justus liebigs annalen der chemie

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justus liebigs annalen der chemie

JUSTUS LIEBIGSANNALENDER CHEMIEHERAUSCECEBEN VONH. W IELA NDBAND 551MIT 14 FIGUREN IM TEXT1942(Nachdruck 1960)VERLAG CHEMIE • WE I N H E I M / B E RGSTR. UND BERLINJOHNSON REPRINT CORPORATION • NEWYORK


P, w© Verlag Chemie, GmbH., Berlin 1942Printed in Germany. Alle Redtte, insbesondere das der Übersetzung, Vorbehalten.Druck: Lessing Drudierei, WiesbadenVerlagsnummer 600360


Inhalt des 551. Bandes.---- 8«1UK. Z iegler, G. Schenck und E. W. K rockow , Bowie A.Siel>ert,A. W enz und H. W eber, Die Synthese des Cantharidins.Mit 1 Figur im Text.................................................... 1K .Z ieg le r,A .S pfith, E .Schaaf, W .Schum ann uodE.Winkelmann, Die Halogenierung ungesättigter Substanzen in derAllylstellung ................................... 80K. Z ie g ler, W. Schum ann und E. W in k e lm a n n , Kondensationenmit /-Brom-crotonsSureestem und Z in k..................... 120K. Z ie g le r, Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoft's. XVI.Ein umstrittenes radikalchemisches Problem und seine endgültigeL ösung........................................................................... 127K. Z ie g le r, A. Seib, K. K no evenag el, P. H arte und F. A n ­dreas, Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ KohlenstofiFs. XV II.Kinetik und Energetik einiger Kadikaldissoziationen. Mit5 Figuren im Text ............................................................ 150K. Z ie g le r, B .B . W h itn e y und P. H erte, Zur Kenntnis des„dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V llI. Der Mechanismus einerDisproportionierung. Mit 2 Figuren im T e x t........................ 187K. Z ie gler und P. H erte, Zur Kenntnis des „dreiwertigen“Kohlenstoffs. X IX . Radikal-hydroperoiyde; Pyrogallol alsAntioxydans............................................................................... 206K. Z iegler und K. G äu ic k e , Zur Kenntnis des „dreiwerligen“Kohlenstoffs. XX. Radikale als Katalysatoren der Autoxydation.Mit 1 Figur im T e x t ................................................. 213K. Z ie g le r und P. H erte, Zur Kenutnis des „dreiwertigen“Kohlenstoffs. X X I. Tetracyclohexyldiphenylfithan............... 222B u rck h a rd t H e lfe ric h und P a n a y o tis P a p a la m b ro u , DieMaskierung phenolischer Hydroxylgruppen durch Veresterungan Methansulfonsäure................................................................ 235B u rc k h a rd t H e lfe ric h und P an ay o tis P ap alam b ro u , Synthesedes 3-(^-d-Glucosido)-protocatechualdehyds und seinefermentative S paltbarkeit........................................................ 242H einrich W ie la n d und A u re l Meyer, Über das Auftretenfreier Radikale bei chemischen Reaktionen. X. AromatischeDiacylperoxyde und Triphenylmethyl......................................249N. A. P u schin , Lj. N ik o liö , A. R ad ojS in und T. Voroponova.Binäre Systeme, zusammengesetzt aus Titantctrachloridund Nitroverbindungen. Mit 5 Figuren im Text . . 259A lfre d G eorg, Über die „sogenannte“ Isosaccharose. EineE ntgegnung............................................................................... 272


IVAlphabetisches Äutarmregister.Alphabetisches Aatoreniegister.A ndreas, F., siehe K. Z iegler.G ün ic k e , K., siehe K. Z iegler.G eorg, A lfre d 272.H e lfe r ic h , B u rc k h a rd t, undP a n a y o tis P a p a la m b r o a235, 242.H e rte ,P ., siehe K. Z iegler.K no ey en agel, K., g.K. Ziegler.K ro c k o w , E.W., s. K. Ziegler.M eyer, A u re l, siehe H e in ric hW ie la n d .N ik o li6 ,L j„ s. N. A. P u schin.P a p a la m b ro u , P a n a y o tis , s.B u rc k h a rd t H e lfe ric h .P u s c h in , N. A., L j. N ik o li6 ,A. R a d o jiin und T. Voropo no va 259.R a d o jiin ,A ., s. N. A. P uschin.S chaaf, E., siehe E. Ziegler.S chenck, G., siehe K. Ziegler.S chum ann.W ., sieheK.Ziegler.S eih , A., siehe K. Z iegler.S ich e rt, A., siehe K. Z iegler.S p ä th , A., siehe K. Z ie gler.V oroponova, T., siehe N. A.P u schin.W eber, H., siehe K. Z ie g le r.W enz, A., siehe K. Z ie gler.W h itn e y , R. B., siehe K. Z ie g ­ler.W ie la n d , H e in r ic h u n dA u re lM eyer 249.W in k e lm a n n ,E ., sieheK .Ziegler.Z ie g le r , K., G. S chenck undE. W. K rockow (mit A. S ic ­he rt, A. W enz u. H. Weber) 1.Z ie gler,K ., A. S p ä th , E. Schaaf,W .S c h u m a n n , u. E .W inkelmann 80.Z ie g le r,K ., W .S c h u m a n n undE. W in k e lm a n n 120.Z ie g le r, K. 127.Z ie g le r, K., A .Seib,K .K noevenagel, P. H erte und F. A n ­dreas 150.Z ie g le r,K ., R .B .W h itn e y undP. H erte 187.Z ie g le r, K., und P. H erte 206,222.Z ie g le r, K., und K. G ä n ic k e213.


JUSTUS LIEBIGSANNALEN DER CHEMIE5S1. B and[Mitteilungen aus dem Cliemischen Institut der UniversitätHaUe/Saale.](Eingelaafeo am 26. Februar 1942.)Die Synthese des Cantharidins*);von K . Ziegler, G. Schenck und E. W. Krockow,sowie A. Siebert, A. Wenz und H. Weber.Mit 1 Rgur im Text.Das Problem der Synthese des Cantharidins (I) ist in denletzten Jahren wiederholt angegangen, aber trotz mancherbemerkenswerter Ansätze nicht gelöst worden *). Insbesonderehaben D ie ls und A l der®) gewisse durch die Diensynthesegrundsätzlich’ eröffnete Möglichkeiten überprüft, ohne indeszum Ziele zu gelangen. Der gedanklich einfachste Weg würdein der Anlagerung von Dimethylmaleinsäureanhydrid an*) Der Anfang dieser Arbeit ist noch im Chem. Inst, der UniversitätHeidelberg entstanden, das der eine von uns im Herbst 1936 verlassen hat.») Außer der unter •) und *), S. 2 zitierten Literatur; vgl. noch Guhau. Mitarbeiter C. 1981, 2621; 1984,11,2397; 1989,1,434; wie auch Steele,Am. Soc. 6 8 , 283 (1931); C. 1981,1, 1432. Ferner S. Coffey, E. 42. 387(1923); C. 1928, III, 393; 1924,1, 424. — Auch die beiden Arbeiten vonH elferich, sowie H elferich u. Bodenbender, B. 54, 166(1921) und6 6 , 1112 (1923), auf denen die zweite Arbeit von G uha basiert, habenim Zusammenhang mit dem Problem der Cantharidin-Synthese gestanden,wenn dies auch in den beiden Publikationen selbst nicht zum Ausdruckgekommen ist (Privatmitteilung von H. Bodenbender).•) Vgl. die Zusammenstellung bei O. D iels, Fortschr. d. Chemieorg. Naturstoffe, Bd. U I, Wien 1939, S. 11— 14, sowie B. 82, 664 (1929);ferner v. Bruchhausen u. Bersch, Ar. 266, 697 (1928).AnnAlen der Chemie. 561. Bsod. 1


2 Ziegler, Schenck und Krockow,Furan m it anschließender Hydrierung des Addukts (II, R= CHj )bestehen. Er ist — auch in einer neuerdings von D ie lsund Olsen^) versuchten Variaute — ungangbar, weil sich dasAdditionsprodukt I I (R = CHg) nicht bildet. Das Dimethylmaleinsäureanhydridist eine der am wenigsten „dienophilen“Substanzen. D ie ls und A ld e r konnten nach ihrer Reaktionlediglich das Norcantharidin ( III) über das Additionsprodukt(II, R = H) von Maleinsäureanhydrid an Furan hinweg darstellen.Dabei ist das Zwischenprodukt (II, R = H) thermischnicht sehr beständig. Es zerfaDt schon beim Schmelzp. (125®)wieder in die Komponenten. H ält man diese Tatsache m it demUmstand zusammen, daß bei einer Cantharidinsynthese dasreaktionsträge Dimethylmaleinsäureanhydrid m it dem Furanerhitzt werden müßte, so wird der Mißerfolg von D ie ls undA ld e r verständlich. Es handelt sich hier offenbar um einegrundsätzliche Schwierigkeit.H / | \ 4 o0 > 0 0 > 0 6 > 0h I | ^ c ! 0 hL I ^ ö o H,L I ^ ö oI II IIIAber selbst wenn die Versuche von D ie ls und A ld e rerfolgreich verlaufen wären, so hätten sie vermutlich nicht zumCantharidin, sondern zu einem — allerdings für den Pharmakologenund Physiologen ungemein interessanten — Stereoisomerendes Cantharidins geführt. Infolge der außerhalb desCyclohexanringes stehenden Brücke sind ja zwei verschiedeneCantharidine denkbar. Eines m it dem Anhydridring und demBrückensauerstoff auf der gleichen Seite und eines m it demAnhydridring und dem Äthersauerstoff auf verschiedenen Seitendes Cyclohexanringes. Nach einem Vorschlag von B redt*),der in letzter Zeit von A ld e r und Stein®) vielfach angewandtworden ist, spricht man im ersten Falle von „exo“-ständigen,im zweiten von „ endo“-ständigen (cis-) Carboxylen. Die') J. pr. [2 ] 16«, 286 (1940).*) J. pr. [2] 121, 153 (1929).’ ) Zuerst A. 604, 216, 228 (1933) und spätere Arbeiten. ZusammenfassungZ. Ang. 60, 510 (1937).


Die Synthese des Cantharidins. 3Symbole IV—^VI geben diese Isomerien zusammen m it derdritten möglichen Form, der (rons-Dicarbonsäure, wieder( X = 0 ).Aus bestimmten Reaktionen des natürlichen Cantharidins,die weiter unten am Schluß des allgemeinen Teils dieser Arbeitauf S. 45 besprochen werden, ergibt sich für die Substanz mitgrößter Wahrscheinlichkeit die ea»-Form IV, X = 0. Gemäßden von A ider entdeckten sterischen Prinzipien der Diensynthesegehört die ursprünglich als Norcantharidin bezeichneteSubstanz dem endo-Typus*) an und auch ein etwa ausdem Dimethylmaleinsäureanhydrid auf dem von D iels undA ider versuchten Weg herstellbares Cantharidin würde dasmio-Derivat sein müssen. Damit würde das Problem derSynthese des Cantharidins heute vielleicht auch dann nochoffenstehen, wenn D iels und A ider mit ihren VersuchenErfolg gehabt hätten.Verglichen m it anderen Naturstoffen besitzt das Cantharidineine verhältnismäßig einfache Konstitution. Daher sollteseine Synthese leichter sein als die mancher anderer bereitskünstlich hergestellter Naturstoffe von komplizierterem Bau.Aus dieser Überzeugung heraus hat der eine von uns vor einigenJahren zunächst zusammen mit W enz die Bearbeitung derSynthese des Cantharidins aufgenommen, wobei von vornhereinauch mit an die Auffindung des dem Naturstoff stereoisomerenendo-Cantharidins gedacht war. Die Arbeit wurdespäter zusammen m it den anderen in der Überschrift genannten*) Koaflguration des „Norcantharidins“ : A. 685, 1 0 1 , 104 (1938). —Das wahre Norcantharidin mit der ezo-Stellung der Carbozyle ist durcheine Arbeit von Alder und Baokendorf, A. 585, 113, 119 (1938) gleichfallsbekannt geworden.


4 Ziegler, Schenck und Krockow,Mitarbeitern fortgesetzt.Nach mancherlei durch die Zeitumständebedingten Unterbrechungen und Störungen ist unsdie Synthese des natürlichen Cantharidins, soweit sie einwissenschaftliches Problem ist, jetzt geglückt.Unser Weg zum Cantharidin ist, wie sich zeigen wird, nichtsehr ideal. Seine Ergiebigkeit läßt zu wünschen übrig. W irbetrachten daher das jetzt vorliegende Ergebnis zwar als einengewisseif ersten Abschluß, im übrigen aber als Ausgangspunktzu weiterer Arbeit.Auf dem Papier konnte man sich eine Unzahl denkbarerCantharidinsynthesen zurechtlegen. Ihre Erfolgsmöglichkeitenließen sich leider nur in sehr beschränktem Maße abschätzen.Bei dieser Sachlage ist es verständlich, daß ein großer Teilunserer Bemühungen das Studium solcher Wege betraf, diesich schließlich als Sackgassen herausstellen sollten. Nutzloswaren diese Abwege nicht. Sie vermittelten uns eine Reihevon in anderem Zusammenhang bemerkenswerten Resultatenund eröffneten uns im übrigen von der Seite der Synthese herden Formenreichtum der Abbau- bzw. Umwandlungsproduktedes Cantharidins, wie er durch die klassischen Arbeiten vonJ. G adam er^) und seiner Schule bekanntgeworden ist. Desoxy-cantharidin(X ), Dehydro-cantharidinimid (X V I), Dihydrocantharsäure(X X V ), Cantharsäure (X X III) fielen uns im Verlaufunserer Untersuchung der Reihe nach in die Hände, eheuns schließlich die Synthese des Cantharidins selbst gelang.W ir schildern unsere verschiedenen Versuche im nachfolgendenetwa in der Reihenfolge, wie sie entstanden sind.1. V ersuche zu r M e th y lie ru n g des N o rc a n th a rid in s .D a rs te llu n g des „ M e th y le n c a n th a rid in s “d u rc h M e th y lie ru n g .Unsere ersten Versuche standen im Zusammenhang m itErfahrungen, die der eine von uns zusammen m it H. Ohlinger*)m it gewissen Alkylierungsreaktionen gesammelt hatte.») Ar. 262, 609, 632, 636, 663 (1914); 254, 423 (1916); 255, 277, 290,315 (1917); 258, 171 (1920); 2«0, 172, 199 (1922), zum TeU von Dankwo rtt u. R u d o lp h , sowie zusammen mit S o h ittn y .*) A. 495, 84 (1932).


Die Synthese des Cantharidins. 5Diese Erfahrungen betrafen die Alkylierung von Säurenitrilen.Sie regten dazu an, zunächst die Methylierung geeigneter Derivatedes Norcantharidins zu versuchen. Eine unmittelbareÜbertragung des Ziegler-Ohlingerschen Alkylierungsverfahrensauf das vorliegende Problem hätte die Herstellung desDinitrils der Norcantharidinsäure zur Voraussetzung gehabt.Dieses Nitril ist zwar später synthetisiert worden, doch schienes uns im Anfangsstadium der Arbeit ratsamer, vom leichterzugänglichen Norcantharidinsäuredimethylester (V II, X = 0)auszugehen, den Diels und Alder^) schon beschrieben haben.Auch diese Substanz stand uns zu Beginn unserer Versuchenicht zur Verfügung, wohl aber besaßen wir ihr aus Cyclopentadienhergestelltes Methylen-Analogon (V II, X = CHü),den 3 ,6-Endo *)-methylen-hexahydrophtalsäureester [bzw. 2von dessen insgesamt 3 möglichen Stereomeren Formen, nämlichden endo-^-cis- und den trons-Ester], Es war naheliegend,an diesen die Methylierbarkeit der beiden H*-Atome zu überprüfenund die dabei etwa zu gewinnenden Erfahrungen aufden Norcantharidinsäureester zu übertragen.h^ “' Y co.ch. h,--Ty c < oct.V IIH.Die Methylierung setzt die Umwandlung des Esters in eineDialkaliverbindung von der wahrscheinlichen Formel einesDienolats (V III, X = CHj) voraus. In diesem ist, was mitHinblick auf die endo-Konfiguration des Norcantharidins unddie gewünschte exo-Gruppierung der Carboxyle im Cantharidinwesentlich erscheint, die räumliche Anordnung der Carbomethoxyleunbestimmt.Freie Alkalimetalle waren, wie vorauszusehen war, für diegeplante Umwandlung ungeeignet. Es kamen ausschließlichAlkaliverbindungen als Metallüberträger in Betracht, und zwar>) cie-Ester: B. 62, 555 (1929), trarM-Ester; A. 490, 243 (1931).*) Auf den Unterschied in der Bedeutung des Wortes „endo“ in„Endomethylen-hexahydrophtalsäureester“ und in ,,endo-cis“ im Gegensatzzu „exo-cis“ wird bingewiesen. Vgl. B redt, a. a. O.


6 Ziegler, Schenck und Krockow,solche, die vornehmlich auf Enolfonnen ansprechen und daherdie gleichfalls reaktiven Estergruppen unangegriffen lassen.Nach Analogien bot Triphenylmethylnatrium die besten Aussichten.In der Tat gelang die Alkylierung des „Methylen-norcantharidinsäureesters“(V II, X = CHj) durch sukzessive Behandlungm it Triphenylmethylnatrium und Jodmethyl überdas Dienolat (V III, X = CHj) hinweg schon im ersten Versuchanstandslos^). Sie führte sogar, was nicht vorauszusehen war,überwiegend zu einem cis-l,2-Dimethyl-3,6-endomethylenhexahydrophtalsäureester.Als wh" nämlich das rohe — m itTriphenyhnethan vermischte — Alkylierungsprodukt m it Kaliverseiften und die Salzlösung ansäuerten, fiel ein in Wasserunlösliches Produkt aus, das sich nur zum geringen Teil kaltin Soda wieder lösen ließ. Der in Soda lösliche Anteil war dienicht anhydrisierbare trons-Dicarbonsäure (V I, X = CH*),ihre Menge betrug aber nur etwa 7 Proc. der Theorie. Der unlöslicheAnteil — 65 Proc. — war ein konfigurativ zunächstunbestimmtes „Methylencantharidin“ (I, CH* statt 0 derBrücke).Die Verwandtschaft der Substanz m it dem Cantharidinzeigte sich vor allem in der besonderen Instabilität der zugehörigen„Methylencantharidinsäure“ , die, wie die Cantharidinsäure,in Substanz nicht faßbar ist und in heißem Wasserin wenigen Augenblicken in ihr Anhydrid übergeht. Auch imSchmelzp. (206®) ist unser „Methylencantharidin“ dem Cantharidin(214®) sehr ähnlich, wenn es sich hier auch, wie sichzeigen wird, mehr um eine zufällige Übereinstimmung handelt.In der physiologischen W irkung besteht indessen nicht dieentfernteste Ähnlichkeit zwischen den zwei Substanzen. Das„Methylencantharidin“ ist auf der Haut völlig unwirksam undauch nicht giftig für behaarte Raupen*).*) Das Säureanhydrid (III, CH, statt Briioken-0) läBt sich so nichtmethylieren.*) Privatmitteilung von seiten der Schering-A. G.; vgl. K . G ö r ­n itz , Arbeiten über physiologische und angewandte Entomologie ausBerlin-Dahlem (heransgegeben von der Biolog. Reiohsanatalt und demDeutsch. Entomolog. Inst, der K. W. G., Berlin) 4, 116— 157 (1937).


