 C/13 Torr.

(

Sdp. ca. 80 C/12 Torr). Ergebnisse siehe Tab. 2. Die Versu-

che 7 – 11 werden mit den in Tab. 2 angegebenen Stoffmen-

gen entsprechend der vorstehenden allgemeinen Vorschrift

durchgeführt.

Formylierung von Toluol mit Tris(dichlormethyl)amin/Per-

ﬂuorbutansulfonsäure (vgl. Tab. 3)

Formylierung von Toluol in Chlorbenzol (Versuch Nr. 9,

Die Umsetzungen werden entsprechend der allgemei-

◦

Tab. 2): Zu einer auf −40 C gekühlten Mischung aus 5.5 g nen Vorschrift, die bei der Formylierung von Toluol mit

(

60 mmol) Toluol, 20 mL trockenem Chlorbenzol und 7.5 g CF SO H/4 angegeben wurde, durchgeführt.

3 3

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1010

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

Versuch 1, Tab. 3: 5 g (19 mmol) 4, 18.5 g (60 mmol) cat FM-8/25H, Naﬁon-H, MCM-41) gegeben. Der Ansatz

Perﬂuorbutansulfonsäure wurde mit 22.0 g (240 mmol) To- wird 2 – 14 h bei Raumtemperatur und danach noch 2 – 6 h

◦

luol entsprechend den Angaben in Tab. 3 umgesetzt. Die Mi- bei 40 – 80 C gerührt. Mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin (2,4-

◦

schung erstarrt nach Zugabe der Säure bei −40 C. Sie ver- DNP) kann in den Ansätzen kein Aldehyd nachgewiesen

◦

ﬂüssigt sich wieder ab einer Temperatur von ca. −20 C. werden. Die Ansätze werden daraufhin unter Rühren 8-20 h

Die relativ schlechte Ausbeute wird vermutlich durch das unter Rückﬂuss erhitzt. Die Reaktionsgemische werden mit

Erstarren der Reaktionsmischung hervorgerufen (mangelhaf- kaltem Wasser versetzt und einer Wasserdampfdestillation

te Durchmischung). Ausb.: 0.59 g (26 %) Tolylaldehyd (Iso- unterzogen. Da die Mischungen stark schäumen, ist ein ge-

◦

merenverhältnis p/o = 9 : 1) mit Sdp. ∼80 C/12 Torr. Beim räumiger Kolben zu verwenden. Im Destillat des mit dem

Aufarbeiten des Rückstands der Wasserdampfdestillation er- Zeolith HBEA durchgeführten Ansatzes lässt sich mit 2,4-

hält man 7.1 g einer Mischung aus einer halbfesten braunen DNP das Vorhandensein von Aldehyden nachweisen.

Substanz und weiße Kristalle. Die Destillation im Ölpum-

penvakuum ergibt keine einheitliche Verbindung.

Die organische Phase des Wasserdampfdestillats wird ab-

getrennt und die wässrige Phase zweimal mit je 10 mL Toluol

Bei der folgenden Versuchsreihe (Versuche 2 – 4, Tab. 3) extrahiert. Nach dem Trocknen der vereinigten organischen

wurden verschiedene Reaktionstemperaturen angewendet Phasen mit Natriumsulfat wird das Toluol über eine 25 cm

(

siehe Tab. 3). Dabei wurden zumeist jeweils 5

g

lange Vigreux-Kolonne abdestilliert. Im Rückstand wird der

19 mmol) 4 mit 12.2 g (40 mmol) Perﬂuorbutansulfonsäure Tolylaldehyd H-NMR-spektroskopisch bestimmt.

1

und ca. 25.0 g (280 mmol) Toluol nach der allgemeinen Vor-

Tolylaldehyde aus Tris(dichlormethyl)amin (4)/Zeolith

schrift umgesetzt. Dabei bildet sich eine Schaumschicht an HBEA und Toluol: Zu einer Mischung aus 2.7 g (10 mmol) 4

der Oberﬂäche der ﬂüssigen Reaktionsmischung. Nach der und 25 g (270 mmol) Toluol fügt man 3.2 g nicht aktivierten

◦

Wasserdampfdestillation gewinnt man aus dem Destillat die Zeolith HBEA. Nach 14-stündigem Rühren bei 120 C unter

in Tab. 3 angegebenen Aldehydmengen. Beim Aufarbeiten Feuchtigkeitsausschluss lässt sich im Reaktionsgemisch mit

des Rückstands der Wasserdampfdestillation erhält man bei 2,4-DNP das Vorhandensein von Aldehyden nachweisen. Bei

allen Versuchen ca. 6 g einer Mischung aus einer halbfesten, Raumtemperatur werden 100 mL Wasser und 10 mL Etha-