Die Synthese des Cantharidins. 7Dieser rasche Erfolg unserer ersten synthetischen Idee ließuns seinerzeit das Gelingen der Cantharidinsynthese als unmittelbarbevorstehend erhoffen. Die Wirklichkeit hat dieseErwartungen rasch und gründlich zerstört. Beim Norcantharidinsäure-dimethylesterversagt das Methylierungsverfahrenvöllig. Wohl sehen die einzelnen Versuchsphasen, insbesonderedie Umsetzung m it dem Triphenylmethylnatrium, denentsprechenden Stufen der Methylierung des „Endomethylenesters“täuschend ähnlich. Beim Ansäuern der alkalischenLösung des verseiften Endprodukts fällt aber keine Spur Cantharidinaus. Es entstehen lediglich in Wasser gut löslicheSubstanzen. Diese können durch fortgesetztes Extrahieren mitÄther gewonnen und sicherlich auch im einzelnen identifiziertwerden. Uns genügte es zunächst festzustellen, daß es sichlun stark ungesättigte Produkte handelt. Damit steht derGang der Reaktion im Prinzip fest. Unter der Einwirkung deralkaliorganischen Verbindung reißt die Sauerstoffbrücke auf,ob primär, direkt m it dem Triphenylmethylnatrium oder etwaerst infolge einer Selbstzersetzung des Dienolats, mag dahingestelltbleiben. Der Effekt ist im ganzen vergleichbar m it derZersetzimg des Diäthyläthers durch Alkalialkyle (in Alkoholat+Äthylen). Es ist möglich, daß in den Zersetzungsprodukten ungesättigteOxysäuren (eventuell teilweise methyliert) vorliegenoder auch, bei völligem Verlust von Wasser, Dihydrophtalsäuren.Der geschilderte Mißerfolg hat uns im weiteren Verlaufunserer Versuche von dem Gedanken abgebracht, das angestrebteZiel auf dem Wege der — dem einen von uns besondersnaheliegenden — metallorganischen Synthese zu versuchen.Unsere weiteren Arbeiten nahmen eine ganz andereRichtung. Trotzdem haben wir in einem späteren Stadiumder Entwicklung auch die hier beschriebenen Alkylierungsreaktionennochmals besonders eingehend untersucht, imi endgültigzu prüfen, ob es wirklich gar keine Möglichkeit gibt,diese (nächst der ursprünglichen Idee von D iels und Alder)gedanklich wohl einfachste Cantharidinsynthese zu verwirklichen.Diese Arbeit hat H. W eber ausgeführt.Allerdings stand zu dieser Zeit eigentlich schon fest, daßauch diese Synthese, falls sie doch noch gelang, vermutlich


8 Ziegler, Schenck und Krockow,nicht zum natürlichen „exo“-Cantharidin, sondern ebenfallswohl zu einem „endo“-Cantharidin führen würde. Unser„Methylencantharidin“ hatte sich nämlich inzwischen alsidentisch erwiesen m it einer Substanz, wie sie neuerdingsD ie ls und O lsen^) aus Dimethylmaleinsäureanhydrid undCyclopentadien m it anschließender Hydrierung dargestellthaben. Dies Produkt ist nach den A l der sehen*) Prinzipiensicher das endo-Methylencantharidin (V, X = C H *). Auch dieMethylierung m it Triphenylmethylnatrium und Jodmethylführt hiernach zur endo-Konfiguration. Immerhin hätte aberauch die Synthese des endo-Cantharidins erhebliches Interessegeboten®).W ir gingen so vor, daß wir zimächst die mildesten Versuchsbedingungenfeststellten, unter denen sich die Methylierungdes Endomethylenkörpers noch glatt durchführen läßt.W ir hofften dabei, daß die oben besprochene tiefgreifende Zersetzungdes Norcantharidin- bzw. Cantharidin-skeletts unterSprengung der Sauerstoffbrücke bei möglichster Abkürzungder Versuche und bei Einhaltung tiefer Temperaturen hintanzuhaltensein würde.Die Einwirkungsdauer des Triphenylmethylnatriums aufden Ester kann bei Ziminertemperatur kurz sein. Schon nach3 Minuten wird auf Zusatz des Methylierungsmittels nach derAufarbeitimg eine merkliche Menge (10 Proc.) „Meihylencantharidin"(besser „Methylen-endo-cantharidin“) erhalten.Die Ausbeuten steigen, wenn man in der ersten Phase dieNatriumverbindung 15 Min. bis 1 Stunde einwirken läßt. Auchdie Methylierungsphase erfordert eine gewisse Zeit. Sie läßtsich stark abkürzen, wenn man als Methylierungsmittel statt1) J. pr. [2] 156, 308 (1940). — Unser Präparat ist schon 1934 miteinem Produkt identifiziert worden, das auf dem jetzt von D iels undOlsen publizierten. Wege hergestellt worden war.2) Daß diese Prinzipien durch die Methyle im Dimethylmaleinsäureanhydridnicht gestört werden, wird im Abschnitt 4 dieser Arbeit bewiesen.ä) Die hier vorausgesetzte Analogie im Verhalten der „Endomethylen“-und der „Endoxo“-Verbindungen braucht allerdings nachspäteren Ergebnissen von A lder und B ack e n d o rf [A. 585, 113, 115(1938)] nicht unbedingt zu bestehen.


Die Synthese des Cantharidins. 9Jodmethyl Dimethylsulfat wählt. Man kann hiermit dieMethylierung sogar bei —80® ausführen. Sie dauert dannallerdings 3-mal 24 Stunden. Weniger günstig sind leider dieMöglichkeiten, das Dienolat des Esters bei tiefen Temperaturenherzustellen, da das Triphenylmethylnatrium beim Abkühlenseiner ätherischen Lösung bald auskrystallisiert und dannviel reaktionsträger wird. Die Synthese des Cantharidins bzw.endo-Cantharidins gelang auch bei Ausnutzung aller so gewonnenenbesonderen Erfahrungen nicht.Die Alkylierung des Esters V II, X = C H 2 , vom Typ einescyclischen 1,2-Dialkylbemsteinsäureesters besitzt auch außerhalbdes hier gegebenen Zusammenhangs einiges Interesse.Sie ist neu, aber grundsätzhch ähnlich der vor kurzem^) bekanntgewordenen Alkylierung des Isobuttersäureesters. DieDienolate cyclischer und offener Dialkylbernsteinester werdenvon uns weiter untersucht. Ein Dienolat des Dimethylbemsteinsäureesterskönnte ein brauchbares Ausgangsmaterialfür weitere synthetische Versuche in der Cantharidinreihe abgeben.Im übrigen erscheint uns vor allem der sterische Verlaufder hier erstmalig beschriebenen Alkylierung bemerkenswert.Ester von cts-Hydrophtalsäuren lagern sich in Berührung mitAlkalien regelmäßig praktisch vollständig in Ester der trans-Säuren imi. Die froris-Konfiguration erscheint energetischbevorzugt. Auch die Ester der Endomethylen-hexahydrophtalsäurenmachen hiervon keine Ausnahme. Bei dieser Sachlagehatten wü- eigentlich angenommen, daß unsere Methylierungüberwiegend oder gar ausschließlich zu trans-Derivaten(VI, X = C H 2) führen würde. In dieser Schwierigkeit erwartetenwir vor Beginn unserer Versuche das Haupthindernisder Verwirklichung unserer Gedankengänge, denn irans-Säurenvom Typ V I bzw. dem Typ der bisher unbekannten trans-Cantharidinsäure (VI, X = 0) können wegen fehlender Enolisierbarkeitunter keinen Bedingungen sterisch umgelagertwerden. Tatsächlich entsteht bei der Methylierung gerade umgekehrtüberwiegend cis-Ester. Man könnte diese Erscheinung*) B. E. H udson jr. u. Ch. R. Hauaer, Am. Soc. 62, 2457 (1940);C. 1941,1, 1157.


10 Ziegler, Schenck und Krockow,fast m it einer „besonderen Stabilität“ ^) cantharidinähnlicherAtomkomplexe in Zusammenhang bringen, doch erscheint Vorsichtam Platze, ehe nicht die Ei^ebnisse weiterer Alkylierungsversuchem it anderen Dicarbonsäuren vorliegen. Mit der Konfigurationdes zufällig als Ausgangsprodukt verwandten Endomethylenesters— ob cis- oder trans---hat das Endergebnisnatürlich nichts zu tun. Im Dienolat sind, wie schon erwähnt,die sterischen Unterschiede verwischt und beide Esterartengeben gleiche Endprodukte.Bei der Aufarbeitung unserer in größeren Mengen dargestelltenmethylierten Endomethylenester haben wir großeSorgfalt darauf verwandt, auch das dritte noch fehlende Isomere,das zweite, ea»-cjis-Derivat zu fassen, da dieses demnatürlichen Cantharidin noch näher stehen müßte als unser„Methylen-endo-cantharidin“ und man aus einem Vergleichder beiden „Methylencantharidine“ die weiter unten fürCantharidin abgeleitete ea»-Stellung der Carboxyle noch weiterhätte erhärten können. In unseren Reaktionsprodukten fandenwir indessen bisher keine Spur dieses exo-Anhydrids (IV ,X=CHg).So mußten wir uns einstweilen damit begnügen, denNaturstoff m it dem „Methylen-endo-cantharidin“ zu vergleichen.Dabei stellte es sich heraus, daß die beiden Produktein Mischung eine sehr starke Depression des Schmelzpunktesvon bis zu ~ 50® zeigen (von 214 bzw. 205 auf 165®), was alleinschon dagegen sprach, daß die zwei Substanzen etwa unbeschränktMischkrystalle bilden könnten. Die Aufnahmeeines vollständigen Auftau-Schmelzdiagramms*) hat dies insoweitbestätigt, als sich m it Sicherheit sagen läßt, daß zummindesten eine große Mischungslücke besteht, doch scheinendie Verhältnisse so zu liegen, daß zwar „Methylen-endo-cantharidin“nicht in das Krystallgitter des Cantharidins, wohlaber in einem gewissen Umfang Cantharidin in das Krystallgitterdes ,,Methylen-endo-cantharidins“ eingebaut werden») Vgl. D iels u. O U en, J. pr. U , 156, 290—291 (1940).*) DiskuesionBbemerkung von K . W a lle n fe ls im Anschluß aneinen Vortrag von K. Ziegler auf der Tagung des V. d. Ch. in Breslauam 14. Februar 1942.


Die Synthese des Ccmiharidins. 11kann. Genaueres hierüber soll erst nach einer ausführlichenUntersuchung später mitgeteilt werden. Jedenfalls berechtigtschon das derzeit vorliegende Beobachtungsmaterial zu demSchluß, daß sich „Methylen-endo-cantharidin“ und Cantharidinin ihrem Bau nicht so nahe stehen, wie man dies auf Grund deranalogen ebenen Strukturformeln und der Ähnlichkeit in denchemischen Eigenschaften und im Schmelzpunkt vielleicht hätteerwarten können. Dies weist für die •Konfigurationsbestimmungin die gleiche Richtung wie die im Abschnitt 7 dieserArbeit angestellten chemischen Überlegungen, wenn auch eineabschließende Bewertung der Aussagen des Schmelzdiagrammserst dann möglich sein wird, wenn man auch das „Methylenexo-cantharidin“m it zum Vergleich heranziehen kann.2. Der A ufbau des K o h le n sto ffsk e le ttsdes C an th arid in s.(Synthese von Desoxycantharidin und Dehydrocantharidinimid.)Der Mehrzahl der in der letzten Zeit versuchten oder vorgeschlagenenCantharidinsynthesen, einschließlich unserer ebenbeschriebenen Bemühungen, liegt der Gedanke zugrunde, mitdem Einbau der Sauerstoffbrücke zu beginnen und dann dieübrigen notwendigen Umformungen auszuführen. So bestechendsolche Möglichkeiten erscheinen mögen, so schwierigsind sie offenbar zu verwirklichen. W ir wandten uns dahernunmehr dem imigekehrten Weg zu, zunächst das gesamteKohlenstoffgerüst des Stoffs aufzubauen und die Sauerstoffbrückenachträglich einzuführen. Damit fallen, wie sich zeigenwü’d, die grundsätzlichen Schwierigkeiten der (beinahe) unmittelbarenDiensynthese des Cantharidins weg. Der nachträglichenEinführung des Brückensauerstoffs würden, so>) Alder u. Backendorf, A. 586, 106 (1938). — Die hier angedentetesynthetieohe Möglichkeit wird allerdings nur dann zum natürlichen(exo)-Cantharidin führen, wenn für die HAnlagerung von Butadien an den nebenstehen-CO,CHjden Ester sterisch die gleiche Gesetzmäßigkeit 0gilt wie für die Anlagerung von Wasserstoff anCO,CHjseine Doppelbindung.II


12 Ziegler, Schenck und Krockow,hofften wir, ebenfalls keine unüberwindlichen Hindernisse entgegenstehen,war doch eine T e ilsy nthe se des Cantharidinsbekannt, bei der sich die Brücke sogar m it überraschenderLeichtigkeit neu bildet. J. G adam er^) hat aus der HydrobromcantharsäureBromwasserstoff durch einfaches Schmelzenabspalten können und dabei (neben der ungesättigten Cantharsäure)in etwa 50 Proc. der theoretischen Menge Cantharidinerhalten. (Formeln X L IV , X LV , X L V I, S. 40.) Es wardenkbar, daß der Anschluß an diese Versuche von der Seiteder Synthese her gefunden werden könnte.Das gesamte Kohlenstoffgerüst des Cantharidins würdein einem Dien-Addukt von Butadien und Dimethylmaleinsäureanhydrid(IX ) vorliegen. Die Substanz war zu Beginnunserer Arbeit nicht bekannt. D ie ls und A ld e r haben sienicht erwähnt, auch nicht über etwaige Versuche zu ihrer Herstellungberichtet. Als wir in einem ersten orientierenden VersuchButadien und Dimethylmaleinsäureanhydrid imter denüblichen Bedingungen der Diensynthese zusammen erhitzten,ergab die Aufarbeitung neben Undefinierten Harzen (und gewissenMengen des dimeren Butadiens) nur unverändertesAnhydrid®).IXH . /C H , H . /C H , H , HH|jT^^^C O H * '^ / C 0 H ^ ^ ^ C NH l!i^ ,^ c jo ^ H ,[ ^ ^ C O ^ h L J^CNX ^ C H , X X ^CH , X I iO hDie im Sinne unserer ersten Ergebnisse logische Fortsetzungder Versuche wäre jetzt die Methylierung des ausButadien und Maleinester zugänglichen Tetrahydrophtalestersm it Triphenylmethylnatrium und Dimethylsulfat gewesen. Fürdie Darstellung größerer Substanzmengen als Ausgangsmaterialfür eine voraussichtlich nicht einfache Synthese erschienuns das Verfahren indessen zu schwerfällig. Daher*) Ar. 252, 660ff. (1941).2) W ir wissen nicht, ob D ie ls und A lder schon Ähnliches versuchtund etwa ähnliche Erfahrungen gemacht haben, möchten es aber fastvermuten, denn die Idee, die Cantharidinsynthese mit dieser Reaktionzu beginnen, ist an sich recht naheliegend.


Die Synthese des Cantharidins. 13kamen wir nochmals auf den Gedanken der Anwendung derZiegler-Ohlingerschen Nitrilalkylierung auf das vorliegendeProblem zurück: W ir verbesserten zunächst die Darstellungdes schon bekannten Pumarsäurenitrils und versuchten, diesesdann mit Butadien zusammenzulagem. Das Addukt (X I) solltem it Methylhalogenid und Natriumamid weiter methyliertwerden.Bei der Darstellung dieses Addukts (X I) machten wir nunBeobachtungen, die für den Fortgang unserer ganzen Untersuchungenentscheidend geworden sind: Das gewünschte Produktbildet sich aus Butadien und Fumarnitril. Die Reaktiongelingt aber nur sehr unbefriedigend. Es entstehen nebenherviel kautschukartige Harze.Die Diensynthese verläuft hier offenbar so langsam, daßdie Polymerisation des Butadiens zur vorherrschenden Reaktionwird. Tatsächlich wird wesentlich mehr des cyclischenDinitrils gebildet, wenn man einen sehr großen Butadienüberschußanwendet, doch ist dann wegen der vielen Polymerisatedie Aufarbeitung nicht leicht.Zur Verbesserung des Prozesses war die Polymerisationdes Butadiens zu unterdrücken. Damit standen wir aber voreinem Problem, das dem einen von uns von anderen Arbeitenher nicht unbekannt war. Es mujßte sich durch eine passendeAnwendung des „Verdünnungsprinzips“ ‘) lösen lassen. Tatsächlichlagen hier die Verhältnisse grundsätzlich ganz ähnlich,wie bei der von Z iegler und Jakob*) bearbeiteten, durchTriphenyhnethylnatrium katalysierten, Anlagerung von Triphenylmethanan Butadien. Man hat lediglich dafür zusorgen, daß im konzentrierten und genügend hoch erhitztenN itril die Butadienkonzentration dauernd sehr klein gehaltenwird, dann muß eiöe glatte Diensynthese möglich sein. DieBedingung ist am einfachsten dadurch zu erfüllen, daß manunter Durchleiten gasförmigen Butadiens arbeitet. Die Überlegungerwies sich als richtig. Man kann so, allerdings erstim Verlaufe vieler Tage, das Tetrahydrophtalsäuredinitril (X I)in etwa 80 Proc. der theoretischen Menge und ohne jede Harz­‘) Vgl. A. 504, 94ff. (1933). «) Vgl. A. 511, 45, 50 (1934).


14 Ziegler, Schenck und Krockow,bildung synthetisieren. Das Problem seiner Methylierunghaben wir dann nicht mehr sehr eingehend behandelt —scheint nicht ganz einfach zu liegen — denn die in ^esemFalle m it dem Verdünnungsverfahren erzielte entscheidendeVerbesserung der Diensynthese gab jetzt sofort zu folgenderÜberlegung und einer g£inz anderen Entwicklung Anlaß.Der Mißerfolg unseres ersten Versuches, Butadien undDimethylmaleinsäureanhydrid zusammenzulagern, konntezwei Gründe haben: Entweder, die Reaktion geht ähnlich wiebeim Versuch m it Furan überhaupt nicht (weil die Gleichgewichtslagebei der zur Aktivierung des Säureanhydrids notwendigenTemperatiu" ungünstig ist), oder aber, sie ist zwarmöglich, verläuft aber so langsam, daß sie unter gewöhnlichenBedingungen m it der Polymerisation des Butadiens nichtkonkurrieren kann.W ir waren davon überzeugt, daß der zweite Fall vorliegenmüsse. Die Unbeständigkeit des hypothetischen Addukts (II,R = C H s ) aus Furan und Dimethylmaleinsäureanhydrid wieauch die L abilität der ungesättigten Vorstufe des Norcantharidins(II, R = H ) müssen einerseits m it den Spannungsverhältnissendes polycyclischen Ringsystems, andererseitsauch dam it Zusammenhängen, daß bei der Zersetzung ein insich stabilisiertes, weil aromatisches, Furan herausbricht. OhneBrückenbindung war keinerlei Grund einzusehen, weshalb einAddukt aus Butadien und dem genannten Anhydrid etwathermisch besonders imbeständig sein sollte. Damit müßteaber dieses Addukt bei geeignetem Vorgehen ohne weiteresdarstellbar sein.Die Überlegung stimmt. Zunächst zeigte eine nochmaligeÜberprüfung eines normal — im Einschlußrohr — angesetztenVersuches, daß neben viel Polymeren eine kleine Menge desAddukts (IX ) doch entsteht, und anschließend konnte es beiDurchleiten von Butadien durch eine konzentrierte siedendeLösung des Säureanhydrids in Dekalin (Siedep. 192®) in einerAusbeute von etwa 50 Proc. gewonnen werden. Die Versuchszeitbetrug dabei allerdings 720 Stunden.Dies umständliche Verfahren konnte zum Glück bald verlassenwerden. Für den Erfolg genügt es, die Butadien­