◦

braunen Substanz und weißen Kristallen. Durch Destillati- nol zugesetzt. Nach zweistündigem Rühren bei 40 C wird

on im Ölpumpenvakuum ließ sich daraus keine einheitliche das Toluol-Wasser-Gemisch dreimal mit je 20 mL Methylen-

Verbindung isolieren.

chlorid ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen

werden über Natriumsulfat getrocknet und im Rotationsver-

dampfer vom Methylenchlorid und weitgehend vom Toluol

Aromatenformylierung mit Tris(dichlormethyl)amin (4) und

Gemischen aus starken Protonensäuren und Aluminium-

chlorid

befreit. Der Rückstand enthält 0.05 g (4 %) Tolylaldehyde

1

(

H-NMR-spektroskopisch bestimmt).

Formylierung von Toluol (vgl. Tab. 4)

–

Allge-

Die wässrige Phase, in der der Zeolith suspendiert ist,

meine Vorschrift: Zu einer Mischung aus Toluol und wird einer Wasserdampfdestillation unterworfen. Das De-

Tris(dichlormethyl)amin (4) wird das Aktivatorgemisch stillat wird dreimal mit je 20 mL Methylenchlorid ausge-

◦

Stoffmengen siehe Tab. 4) unter Rühren bei 0 C zuge- schüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden über

(

tropft. Ohne Kühlung wird bei Ausschluss von Feuchtig- Natriumsulfat getrocknet und im Rotationsverdampfer vom

◦

keit 20 h bei 20 – 25 C gerührt. Der Ansatz wird unter Rüh- Methylenchlorid befreit. Ausb.: 0.18 g (15 %) Tolylalde-

1

ren in 100 mL Eiswasser gegossen. Das Gemisch wird ei- hyde ( H-NMR-spektroskopisch bestimmt). Gesamtausbeu-

ner Wasserdampfdestillation unterzogen. Die dabei erhalte- te 19 %.

ne organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Pha-

Wird die vorstehende Umsetzung nach 2 h abgebro-

se zweimal mit je 5 mL Toluol extrahiert. Die vereinigten chen und wie beschrieben aufgearbeitet, so erhält man aus

1

organischen Phasen werden mit Natriumsulfat getrocknet. der Zeolith/Wasserphase 0.17 g (14 %) Tolylaldehyd ( H-

Aus der nach dem Abﬁltrieren des Trockenmittels erhalte- NMR-spektroskopisch bestimmt). Die Umsetzung von 2.7 g

nen Lösung wird das Toluol über eine 25 cm lange Vigreux- (10 mmol) 4, 25 g (270 mmol) Toluol und 6.4 g Zeolith

◦

Kolonne abdestilliert und der Rückstand im Vakuum frak- HBEA (nicht aktiviert) liefert nach 2 h bei 120 C und an-

tionierend destilliert. Das Tolylaldehyd-Gemisch destilliert schließender Hydrolyse und Wasserdampfdestillation 0.25 g

◦

bei 79 C/12 Torr über. Einzelheiten siehe Tab. 4.

(21 %) Tolylaldehyde.

Orientierende Versuche zur Aktivierung von 4 mit festen

Formylierung von Toluol mit Triformamid (1) und

Supersäuren – Allgemeine Vorschrift: Zu einer Mischung Triﬂuormethan- bzw. Perﬂuorbutansulfonsäure (vgl. Tab. 5)

aus 0.02 – 0.03 mol Tris(dichlormethyl)amin (4) und 15 – – Allgemeine Vorschrift: Das Gemisch aus Triformamid

◦

2

5 g (0.16 – 0.27 mol) Toluol werden bei 0 C 3 – 12 g (1), Toluol und gegebenenfalls Chlorbenzol wird bei Feuch-

der festen Supersäure (Zeolith HBEA, ALSI Penta SM 27, tigkeitsausschluss auf die in Tab. 5 angegebene Tempera-

ALSI Penta SNSS, sulfatiertes Zirkon, Amberlyst 15, Zeo- tur abgekühlt (−50 bis 0 C). Danach wird die genannte

◦

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1011

Menge der betreffenden Supersäure unter Rühren zugetropft. 2,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) aus Resorcindimethylether

Unter weiterem Rühren lässt man den Ansatz langsam auf (14), Triformamid (1) und Triﬂuormethansulfonsäure in Ace-

Raumtemperatur gelangen und rührt dann noch eine gewisse tonitril

Zeit (Temperaturführung und Reaktionszeiten ﬁnden sich in

5

.53

g

(40.0 mmol) Resorcindimethylether (14)

Tab. 5). Der Ansatz wird mit Eiswasser versetzt und dann

einer Wasserdampfdestillation unterzogen. Die organische

Phase des Destillats wird abgetrennt und die Wasserphase

noch zweimal mit je 10 mL Toluol extrahiert. Die vereinig-

ten organischen Phasen werden mit Natriumsulfat getrock-

net und nach dem Abﬁltrieren des Trockenmittels über ei-

ne 25 cm lange Vigreux-Kolonne fraktionierend destilliert.

und 18.0 g (120 mmol) Triﬂuormethansulfonsäure werden

mit 25 mL Acetonitril bei 10 C gemischt, dann wird

◦

unter Rühren und Ausschluss von Feuchtigkeit innerhalb

von 30 min portionsweise 4.0 g (40 mmol) Triforma-

mid (1) zugegeben. Nach zweistündigem Rühren bei

Raumtemperatur wird der Ansatz langsam unter Rühren

in 200 mL Eiswasser gegeben. Das Gemisch wird 12 h

bei Raumtemperatur gerührt und dann mit 4 × 50 mL

Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird einmal

mit einer gesättigten wässrigen Natriumhydrogencarbonat-

Lösung, zweimal mit je 50 mL Wasser gewaschen und

mit Natriumsulfat getrocknet. Das nach dem Abﬁltrieren

des Trockenmittels erhaltene Filtrat wird im Rotations-

verdampfer vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand

wird mit 100 mL Ethanol in der Wärme digeriert. Die

◦

Die Fraktion mit Sdp. 85 – 87 C/13 Torr enthält das Alde-

hydgemisch.

Im Sumpf der Wasserdampfdestillation scheiden sich

halbfeste, braune Substanzen ab, die abgetrennt und in 40 mL

Dichlormethan gelöst werden. Die wässrige Phase wird

mit 20 mL Dichlormethan ausgeschüttelt. Nach dem Trock-

nen der vereinigten organischen Phasen über Natriumsulfat

wird das Dichlormethan im Rotationsverdampfer entfernt.

Durch Destillation der zurückbleibenden zähen braunen Öle

im Ölpumpenvakuum konnte keine einheitliche Verbindung

erhalten werden.

◦

ethanolische Lösung wird ﬁltriert und das Filtrat auf 0 C

abgekühlt. Der dabei gebildete farblose Niederschlag wird

abgetrennt. Das Filtrat wird im Rotationsverdampfer zur

völligen Trockene eingedampft. Man erhält 6.1 g eines

grauen Pulvers, das laut H-NMR-Spektrum 2.0 g (30 %)

,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält.

Versuche zur protoneninduzierten Formylierung von Alkoxy-

benzolen mit Triformamid (1) in verschiedenen Lösungs-

mitteln

1

2

,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) aus Resorcindimethylether

2

,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) aus Resorcindimethyl-

(

14), Triformamid (1) und Triﬂuormethansulfonsäure in Ni-

ether (14), Triformamid (1) und Triﬂuormethansulfonsäu-

re in Chlorbenzol: 5.53 g (40.0 mmol) Resorcindimethyl-

ether (15) und 75.0 g (50.0 mmol) Triﬂuormethansulfonsäu-

re und 29 g Chlorbenzol werden bei 10 C gemischt. Dazu

gibt man innerhalb von 30 min bei 20 C unter Rühren bei

Ausschluss von Feuchtigkeit portionsweise 4.0 g (40 mmol)

Triformamid (1). Das Kühlbad wird entfernt und noch 2.5 h

bei Raumtemperatur gerührt. Der Ansatz wird langsam un-

ter Rühren in 50 mL Eiswasser gegeben. Man erwärmt 2 h

tromethan

1

8.0 g (120 mmol) Triﬂuormethansulfonsäure werden bei

◦

−

10 C zu 10 mL Nitromethan gegeben. Bei dieser Tempe-

◦

ratur werden während 30 min gleichzeitig aus zwei Tropf-

trichtern unter Rühren zum einen eine Lösung von 18.0 g

(

120 mmol) Resorcindimethylether (14) in 5 mL Nitrome-

than und eine Lösung von 2.0 g (20 mmol) Triformamid

in 25 mL Nitromethan zugetropft. Danach tropft man inner-

halb von 30 min nochmals eine Lösung von 2.0 g (20 mmol)