Die Synthese des Cantharidins. 15konzentration während der Diensynthese dadurch herabzusetzen,daß man beim Arbeiten im geschlossenen Gefäß denfreien Gasraum so groß wählt, daß das Butadien in der Hitzevorzüglich als Gas vorhanden ist. Dabei sieht man zweckmäßigvon der Verwendung eines Lösungsmittels ab und schüttelteinfach geschmolzenes Säureanhydrid in einen geräumigenAutoklaven bei 170—180® mit dem Butadien. Die Ausbeutebeträgt dann bis zu 60 Proc. der theoretischen. Die nötigeVersuchsdauer ist nach Stunden bemessen.Rückblickend möchten wir heute feststellen, daß dasHauptziel imserer Bemühungen, die Unterdrückung der störendenPolymerisation des Butadiens, wahrscheinlich auch anders,durch passende Wahl des Lösungsmittels und des Gefäßmaterialsoder durch gewisse kleine Zusätze') oder ähnlicheserreicht werden kann. Das letzte Wort in dieser Frage istvermutlich noch nicht gesprochen. Uns haben die dargelegtenÜberlegungen und Versuche jedenfalls entscheidend weitergeholfenund die Grundlage auch für den letzten Erfolg geschaffen,obwohl, wie sich zeigen wird, uns die Darstellung desCantharidins vom Butadien her bis heute noch nicht möglich war.Das 1,2-Dimethyl-l ,2,3 ,6-tetrahydrophtalsäureanhydrid(IX ), eine wohlkrystallisierte Substanz vom Schmelzp. 101®,ist erwartungsgemäß thermisch sehr beständig und läßt sichunter normalem Druck unzersetzt destillieren, ja es verträgtanstandslos als Dampf Temperaturen bis 400® bei einer Verweilzeitvon einigen Minuten. Es enthält als erstes vollsynthetischesProdukt das gesamte Kohlenstoffgerüst des Cantharidins.Aufspaltung mit Alkali führt leicht zur entsprechendenDimethyltetrahydrophtalsäure, die bei 200® unter Rückbildungdes Anhydrids schmilzt. Sehr langsam entsteht das Anhydridauch beim Kochen der Säure mit Wasser, wobei es sich mitden Dämpfen verflüchtigt.Die Hydrierung des Anhydrids liefert das 1,2-Dimethylhexahydrophtalsäureanhydrid(X), ein Produkt, dem auch*) Vgl. z. B. den merkwürdigen Effekt der Zugabe kleiner Pyrogallolmengenauf die Richtung des Verlaufs der Reaktion zwischen SO,und Butadien. Staudinger u. R itze n th ale r, B. 6 8 , 455, 462ff. (1936)


16 Ziegler, Schenck und Krockow,G adam er^) im Verlaufe des Cantharidinabbaus begegnet ist.Er hat es „Desoxycantharidin“ genannt. G adam er hat vondem Produkt offenbar nur eine sehr kleine Menge in Händenund einige Mühe gehabt, es in der Form der freien Säurescharf zu charakterisieren. Für das Anhydrid gibt G adam erden Schmelzp. 129— 130,5® an. W ir fanden 129®. Die ausalkalischer Lösung kalt ausgefällte Säure schmolz bei 180®.Charakteristisch für die Substanz ist die Leichtigkeit, m it dersie in kochendem Wasser teilweise wieder ins Anhydrid übergeht.Die entweichenden Dämpfe riechen campherartig. Beider Dampfdestillation findet im Kühler eine teilweise Rückbildungder natürlich nicht flüchtigen Dicarbonsäure statt,so daß derart gewonnene Proben unscharf und bei ganz verschiedenenTemperaturen schmelzen können. A ll dies stehtin bester Übereinstimmung m it G ad am e rs Angaben, so daß— auch ohne direkten Vergleich — an der Identität unsererSubstanz m it Desoxycantharidin nicht gezweifelt werdenkann *).Es sei darauf hingewiesen, daß die hydrierten Phtalsäurenohne Endo-brücke für sich beständig sind, wenn sie auch mehr') Ar. 255, 290, 293, 301, 302 (1917). Vgl. auch R u d o lp h , Ar. 264,431 (1916).®) Unsere Synthese des Desoxycantharidins (wie auch die des untenzu beschreibenden Dehydrocantharidins) wurde 1935— 1936 ausgeführt.Sie ist in der Dissertation von A. S ich e rt, „Über hydrierte 1,2-Dimethylphtalsäurenund ihre Abkömmlinge“, Halle a. S. 1937, beschrieben. DieDissertation wurde zunächst versiegelt hinterlegt. Die Resultate wurdenerstmals bekanntgegeben am 16. Ju li 1941 bei Gelegenheit eines Vortragsim Colloquium des Chemischen Instituts der Univ. Halle, sowie am 15. November1941 in einem Vortrag vor der Deutschen Chem. Ges. in Berlin.In eine vorlä\ifige Notiz über das Gelingen der Cantharidin-Synthese[Naturwiss. 29, 390 (1941)] ist nur die Endphase der Untersuchung aufgenommenworden. — Später haben W oodw ard u. L o ftfie ld [Am.Soc. 63, 3167 (Nov. 1941)] eine Synthese des Desoxycantharidins publiziert,die mit der unsrigen identisch ist und von der wir erst nach demZusammenschreiben dieser Arbeit Kenntnis erhielten. Die Autorenkommen jedoch nicht über die normale Ausführungsform der anfänglichenDiensynthese und damit in der Ausbeute nicht über 20 Proc. hinaus. Siehaben aber das Desoxycantharidin auch aus Cantharidin hergestellt undihr synthetisches Präparat durch Mischprobe identifiziert.


Die Synthese des Cantharidins. 17oder weniger zur Anhydrisierung neigen. Die für das Cantharidinund seine Analogen charakteristische Unbeständigkeitder Dicarbonsäureform hängt also — was lange bekannt ist— mit dem Vorhandensein der Brückenbindungen zusammen.Die eben wiedergegebenen Versuche haben den ersten Anschlußder Synthese an Gadam ers Arbeiten hergestellt. Fürdie Fortsetzung unserer Untersuchung war es wichtig, dieweiteren Umwandlungsmöglichkeiten des Dimethyltetrahydrophtalsäureanhydrids(IX ) (im folgenden auch kurz „Butadien-Addukt“ genannt) zu studieren. Unsere Bemühungen hattensich im Hinblick auf den geplanten Einbau der Sauerstoffbrücke,vor allem darauf zu richten, die 3,6-Stellungen (vgl.Formel IX ) für weitere Reaktionen gefügiger zu machen. Ausdem Gesichtspunkt heraus haben wir zunächst die weitereDehydrierung des Butadienaddukts zu dem „Dienanhydrid“X III (1,2-Dimethyl-l, 2-dihydrophtalsäureanhydrid) in Bearbeitunggenommen.Das Butadienaddukt lagert sehr leicht Brom zu einemschwerlöslichen Dibromid (X II) an. Der Versuch, aus diesem2-mal Bromwasserstoff abzuspalten, lieferte bei Anwendungvon Alkalilauge leicht zwei Produkte der ZusammensetzungC10H12O4 und CioHiiOj, die sich als Säureanhydrid und zugehörigeDicarbonsäure erwiesen, und die wir, nachdem dieserkannt war, natürlich auch nach Belieben zu alleinigen Reaktionsproduktenmachen konnten. Das 4. bzw. 5. Sauerstoffatomhaben wir zunächst in äthylenoxydartiger') Bindunggemäß X IV angenommen. Wahrscheinlich liegt jedoch einKeton*) X lV a (mit CO in 4 bzw. 5) vor. Im einzelnen istdies nicht untersucht worden, da es sich bald zeigte, daßvon diesen Verbindungen aus nicht weiterzukommen ist.Mit anderen, zahkeich versuchten halogenwasserstoffabspaltendenMitteln wurde das Dibromid X III zwar regelmäßigverändert, die Reaktionsprodukte waren aber unerfreulicherArt. Einzig bei der Erhitzung mit ganz wasser-') So ist die Substanz in der Dissertation von A. Siebert, Halle a. S.1937 formuliert.*) In Analogie zu Erfahrungen von Alder u. Stein an anderen,ähnlichen Substanzen A. 525, 183, 191 (1936).Annalen der Chemie. 661. Band. 2


18 Ziegler, Schenck und Krockow,ireiem Trimetliylaimn auf 100® im Einschlußrohr entstandenneben einer großen Menge eines nicht flüchtigen Produktes,auf das weiter unten noch zurückzukommen sein wird, maximal10 Proc. einer bei 100® sublimierbaren krystallinen Substanz,die nach mühevoller Reinigung bei 70® schmolz und sich beinäherer Untersuchung als — vermutlich noch nicht ganzreines — „Dienanhydrid“ ( X III) erwies.BlX IIX IVH.0 0 * >N HH ^ r1 0xmX V I(NH statt 0»)X IV aH,( C 1 .8 0 J )ii?XV-OUjCOCH,Die neue Substanz riecht campherartig und ist stark ungesättigt.Bei der Hydrierung nim m t sie äußerst rasch etwa1 Mol Wasserstoff auf, darauf — wesentlich langsamer —noch weitere 0,8— 0,9 Mol. Das Hydrierungsprodukt ist Desoxycantharidin^)(X). Der nicht ganz ausreichende Wasserstoffverbrauchberuht wohl auf einer geringen Beimengungdes einfach ungesättigten „Butadien-Addukts“ (IX ), dessenvöUige Abtrennung uns erst ganz neuerdings gelungen ist.Mischungen dieses Addukts, unseres Ausgangsmaterials, m itdem Dienanhydrid zeigen keine Schmelzpunktsdepression. Diezwei sich recht nahe stehenden Anhydride bilden offenbarMischkrystalle. Trotzdem sind die zwei Substanzen scharf zuunterscheiden: Die aus dem neuen Anhydrid leicht zu gewinnendezweifach ungesättigte Säure schmilzt m it 158®wesentlich tiefer als die um 2 Wasserstoffe reichere Verbindung(Schmelzp. 200®). Auch sind die Bromaddukte der beidenAnhydride ganz verschieden. Ein schöner Beweis der Dienformelfür das neue Anhydrid vom Schmelzp. 70® liegt auch*) Wir wollen noch nntersuchen, ob sich nach Addition des erstenH , das Ausgangsprodukt zurückbildet oder etwa ein 3,4-l8omeres.


Die SyrUhese des Cantharidins. 19darin, daß es neuerdings gelungen ist, aus ihm ein prächtigkrystallisierendes Addukt m it Maleinsäureanhydrid herzustellen,worüber in einer späteren Arbeit berichtet werden soll.Die Wichtigkeit, die dem „Dienanhydrid“ möglicherweisefür eine Cantharidinsynthese zukommen kann, erhellt daraus,daß diese Substanz wieder m it einem Gadamerschen Abbauproduktsehr nahe verwandt ist. Wird Cantharidinünid (XV)mit Chlorsulfonsäure erwärmt, so verliert es Wasser und gehtin „Dehydrocantharidinimid') über, das G adam er richtig als1 ,2-Dimethyl-l,2-dihydrophtalimid (XV I) angesprochen hat.G adam er gibt den Schmelzp. 139® an. Die Umwandlungunseres Anhydrids ins Im id lieferte ein zunächst noch etwasunscharf schmelzendes Produkt, dessen Schmelzpunkt durchKrystallisation leicht auf 136® gebracht werden konnte. Eineweitere Reinigung wäre — bei mehr Substanz — sicher leichtmöglich gewesen. Auch so kann wohl kaum ein Zweifel darüberbestehen, daß wir das synthetische Dehydrocantharidinhnidin Händen hatten.Die Behandlung des Dibromides X II m it Trimethylaminhatte so zwar zu dem Dienanhydrid X III (das wir vonjetzt an auch Dehydrocantharidin nennen woDen) geführt, sieverlief jedoch im ganzen so unbefriedigend, daß dies Anhydrid(X III) als Ausgangsmaterial für eine großzügigere Weiterarbeitvorerst nicht in Frage kam. In Form einiger orientierenderVersuche haben wir zunächst die Addition von Bromuntersucht, die — vielleicht — zu einem für unsere Plänewertvollen 3,6-Dibromid (X V II) führen konnte. Die Substanznimmt lediglich 2 Atome Brom auf, erinnert also an Cyclohexadien-(l,3),aus dem gleichfalls mit besonderer Leichtigkeitnur ein Dibromid gewonnen werden kann. Dabei entstehenmindestens 2 Dibromide nebeneinander, von denen das mitetwa 30 Proc. gebildete schwerst lösliche bei 126® schmilzt.Die Aussichten, von ihm aus weiterzukommen, sind vorläufignicht günstig, da beim Umsatz m it verschiedenen Reagentien,z. B. Silbemitrat in Alkohol oder feuchtem Aceton, nur ein•) Ar. 260, 199, 214 (1922). — Die Substanz ist auch schon vonA nderlini, G. 28, I, 126 (1893), sowie von H. Meyer, M. 21, 968 (1900),erhalten worden.


20 Ziegler, Schenck und Krockow,Bromatom leicht reagiert. Es liegt also entweder ein 3,4-Dibromid(X IX ) vor, von dem nur das 4-ständige Bromatomwegen der .^lylsteUung erhöhte Reaktionsfähigkeit besitzt,oder aber das erste Halogenatom eines 3,6-Dibromids (X V II)gibt bei der Umsetzung (hier als Austausch Br gegen OHformuliert) unter Allylverschiebimg zunächst (X V III), worindann das übriggebliebene Halogen gleichfalls nur wenig reaktionsfähigist. Die niedriger schmelzenden Dibromidanteilescheinen sich ähnlich zu verhalten.HX V II X V III X IXTrotz dieser ersten Erfahrungen war das Dehydrocantharidin(X III) als ein aussichtsreicher Stammkörper für unseresynthetischen Versuche anzusehen, sowie es gelang, es bequemzugänglich zu machen, denn es gibt mannigfache Möglichkeiten,sein konjugiertes System von Doppelbindungen endständig inder entscheidenden 3,6-Stellung in geeigneter Weise zu mobilisieren.Unsere Bemühungen, das Produkt einfach und glattherzustellen, sind — m it gelegentlichen Unterbrechungen —immer wieder aufgenommen und neben ganz anderen, parallellaufendenVersuchsreihen, vorangetrieben worden. EineZwischenlösung wird im nächsten Abschnitt m it beschrieben.Sie ist schon wieder überholt, da es ganz kürzlich gelang, auchunsere erste Idee der zweimaligen HBr-Abspaltung aus demDibromid (X II) einwandfrei zu verwirklichen. Das Dehydrocantharidinist damit heute in gleicher Ausbeute und leichterals das reine erste Butadien-addukt (IX ) zugänglich, da mandas Dibromid auch aus dem rohen Butadien-addukt herstellenkann und das reine Butadienaddukt ohnehin am besten durchEntbromung des Dibromids gewonnen wird. Im Verfolg dieserneueren Befunde wächst jetzt ein weiteres Versuchsmaterialheran, das wir zu einer zweiten Cantharidinsynthese ausbauenzu können hoffen.


Die Synthese des Cantharidins. 213. Der E in g riff in eine M ethylengruppe des 1,2-Dime th y l- l,2,3,6 - tetrahydr o p h talsäu rean h y d rid s.(Synthese der D ih y d rocan tharsäu re .)Die der Darstellung des Dehydrocantharidins (X III) zunächstentgegenstehenden Schwierigkeiten veranlaßten uns,durch geeignete Reaktionen einen direkten Eingriff in dieMethylene in 3 imd 6 im „Butadien-addukt (IX ) zu versuchen.Im Verlaufe der letzten Zeit hat man mehr und mehr erkannt,daß bei ungesättigten Substanzen keineswegs immer dieDoppelbindimgen zuerst angegriffen werden, sondern daßhäufig — als Folge der bekannten Auflockerung — benachbarteMethylene reagieren. Beispiele für diese Erscheinungsind etwa die Reaktionen des Cyclohexens m it Sauerstoff*)oder Chinonen*), sowie die Oxydationen m it Selendioxyd.,Uns schien zunächst die Selendioxyd-Oxydation diegrößten Erfolgsaussichten zu besitzen, vor allem in der Varianteder Acetoxylierung bei Gegenwart von Essigsäureanhydrid*).W ir dachten etwa an die ReaktionsfolgeH O.COCH, H OH^ H O.COCH, H OH-H.O’ Cantharidin(D .Leider hat uns die sonst so elegante Se0 2 -Reaktion imvorliegenden Fall stark enttäuscht. Das Butadien-Adduktwird vom Selendioxyd nur schwer angegriffen. Es gelang,beim Arbeiten in Essigsäureanhydrid in der Wärme ein Monoacetoxyproduktvom Schmelzp. 101® zu fassen, doch war dieAusbeute gering und der ganze Versuchsverlauf lud wenig zu») Criegee, A. 622, 79, 84 (1936); B. 72, 1799 (1939). — Hock u.Mitarbeiter, Naturwiss. 24, 159 (1936); Z. Ang. 49, 565 (1936); B. 71,1430 (1938), 72, 1562 (1939). Weitere Literatur vgl. die nachfolgendeArbeit.*) Criegee, B. 69, 2758 (1936).’ ) Vgl. z. B. Alder u. Stein, A. 504, 205, 210 (1933).


22 Ziegler, Scherick und Krockow,einer weiteren Verfolgung dieses Reaktionsweges ein. DasAcetoxyprodukt wurde später noch auf einem anderen Wegeerhalten. Seiner eben beschriebenen BUdungsweise wird dieFormel X X , X = 0 C0 CH3 , gerecht, die das vorhandene Konfigurationsproblemzunächst offen läßt.In dieser Phase der Entwicklung unserer Arbeit reifteeine schon frühzeitig im Hinblick auf das vorliegende spezielleProblem der Substitution der CHa-Gruppen begonnene, aberunter allgemeineren Gesichtspunkten ausgeführte Paralleluntersuchungheran. Sie hatte sich zum Ziel gesetzt, dasProblem der glatten Substitution von Wasserstoff an einemeiner Doppelbindung benachbarten Kohlenstoffatom durchHalogen in beliebigen ungesättigten Verbindungen zu lösen. DieErgebnisse dieser Untersuchung werden in der nachfolgendenArbeit ausführlich geschildert. Es wurde gefunden, daß mandurch Erwärmen m it N-Brmisuccinimid die gewünschte Substitution,also etwa die Reaktion/ = \ /C O - C H , / H /CO-CH..Ö T H ,leicht und beinahe quantitativ verwirklichen kann. Auch istdie Umwandlung des Cyclohexens in ein Dibromsubstitutionsproduktm it mehr Bromsuccinimid möglich, das identischist m it dem festen Dibromid des Cyclohexadiens-1,3 vomSchmelzp. 108— 109®.Diese Reaktion wurde jetzt auf unser Butadienadduktübertragen. Dabei gelang die Einführung eines Bromatomsganz glatt. Die entstehende Bromverbindung hat in derHauptsache wohl die Formel (X X , X = B r ), für die allerdingszwei sterisch verschiedene Anordnungen des Broms denkbarsind. Daneben muß man m it der Möglichkeit von Allylverschiebungenrechnen, wobei gemäß X X — ► X X I dasBrom in die 4- und die Doppelbindung in die 5— 6 -Stellungwandert. Auch das Umlagerungsprodukt (X X I, X = B r) istin zwei räumlich verschiedenen Formen denkbar.Das Rohbromid zeigt zwar die richtige Zusammensetzung,ist aber nicht ganz einheitlich. Durch KrystaUisation kannman aus ihm eine kleine Menge eines Monobromids vom


H XDie Synthese des Cantharidins. 23XXX X ISchmelzp. 106® und eine größere eines Bromids vom Schmelzp-72® erhalten. Die zweite Substanz neigt zur spontanen B®r-Abspaltung, die andere ist beständiger. Auf Umlagerungenberuhende spontane Veränderungen scheinen möglich. Dafürsprechen die folgenden Beobachtimgen:Beim trockenen Erhitzen einiger Gramme des Monobromidsentstand einmal unter lebhafter HBr-Abspaltung mitetwa 50 Proc. d. Th. das hn vorigen Abschnitt ausführlich behandelteDehydrocantharidin (X III), eine Reaktion, die fürdie Darstellung dieser Substanz in Betracht käme, wenn sienicht inzwischen, wie früher dargelegt, durch etwas Besseresüberholt wäre. Als wir versuchten, dies Verfahren zu einerguten Darstellungsmethode des Dehydrocantharidins auszuarbeiten,waren unsere Ergebnisse sehr schwankend, je nachder angewandten Substanzmenge und der dadurch bedingtenverschiedenen Dauer der Versuche, sowie je nach dem Alterder Präparate. Die Abspaltung des Halogenwasserstoffs mitgeeigneten Aminen führte bisher überhaupt noch nicht zumZiel, doch steht zu erwarten, daß sich auch diese Schwierigkeitwird beheben lassen.Für weitere Untersuchungen haben wir nach diesen Erfahrungenregelmäßig ein frisch hergestelltes Rohbromid genommen,das bei allen im einzelnen aufgeklärten Umwandlungenals 6-Bromderivat (X X , X = B r ) reagiert.Mit dieser Konstitution ist allerdings die Tatsache wenigergut in Einklang, daß es in gar keiner Weise gelingt, das Monobromiddurch weiter fortgesetzte Behandlung mit Bromsuccinimidin ein Dibromderivat (das m it einem Bromaddukt an dasDienanhydrid identisch sein müßte), umzuwandeln. Dies Verhaltenwäre eher m it der allylisomeren Formel X X I, X = B rzu erklären, da dann das zweite Brom in unmittelbarer Nähedes ersten eintreten müßte. Dieser Rückschluß ist aber nichtzwingend und wahrscheinlich auch unzutreffend, weil, wie sich