Triformamid in 25 mL Nitromethan unter Rühren zu. Nach

◦

auf 100 C. Nach dem Abkühlen wird dreimal mit je 50 mL

Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird einmal

mit einer gesättigten wässrigen Natriumhydrogencarbonat-

Lösung und zweimal mit je 50 mL Wasser gewaschen und

mit Natriumsulfat getrocknet. Das nach dem Abﬁltrieren des

Trockenmittels erhaltene Filtrat wird im Rotationsverdamp-

fer von den Lösungsmitteln befreit. Der Rückstand wird

mit 100 mL Ethanol unter gelindem Erwärmen digeriert. Der

◦

dem Entfernen des Kühlbads wird noch 2.5 h bei 20 C ge-

rührt, anschließend wird der Ansatz unter Rühren langsam

in 100 ml Eiswasser gegeben und 12 h bei 20 C gerührt. Es

wird mit 3×50 mL Dichlormethan extrahiert. Die organische

Phase wird mit einer gesättigten Natriumhydrogencarbonat-

Lösung und zweimal mit je 50 mL Wasser gewaschen, mit

Natriumsulfat getrocknet und im Rotationsverdampfer von

den Lösungsmitteln befreit. Der Rückstand wird wie vorste-

hend beschrieben mit Ethanol aufgearbeitet. Man erhält 4.7 g

◦

ungelöste Feststoff wird abgetrennt. Das Filtrat wird auf 0 C

abgekühlt, der dabei abgeschiedene Feststoff wird abge-

trennt. Das Filtrat wird im Rotationsverdampfer zur völligen

Trockene eingedampft. Dabei werden 3.5 g eines blauen Pul-

vers erhalten, das laut H-NMR-Spektrum 1.7 g (26 %) 2,4-

Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält. Bei dieser Berechnung

1

eines weißen Pulvers, das laut H-NMR-Spektrum 3.5 g

1

(

53 %) 2,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält.

ebenso wie bei der Berechnung der folgenden Ergebnisse Einﬂuss des Stoffmengenverhältnisses r = n(Triﬂuormethan-

wurde angenommen, dass ein Gemisch aus 15 und Tris-(2,4- sulfonsäure)/n(Triformamid) und der Reaktionsbedingungen

dimethoxyphenyl)methan (30) vorliegt.

auf den Verlauf der Formylierung von Resorcindimethylether

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1012

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

in Nitromethan (vgl. Tab. 6, Versuche 1 – 6) – Allgemeine Ar- Protonensäure-induzierte Aromatenformylierung mit Tris(di-

beitsvorschrift

formylamino)methan (Formyl-aalen) (2) (vgl. Tab. 7)

Versuche 1 – 2 (Tab. 7) – Allgemeine Vorschrift: 3.45 g

◦

Bei 20 C wird die Triﬂuormethansulfonsäure (0.25

(

250 mmol) Resorcindimethylether (14) und 11.3 g

75.0 mmol) Triﬂuormethansulfonsäure werden bei −10 C

bis 0.175 mol) unter Rühren zunächst mit 50 mL Nitrome-

than, dann mit 6.91 g (50.0 mmol) Resorcindimethylether

◦

in 40 mL Nitromethan gelöst. Dazu gibt man innerhalb

(

14) versetzt. Innerhalb von 45 min werden unter Rühren

◦

von 30 min unter Rühren bei −10 C bzw. −20 C por-

bei 20 C 5.0 g (50 mmol) Triformamid (1) portionswei-

se zugegeben. Danach wird ca. 3 h bei 20 C gerührt. Der

◦

tionsweise 1.91 g (8.30 mmol) Tris(diformylamino)methan

◦

(

2). Nach beendeter Zugabe wird noch 2.5 h bei 20 C ge-

Ansatz wird portionsweise unter Rühren in 100 mL Eis-

wasser gegeben. Nach der angegebenen Zeit (vgl. Tab. 6)