26 Ziegler, Schenck und Krockow,Damit war ein weiteres, nunmehr schon relativ kompliziertgebautes Abwandlungsprodukt des Cantharidins in einerrecht glatt verlaufenden Reaktionsfolge synthetisiert.Als nicht absolut gleich erwiesen sich zunächst die Methylesterder synthetischen und der aus Cantharidin herstammendenDihydrocantharsäuren. Das synthetische Produkt schmolzauch nach mehrfachem Umkrystallisieren hartnäckig um 5®niedriger (60® statt richtig 65®). Das Gemisch beider schmolzbei 62,5®. Die synthetische Substanz hält offenbar eine Verunreinigungfest, die sich auf den Schmelzpunkt der freienSäure nicht auswirkt. Vielleicht handelt es sich um das Dihydroproduktdes Allylisomeren (X X IV ) unserer IsocantharsäureNr. 2. Groß ist die Verunreinigung vermutlich nicht,da Substanzen der hier besprochenen Art häufig hohe molekulareGefrierpunktsdepressionen zeigen. Später gelang es uns,auf einem Umweg auch den vollsynthetischen Dihydrocantharsäureesterauf den richtigen Schmelzpunkt zu bringen (vgl.weiter unten).Der kleine Schönheitsfehler hat uns veranlaßt, auch nachder allylisomeren Form X X IV der Lactonsäure X X II m itdem Hydroxylsauerstoff in 4-Stellimg zu suchen. Bin Zufallkam uns hier zu Hilfe. Es ist weiter oben davon die Rede gewesen,daß das Dibromid (X II) aus dem „Butadienaddukt“beim Erhitzen m it trockenem Trimethylamin auf 100® nebenwenig des flüchtigen „Dienanhydrids“ (Dehydrocantharidins)eine große Menge eines Rückstands gab, der natürlich zu einemgewissen Anteil einfach aus Trimethylaminbromhydrat bestand,zur Hauptsache aber unbekannter Natur war. Um dieArt der Hauptrichtung dieser Reaktion aufzuklären, kochtenwir diesen Rückstand m it Natronlauge, bis kein Trimethylaminmehr entwich, säuerten dann an und extrahierten erschöpfendm it Äther. Dabei gewannen wir erhebliche Anteileeines wohlkrystallisierten Produkts vom Schmelzp. 187®, dasm it Cantharsäure, bzw. unserer „Isocantharsäure Nr. 2“ vomSchmelzp. 214® isomer ist und gleichfalls den Charakter einerLactonsäure hat. Es kann sich hier lediglich um das drittehier noch fehlende Isomere (X X IV ) handeln, das wir „Pseudocantharsäure“nennen wollen, denn mehr als drei ungesättigte


Die Synthese des Cantharidins. 27Lactonsäuren dieser Art kann es nicht geben — y-Lactonevorausgesetzt und unter Ausschluß der an sich unwahrscheinlichenEnollactone. Die Bildung der „Pseudocantharsäure“ imVerfolg dieser Reaktionen ist nicht ganz durchsichtig. Vielleichtspielt ein quartäres Salz (X X V I) als Zwischenprodukteine Rolle, das aus dem Dibromid (X II) leicht entstehen .kannund aus dem der oben genannte, nicht flüchtige Rückstandvon der Darstellung des Dehydrocantharidins im wesentlichenbestehen könnte.Die neue „Pseudocantharsäure“ (XXrV) liefert, hydriert,ein Dihydroprodukt vom Schmelzp. 270—273®, das denSchmelzp. (263®) unserer beiden Präparate der Dihydrocantharsäure(XXV) deutlich erniedrigt und dessen Methylesterbei 100® schmilzt. Dies Produkt hat also offenbar mit unserersynthetischen Dihydrocantharsäure nichts zu tun und derenStruktur erscheint damit endgültig gesichert.Es ist nicht unwichtig, darauf hinzuweisen, daß sich ausdem Verhalten der Cantharsäure und ihrer zwei hier erstmalsbeschriebenen Isomeren auch ohne jede Beziehung zum Cantharidinund dessen als bekannt angenommener Lage derSauerstoffbrücke die Strukturformeln der 3 Substanzen inbezug auf die Stellung des Hydroxylsauerstoffs einwandfreiableiten lassen: 3 Isomere sind allein denkbar (eben X X II,X X III, X X IV , Enollactone ausgeschlossen, y-Lactone vorausgesetzt).Von diesen müssen die zwei m it dem Hydroxyl-0in 6 dasselbe Dihydroprodukt (Dihydrocantharsäure), dasdritte mit dem Hydroxyl-0 in 4 ein davon verschiedenes DihydroderivatDihydro-pseudo-cantharsäure (X X IV , hydriert)liefern. Damit ist die Konstitution der Dihydrokörper in einerneuen, unabhängigen Weise festgelegt. In unserer IsocantharsäüreNr. 2 kann bei bewiesener 6-Stellung des Hydroxyl-Sauerstoffs die Doppelbindung nach unserer Synthese nur inder 4— 5-Stellung liegen (X X II). Für die echte Cantharsäurebleibt dann die bisher schon stets angenommene Formel mitder Doppelbindung in 3,4-Stellung übrig (X X III).Unsere zuletzt besprochenen Versuche hatten zunächstin eine Methylengruppe (in 6 ) des „Butadienaddukts“ programmgemäßein Hydroxyl eingeführt. Für den Fortgang der


28 Ziegler, Schenck und Krockow,Synthese war es notwendig, auch das zweite Methylen (in 3)in ähnlicher Weise umzuformen. Am Monobromid (X X ,X = B r ) war der Versuch der weiteren Halogenierung gescheitert,es war aber denkbar, daß der jetzt leicht zugängliche6 -Acetoxykörper (X X , X = 0 C0 CH3) vom Schmelzp. 106® undder Ester unserer Isocantharsäure Nr. 2 erneut der Bromierungim Methylen m it Bromsuccinimid zugänglich sein würden.Cyclohexenolacetat (X X V II) ist, wie in der folgenden Arbeitgezeigt werden wird, nach diesem Verfahren bromierbar. Inunseren beiden Produkten liegen aber vergleichbare Atomanordnungenvor.Alle Versuche, diese Bromierung am Acetat (X X ,X = 0 C0 CH 3) und Ester (X X II a) zu erzwingen, verliefenleider ergebnislos. Die beiden Verbindungen sind ebenso reaktionsträgewie unser Monobromid. Diese Tatsache stützt fürdie letzte Substanz die von uns weiter oben bevorzugte Formulierungals normales, nicht umgelagertes Substitutionsprodukt(X X , X = Br).Schmilzt man den Ester unserer Isocantharsäure Nr. 2schließlich bei höherer Temperatur (135°) m it N-Bromsuccinimid zusammen — man arbeitet bei dem neuen Bromierungsverfahrensonst in siedendem Tetrachlorkohlenstoff — so trittein Halogenatom ein zu einem Monobromsubstitutionsproduktvom Schmelzp. 166®, in dem jedoch das Bromatom außerordentlichfest gebunden ist und z. B. nicht m it Silbemitratin Alkohol umgesetzt werden kann. Das Brom sitzt hieroffenbar nicht im 3-ständigen Methylen — dort müßte eswegen der Allylstellung leicht beweglich sein — sondern ausnahmsweisean der Doppelbindung (in 4 oder 5). Tatsächlichrichtet sich der Angriff des Bromsuccinimids gelegentlichauch gegen den Wasserstoff am doppelt gebundenenC-Atom, wenn die Reaktionsfähigkeit am benachbartenMethylen irgendwie herabgesetzt ist (vgl. die nachfolgendeArbeit).Erwies sich somit das Bromderivat vom Schmelzp. 166®als unbrauchbar für den Hauptzweck unserer Arbeit, so hates doch in anderer Hinsicht zur Abrundung unserer Versuchebeigetragen: Hydriert man es, so erhält man unter Eliminierung


Die Synthese des Cantharidins. 29des Brocas Dihydrocantharsäureester vom richtigen Schmelzp.65® (vgl. weiter oben).Mit dem Fehlschlagen dieser Experimente saß unsere vomButadien aus vorangetriebene Versuchsreihe einstweilen fest.Die verwandte Mühe war trotzdem nicht umsonst. Denn einmalhoffen wir, vom heute leicht zugänglichen Dehydrocantharidin(X III) aus neue, aussichtsreichere Wege zum Cantharidineröffnen zu können und außerdem konnten wir imVerlaufe dieses Abschnitts unserer Untersuchung zahlreicheErfahrungen sammeln, die der erfolgreichen Fortführung derGesamtarbeit zugute gekommen sind und noch kommen werden.Notwendig war nunmehr die Beschaffung einer Substanz,die sich mit einiger Wahrscheinlichkeit in 3,6-disubstituierteAbkömmlinge des Desoxycantharidins umwandeln lassenmußte. Dies stand zu erwarten von einem Additionsproduktvon Dimethyhnaleinsäureanhydrid an Cychhexadien.4. Das l,2-D im ethyl-3,6-endovinylen-hexahydroph ta ls ä u re a n h y d rid (3,6-Endovinylen-desoxycantha rid in ) und die P rod uk te seiner O x ydatio n.Die in der Überschrift genannte Substanz (X X V III) warbei Beginn unserer Arbeit noch nicht bekannt. Da DimethylmaleinsäureanhydridCyclopentadien und Butadien addiert,war m it Bestimmtheit zu erwarten, daß es sich auch mit Cyclohexadien(zu X X V III) zusammenlagern würde. Tatsächlichist dies ohne Schwierigkeiten möglich. Es ist noch nicht einmalnötig, die besonderen, bei der analogen Reaktion desButadiens beschriebenen Vorsichtsmaßregeln anzuwenden, dadie Neigung des cyclischen Diens zur Polymerisation geringerist als die des Butadiens. Vom Cyclohexadien geht allerdingsein gewisser Anteil durch Polymerisation verloren, auf daswertvolle Säureanhydrid berechnet, ist die Ausbeute aberpraktisch quantitativ. Das Addukt (X X V III) ist eine vorzüglichkrystallisierende Substanz vom Schmelzp. 263,5®. BeimKochen m it Lauge löst es sich langsam. Ansäuern ergibt ohnenachweisbare Zwischenbildung einer Dicarbonsäure direkt dasAnhydrid zurück. Die Verhältnisse liegen also ähnlich wiebeim Cantharidin.


30 Ziegler, Schenck und Krockow,Die Bedeutung des Produkts für eine mögliche Cantharidinsyntheseist ohne weiteres verständlich: Es erscheint möglich,die Vinylenbrücke oxydativ zu öffnen und so — direktoder über Zwischenstufen — etwa zu dem Diketon (X X IX )zu kommen, das nach der Reduktion zum Glycol Cantharidingeben könnte:H,H,N¿ Hrxxvm>^ c o\ ,CH,H,H,oX X IXCO> »3,6-GlycolITCantharidinAn diesen Weg dachten wir bei Inangriffnahme dieser —letzten — Versuchsreihe. Verwirklicht wurde er in dieser Formnicht. Gangbar war aber eine grundsätzlich ähnliche Variante.Erste Versuche, das „Cyclohexadienaddukt“ (X X V III)durch robuste Eingriffe etwa direkt in das Diketon (X X IX )umzuwandeln, führten nicht zum Ziel. W ir entschlossen unsdarauf, zunächst systematisch die Oxydation in abgestuiterForm zu untersuchen. Einzelne Teile dieser Arbeit erinnern,soweit sie die Konfiguration der Produkte betreffen, an Reaktionen,wie sie A ld e r und S te in ') in den letzten Jahren mitden Cyclopenta- und -hexadien-addukten des Maleinsäureanhydridsausgeführt haben. Insoweit halten wir unsere Ergebnissefür eine Ergänzung des bekannten Materials, abernicht für grundsätzlich neu. Sie bringen jedoch den exaktenNachweis, daß die von A ld e r und S te in entdeckten sterischenPrinzipien der Diensynthese auch für die Additionen des Dimethyhnaleinsäureanhydridsgelten.Das Cyclohexadienaddukt (XXV III)® ) muß nach diesenGesetzen die Konfiguration (X X X ) eines endo-Dicarbonsäure-‘) A. 614, 1. 15 (1934).*) Die Konfigurationsformeln X X X —X X X IV haben wir so geschrieben,wie es A lder u. Stein in ähnlich gelagerten Fällen getaa haben.Unseren Strukturformeln X X V IU , X X X V III und X X X IX würde esmehr entsprechen, wenn die ungesättigte Vinylen-Brücke nicht nach links,sondern nach oben gezeichnet wäre.


Die Synthese des Cantharidins. 31anhydrids haben. Ein isomeres exo-Anhydrid (X X X I) fandenwir auch nicht in Spuren. Der endo-Formel entspricht derVerlauf der Oxydation mit Hypobromit in alkalischer Lösung,die zu einer Bromlactonsäure (X X X II) mit unbestimmterStellung des Broms, und, je nach der weiteren Behandlung,entweder zu einer Oxylactonsäure (X X X II, bei * OH) odereinem Dilacton (X X X III) führt. Oxylactonsäure und Dilaciónsind leicht wechselseitig ineinander umzuwandehi. Danachkönnen ümen keine anderen Konfigurationen als die hierangegebenen zukommen.Die Wagner-Oxydation mit Kaliumpermanganat führtzu einem nicht laktonisierbaren Dioxyanhydrid, das nur dieFormel X X X IV besitzen kann. Die — an-sich nach Analogienselbstverständliche — eis-Stellung der beiden Hydroxyle zueinanderist auch durch Umwandlung der Substanz in einengut krystallisierten Acetonkörper bewiesen.XXXXXXIxxxinHOCH-Os iC H .H-^lH^l ^C OHOCH /'-'O ^X X X V IIDiketonX X IXCneçe^____ /(O.)H CHO/ XXXVCH.(Acetaobydrld)CHOCOCH,CH,•ACOcg “CH,CHOCOCH,XXXV IBei Gelegenheit der Darstellung dieses Dioxyanhydridshaben wir die bekannte Wagner-Oxydation, die wohl selten


32 Ziegler, Schenck und Krockow,sehx befriedigend verläuft, eingehend studiert und sie so weitverbessert, daß der Dioxykörper heute in 80-proc. Ausbeuteanfällt. Die Einzelheiten dieser Versuche, die auch für dasVerständnis der W agner-Oxydation vnchtig sind, sollenspäter in einer gesonderten Publikation beschrieben werden.Gegen den Angriff weiterer Oxydationsmittel ist das Dilacton( X X X III) außerordentlich beständig — es läßt sichz. B. aus kochender rauchender Salpetersäure umkrystallisieren.Es kam daher für unsere Zwecke als Ausgangsmaterialnicht weiter in Betracht.Das Dioxyanhydrid (X X X IV ) dagegen kann leicht inverschiedener Weise oxydativ weiter verändert werden. W irsetzten eine erste Versuchsserie in Richtung auf die durchX X X IV — ► X X X V — > X X X V I — V X X IX gekennzeichneteReaktionsfolge an, stellten aber fest, daß der DialdehydX X X V , vermutlich wegen intramolekularer Ringschlüsse,etwa zu X X X V II, sich nicht ganz wunschgemäß verhält. DemDialdehyd sind wir neuerdings auf einem von dem CriegeeschenVerfahren abweichenden Wege nochmals begegnet. Dabeifanden wir heraus, daß man durch Veresterung der Carboxyleallem Anschein nach die Aldeiiydgruppen freilegen kann. Wieweit diese Beobachtung etwa für die weitere Entwicklung einerCantharidinsynthese von Bedeutung sein kann, bleibt abzuwarten.Sehr glatt läßt sich das Dioxyanhydrid (X X X IV ) durchErwärmen m it Salpetersäure in weitere wichtige Produkte umwandeln.Dabei ist es notwendig, zunächst m it verdünnterund anschließend m it starker Salpetersäure zu oxydieren.Nimmt man von Anfang an starke Säure, so werden die Hydroxyledurch Nitratbildung (Dinitrat Schmelzp. 157— 158®)blockiert und bei weiterer energischer Einwirkung der Säureentstehen nur wenig definierte Substanzen.Mit, verdünnter Salpetersäure werden dagegen bei 100®die beiden Hydroxyle fast quantitativ in 2 Ketogruppen verwandelt.Diese Tatsache wurde allerdings nicht sofort erkannt,da das betreffende Oxydationsprodukt von der Zusammensetzungder Diketodicarbonsäure X X X V III farblosist, imd sich erst bei hohen Temperaturen nahe seinem


Die Synthese des Cantharidins. 33Schmelzp. (330®) gelb färbt. Mit Diazomethan gibt die Substanzrasch einen leuchtend citronengelben, prächtig krystallisierendenDimethylester vom Schmelzp. 173®. Hier tretensomit die a-Diketon-Eigenschaften sehr charakteristisch hervor.Die Farblosigkeit der Säure muß darauf beruhen, daßsich die Carboxylgruppen lactolartig an die Ketongruppen addierenzu dem Produkt X X X IX , das dem oben beschriebenenDilacton (X X X III) verwandt wäre^). Die Ringe springen abersehr leicht wieder auf, denn die alkalischen Lösungen der Diketosäuresind gelb. Weiter gelingt es leicht, durch Kochenm it Essigsäureanhydrid das gelbe Diketo-dicarbonsäureanhydrid(Schmelzp. 330®) herzustellen, das sich aber beim Stehenan der Luft unter spontaner Wasseraufnahme allmähhchwieder entfärbt. Das Anhydrid bildet sich offenbar auch ausder Dicarbonsäure vor dem Schmelzen, daher die Gleichheitder Schmelzpunkte von Säure und Anhydrid und die Gelbfärbungder Säure bei höherer Temperatur.CO— 0/C H , /C H .H,C ¿ 0 C ^C O O H H ,(T H 0 .(i0 - C 0 - C / H,(> 'C irC H ,¿ 0 ¿ ^ C O O H H . i HO.i-O-CO-iv »¿t-CH,X X X V III X X X IX XLDampft man das Diketon auf dem Wasserbade m it starkerSalpetersäure ab, so geht es wieder fast quantitativ in eineneue, prächtig krystallisierende Substanz über, die sich alsdas doppelte Anhydrid (XL) der 1 ,2-Dimethyl-cyclohexan-1,2,3,6-tetracarbonsäure erwiesen hat. In dieser Phase derOxydation springt also der eine Ring auf.Das unmethylierte Analogon dieses Anhydrids habenF arm er und W arren*) durch Permanganatoxydation desAddukts aus Cyclohexadien und Maleinsäureanhydrid dargestellt.Das von uns angewandte mehrstufige Verfahren be-•) Zur Erklärung der Farblosigkeit reicht die Annahme der Additioneiner Carboxylgruppe aus.*) Soc. 192«, 897; C. 192», I I , ' 732.Annalen der Chemie. 661. Band. 3


34 Ziegler, Scheuch und Krockow,währt sich beim Dimethylderivat besser. Die gleichen Autorenhaben ihr Tetracarbonsäureanhydrid auch über ein Adduktvon Muconsäureester an Maleinsäureanhydrid hinweg erhaltenund man könnte an eine ähnliche Synthese auch in unseremFall denken. Sie bietet aber einstweilen keinerlei Vorteilegegenüber unserem Vorgehen. Die Konstitution des Dianhydrids')(X L ) ist von uns durch verschiedene Reaktionensichergestellt worden, insbesondere durch Umwandlung ineinen Tetramethylester (Schmelzp. 108— 109“) mittels Diazomethanbei Gegenwart von etwas Wasser.Aus dem Anhydrid läßt sich die zugrunde liegende Tetracarbonsäurein geeigneter Weise annähernd rein hersteilen.Ihre Neigung zur Rückanhydrisierung ist aber groß.Eine Tetracarbonsäure dieser Konstitution kann in verschiedenenstereoisomeren Formen auf treten. Aus dem Anhydridgewinnt man natürlich die Modifikation m it allen4Carboxylen auf einer Seite der Ringebene. Läßt man dieVariationsmöglichkeit an den beiden quartären * Kohlenstoffatomen(Formel X L ) außer acht — sterische Umlagerungenkönnen hier nicht eintreten — , so sind außer der eben genanntennoch zwei weitere Formen denkbar, die man in bezug auf dieCarboxyle als 1,2,6-m, 2-trans und 1,2-m, 3,6-irons bezeichnenkann. Denkt man sich zusätzlich benachbarte cis-Carboxylesoweit als möglich anhydrisiert und führt man als weiteresab wandelndes Prinzip völlige oder partielle Veresterung ein,so kommt man zu einer großen Mannigfaltigkeit denkbarerFormen, von denen wir einige, weil ein Zusammenhang m itdem Cantharidin wichtig, dargestellt und näher charakterisierthaben. Eine völlige Entwirrung aller strukturchemischen undsterischen Beziehungen muß allerdings einer späteren ArbeitVorbehalten bleiben.Der oben behandelte 1,2,3,6 -cis-Tetramethylester (X L Ia )vom Schmelzp. 108— 109® gibt beim Kochen m it starkemAlkali unter Freilegung der Carboxyle in 3 und 6 einen Dimethylester,der sich nur äußerst schwer weiter verseifen läßt,*) Die Substanz hat dieselbe analytische Zusammensetzung wie dasDiketosäureanhydrid (X X IX ).


Die Synthese des Cantharidins. 35und in dem deshalb die Estergruppen sicher an den quartärenKohlenstoffatomen stehen. Der Schmelzpunkt liegt bei 208®.Verestert man diese Substanz mit Diazomethan zurück, soschmilzt der so gewonnene Tetramethylester bei 110—111®,also fast genau so, wie das Ausgangsprodukt. Im Gemischgeben die zwei Präparate aber eine starke Schmelzpunktsdepression.Dies zeigt, daß bei der alkalischen Verseifung, wiein der Regel bei hydrierten Phtalsäureestern, Umlagerung indie traris-Form eingetreten ist. Da sich in den genannten Vergleichskörpernunter vergleichbaren Bedingungen die Umlagerungenstets praktisch quantitativ abspielen, so kann beiunserer Tetracarbonsäure mit Sicherheit angenommen werden,daß die Umlagerung zweimal eintritt. Der Dimethylester vomSchmelzp. 208® hätte danach die Konfiguration X L II, derdaraus wieder entstandene Tetramethylester wäre X L IIa .Einen Dimethylester von ganz anderen Eigenschaften (öligesProdukt) kann man gewinnen, wenn man den 1,2,3,6-m-Tetramethylester (X L Ia) einige Zeit mit konstant siedenderSalzsäure kocht. Dies Produkt gibt beim Erhitzen unterMethanolabspaltung leicht das doppelte Anhydrid zurück undist der isomere Dimethylester (XLI).HO,C\ HO,C CHO,CHHICO^CH,\ CO,CH,CH^H CH, HO,C CH,X L IX L II(In X L Ia und X L IIa CH, statt H*).H O XX L IIIIIH ^CO,CH,HO.CCH,


36 Ziegler, Sehende und Krockow,Behandlung des Dianhydrids mit der berechneten Menge Natriummethylatin der Kälte führt zum Dinatriumsalz eines weiteren — festen —Dimethylesters, dessen Eigenschaften variieren, je nachdem, ob man vordem Ansäuern das Salz — bei schwach alkalischer Reaktion — eindampftoder schon vor dem Eindampfen ansäuert. Die Produkte sind noch nichtgenau charakterisiert; ihre Einheitlichkeit ist zweifelhaft. Die Stellungder Methyle ist offen. Wie weit bei den offenbar leicht eintretenden Umwandlungenstcrische Umlagerungen und intramolekulare Umesterungenmitsprechen, bleibt zu klären. Dieses — von uns kurz „Methylatester“genannte — Produkt, kann mit Diazomethan leicht in Tetramethylesterverwandelt werden, wobei man gegenüber der direkten Veresterung desDianhydrids die Hälfte des Diazomethans spart. Je nach der Vorgeschichtedes ,,Methylatesters“ erhält man den 1,2,3,6-cis- (X LIa) oder den 1,2-cis-3,6 -trans-Tetraester (X L II a).Der Tetraester läßt sich unter völligem Verzicht auf dieVerwendung von Diazomethan leicht auch so darstellen, daßman das trockne Dinatriumsalz des „Methylatesters“ m it Dimethylsulfaterwärmt. Dann bekommt man regelmäßig unterUmlagerung den l,2-m-3,6-irans-Ester vom Schmelzp. 110bis 111» (X L IIa ).Diese Verhältnisse waren ausführlicher zu schildern, daman durch Verseifung des eben zuletzt genannten Produktsleicht in größeren Mengen den oben schon beschriebenen Dimethylester(X L II) vom Schmelzp. 208® erhält und weil dieseSubstanz m it zwei freien und deshalb zum weiteren Abbaugeeigneten Carboxylen in 3,6 -Stellung uns jetzt endlich inwenigen Schritten zum Cantharidin geführt hat.Für die Beurteilung des Verlaufs der einzelnen eben genanntenReaktionen sei gesagt, daß alle Einzelstufen so gutdurchgearbeitet wurden und so glatt verlaufen, daß dieserentscheidend wichtige Dimethylester etwa in der gleichenGewichtsmenge anfällt, wie anfangs Dimethylmaleinsäureanhydrideingesetzt wurde. Von hier an fällt dann allerdingsdie Ergiebigkeit der Reaktionen bis zum Cantharidin stark ab.5. D ie S ynthese der C a n th a rs äu re u n d desC a n th a rid in s .Für die Beseitigung der beiden freien Carboxyle in 3,6 imDimethylester X L II unter gleichzeitiger Einführung andererleicht abwandelbarer Substituenten in das dann übrigbleibende


Die Synthese des Cantharidins. 37Kohlenstoffgerüst des Desoxycantharidins kommen verschiedeneReaktionen in Betracht, die zwar noch alle auf ihreGangbarkeit und Ergiebigkeit hin geprüft werden sollen, vonderen Nennung im einzelnen hier aber abgesehen werden kann.W ir griffen als besonders einfach auszuführen das Verfahrendes Silbersalzabbaus mit Brom') heraus. Es müßte,auf unseren Ester übertragen, folgerichtig den Dimethylesterdes sogenannten Cantharidindibromids (X L III) (oder eiaesRaumisomeren hiervon) ergeben. Das Cantharidindibromid isteine Substanz, die aus Cantharidin mit Bromwasserstoff erhaltenwerden kann.Das SUbersalz imseres Dimethylesters (X L II) reagiert, ingeeigneter Weise hergestellt, in Tetrachlorkohlenstoff lebhaftmit dem Brom unter COa-Entwicklung und Bildung von AgBr.*) Die erste der Fachwelt bekanntgewordene Beschreibung dieserReaktion stammt von Bockem üller und H offm ann [A. 519, 165— 172(1935)], nachdem schon vor langer Zeit Borodine [A. 119, 121—123(1861)] die Existenz einer Reaktion CHj COOAg + Brj = COj + AgBr+ C!H,Br vermutet und Schützenberger (J. 1862, 248) die der UmsetzungCHjCOONa + CU = N aJ + COj + CHjCl bewiesen hatte.Unabhängig hiervon und offenbar etwa gleichzeitig (die erste Bekanntgabedurch Bockem üller erfolgte anläßlich eines Vortrags am 12. Mai1935, vgl. a. a. O. S. 165, Fußnote 1) haben C. und H. Hunsdiecker undE. Vogt (F. P. 80394 mit der deutschen Priorität vom 8 . April 1935,C. 1987, I, 2258) die Bedeutung der Reaktion erkannt. Die Fachweltist auf das am 2. April 1936 ausgelegte Patent jedoch sicherlich erst ausdem Zentralblattreferat aufmerksam geworden. Später haben T.N. M ehta, V. S. M ehta u. V. B. Thoser [Ind. News Edit. J. Indianchem. Soc. 3, 137, 166 (1940); C. 1941, II, 874] und schließlich A. Lüttringhausu. Schade [B. 74, 1565 (1941)] die Reaktion beschrieben.Die Ergebnisse der indischen Forscher konnten den letztgenanntenAutoren in Anbetracht der Zeitverhältnisse bei der Abfassung ihrer Arbeitnicht bekannt sein. Den Anteil von Bockem üller und H offm ann ander Erschließung der neuen Abbaureaktion haben L üttrin g h a u s undSchade dagegen übersehen.Im Einverständnis mit Herrn L üttrin g h a u s und auf seinenWunsch hin bringen wir diese Klarstellung bei Gelegenheit der vorliegendenArbeit.Ergänzung bei der Korrektur: H. und C. H u n s d ie c k e r habenihre Erfahrungen neuerdings auch in einer Fachzeitschrift [B. 75, 291(1942)] publiziert.


38 Ziegler, Schenck und Krockow,Der Abbau verläuft jedoch nicht einheitlich. Das Abbauproduktenthält saure und neutrale Anteile. Die Neutralteile sindschwach gelbliche, stark bromhaltige Öle, die m itunter nacheinigem Stehen eine gewisse Menge von Krystallen abscheiden.Die Krystalle (Schmelzp. 115— 116®) sind nicht der eigentlicherwartete Dibromdimethylester (X L III), sie enthalten ICHsBrweniger und haben offenbar die Struktur des Hydro-bromcantharsäuremethylesters(X L IV , CH3 statt H*), d. h. es istanschließend an den Abbau gleich eine Lactonisierung eingetreten,wie sie bei Estern von y-Halogensäuren häufig vorkommt.Die Krystallisationsfähigkeit des Neutralöls hängt abervon Zufälligkeiten beim Silbersalzabbau ab. Sicher und ingrößeren Mengen erhält man ein krystallisiertes Produkt nachlängerem Kochen des Öles m it konstant siedender Bromwasserstoffsäure.Diese Substanz (Schmelzp. 186®) ist die dem Esterzugehörige freie Säure (X L IV ), die m it Diazomethan den dannsofort gut krystallisierenden Ester zurückgibt.Der Zusammensetzung nach könnte diese Säure Hydrobromcantharsäuresein, wie sie G ad am e r unter den Einwirkungsproduktenvon HBr auf Cantharidin gefunden hat.Darauf stimmt aber der Schmelzpunkt nicht, der für die rac.Hydrobromcantharsäure zu 218—220® angegeben wird, auchnicht die Tatsache, daß unsere Verbindung m it 1 Mol Krystallwasserkrystallisiert*). An der Struktur unserer Substanzkann nach der Art ihrer Entstehung nicht gezweifelt werden.Folglich muß sie zur Gadamerschen Verbindung stereoisomersein. Dies ist ganz zwanglos verständlich, da das durch Brsubstituierte Kohlenstoffatom asymmetrisch ist.W ir haben somit in der Säure vom Schmelzp. 186® dieepi-Hydro-hrom-cantharsäure vor uns. Wie die beiden denkbarenKonfigurationen auf die Gadamersche und unsereSäure zu verteilen sind, dafür fehlt jeder sichere Anhaltspunkt.Die Frage ist auch schwierig zu entscheiden, da bei allen Reaktionen,die man etwa zum Entscheid heranziehen könnte,') Es handelt sich wirklich um krystallwasserhaltige Lactonsäureund nicht etwa um die Oxydicarbonsäure, wie man durch Titration ohneweiteres feststellen kann.


Die Synthese des Cantharidins. 39das Brom am asymmetrischen C-Atom selbst reagieren würde,womit die bekannten Deutungsschwierigkeiten verbunden sind^).Mit der unmittelbaren Bildung des Esters der epi-Hydrobrom-cantharsäurebeim Silbersalz-Abbau des Dimethylesters(X L II) an Stelle des erwarteten Esters des Cantharidindibromids^)(X L III) hatten wir — zum ersten und einstweileneinzigen Male in der langen Entwicklung — Glück. Denn fürdas Cantharidindibromid war noch kein Rückweg zum Cantharidinbekannt. Dagegen ist die echte Hydrobromcantharsäuredie einzige Substanz, von der aus Gadam er, wie S. 12schon erwähnt, eine Teilsynthese des Cantharidins verwirklichenkonnte. Der Naturstoff bildet sich daraus bei einerganz einfachen thermischen Zersetzung neben Cantharsäure(XLVI), eine Reaktion, die man am einfachsten gemäßXLIV — ► XLV ->• I deutet.H BrX L III\ /CH,^COjCH,H. -CO,CH,'CH,/\H BrWir hofften, daß die gleiche Reaktion auch bei unsererepi-Hydrobromcantharsäure möglich sein würde, und sahen unsdarin auch nicht getäuscht: Erhitzt man einige Milligramm derSubstanz über einem kleinen Flämmchen vorsichtig zumSchmelzen, so geht Bromwasserstoff weg. Bei weiterem Erhitzendestilliert die Substanz und bleibt an den kälteren*) In der weiter vorn zitierten Arbeit von W oodward und L o ftfieldwerden auch t)berlegungen zur Frage der Konfiguration des Cantharidinsangestellt. Die Schlüsse der Autoren hinsichtlich dieser Substanzsind mit den unsrigen (Abschnitt 7) identisch. Die gleichfalls versuchteFestlegung der Stellung des Broms in der Hydrobromcantharsäure er-.scheint uns unsicher.2) Es ist allerdings zweifelhaft, ob der — sterisch vermutlich eineranderen Reihe angehörende — Ester des Cantharidinbromids unterunseren Versuchsbedingungen beständig ist. Nach gewissen Angaben vonR u d o lp h [Ar. 254, 433, 450 (1916)] scheint er zur Zersetzung zu neigen.Ob diese, wie bei uns, in einer CHjBr-Abspaltung besteht, bleibt zu untersuchen.


40 Ziegler, Schenck und Krockow,HCH,H PH¿0 ,H.\cS,XLVH PHCantharidin (I)X L IV¿0H^ > - - C H ,H X L V I [= (XXIII)]Teilen des benutzten Reagenzgläschens in Form eines baldteilweise erstarrenden Tröpfchens hängen. Eine Spur dersalbenähnlichen Masse erzeugt auf der Lippe nach 1 Stunde,auf dem Unterarm nach etwa 12 Stunden sehr charakteristischeBlasen, die sich von echten Cantharidinblasen in keiner Weiseunterscheiden. Die Zeiten entsprechen den für die Entwicklungder Cantharidinwirkung aus der Literatur bekannten.M it diesem Versuch war die Synthese des Cantharidinsim Prinzip gelungen und es bedurfte zu ihrer Vollendung nurnoch der Herausarbeitung des reinen Materials.Nach dem Gelingen dieses Versuchs hat uns das Glück inunserer Cantharidinarbeit sofort wieder verlassen. Als wirnämlich die thermische Zersetzung m it mehr Material undunter verschiedenen, insbesondere milderen Bedingungenwiederholten, um nunmehr das krystallisierte Cantharidin abzuscheiden,wollte dies in gar keiner Weise gelingen. Soweitwir — sogar in vorzüglicher Ausbeute — gut krystallisiertesMaterial isolierten, erwies es sich als reine Cantharsäure (X L V I),deren Synthese damit — bis auf die Stufe des Silbersalzabbaus(vgl. weiter unten) — sogar bemerkenswert glatt gelungenwar. Außerdem bildet sich nebenher infolge einer zusätzlichenWasserabspaltung etwas Dehydrocantharidin (X III),erkennbar an seinem Geruch und durch seine Flüchtigkeit abzutrennen.Die blasenziehende W irkung zeigten natürlich allevon uns dargestellten rohen Zersetzungsprodukte der ej>i-Hydrobromcantharsäure.


Die Synthese des Cantharidins. 41Bei dieser Sachlage entschlossen wir uns zunächst, unsereRohpräparate an Hand der physiologischen Reaktion quantitativauszutesten. Krystallisiertes natürliches Cantharidinzeigte, in Olivenöl in möghchst definierter Form auf die Hautgebracht, am Unterarm*) in Mengen von 10 y“) eine ebenwahrnehmbare Blase, in Mengen von 5— 6 y eine deutlicheRötung, 1 y ist unwirksam. Dabei ist die quantitative Auswertungder Rötung besser, da die Güte der Blasenbildungetwas von Zufällen abhängt.Reine Cantharsäure und reines Dehydrocantharidin erwiesensich bei dieser Probe glücklicherweise auch in großenDosen als völlig unwirksam®). Unsere Rohschmelzen zeigtenmit 200—300 y beginnende Cantharidinwirkung, mit 500 ydeutliche Blasenbildung, d. h. sie enthielten etwa 2— 4 Proc.Cantharidin, und es war kein Wunder, daß wir dieses beiunseren ersten notwendigerweise kleinen Versuchsansätzennicht zu isolieren vermochten.Mau wird verstehen, daß wir nunmehr — kurz vor demZiel — davon abgesehen haben, erst wieder neue, etwa ergiebigereDarstellungsmethoden zu suchen. W ir haben vielmehrjetzt, nach nochmaliger Herstellung der epi-Hydrobromcantharsäure,deren thermische Zersetzung in etwas größeremMaßstabe ausgeführt und alles daran gesetzt, die kleinen gebildetenCantharidinanteile rein herauszuarbeiten. Das istdenn auch — stufenweise — gelungen. Einzelheiten dieserletzten mühevollen Arbeit sind aus dem experimentellen Teilzu ersehen. Die Schwierigkeit liegt darin, daß bei kleinen Can-’) Die Versuche hat Herr Krockow an sich selbst ausgeführt,Ziegler.In Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis, Berlin 1930,findet sich auf S. 791 ein physiologischer Cantharidinnachweis ähnlichdem unsrigen beschrieben, nach dem die Haut noch durch „0,00015 gCantharidin“ (150y) „bis zur Blasenbildung“ gereizt werden könne. Manerkennt, daß «ir die Empfindlichkeit der Reaktion um eine Zehnerpotenzsteigern konnten.*) Später zeigte es sich, daß Dehydrocantharidin in ganz großenDosen auch eine gewisse Hautreizung, insbesondere eine Rötung hervorruft.Der Abstand der Wirkung von der des Cantharidins ist aber so groß,daß eine Verwechslung der zwei Substanzen auf Grund des Blasentestsausgeschlossen ist.


42 Ziegler, Schenck und Krockow,thaxidingehalten die physikalischen Eigenschaften — Löslichkeitsverhältnisse,Flüchtigkeit und dergleichen — der Substanzin Mischungen sich ändern, sowie darin, daß bei der Zersetzungder epi-Hydrobromcantharsäure neben den bekanntenauch noch in kleinen Mengen Undefinierte Stoffe entstehen,deren Abtrennung man in Vergleichsmischungen anderweitighergestellter Präparate nicht gut ausprobieren kann. Trotzdemkamen wir schließlich zum Ziel. Als Erfolg solcher Bemühungenfielen uns zuerst etwa 4 mg eines Produkts in dieHände, das nach seinem unscharf zwischen 190 und 200®liegenden Schmelzpunkt immerhin im wesentlichen aus Cantharidinbestehen konnte. Im Blasentest fanden wir allerdingsnur einen Gehalt von etwa 30 Proc. Eine sofort angestellteNachprüfung der Empfindlichkeit der Versuchsperson gegennatürliches Cantharidin ergab, daß sich die Empfindlichkeitinfolge häufiger Proben etwa im Verhältnis 3 :1 verringerthatte. Darauf setzten wir auf die breite empfindliche H autflächean der Innenseite eines Unterarmes nebeneinander zweiSerien von Testen abnehmender Konzentration m it natürlichemCantharidin und unserem synthetischen Material. Diezwei Reihen von Proben entsprachen sich jetzt vollkommen:W ir hatten tatsächlich ein physiologisch bereits als praktischrein anzusehendes Cantharidin gefaßt. Es war dann nichtmehr schwer, insgesamt etwa 50 mg schmelzpunktsreine Substanzdarzustellen, die durch Mischprobe^) identifiziert wurde.Damit war das wissenschaftliche Problem der Cantharidinsynthesegelöst.Ideal ist das Verfahren, wie eingangs dieser Arbeit angedeutet,offenbar nicht. Die vorletzte Phase verläuft schlecht,die letzte äußerst unbefriedigend. Die Gründe hierfür werdenim folgenden Abschnitt besprochen.6 . N ebenergebnisse u n d F o lge ru n g e n .Beim Abbau des Silbersalzes des Dimethylesters (X L II) ist dieepi-Hydrobromcantharsäure nicht das einzige gebildete Reaktionsprodukt.Es ist oben schon erwähnt, daß neben den Neutralteilen, die den Ester') Und durch Anlocken von Insekten ( G ö r n it z , a. a. 0.).