wird mit 3 × 50 mL Dichlormethan ausgeschüttelt. Die or-

ganische Phase wird zweimal mit je 100 mL einer gesät-

tigten, wässrigen Natriumhydrogencarbonat-Lösung, zwei-

mal mit je 50 mL Wasser ausgeschüttelt und mit Natrium-

sulfat getrocknet. Die nach dem Abﬁltrieren des Trocken-

mittels erhaltene klare Lösung wird im Rotationsverdamp-

fer von den Lösungsmitteln befreit. Der Rückstand wird un-

ter Rühren 5 min mit 80 mL Ethanol unter Rückﬂuss er-

hitzt. Danach werden ca. 40 mL Ethanol abdestilliert und

rührt, der Ansatz portionsweise in 50 mL Eiswasser gegos-

sen und noch 2.5 h bei 20 C gerührt. Es folgt eine dreima-

◦

lige Extraktion mit je 50 mL Dichlormethan. Die organische

Phase wird zweimal mit je 100 mL einer gesättigten, wäss-

rigen Natriumhydrogencarbonat-Lösung sowie zweimal mit

je 50 mL Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrock-

net. Die nach dem Abﬁltrieren des Trockenmittels erhalte-

ne klare Lösung wird im Rotationsverdampfer von den Lö-

sungsmitteln befreit. Der Rückstand wird mit 200 mL Etha-

nol in der Wärme digeriert. Ungelöstes wird abﬁltriert. Aus

◦

dem Filtrat scheidet sich beim Abkühlen auf 0 C ein wei-

der Rückstand in einem Eisbad auf 0 C abgekühlt. Der aus-

ßes Pulver aus, das abgetrennt und getrocknet wird. Man er-

gefallene Feststoff [Tris(2,4-dimethoxyphenyl)methan (30)

und höhere Kondensationsprodukte] wird abﬁltriert und mit

Ethanol gründlich gewaschen. Das Filtrat wird im Rotati-

onsverdampfer vollständig zur Trockene eingedampft. Im

hält 4.1 g eines weißen, voluminösen Feststoffs mit Schmp.

◦

2

06 – 208 C, bei dem es sich um ein Gemisch aus Tris(2,4-

dimethoxyphenyl)methan (30) und höheren Kondensations-

1

produkten handeln dürfte. H-NMR-spektroskopisch lässt

Rückstand wird der Gehalt an 2,4-Dimethoxybenzaldehyd

1

sich darin kein Aldehyd nachweisen.

(

15) H-NMR-spektroskopisch bestimmt. Ergebnisse siehe

Tab. 6.

Versuche 3 – 4 (Tab. 7) – Allgemeine Vorschrift: Zu 1.91 g

(

8.30 mmol) Tris(diformylamino)methan (2) und 3.45 g

Lösungsmitteleinﬂuss auf den Verlauf der Protonensäure-

katalysierten Formylierung von Resorcindimethylether (14)

mit Triformamid (1) (vgl. Tab. 6, Versuche 7 – 11)

25.0 mmol) Resorcindimethylether (14) in 40 mL Nitro-

methan tropft man innerhalb von 30 min unter Rühren

◦

bei −20 C 11.3 g (75.0 mmol) Triﬂuormethansulfonsäu-

re. Nach dem Entfernen des Kühlbads wird noch 2.5 h

Die Versuche werden wie die vorstehend beschriebe-

nen Formylierungen durchgeführt, anstelle von Nitromethan

wird jedoch das betreffende Lösungsmittel (Chorbenzol bzw.

◦

bei 20 C gerührt und anschließend in 50 mL Eiswas-

ser gegossen. Zur Hydrolyse wird 2.5 h (Versuch 3) bzw.

◦

1

2 h (Versuch 4) bei 20 C gerührt. Es folgt eine dreima-

1,2-Dichlorethan) verwendet.

lige Extraktion mit je 30 mL Dichlormethan. Die organi-

sche Phase wird zweimal mit je 100 mL gesättigter, wäss-

riger Natriumhydrogencarbonat-Lösung sowie zweimal mit

je 50 mL Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrock-

Formylierung von Anisol mit Triformamid (1)/Triﬂuorme-

thansulfonsäure in Nitromethan

◦

50 mL Nitromethan werden bei 0 C mit 26.3 g net. Die nach dem Abﬁltrieren des Trockenmittels erhal-

(

175 mmol) Triﬂuormethansulfonsäure und 5.4 (50 mmol) tene klare Lösung wird im Rotationsverdampfer von den