Die Synthese des Cantharidins. 43dieser Säure enthalten, nooh saure Anteile auftreten, in denen wir zweiProdukte eines Aaiftseitig verlaufenden Abbaus isolieren konnten, nämlichX L V II und X L V n i. Beide könnten durch Wiederholung des Prozessesfür die Cantharidinsynthese noch nutzbar gemacht werden. Der Abbaubleibt offenbar deshalb zum Teil in der Mitte der Reaktionsfolge stehen,weil sich durch Nebenreaktionen Bromwasserstoff bildet, der aus demDisilbersalz die Carboxylgruppen teilweise freilegt').COOHH0/CH,,¿-CO.CH,H,!CO^■^CH,H \;ooHHx L v mXLVII(in X L V nia H statt CH,)XLIXWeiter liefern die Neutralteile nach dem Kochen mit Bromwasserstoffnicht nur epi-Hydrobromcantharsäure — die im Wasser relativschwer löslich ist —, sondern daneben noch die dem Ester X L V III entsprechendewesentlich leichter lösliche Lactondicarbonsäure (XLVUIa),die sich auch durch saure Verseifung des Esters X LV IU gewinnen ließ.Die Lactondicarbonsäure (XLV IIIa) gibt merkwürdigerweise beimErhitzen für sich oder mit Acetanhydrid ein Säureanhydrid, was mit derFormel X L V IIIa nicht in Einklang steht. Wir halten es für möglich,daß das Anhydrid einen d-Lactonring in 3,6-Stellung enthält (XLIX),eine Formel, wie sie ähnlich vielleicht auch für den oben nach (XLVIII)formulierten Ester in Betracht kommen könnte, wenn wir sie auch nichtfür wahrscheinlich halten. Eher denken wir an eine gründliche Umlagerungder heterocyclischen Systeme bei der Anhydrisierung der Säure. Ziehtman die Möglichkeit eines ö-Lactonringes in 3,6-Stellung in Betracht,so kann man verstehen, weshalb diese Substanz auch in den Neutralteilenvorkommt. Es könnte eine solche Lactonbildung nach halbseitigemAbbau auch direkt aus dem Silbersalz von X L V II entstehen, und dieCarboxyle würden dann erst nach der Verseifung mit Bromwasserstofffrei. Darauf stimmt, daß der Methoxylgehalt der ersten Neutralteilehöher ist, als er sich für epi-Hydrobromcantharsäureester berechnet“).*) Es ist nicht unbedingt sicher, ob die Substanzen dabei epi-Hydrobromcantharsäure geben, da sie auch Produkte einer Verzweigungdes Reaktionsverlaufes in sterischer Hinsicht sein könnten.^) Die hier angenommenen polycyclischen


44 Ziegler, Schenck und Krockow,Auf die Summe aller identifizierten Beaktionsprodukte bezogen,verläuft der Silbersalzabbau mit Brom gar nicht schlecht. Reinste epi-Hydrobromcantharsäure liefert er mit etwa 20 Proc.In der Endphase hängt der Verlauf der thermischen Zersetzung derbeiden jetzt bekannten Hydrobromcantharsäuren offenbar stark von derKonfiguration dieser Säuren ab. Daß Abspaltungen von Bromwasserstofifaus stereoisomeren cyclischen Bromverbindungen verschieden leicht erfolgen,ist eine altbekannte Erscheinung. G adam ers „echte“ Hydrobromcantharsäuregibt den Versuchsbeschreibungen nach etwa hälftigCantharidin und Cantharsäure, auch tritt die spontane Zersetzung allemAnschein nach leichter ein als in unserer „E pi“-Säure. Zu einer Nacharbeitungder Gadamerschen Versuche sind wir bisher nicht gekommen.Die epi-Hydrobromcantharsäure ist offenbar das für die Cantharidinbildungsterisch weniger geeignete Produkt, ja es erscheint denkbar, daßunser Cantharidin überhaupt nur von einem kleinen Gehalt unserer epi-Säure an G adam ers Hydrobromcantharsäure herrührt. Wenn auchunsere neue Säure einen völlig einheitlichen Eindruck macht, so könntendoch etwa Mischkrystalle vorliegen, die sich durch Krystallisation nichtweiter trennen lassen. Der Entscheid wird durch nochmaliges Studiumvon G adam ers Säure möglich sein.Daraus folgt die Anregung, unsere Cantharidinsynthese durch Erzeugungder eigentlichen Hydrobromcantharsäure zu verbessern. Mitdiesem Problem steht die Frage nach dem sterischen Verlauf des Silbersalzabbauesin engem Zusammenhang. Wenn zwischen der ursprünglichenStellung der abzubauenden Carboxylgruppen und der Stellung desneu eintretenden Broms irgendeine bestimmte Beziehung besteht, so istzu erwarten, daß die echte Hydrobromcantharsäure aus dem Dimethylestereiner konfigurativ anderen Tetracarbonsäure entsteht. Und zwarentweder aus dem oben schon beschriebenen öligen l,2,3,6-ci«-Ester(X LI) oder dem bisher noch nicht dargestellten l,2,6-cis-3-imn«-Ester(X L III). Ein Versuch des Abbaues des ersteren verlief wenig befriedigend,das Ergebnis besagt aber nicht viel, da hier die Herstellung des Silbersalzesin einer zum Abbau geeigneten Form Schwierigkeiten macht undSilbersalze ähnlicher äußerer Eigenschaften auch in dem von uns ausführlichstudierten Beispiel keine guten Ergebnisse gaben. Der an zweiterStelle genannte Ester wird voraussichtlich nur schwer zugänglich sein,da seine Darstellung eine halbseitige Umlagerung eines der 3,6-Carboxyleder ursprünglichen (l,2,3,6-ci«)-Tetracarbonsäure erfordert.Wir rechnen aber auch stark damit, daß bei einem so gewaltsamenEingriff in das Molekülgefüge, wie ihn der Abbau des Salzes mit Bromunzweifelhaft mit sich bringt, die Konfiguration des Ausgangsstoffes ganzohne Einfluß auf die Natur des Endproduktes ist. Dann würde aus allenDimethylestern unsere epi-Hydrobromcantharsäure entstehen.Damit ist eine Richtung der Fortführung unserer Arbeit angedeutet.Es wird nicht die einzige sein.


7. Die K o n fig u ra tio n des C a n th arid in s.Aus den schon von G adam er geklärten Beziehungenzwischen Cantharidin und Hydrobromcantharsäure läßt sich,und diese Betrachtung ist nunmehr leicht zu verstehen, füidenNaturstoff selbst die gegenseitige cis-Stellung von Carboxylenund Brückensauerstoff ableiten (IV, X = 0 ) . Hydrobromcantharsäureist, wie G adam er in besonderen Versuchenüberzeugend dargetan hat*), das erste Einwirkungsprodukt vonBromwasserstoff auf Cantharidin, sie ist Zwischenprodukt aufdem Wege der Bildung des Endprodukts Cantharidindibromid(X L III, verseift und anhydrisiert). Bei der Öffnung der Brückewird ledighch eines der beiden asymmetrischen C-Atome (3,wenn man Hydrobromcantharsäure gemäß X LIV schreibt)direkt angegriffen, die Stellung des Broms ist deshalb nachder Umsetzung unbestimmt. Die Hydroxylgruppe, die dadurchzunächst gemäß XLV freigelegt wird, muß so stehenbleiben, wie die Brücke ursprünglich gestanden hat. Da dasHydroxyl leicht zur Hydrobromcantharsäure lactonisierbarist, muß es mit den Carboxylen auf einer Seite der Ringebeneliegen, d. h. Cantharidin ist das exo-Derivat in bezug auf dieCarboxyle. Anders lägen die Dinge, wenn Hydrobromcantharsäureetwa aus der Dicarbonsäureform des Cantharidindibromids(X L III, verseift) durch Verlust von Bromwasserstoffentstünde. Dann könnte man nichts Sicheres über die Konfigurationdes Cantharidins aussagen. Eine solche Bildungsweiseder Säure kommt aber, wie erwähnt, nach Gadam ernicht in Frage.Auch bei der Rückbildung des Cantharidins aus Hydrobromcantharsäurebzw. epi-Hydrobromcantharsäure wird dieden Hydroxylsauerstoff (in 6 , Formel XLV) tragende Valenznicht direkt berührt. Daher dürfte auch aus ihr die Lageder Sauerstoffbrücke und der Carboxyle auf einer Seite derEbene des Cyclohexanringes zu folgern sein.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft uud der Schering-A.-O.,Berlin, insbesondere deren Direktor, Herrn Dr. S talm ann, habenwir für die Unterstützung der vorliegenden Arbeit bestens zu danken.>) Ar. 252, 638 (1914).Die Synthese des Cantharidins. 45


Ziegler, Schenck und Krockow,Beschreibung der Versuche.Versuche zu Abschnitt 1 (W e n z, W eber).M e th y lie ru n g von 3,6-B n d o m e th y le n-h e x a h y d ro p h tals ä u re d im e th y le s te r.Für den Verlauf der folgenden Versuche ist es gleichgültig,ob man von der cis-Form oder der trans Form des inder Überschrift genannten Esters ausgeht. Der cis-Ester entstehtleicht durch Anlagerung von Cyclopentadien an Maleinsäureanhydridnach D ie ls und A ld e r, Hydrierung (100 bis150 Atm. Hg, 100— 150® Essigester, Ranay-N ickel) und Veresterungdes Dihydroanhydrids m it Methanol-Schwefelsäure.Der trans-Ester bildet sich hieraus bei kurzem Kochen in abs.Methanol m it einigen Procenten des Estergewichts Methylat.Für die Darstellung des Tripkenylmethyl-natriums diente regelmäßigdas Verfahren der Ätherspaltung'): 100 g reinster Triphenylcarbinolmethylätherwerden in 1 Liter absolutem Äther gelöst, mit 50 g verstäubtemNatrium gelinde geschüttelt (Stickstoffröhre quer zur Bewegungsrichtung).Die Hauptreaktion ist vom Moment der Rotfärbungab in etwa 24 Stunden beendet. W ir schüttelten regelmäßig zur Beseitigungjedes Restes an Triphenylcarbinol-methyläther noch 1 Wochelang weiter. Die entstehende tiefrote Lösung von (C,H5 )3 CNa ist reichlich0,3 molar. Sie ist beliebig lange haltbar. Vor der Verwendung läßt manbei senkrecht stehender Röhre gut absetzen und gießt in ein Vorratsgefäßfür luftempfindliche Substanzen^) über. Für die Wertbestimmung genügtbei einwandfrei klaren Lösungen die Titration des Alkalis nach dem Zersetzenmit Wasser, sonst das früher’ ) angegebene Verfahren. Die Konzentrationläßt sich bei Verwendung von weniger Lösungsmittel anfangsleicht auf 0 , 6 n steigern.Versuch 1. Man trägt 21,2 g des oben genannten Estersbei Zimmertemperatur in 800 ccm 0,3 n-(C6Hs)3CNa-Lösungein. Die Lösung wird heller rot und das orange gefärbteDienolat scheidet sich aus. Man schmilzt die Schlenk-Röhrezu und schüttelt 24 Stunden lang. Dann kühlt man m it Eis-Kochsalz und gibt vorsichtig 45 g Jodmethyl oder — besser —28 ccm Dimethylsulfat (entsäuert, frisch i. V. destilliert) zu.Die Stickstoffröhre wird erneut zugeschmolzen, auf Zimmer-') Ziegler u. T h ie lm ann, B. 56, 1740 (1923).A. 473, 20, 30 (1929). 3) A. 473, 21 (1929).


Die Synthese des Cantharidins. 47temperatur gebracht und nochmals über Nacht geschüttelt.Anschließend wäscht man das völlig entfärbte Gemisch mitwäßrigem Ammoniak [(6 1 1 3 )2 8 0 4 !) und m it Wasser und _entferntden Äther. Der Rückstand wird mit 50 g KOH in250 ccm Methanol 72 Stunden lang gekocht, darauf mitDampf vom Methanol befreit. Nach dem Abkühlen trenntman die wäßrig alkalische Schicht vom auskrystallisierten Triphenylmethanab, bringt sie auf etwa 1 0 0 ccm und säuert mitSalzsäure stark an. Die nach einigen Stunden abgesaugteAusfällung wiegt trocken 15,8 g.Die Trennung in „Methylencantharidin“ (V, X = CH2)und tra?j5 -„Methylencantharidinsäure“ (VI, X = CH2) kannjetzt durch Verreiben mit Sodalösung in der Kälte vorgenommenwerden. Besser ist es, man kocht zunächst mit 1 Liter (Rückstand2,6 g), dann nochmals m it V2 Liter Petroläther (60—80®)aus (Rückstand 2,3 g). Die Lösung liefert beim Abkühlen undnach dem Konzentrieren insgesamt 12 g „Methylencantharidin“vom Schmelzp. 203® (206® nach nochmaligem weiterenUmlösen), das sind 62 Proc. d. Th. [Analyse, Vergleich miteinem nach D iels und Olsen*) hergestellten Präparat].Die in Petroläther unlöslichen Anteile (2,3 g) lösen sichglatt in kalter dünner Sodalösung. Viermalige Umkrystallisationaus Essigester nach dem Wiederausfällen mit Säure:1,5 g irons-„Methylencantharidinsäure“ (farblose Krystalle)vom Schmelzp. 320— 323".26 mg Subst.: 2,44 ccm “/i„-NaOH (Methanol-Wasaer, Phenolphtalein).— 4,84 mg Subst.: 11,040 mg COj, 3,300 mg H^O.C „H „0 , Ber. Äquival.-Gew. 106 C 62,26 H 7,55Gef. „ 106,5 „ 62,22 „ 7,63.Ester der ,,Methylencantharidinsäure“ : Aus ,,Methylencantharidin“ überdas Silbersalz mit Jodmethyl wie Cantharidinsäuredimethylester^). FarbloseKrystalle, Schmelzp. roh 54“, 57“ nach Subl. i. V.2,463 mg Subst.: 6,76 mg AgJ.C „H „ 0 j(0 CH3 ), Ber. OCH3 25,82 Gef. 25,83.Ester der tran«-„Methylencantharidinsäure“ : Aus der Säure mit Diazomethan;Umkristallisation aus wenig Petroläther (40—60“), Schmelzp. 44“.>) a.a.O . ») H om olka, B. 19, 1083 (1886).


48 Ziegler, Schenclt und Krockow,4,553 mg Subst.; 8,72 mg AgJ.Gef. OCH3 25,29 Ber. vgl. oben.In sämtlichen MutterlaOgen (Petroläther von der Extraktion, Essigestervon der irans-Säure und wäßrige Lösung von der ersten Abscheidungwurde lange und mit großer Sorgfalt — aber ohne Erfolg — nach weiterendefinierten Substanzen gesucht, insbesondere nach dem e*o-Anhydrid(IV, X = CHj).Außer diesem soeben ausführlich geschilderten Versuch wurden nochzahlreiche weitere Methylierungen bei geänderten Bedingungen durchgeführt(vgl. allgemeinen Teil). Sie sollen hier nicht alle ausführlich beschriebenwerden. Hinweise auf einzelne von ihnen finden sich weiterunten bei den jetzt zu besprechenden Versuchen.Versuche zur Methylierung des Norcantharidinsäuredimethylesters.1. Ein genau wie oben mit Norcantharidinsäuredimethylester angestellterVersuch lieferte beim Ansäuern der wäßrig alkalischen Lösungvon der Verseifung nur wenig eines in Soda leicht löslichen Niederschlages,aber auch nach längerem Stehen krystallisierte keine Spur von Cantharidin.Der Niederschlag war gegen Permanganat stark ungesättigt. Vergleichsversuchemit natürlichem Cantharidin ergaben, daß dieses vielstündigesKochen mit alkoholischer Lauge ohne weiteres verträgt. Die Komplikationtritt somit nicht etwa erst in der Verseifungsphase auf. LängereExtraktion der wäßrigen Lösung mit Äther im Schacherl-Apparatliefert ein gegen Permanganat gleichfalls stark ungesättigtes, teilweisekrystallisierendes saures öl.2. Das Ergebnis ist nicht anders, wenn man anfänglich Norcantharidincstcrund Triphenylmethylnatrium bei Zimmertemperatur nur 15 Minutenzusammenläßt und dann rasch auf - 80“ abkühlt und mit Diraethylsulfat50 Stunden bei dieser Temperatur, dann noch 3 Stunden bei - 13“stehen läßt und jetzt aufarbeitet.Ein Parallelversuch mit dem ,,Metliylen“-Analogon ergab etwa30 Proc. ,,Methylencantharidin‘'.3. Eine Stickstoffröhre mit Triphenylmethylnatriumlösung wurdein einem Bad mit Aceton-Trockoneis unter raschem Schütteln in senkrechterRichtung auf - 80“ abgekühlt, wobei sich das Triphenylmethylnatriumin sehr fein krystallisierter Form abscheidet. Dann gab manden Norcantharldinsäuredimethylester zu und schüttelte — dauernd bei- 80“ — 4 Tage. Anschließend wurde weitere 24 Stunden mit Dimethylsulfatbehandelt. Auch bei diesem Versuch erhielt man am Schluß duroliExtraktion mit Ätlirr eine ungesättij;te Substanz.


Vennche 2 11 Abschnitt 2 (Siebert).Futnarsäurenitril'). Eine Mischung von 50 g Fumarsaurediamid,260 g säurefreiem, lufttrocknem*) p-Toluolsulfochlorid und 600 ccm überKOH getrockneten Pyridins*) wird unter Rühren im Ölbad im Verlauf1 Stunde bis gerade zum Sieden angeheizt. Es wird von diesem Momentan für 20 Minuten am Kochen gehalten. Die Reaktionszeit ist genau ausprobiert.Kürzeres oder längeres Kochen vermindert die Ausbeute stark.Man destilliert nun unter Verwendung einer Widmer-Spirale und einerin K&Itemischung stehenden Vorlage das Pyridin im Wasserstrahlvakuumbei einer Wasserbadtemperatur von 50“ ab (keine höhere Temperatur,da sonst größere Mengen Nitril mit übergehen). Zur Bindung der aus den250 g Sulfoohlorid gebildeten Säure würden 200 ccm Pyridin ausreichen.Es dürfen aber höchstens 350 ccm Pyridin abdestilliert werden, damit einÜberschuß an Pyridin bleibt. Nach beendigter Destillation versetzt manden noch warmen Rückstand sofort mit 50 ccm Wasser und zieht anschließendmit Äther im Schacherl-Apparat aus. Nach Verdampfungdes Äthers bleibt ein Gemisch von Pyridin und Fumärsäuredinitril zurück,aus dem beim Stehen der größte Teil des Nitrils auskrystallisiert. DasNitril wird abgesaugt. Das Filtrat versetzt man mit dem gleichen VolumenWasser. Das noch ausgeschiedene Nitril wird nach dem Trocknen an derLuft mit der Hauptmenge vereinigt und unter Atmosphärendruck destilliert.Ausbeute: 23 g Nitril = 6 8 Proc. d. Th. Zur weiteren Reinigung kannman das Nitril aus dem gleichen Volum Toluol umkrystallisieren.trans-4,5-Dicyan-cyclohexen-{l) (X I).Versuch 1. 0,2 Mol Fumamitril (15,6 g) und 0,3 Mol Butadien(16 g) wurden in 50 ccm Toluol 24 Stunden im Einschluß;rohr auf 100® erhitzt. Anschließende Destillation i. V. ergab6—7 g = 25 Proc. d. Th. des gewünschten Addukts (Siedep. 160bis 170®, 15 mm) neben viel undestillierbarem kautschukartigemRückstand. Die Substanz schmilzt bei 125® inMischung mit Fumamitril (Schmelzp. 96®) bei 94®.Versuch 2.Die Synthese des Cantharidins. 49Ber. N 2L2 Gef. N 20,31 (Rohprodukt).Ansatz wie oben, jedoch 20 g Butadien,30 ccm Toluol, 1,9 g Fumamitril. Man erhält 2,2 g Addukt,= 70 Proc. d. Th., doch ist die Herausarbeitung aus den») Vgl. D.R.P. 512226.*) Technisches Produkt mit kaltem Wasser gewaschen und aufFließpapier an der Luft getrocknet.•) Qualität,,rein“ der Ges. für Teerverwertung, Duisburg-Meiderich.Annalen der Chemie. 661. Band. 4


50 Ziegler, Schenck und Krockow,erheblichen Anteilen im Destillierrückstand verkohlendenPolymerisats nicht leicht.Versuch 3. (Versuch im strömenden Butadien.)Apparatur nach Figur. Im mit Eia gekühlten Vorrattgeftß A befindensich 101 g flüssiges Butadien. Die leiohtveret&ndliche Vorriohtnng Bdient zusammen mit der Bremskapillare C zur Aufreobterhaltung eineskonstanten langsamen Butadienstromes. Dieselbe ist bereits von Zieglerund Ja k o b i) benutzt und ausführlich beschrieben worden. Der Kolben Dmit der Lösung von 33 g Fumars&uredinitril in 26 com Toluol befindetsich in einem Ölbad, das auf 17fr—180® geheiit wird. Die Temperaturin der Lösung beträgt 131". Die Falle E dient zur Kondensation desButadiens und ist auf - 80“ gekühlt. Ein Chlorcaloiumrohr schützt dieApparatur vor Zutritt von Luftfeuchtigkeit. Die Apparatur besteht ganzaus Glas. Die Verbindungen besorgen mit Picein gedichtete Schliffe (S).Im Laufe von 76 Stunden wurden in A 101 g Butadien verdampft. In Ewurden 92,4 g Dien kondensiert. Das nach Maßgabe seines Partialdruckesbei der Kühlertemperatur von 20“ mit übergegangene Toluol ist bei diesenWerten berücksichtigt. Die Fallen E und A werden jetzt vertauscht unddie Wanderung des Butadiens kaim von neuem beginnen. Hierbei bleibtdas beim ersten Versuch mit übergegangene Toluol in dem in A stehendenGefäß zurück und kann gewogen werden. Die folgende Tabelle gibt eineÜbersicht.Versuchs (Versuch im strömenden Butadien).Dauer derPeriodein •>PeriodeVerdampftesDienin gKondensiertesDienin gAbsorbiertesDienin gProc. dertheoretischenMenge1 76 1 0 1 92,4 8 , 6 342 73 92,3 84,6 7.7 30,53 118 84,6 79,3 5,3 2 14 165 79,3 73,7 5,6 2 2 , 25 1 2 0 73,7 73,7 0*) A. 611, 45, 58 (1934).Zusammen 27,2 107,7


Die Synthese des Cantharidins. 51Nach 4 Wechseln hatten 27,2 g Butadien reagiert, dassind 107,7 Proc. d. Th. In einer 5. Periode wurde das verdampfteButadien quantitativ in E. wieder kondensiert. ZurAufarbeitung wurde das warme Reaktionsgut in einen Säbelkolbenumgefüllt und i. V. destilliert. Bei 15 mm gingen bei165® 44 g Dicyancyclohexen über (76 Proc. d. Th.). Eine Kautschukbildungwar nicht eingetreten.1,2-Dimethyl-l, 2,3,6-Utrahydr(yphtalsäurearihydrid (IX ).Versuch 1. [In strömendem Butadien, die Versuche imBombenrohr werden übergangen^).]In der eben geschilderten Apparatur setzten wir um:50 g Dimethyhnalemsäureanhydrid, 25 ccm Dekalin (Siedepunktder Mischung 192®) und 92,6 g Butadien. Trotz derwesentlich höheren Temperatur reagiert das Butadien viellangsamer. Nach 8 -maliger Wiederholung des Durchleitens(jeweils absorbierte Menge 2,5— 4,5 g) sind innerhalb von insgesamt720 Stunden 25,2 g Butadien (= 117 Proc.) verschwunden,ohne daß die Absorption schon ganz beendet wäre.Offenbar bildet sich inrnier noch eine kleine Menge Polymerisat.Da eine Probe zeigte, daß der größte Teil des Dimethylmaleinsäureanhydridsverschwunden war, wurde der Versuchabgebrochen.Trotz sehr befriedigenden Verlaufs der Diensynthese istdie Herausarbeitung des reinen Reaktionsprodukts nicht ganzeinfach, die Trennung von Resten des Dimethyltnaleinsäure-anhydrids macht Schwierigkeiten. Es wurden verschiedeneVerfahren ausprobiert. Die beste Methode wird unten beiVersuch 2 angegeben.Man destilliert im Sichelkolben Dekalin und Säureanhydridezur Trennung von Kautschuk einmal über, nimmtdas Destillat m it kochender Lauge auf und bläst das Dekalinmit Dampf ab. Die alkalische Lösung wird mit Salzsäure übersättigt,worauf sich die Dimethyl-tetrahydrophtalsäure neben*) Wir erhielten im Bombenrohr bei Gegenwart von Toluol aus 13 gDimethylmaleinsäureanhydrid 4 g Dimethyltetrahydrophtalsäure. W oodwardund L oftfie ld (a. a. O.) 4 g Säure aus 12 g des Anhydrids.


52 Ziegler, Schenck und Krockow,Dimethylmaleinsäureanhydrid ausscheidet. Die abgesaugteund getrocknete Ausfällung wurde dann i. HoChv. bei 100®sublimiert, wobei der H auptteil des Dimethylmaleinsäureanhydridsherauskommt, und die schwer flüchtige Dicarbonsäurezurückbleibt. Schmelzen der Dicarbonsäure bei 200®und anschließende Destillation i. V. lieferte ein Präparat desButadienaddukts, das bei 89®, das ist 11® zu tief, schmolz.Daher nahm man wieder m it KOH auf, säuerte an und destilliertefraktioniert m it Dampf. Anfangs kam Dimethylmaleinsäureanhydrid.Es folgten Gemische dieses m it dem Butadien-Addukt. Als das feste Destillat den Schmelzpunkt von 100®zeigte, brach man die Destillation ab, isolierte und anhydrisiertedie zurückbleibende Dicarbonsäure. So konnte einsauberes Präparat des „Butadien-Addukts“ vom richtigenSchmelzp. 100® gewonnen werden. Diese Aufarbeitung ist abersehr verlustreich.Versuch 2 (Darstellung im Autoklaven). Das Reaktionsgefäß,eia kupferner Schüttelautoklav von 3 Liter Inhalt,wird m it 185 g Dimethylmaleinsäureanhydrid und 80 g Butadien(das Butadien ist bei —80® in einer offenen Glasampullekondensiert, die unmittelbar vor dem Schließen des Autoklavenan der Thermometerhülse des Deckels befestigt wird)beschickt. Unter Schütteln wird auf 160® geheizt. Nach26-stündigem Erhitzen ist der Druck von 14 A tü auf 2 Atügesunken. Man läßt den Autoklaven erkalten und destilliertsodann das Reaktionsgut in einem Säbelkolben unter gewöhnlichemDruck; erhalten werden 202 g Destillat, während imKolben ein Rückstand von Polymerisat verbleibt.Zur weiteren Aufarbeitung hat man 2 Möglichkeiten.a) Man kocht das Destillat mit 160 g K OH in 2 Litern Wasser aufund treibt flüchtige Anteile durch längeres Einleiten von Wasserdampfab. Dann schüttelt man die alkalische Lösung zur völligen Klärung mitTierkohle, filtriert und fällt mit konzentrierter Salzsäure aus. Die getrockneteund staubfein geriebene AusfäUung wird jetzt im Soxhlet-Apparat 24 Stunden lang mit Benzol extrahiert. Man bekommt im Filterrückstandetwa 100 g reine Dicarbonsäure, die zunächst vorsichtig geschmolzenund dann destilliert wird. Siedep. 265— 269“. Ausbeute: 80 bis85 g = etwa 50 Proc. d. Th., wenn man in Rechnung stellt, daß aus demExtraktionsbenzol noch 50— 60 g Dimethylmaleinsäureanhydrid zurück­


gewonnen werden können. Das rasch erstarrende Destillat schmilzt nacheinmaligem Umlösen aus Ligroin bei 100°.b) [besser^)]. Das Destillat wird in 360 ccm Eisessig gelöst.Unter Eiskühlimg und Rühren läßt man nach und nachso viel Brom zutropfen, bis ein nachweisbarer Bromüberschußbestehen bleibt, was etwa bei 115 g Brom erreicht wird. Obgleichder Hauptteil des Dibromids sofort ausfällt, läßt manüber Nacht stehen, saugt sodann ab und wäscht m it Eisessig.Darauf wird das abgesaugte Produkt in einer weiten Porzellanschaleauf dem Wasserbade getrocknet. Erhalten werden183 g Dibromid (X II) vom Schmelzp. 181®; das sind 53,5 Proc.d. Th., wenn man in Rechnung stellt, daß aus dem Filtratdurch Wasserdampfdestillation 58 g Dimethyhnaleinsäureanhydrid,das kein Brom aufnimmt, gewonnen werden.Zur Darstellung des Anhydrids (IX ) kocht man 210 gdes Dibromids (X II) 2 Stunden lang in 900 ccm Methanol mit90 g Zinkwolle. Lebhafte Reaktion unter Verschwinden desZinks. Man filtriert, wenn nötig nach vorheriger Behandlungmit Tierkohle, und destilliert 850 ccm Methanol ab. Diezurückbleibende Flüssigkeit wird gerade bis zur beginnendenTrübung m it Wasser versetzt und in Wssser eingerührt;Gresamtmenge Wasser: 2,1 Liter. Nach Stehen über Nachtwird abgesaugt und gut in Wasser gewaschen. Man trocknetauf Ton und destilliert bei Atmosphärendruck. Umkrystallisationwie oben. Schmelzp. 101®. Ausbeute nach Aufarbeitungder Mutterlauge über 90 Proc.Anhydrid (IX).Die Synthese des Cantharidins. 634,241mg Subst.: 10,34 mg CQ„ 2,64 mg H,0.CioH„0, Ber. C 66,67 H 6,67Gef. „ 66,49 „ 6,87.Dicarbonsäure (aus alkalischer Lösung ausgefällt, getrocknet,Schmelzp. 200»).4,263 mg Subst.: 9,50 mg CO,, 2,77 mg H,0.Ber. C 60,5 H 7,05Gef. „ 60,92 „ 7,29.l,2-Dimethyl-4,5-dibrom-hexakydr


64 Ziegler, Schenck und Krockow,wie oben beschrieben, aus dem rohen ersten Destillat von der Diensynthesehergestellt. Bei der Darstellung aus reinem Butadienaddukt wurde dieBeobachtung gemacht, daß, bei Verwendung von CCI4 als Lösungsmittel,die Ausbeuten mit Vergrößerung des Ansatzes stark fallen;5 g „Butadien-Addukt“ werden in 30 ccm (X31< mit 1,6 ccm Bromin 10 pcm CCI4 versetzt. Die Mischung erwftrmt sich und scheidet dasDibromid krystallin ab. Erhalten: 8 g = 85 Proc. Gleiche Versuchemit 21 g und 50 g „Addukt“ gaben nur 73,5 bzw. 50 Proc. d. Th. Gleichzeitigmacht sich HBr-Abspaltung bemerkbar^). Beim Arbeiten in Eisessigentstehen regelmäßig 85— 90 Proc. d. Th.Das Bro mid läßt sich aus Benaol oder — besser — Essigsäureanhydridumlösen. Höchster beobachteter Schmelzp. 181“.0,2932 g Subst.: 17,0 ccm “/lo-AgNO,.C,oH„OjBr, Ber. Br 47,00 Gef. Br 46,5.Desoxycantharidin (X).10 g des reinen „Butadien-Addukts“ hydrierte man in20 ccm Essigester m it Pd-BaS0 4 . In 80 Minuten wurde dieberechnete Menge von 1240 ccm (0®, 760 mm) Wasserstoff aufgenommen.Dann stand die Reaktion. Aufarbeitung durchDestillation; 9 g Desoxycantharidin vom Siedep. 270®. DasDestillat erstarrt zunächst glasig und wird später, besondersschnell beim Brechen und Kratzen m it dem Metallspatel,krystallin. Schmelzp. 129®. Weitere Eigenschaften: vgl. A llgemeinenTeil.Dibromid X l l und Alkalilauge.W ir gaben 17 g Dibromid in kleineren Anteilen in einesiedende Lösung von 15 g NaOH in 50 ccm Wasser. JedePortion ging unter lebhafter Reaktion in Lösung. Nachdemalles Dibromid zugegeben war, konnte an einer herauspipettiertenProbe durch Titration festgestellt werden, daßbereits eine praktisch vollkonmiene Abspaltung von Bromwasserstoffeingetreten war. Versuche, die sofort oder nach') W oodw ard und L o ftfie ld (a. a. O.) haben bei dieser Reaktiondie Bildung eines einfach ungesättigten Monobromids (Schmelzp. 89— 90“)als Nebenprodukt nachgewiesen. — Die gleichen Autoren erhielten beider Bromierung der freien Dicarbonsäure eine Bromlactonsäure vomSchmelzp. 198,6— 199“. Auch diese Substanz wurde von uns schon dargestellt(vgl. Dissertation S iebert, a.a.O .).


Die Synthese des Cantharidins. 5515-stündigem Kochen auf gearbeitet wurden, gaben keinenUnterschied im Resultat. Zur Aufarbeitung säuerten wir diem it Wasser verdünnte Reaktionslösung mit 20 ccm konz.Schwefelsäiu’e an und extrahierten die Lösung über Nachtm it Äther. Der Rückstand der Extraktion wurde mit wenigÄther verrieben, abgesaugt und getrocknet; 8 g. [Es konuntbisweilen vor, daß der Rückstand nach dem Verdampfen desÄthers schwierig oder gar nicht zur Krystallisation zu bringenist. Durch eine Vakuumdestillation erhält man auch in diesemFalle reines krystallisiertes Äthylenoxyd- bzw. Keto-anhydrid(XrV bzw. X IV a) Siedep. 202“ bei 11mm.] Je nach demSäuregehalt der Extraktionsflüssigkeit erhält man bei derExtraktion verschiedene Gemische von Äthylenoxyd-anhydridund Äthylenoxyd-dicarbonsäure. Das Rohprodukt kochtenwir dreimal m it Ligroin aus. Beim Abkühlen schieden sichKrystalle ab. Sie schmolzen nach vorhergehender Sublimationi. V. bei 182®. Äthylenoxyd- bzw. Keto-Anhydrid (X IV bzw.X IV a).3,863 mg Subst.: 8,62 mg CO,, 2,18 mg H,0.CioH„0, Ber. C 61,2 H 6,1Gef. „ 60,80 „ 6,27 .Den Rückstand von der Ligroinauskochung verrieben wirmit Chloroform, saugten ab und trockneten. Die so erhalteneÄthylenoxyd-dicarbonsäure schmolz bei 178®.4,056 mg Subst.: 8,34 mg CO,, 2,425 mg H,0.C,„Hi,Oj Ber. C 56,1 H 6,54Gef. „ 56,09 „ 6,64.0,2690 g Subst.: 24,95 com “/,j-NaOH (in Wasser, Phenolphtalein).Äquival.-Gew. Ber. 107 Gef. 107.i , 2-Dimethyl-l, 2-dihydro-phtalsäureanhydrid (XIII) und-phtalsäure.W ir beschreiben hier lediglich die erste aufgefundeneBildungsweise der Substanz. Hinsichtlich anderer vergeblicherVersuche verweisen wir auf die Dissertation eines von


56 Ziegler, Schenck und Krockow,UDS^). Die neueren, besseren Darstellungsmethoden werdenin einer späteren Arbeit beschrieben werden.Auf 20 g „Dibromid“ (X II) kondensiert man in einemBombenrohr bei —80® 50 g wasserfreies Trimethylamin undschmilzt das Rohr zu. Das Rohr wird (ohne Schutzmantel)20 Stunden lang in einer „Wasserbadkanone“ erhitzt. Nachstarkem Abkühlen öffnet man das Rohr, destilliert das im verbrauchteTrimethylamin in ein tiefgekühltes Vorratsgefäßzurück und erhitzt dann den festen weißen Rückstand nochkurze Zeit auf 100® i. V. Man kratzt jetzt den Rückstandrasch heraus (er ist hygroskopisch) und sublimiert ihn inPortionen bei 100® i. V. der Ölluftpumpe. Zum Sublimierendienen etwa 5— 6 cm weite, einem Saugröhrchen ähnliche Gefäßem it tief eingeiührtem zylindrischen, unten gerundetemKühler. Man streicht das halbfeste Destillat auf Ton undwiederholt die Sublimation noch mehrmals, wobei man jeweilszu Beginn ölige Tröpfchen am Kühler venvirft. So kommtTTiau zu einem Präparat vom Schmelzp. 63— 67® (1,3 g).Schmelzpunkt nach einer Destillation i. V. (Siedep. 112® bei2 mm) 70®. Zusatz — auch geringer Mengen — „Butadienaddukt“(Schmelzp. 100®) erhöhen den Schmelzpunkt bereitsdeutlich (Mischkrystallbildung, vgl. Allgemeinen Teil).4,204 mg Subst.: 10,36 mg CO,, 2,26 mg H ,0.Ci„Hi„0, Ber. C 67,4 H 5,62Gef. „ 67,21 „ 5,98.Quantitative Hydrierung •. 22,8 mg dieses „Dienanhydrids“ brauchtenbei 20" und 756 mm 5,85 ccm H , gegen ber. 6,2 ccm (38 mg des reinenButadien-Addukts brauchten unter gleichen Bedingungen 5,22 ccm H ,0gegen 5,3 ccm d. Th.). Davon wurden 3,3 ccm in 5 Minuten, der Rest inweiteren 100 Minuten aufgenommen. Der einfach ungesättigte Vergleichskörperbenötigte zur restlosen Absättigung mit dem gleichenKontakt 300 Minuten. Eine besonders rasche H,-Aufnahme zu Anfangwar nicht zu beobachten.In einem größeren Versuch brauchten 0,5 g „Dienanhydrid“114 ccm H , gegen berechnet 126 ccm. Die Aufarbeitung ergab reinesDesoxycantharidin, Schmelzp. 129°.') S iebert, Über hydrierte 1 ,2-Dimethylphtabäuren und ihreAbkömmlinge. Dissertation Halle a. S. 1937.


Die Synthese des Cantharidins. 57Die freie Dimethyl-dihydrophtaUäure, aus dem Anhydrid durchAücalibehandlung und Ansäuern (kalt) gewonnen, ist in Wasser mäßigleicht löslich und schmilzt unter Rückbildung des Anhydrids bei 158®.Dibromid des Dienanhydrids i 0,2 g Anhydrid in 0,5 ccm Eisessigwerden unter Kühlung mit 0,18 g Brom in 0,6 ccm Eisessig versetzt. Nachkurzer Zeit krystalUsieren 0,1 g Dibromid aus. Schmelzp. 126®.5,986 mg Subst.: 6,65 mg AgBr.C.oHjoOjBr, Ber. Br 47,45 Gef. Br 47,49.In der Mutterlauge befindet sich ein leichter lösliches Produkt vonniedrigerem Schmelzpunkt. Wiederholung der Bromierung mit demDibromid (126®) lieferte das Dibromid unverändert zurück.Dehydrocantharidin-imid (XVI).Tn 0,5 g geschmolzenes „Dienanhydrid“ (X III) wurde einlangsamer Strom von NH3 eingeleitet, und die Temperaturlangscim auf 250® gesteigert (V2 Stunde). Die erstarrte Schmelzekrystallisierte man mehrmals aus Wasser um und sublimiertenochmals i. Hochv., Schmelzp. 136® [Gadamer^) gibt verschiedeneSchmelzpunkte zwischen 136 und 142® an].Versuche zu Abschnitt 3.Butadien-Addukt und Bromsuccinimid: 6-Brom-l,2-dimethyl-1,2,3,6-tetrahydrophtalsäureanhydrid (X X , X = Br) (Schenck).Man kocht 18 g „Butadien-Addukt“ und 18 g feinst zerriebenesN-Bromsuccinünid (98—99 Proc.) in 80 ccm trocknemTetrachlorkohlenstoff unter Rückfluß (CaCla-Rohr). Die Hauptreaktionläuft schon in der ersten Stunde ab, bis zum völligenVerschwinden des aktiven Halogens braucht man in der Regelweitere 4 Stunden Kochens. Die Gesamtdauer hängt etwasvon der Güte des Bromsuccinimids ab (vgl. die folgende Arbeit).Man stellt in Eis und saugt nach einigen Stunden das abgeschiedeneSuccinimid ab (10,5g, d .h . etwa 0,5g zuviel.Das Mehr entfällt auf ein schwer lösliches Nebenprodukt, dasbeim Auflösen des Imids in Wasser zurückbleibt).Das Filtrat befreit man bei höchstens 50® Badtemperaturi. V. vom Lösungsmittel. Die zurückbleibende schwach gelb->) Ar. 260, 199, 214, 219 (1922).