◦

Anisol versetzt. Dazu tropft man bei −8 bis −10 C inner- Lösungsmitteln befreit. Der Rückstand wird mit 100 mL

halb von 45 min 5.0 g (50 mmol) Triformamid. Danach wird Ethanol unter Erwärmen digeriert. Ungelöstes wird abﬁl-

◦

das Kühlbad entfernt und noch 1 h bei Raumtemperatur ge- triert und das ethanolische Filtrat auf 0 C abgekühlt. Da-

rührt. Der Ansatz wird unter Rühren in 100 mL Eiswasser bei scheidet sich ein weißer Feststoff ab, der abgetrennt,

1

gegossen. Nach 5 min wird mit 3 ×50 mL Methylenchlorid getrocknet und danach H-NMR-spektroskopisch auf sei-

ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden nen Gehalt an 2,4-Dimethoxybenzaldehyd (15) untersucht

mit Natriumsulfat getrocknet. Die nach dem Abﬁltrieren des wird. Versuch 3: 3.8 g eines weißen, voluminösen Feststoffs

◦

1

Trockenmittels erhaltene Lösung wird im Rotationsverdamp- mit Schmp. 216 – 218 C; enthält laut H-NMR-Spektrum

fer zur Trockene eingedampft. Der Rückstand (5.2 g) besteht keinen 2,4-Dimethoxybenzaldehyd. Versuch 4: 4.2 g

1

laut H-NMR-Spektrum aus 22 % Anisaldehyd (Ausb. 17 %) eines weißen Feststoffs, der ca. 2.04 g (49 %) 2,4-

und zu 75 % aus Tris(4-methoxyphenyl)methan und höheren Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält. Versuch 5: Zu 1.91 g

Kondensationsprodukten (Ausb. ca. 73 %).

(8.30 mmol) Tris(diformylamino)methan (2) in 40 mL Ni-

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

1013

tromethan tropft man unter Rühren bei −20 ^◦C inner- Ausbeute: 3.6 g weißer Feststoff, der ca. 3.5 g (84 %) 2,4-

halb 1 h ein Gemisch aus 11.3 g (75.0 mmol) Triﬂuor- Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält.

methansulfonsäure und 3.45 g (25.0 mmol) Resorcindime-

Dank

thylether (14). Das Kühlbad wird entfernt und noch 2.5 h

◦

bei 20 C gerührt. Nach dem Eingießen in 50 mL Eiswas-

Die vorliegende Arbeit wurde vom BMBF, Bonn [Pro-

◦

ser wird 12 h bei 20 C gerührt. Die weitere Aufarbeitung gramme: Förderung anwendungsorientierter Forschung und

erfolgt wie bei den Versuchen 3 und 4 beschrieben. Aus- Entwicklung an Fachhochschulen (aFuE), FKZ 1703300;

beute: 4.0 g weißer Feststoff, der ca. 3.4 g (82 %) 2,4- Nachhaltigkeit in der Chemie: Neue umweltfreundli-

Dimethoxybenzaldehyd (15) enthält. Versuch 6: Zu 1.91 g che, gewerbetoxikologisch unbedenkliche Aldehydsynthe-

8.30 mmol) Tris(diformylamino)methan (2) in 40 mL Nitro- sen, FKZ 01ZH9502] und vom Ministerium für Wis-

methan tropft man gleichzeitig mit zwei Tropftrichtern unter senschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-

(

◦

Rühren bei −20 C innerhalb von 30 min 11.3 g (75.0 mmol) Württemberg (Innovatives Projekt: Katalytische, resourcen-

Triﬂuormethansulfonsäure und innerhalb 60 min 3.45 g schonende Synthese für aromatische Aldehyde) gefördert.

(

25.0 mmol) Resorcindimethylether (14). Nach dem Entfer-

Alain Goeppert dankt dem Loker Hydrocarbon Research

◦

nen des Kühlbads wird noch 2.5 h bei 20 C gerührt und Institute, University of Southern California, Los Angeles, für

dann in 50 mL Eiswasser gegossen. Die weitere Aufarbei- ein Stipendium. Den Firmen BASF AG, Ludwigshafen und

tung erfolgt wie bei den Versuchen 3 und 4 beschrieben. Bayer AG, Leverkusen, danken wir für Chemikalienspenden.

[

1] L. XIII. Mitteilung: W. Kantlehner, M. Wezstein,

R. Kreß, F. Zschach, J. Vetter, G. Ziegler, J. Mezger,

A. Goeppert, J. Sommer, Z. Naturforsch. 2006, 61b,

Chem. Soc. 1996, 118, 12572 – 12579; b) F. Effenber-

ger, A. H. Maier, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3429 –

3433.

448 – 463.

[9] R. M. G. Roberts, A. R. Sadri, Tetrahedron 1983, 39,

[

2] Übersichtsartikel: a) G. A. Olah in Friedel-Crafts and

Related Reactions, Vol. I (Hrsg: G. A. Olah), Inter-

science Publishers, New York, 1963, S. 1 (histori-

scher Rückblick), S. 91 (Abriss der Anwendungsbrei-

te); b) P. H. Gore in Friedel-Crafts and Related Reac-

tions, Vol. III/Part. 1 (Hrsg.: G. A. Olah), Interscience

Publishers, New York, 1964; c) C. W. Schellhammer

in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie,

Vol. VII/2a (Hrsg.: E. Müller), Thieme Verlag, Stutt-

gart, 1973, S. 15; d) G. A. Olah in Friedel-Crafts Che-

mistry, Wiley, New York, 1973; e) R. Taylor in Electro-

philic Aromatic Substitution, Wiley, New York, 1990,

p. 222.

137 – 142.

[10] J. P. Hwang, G. K. S. Prakash, G. A. Olah, Tetrahedron

2000, 56, 7199 – 7203.

[11] F. Effenberger, R. Gutmann, Chem. Ber. 1982, 115,

1089 – 1102.

[12] R. Sreekumar, R. Padmakumar, Synth. Commun. 1997,

27, 777 – 780.

[13] B. Chiche, A. Finiels, C. Gauthier, P. Geneste, J. Org.

Chem. 1986, 51, 2128 – 2130.

[14] G. L. Kad, I. R. Trehan, J. Kaur, S. Nayyar, A. Arora,

J. S. Brar, Indian J. Chem. Sect. B 1996, 35, 734 – 736.

[15] C. Venkatachalapathy, K. Pitchumani, Tetrahedron

1997, 53, 17171 – 17176.

[16] G. A. Olah, Angew. Chem. 1993, 105, 805 – 827; An-

gew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993, 32, 767 – 788.

[17] G. A. Olah, D. A. Klumpp, Acc. Chem. Res. 2004, 37,

211 – 220.

[

3] Übersichtsartikel: a) S. Kobayashi, Eur. J. Org. Chem.

1

999, 15 – 27; b) S. Kobayashi, M. Sugiura, H. Ki-

tagawa, W. W.-L. Lem, Chem. Rev. 2002, 102, 2227 –

302.

2

[

4] G. A. Olah, R. Malhotra, S. C. Narang, J. A. Olah, Syn-

thesis 1978, 672 – 673.

5] T. Yamato, C. Hideshima, G. K. Surya, G. K. S. Pra-

kash, G. A. Olah, J. Org. Chem. 1991, 56, 3955 – 3957.

6] a) F. Effenberger, G. Epple, Angew. Chem. 1972, 84,

[18] a) D. A. Klumpp, M. Garza, A. Jones, S. Mendoza, J.

Org. Chem. 1999, 64, 6702 – 6705; b) Y. Zhang, D. A.

Klumpp, Tetrahedron Lett. 2002, 43, 6841 – 6844;

c) Y. Zhang, S. A. Aguire, D. A. Klumpp, Tetrahedron

Lett. 2002, 43, 6837 – 6840; d) D. A. Klumpp, G. Gar-

za, G. V. Sanchez, S. Lau, S. DeLeon, J. Org. Chem.

2000, 65, 8997 – 9000; e) K. Yu. Koltunov, G. K. S.

Prakash, G. Rasul, G. A. Olah, J. Org. Chem. 2002,

67, 4330 – 4336; f) K. Yu. Koltunov, I. B. Repinskaya,

Russ. J. Org. Chem. 2000, 36, 446 – 447; g) T. Ohwada,

T. Suzuki, S. Saito, K. Shudo, J. Am. Chem. Soc. 1996,

118, 6220 – 6224; h) A. V. Vasilyev, S. Walspurger,

P. Pale, J. Sommer, Tetrahedron Lett. 2004, 45, 3379 –

2

1

94 – 295; Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1972, 11,

99 – 300; b) F. Effenberger, G. Epple, Angew. Chem.

972, 84, 295 – 296; Angew. Chem. Int., Ed. Engl.

972, 11, 300 – 301; c) F. Effenberger, E. Sohn, G. Epp-

le, Chem. Ber. 1983, 116, 1195 – 1208.

[

7] F. Effenberger, F. Buckel, A. H. Maier, J. Schmider,

Synthesis 2000, 1427 – 1430.

8] a) F. Effenberger, J. K. Eberhard, A. H. Maier, J. Am.

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

1014

W. Kantlehner et al. · Orthoamide, LXIV

3

381; i) K. Yu. Koltunov, S. Walspurger, J. Sommer,

M. Vettel, Z. Naturforsch. 2001, 56b, 105 – 107;

b) A. Bagno, W. Kantlehner, O. Scherr, J. Vetter,

G. Ziegler, Eur. J. Org. Chem. 2001, 2947 – 2954;

c) W. Kantlehner, E. Haug, O. Scherr, G. Ziegler,

Z. Naturforsch. 2002, 57b, 1295 – 1304.

Tetrahedron Lett. 2004, 45, 3547 – 3549; j) K. Yu.

Koltunov, S. Walspurger, J. Sommer, Chem. Com-

mun. 2004, 1754 – 1755; k) K. Yu. Koltunov, S. Wal-

spurger, J. Sommer, Eur. J. Org. Chem. 2004, 4039 –

4

047; l) A. Li, P. J. Kindelin, D. A. Klumpp, Org. Lett.

[24] W. Kantlehner, E. Haug, O. Scherr, E. V. Stoyanov,

J. Mezger, G. Ziegler, Z. Naturforsch. 2004, 59b, 357 –

365.

[25] a) G. Ziegler, E. Haug, W. Frey, W. Kantlehner,

Z. Naturforsch. 2001, 56b, 1178 – 1187; b) A. Bagno,

W. Kantlehner, R. Kreß, G. Saielli, Z. Naturforsch.

2004, 59b, 386 – 397.

[26] Eine Zusammenstellung von Ho-Werten von Per-

ﬂuoralkansulfonsäuren ﬁndet sich in G. A. Olah,

G. K. S. Prakash, J. Sommer, Superacids, Wiley, New

York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1985,

p. 37.

2

006, 8, 1233 – 1236; m) D. A. Klumpp, Y. Zhang,

P. J. Kindelin, S. Lan, Tetrahedron 2006, 62, 5915 –

5921.

[

19] a) B. L. Booth, T. A. El-Fekky, G. F. M. Noori, J. Chem.

Soc. Perkin Trans. 1, 1980, 181 – 186; b) G. A. Olah,

K. Laali, O. Faroog, J. Org. Chem. 1985, 50, 1483 –

1

486; c) Übersicht: G. A. Olah, L. Ohannesian, M. Ar-

vanaghi, Chem. Rev. 1987, 87, 671 – 686.

20] a) M. Tanaka, M. Fujiwara, H. Ando, J. Org. Chem.

1995, 60, 2106 – 2111; b) M. Tanaka, M. Fujiwa-

ra, H. Ando, J. Org. Chem. 1995, 60, 3846 – 3850;

c) M. Tanaka, M. Fujiwara, Q. Yu, J. Souma, H. Ando,

K. K. Laali, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5100 – 5105.

21] W. Kantlehner, Eur. J. Org. Chem. 2003, 2530 – 2546.

22] W. Kantlehner, M. Vettel, A. Gissel, E. Haug, G. Zieg-

ler, M. Ciesielski, O. Scherr, R. Haas, J. Prakt. Chem.

[27] E. Allenstein, F. Sille, Chem. Ber. 1978, 111, 921 –

931.

[

[28] O. Wallach, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1882, 15, 208 –

211.

[29] Handbook of Chemistry and Physics, 58. Auﬂage

(Hrsg.: R. C. Weast), CRC Press, Cleveland, Ohio,

1977/78, C-507.

2000, 342, 297 – 310.

[

23] a) W. Kantlehner, G. Ziegler, M. Ciesielski, O. Scherr,

Brought to you by | provisional account

Unauthenticated

Download Date | 3/20/19 2:34 PM

Article Doi

Orthoamides, LXIV [1]. Formylation of aromatic compounds by tris(dichloromethyl)amine and oligoformylamine derivatives in the presence of superacids

DOI: 10.1515/znb-2007-0803

Source and publish data:

Authors:

Article abstract of DOI:10.1515/znb-2007-0803

Full text of DOI:10.1515/znb-2007-0803

Products guided by the article

R&D Labs maybe for 104-87-0

Relevant to this article

Hot Product