58 Ziegler, Schenck und Krockow ,liehe, dicke Flüssigkeit erstarrt innerhalb von 2 Tagen völlig.(Gef. Br 30,4 Proc. Ber. 30,9 Proc.) Ausbeute 24— 25 g,Schmelzp. 43— 53“.Das Produkt läßt sich bei 25— 30® Badtemperatur imabsoluten Vakuum gegen einen vom Leitungswasser durchflossenenKühler sublimieren: Schmelzp. 58®.Nach 4 Wochen langem Stehen der Tetrachlorkohlenstofflösunghatte sich einmal eine kleine Menge farbloserKrystalle vom Schmelzp. 104— 106® abgeschieden, umkrystallisierbaraus Alkohol auf Zusatz von etwas Wasser (Schmelzpunkt106®).Der darauf unternommene Versuch, frisch dargestelltesRohbromid in gleicher Weise umzulösen, gab, auch nach Animpfenm it der eben beschriebenen Substanz, eine Krystallisationvom Schmelzp. 72®.3,670 mg Subst. (106®): 2,64 mg AgBr. — 3,836 mg Subst. (78»):2,74 mg AgBr.CioHiiOjBr Ber. Br 30,9 Gef. Br 30,65, 30,42.Das Halogen wird aus beiden Substanzen schon nachkurzem Kochen m it Silbernitrat in Alkohol quantitativ abgespalten.Thermische Zersetzung ■. W ir erhitzten 5 g rohes Bromproduktm it eingetauchtem Thermometer. Bei etwa 150® beganneine lebhafte HBr-Bntwicklung, die nach 15 Minuten— Temperatur jetzt 180“ — beendet war. Destillation lieferte3 g eines aromatisch riechenden Öles, das sich in 40 ccm2 n-NaOH beim Kochen löste. Die filtrierte Lösung gibt nachdem Abkühlen auf Zusatz von 10 ccm konz. HCl eine farbloseFällung, die nach dem Isolieren und Trocknen 2,8 g wog.Schmelzp. 158“ unter Wasserabspaltung. Mischprobe m it1 , 2-Dim£thyl-dthydrophialsäure aus „Dienanhydrid“. Die Säurewurde jetzt vorsichtig destilliert. Das Destillat schmolz bei6 8 ®und zeigte alle Eigenschaften des Dienanhydrids. WeitereIdentifikation durch das Dibromid vom Schmelzp. 126®.(Hinsichtlich unserer weiteren Erfahrungen m it der thermischenZersetzung des „Monobromids“ vgl. Allgemeinen Teil).


Die Synthese des Cantharidins. 69H ydrolyse des 6-Brom-l,2-dim ethyltetra h y d ro p h talsäu re a n h y d rid s .Isocantharsäure Nr. 2 (X X II) und l,2-Dimethyl-6-acetoxy-1,2,3,6-tetrahydrophtakäurcanhydrid (X X , X=OCOCHs).W ir kochten die eben beschriebene bromhaltige Verbindungm it wäßriger Natronlauge (z. B. 170 ccm 20-proc. Laugeauf 51 g Bromid). Das Bromid schmilzt zunächst und gehtinnerhalb von 10 Minuten bei häufigem Schütteln in Lösung.Mit den Wasserdämpfen verflüchtigt sich ein kleiner Anteileiner charakteristisch terpenartig riechenden Substanz. Mankocht auf Zusatz von Tierkohle weitere 10 Minuten, filtriertund versetzt mit konzentrierter Salzsäure (60 ccm für die obenangegebene Menge). Es scheidet sich ein Öl ab, das bereits inder Wärme teilweise und vollständig nach dem Stehen überNacht erstarrt. Beim Ansäuern tritt eine COj-Entwicklung ein.Durch mehrfache Umkrystallisation aus Wasser unter Zusatzvon etwas Salzsäure kann man aus dem Rohprodukt diereme Lactonsäure (X X II) („Isocantharsäure Nr. 2“) in Formfarbloser Krystalle vom Schmelzp. 204—206® erhalten. DieSubstanz macht aus Soda lebhaft C0 2 frei und ist ungesättigtgegen KMn0 4 .3,755 mg Subst. I 8,44 mg C0„ 2,11 mg H,0.C,„H„0* Ber. C 61,20 H 6,12Gef. „ 61,30 „ 6,24.Zur Gewinnung des l,2-Dimethyl-6-a


60 Z iegler, Schenck und Krockow,Aus dem wäßrigen Filtrat von diesem Acetylkörper scheiden sichnach längerem Stehen farblose Krystalle vom Schmelzp. 208° ab, die durchMischprobe mit „Isocantharsäure Nr. 2 identifiziert wurden. Der gegenüberdem oben angegebenen etwas erhöhte Schmelzpunkt deutet auf eineetwas größere K«inheit dieses Präparates hin.O x y d a tio n des „B u tadie n- A d d u k ts“ I X m it S elendiox yd.15 g ,,Butadien-Addukt“, 22 g Selenige Säure, 37 ccm Essigsäureanhydridwurden 48 Stunden lang auf 60° erwärmt, die Mischung anschließendfiltriert und i. V. eingeengt und destilliert. Das Destillat(Siedep. 140— 160° bei 15 mm) fraktionierte man bei 0,5 mm weiter.Nach einem aus dem Ausgangsmaterial bestehenden Verlauf erhielt maneinige Gramm eines bei 130° übergehenden dicken Öles, das nach einigerZeit erstarrte und durch Anreiben mit Äther von Schmieren befreit werdenkonnte. Nach 2-maligem Umlösen aus Ligroin schmolz das Produkt bei101°, im Gemisch mit dem Butadien-Addukt bei 8 8 °. Identisch mit demaus dem ,,Monobromid“ gewonnenen Präparat.Dihydrocantharsäure (X XV ).Die „Isocantharsäure Nr. 2“ nim m t beim Schütteln m itWasserstoff und BaSOi-Pd in absolutem Alkohol sehr rasch(Hauptmenge in 1 Stunde, Ende nach 3 Stunden) die berechneteMenge Wasserstoff auf. Das vom Lösungsmittel wiederbefreite Dihydroprodukt schmilzt roh bei 258— 260® und nachdem Umlösen aus heißem Wasser (Tierkohle) schließlich bei263®. Analyse, Mischprobe m it Dihydrocantharsäure ausCantharidin.Trägt man reinste synthetische Dihydrocantharsäure in überschüssigeätherische Diazomethanlösung ein, so entweicht lebhaft Stickstoff. Nachdem Abdunsten der noch gelben Lösung hinterbleibt der Ester mit demSchmelzp. 58— 60°, der Schmelzpunkt steigt auch nach dem Destillierenund Umkrystallisieren aus Methanol nicht weiter an.3,805 mg Subst.: 8,71mg C 0„ 2,60mg Hj. — 3,855mg Subst.:4,23 mg AgJ.CioHij0 3 (OCH3 ) Ber. C 62,35 H 7,55 OCH, 14,6Gef. „ 62,43 „ 7,64 OCH3 14,64.Im Gemisch mit Dihydrocantharsäuremethylester (Schmelzp. 65°) (ausdem Naturstoff, von G adam er noch nicht hergestellt) schmilzt dieSubstanz bei 62—63°.


Die Synthese des Cantharidins. 61i-(4 ?5 ?)-Brom-isocantharsäureester.Wir erwärmten in einem Ölbad 0,6 g des Methylesters der IsocantharsftureNr. 2 mit 0,4 g N-Bromsuccinimid. Zwischen 130“ und 135“ bildetesich allmählich eine homogene Schmelze. Gleichzeitig stieg die Temperaturin der Schmelze zeitweilig bis zu 6 “ über die Heißbadtemperatur an. Nachetwa 3 Stunden war kein aktives Halogen mehr naohzuweisen, worauf wirdie Schmelze erkalten ließen und mit 3 ccm Tetrachlorkohlenstoff verrieben.Es blieben 0,5 g Rückstand, aus dem mit Wasser 0,2 g Succinimidabgetrennt werden konnten. Der in Wasser nicht lösliche Anteil— 0,3 g — schmolz nach dem Umlösen aus verdünntem Aceton bei 166“.Mit AgNO, in Methanol spaltet die Substanz kein Brom ab. Aus demTetrachlorkohlenstoff konnte nichts Definiertes mehr gewonnen werden.3,352 mg Subst.: 2,320mg AgBr. — 2,845mg Subst.: 2,140 mg AgJ(Zeisel).CioH,oO,Br(OCH,) Ber. Br 27,70 OCH, 10,65Gef. Br 29,45 OCH, 9,94.Die Hydrierung dieses Produkts mit H ,Pd — BaSO^, die leicht undglatt geht, führte zum Dihydrocantharsäuremethylester vom richtigenSchmelzp. 65“.Pseudocantha^ säure (X XIV ).Bei der Darstellung des „Dienanhydrids“ aus dem Dibromiddes „Butadien-Addukts“ m it Trimethylamin verbleibtnach dem Wegsublimieren des flüchtigen Anhydrids ein festerweißer Rückstand. 100 g dieses Rückstandes lösten wir unterErwärmen in 200 ccm Wasser, filtrierten von Spuren einerschwer löslichen Substanz ab und ließen dann unter Kochen40 g NaOH in 200 ccm Wasser zutropfen, wobei in erheblichenMengen Trimethylamin entwich. Dies wird durch weiteresKochen restlos vertrieben. Anschließend säuerten wir mitSchwefelsäure an und extrahierten im Schacherl-Apparatmit Äther. Schon während der Extraktion krystallisiert die„Pseudocantharsäure“ (X X IV ) aus dem Äther aus. Schmelzp.187®. Die Säure destilliert nicht unzersetzt, läßt sich aber imHöchstvakuum bei 180® (Bad) sublimieren, wobei der Schmelzpunktnur unwesentlich (auf 174®) sinkt. Der aus dem Butadienaddukt-Dibromidmit Alkalilauge gewonnene „Äthylenoxyd“-bzw.Ketokörper schmilzt ähnlich (bei 180®), gibt aberim Gemisch mit Pseudocantharsäure eine starke Depressiondes Schmelzpunkts.


62 Ziegler, Schenck und Krockow,i,0 2 6 mg Subst.: 9,046 mg CO,, 2,25 mg H ,0 .C,„Hi,0« Ber. C 61,20 H 6,12Gef. „ 61,30 „ 6,25.Dihydropgeudocantharsäure. Aus der vorigen mit Pd-BaSO, +in Alkohol, Schmelzp. 270— 273“, SchmelzpunktedepreBsion mit Dihydrooanthars&ure(Schmelzpunkt unter dem tiefsten der 2 Schmelzpunkte).Methyltater, aus der Säure mit ätherischem Diazomethan, Schmelzp.roh 95“, nach Sublimation i. V. 100“.Versuche zu Abschnitt 4 (S c h e n c k , K rockow ).1,2-Dimethyl-3,6-endovinylen-hexahydrophtalsäureanhydiid(X X V III).100 g Dimethylmaleinsäureanhydrid werden m it 127 g(2 Mol) frisch destilliertem Cyclohexadien im Bombenrohr eingeschmolzenund 3 Tage auf 170— 180® erhitzt. Schütteln indieser Phase verbessert das Endergebnis nicht. Der Rohrinhaltist nach 3 Tagen schwach gelblich bis bräunlich gefärbtund nach dem Erkalten größtenteils krystallin.Die flüssige Phase, die aus dimerem Cyclohexadien undhöheren Polymerisaten besteht, läßt man ab tropfen und preßtdann das krystalline Produkt nach einigen Stunden auf Tonab. Alsdann wird es der Destillation m it Wasserdampf unterworfen,und damit das nicht umgesetzte Dimethylmaleinsäureanhydridabgeblasen. Man erhält es nach dem Absaugen undTrocknen auf einem Tonteller fast völlig rein zurück. DasFiltratwasser wurde immer wieder in den Dampferzeugerzurückgegeben, um das Dimethylmaleinsäureanhydrid restloswiederzugewinnen. Das im Destillationskolben zurückbleibendeAddukt bildet eine grobkrystalline farblose Masse,die nach dem Trocknen aus Eisessig umkrystallisiert und soin wunderbar glänzenden Nadeln erhalten wird. Besondersrein kann man das Produkt durch Lösen in wäßrigen Alkalienimter Kochen, Fällen m it Säure und Umkrystallisieren ausEisessig erhalten. Dekalin ist ein gutes Lösungsmittel für dasAddukt. Für viele Versuche genügt bereits ein Abspülen desRohaddukts m it Benzol, in dem die Polymerisate sehr leichtlöslich sind, das Addukt dagegen nicht. Schmelzp. 263,5®.


Die Synthese des Cantharidins. 63Ausbeuten: Aus 4 der obigen Ans&tze wurden 120 g Dimethylmaleinsäureanhydridzurückgewonnen und 408 g Rohaddukt = 395 g Reinadduktund etwa 350—360 g Polymerisate erhalten. Ausbeute auf verbrauchtesDimethylmaleingäureanhydrid berechnet: 87,6 Proc. Bei Ansätzenmit geringerem Überschuß an Cyclohexadien konnten Ausbeutenvon 92 Proc. erhalten werden, doch erhält man dann pro Rohrfüllungweniger Addukt. Ein weiterer kleiner Anteil Dimethylmaleinsäureanhydridkann gewonnen werden, wenn man die flüchtigen Polymerisate überNatronlauge mit Dampf destilliert, bis nichts mehr übergeht und dannnach dem Ansäuern die Dampfdestillation fortsetzt.Die Gesamtoperation wird, wie später gefunden wurde,etwas verbessert, wenn man dem Cyclohexadien anfänglichein gleiches Volum Benzol beimischt.3,890 mg Subst.: 9,945 mg C0„ 2,37 mg H.O.C „H „0 , Ber. C 69,9 H 6,79Gef. C 69,72 „ 6,77.O x y d a tio n des C yclohexadien- A ddukts m itN atriu m h y p o b ro m it.10 g des Cyclohexadien-Addukts werden in 70 ccm 4n-NaOH undetwa 150 ccm H ,0 unter Kochen gelöst, die Lösung filtriert und auf 0“nbgekühlt (Lösung I).In eine Lösung von 30 ccm 4n-NaOH und 30 g Eis läßt man langsambei - 3 bis - 5° 2,6 ccm Brom unter gutem Schütteln in einer Eis-Kochsalzmischungeintropfen (Lösung II).Beide Losungen gießt man sofort nach der Herstellungvon II in einem Guß zusammen und schüttelt gut um. Mankühlt das Reaktionsgemisch gut in Eis-Kochsalzmischung,worauf nach kurzer Zeit ein weißer Körper auskrystallisiert.Wenn die Abscheidung nach etwa 5 Minuten beendet ist,saygt man ab und preßt das weiße, seidig glänzende Produktauf Ton ab. Man erhält im Durchschnitt etwa 10—11 g diesesNatriumsalzes. Die Ausbeute hängt stark von der Alkalikonzentrationund von der Kühlung ab. Das erhaltene Produktist das Natriumsalz einer Bromlactonsäure, doch sindihm schwankende Mengen des Natriumsalzes einer Oxylactonsäurebeigemengt. Aus dem Filtrat erhält man durch Ansäuernmit H2SO4 noch etwa 5—5,5 g der freien Bromlactonsäure,die ebenfalls durch wechselnde Mengen Oxylactonsäureverunreinigt ist. Man vereinigt sie mit der durch Ansäuern


64 Ziegler, Schenck und Krockow,des Natriumsalzes gewinnbaren Hauptmenge und löst ausAlkohol um: Farblose derbe Prismen der BromlacUmsäure(X X X II) vom Schmelzp. 231—232® unter Braunfärbung undAufschäumen.e,349 mg Subst.: 9,35 mg CO», 2,370 mg H ,0. — 17,95 mg Subst.:11,21 mg AgBr.CijH ijO .Br Ber. C 47,5 H 4,96 Br 26,4Gef. „ 47,7 „ 4,94 „ 26,56.MethyUater der Bromlactonsäure, mit Diazomethan hergestellt,Schmelzp. 164— 165». (Ber.: OCH 3 9,78, Gef.: OCH, 9,86.)W ird die wäßrige Lösung des Natriimisalzes der Bromlactonsäureerwärmt, so beginnt sie kurz vor dem Sieden(90—95®) plötzlich aufzuwallen und etwas zu schäumen, undes fällt ein feinkrystallines Produkt aus. Das gleiche trittein, wenn man die Lösung des Natriumsalzes in Alkohol oderAceton, in denen es etwas löslich ist, zum Sieden erhitzt. DasProdukt ist halogenfrei, im d ist in kaltem wie in heißem H 2O,Alkohol, Aceton, Chloroform usw. völlig imlöslich. Dagegenläßt es sich gut aus siedendem Eisessig umkrystallisieren, wenndie Löslichkeit auch hierin nicht allzu groß ist. Die Substanzist gegen Permanganat völlig beständig, schmilzt gegen 375®und läßt sich unzersetzt bei gewöhnlichem Druck sublimieren.Es handelt sich um das Dilacton (X X X III).5,050mg Subst.: 12,005 mg C 0„ 2,87 mg HjO.C „H n O i Ber. C 64,90 H 6,30 Gef. C 64,8 H 6,36.Das Lacton (X X X III) ist in Soda völlig unlöslich. Kochtman es aber m it der 10-fachen Menge 2 n-NaOH, so geht esin etwa 10 Minuten in Lösung. Macht man jetzt kalt vorsichtigkongosauer, so krystallisiert nach einiger Zeit eine farbloseSubstanz aus, die zwar den gleichen Schmelzpunkt zeigt wiedas Dilacton, aber zum Unterschied von diesem in heißemAlkohol leicht löslich ist, und hieraus in Form großer derberPrismen oder in Blättchen herauskommt. Es liegt die(krystallwasserhaltige) Oxylactonsäure (X X X II, bei *0H ) vor.4,669 mg Subst.: 9,585 mg COj, 2,910 mg HjO. — 0,3171mgSubst.: 12,18 ccm "/lo'NaOH.CijHijOs'HjO Ber. C 55,8 H 6,98 Äquival.-Gew. 258Gef. „ 56,0 „ 6,98 „ 260.


Die Synthese des Cantharidins. 65Die Titration zeigt klar, daB es rieh nicht etwa um die Diozya&urehandelt. Dies wird auch durch Bildung eines Monomethylettera mit Diazomethan(Schmelzp. 177—178*; ber. 12,2 Proc. OCH,, gef. 12,1) bewiesen.Die Rückverwandlung der Säure in das Dilacton erfolgtoberhalb 260®. Ea gelang nicht, vorher das Krystallwasserzu entfernen.Die gleiche Oxylactonsäure kann aus der Bromlactonsäure(X X X II) durch kuraes Kochen mit 2 n-Alkaü erhalten werden.Aufarbeitung und Eigenschaften der Substanz, wie oben beschrieben.1,2-Dimethyl-3,6-endo-{dioxyäthylen)-hexahydrophtalsäureanhydrid^)(X X X IV ).(3,6-ETulo-{dioxyäthylen)-desoxycantharidin).Man löst das Oyclohexadien-Addukt durch Kochen mit4 Mol 2 n-Lauge, kühlt die Lösung ab und oxydiert in bekannterWeise nach W agner m it Kahumpermanganat. Der Braunsteinwird durch Einleiten von SO* reduziert, worauf beimSauerwerden die Substanz in der Kälte in Form farbloserBlättchen auskrystaUisiert. Das Produkt erscheint sofort alsSäureanhydrid. Schmelzp. 303® nach dem Umlösen aus heißemWasser.3,830 mg Subst.: 8,41 mg CO,, 2,27 mg H,0.C„H„Oj Ber. C 60.0 H 6,67Gef. „ 59,89 ,. 6,63.AceUmkär'per: Eine Lösung des Diozyanhydrids in Aceton wird kaltmit einigen Tropfen konzentrierter HiSO« versetzt und nach 1 Stundemit Wasser ausgefällt. Umlösen aus Alkohol: Feine glänzende Nadelnvom Schmelzp. 214—216“.CuH *Oj Ber. C 64,28 H 7,16Gef. „ 64,13 „ 7,20.Kochen mit verdünnter Schwefelsäure bis zur klaren Lösung und anschließendesAbkühlen führt zum Dioxyanhydrid zurück.‘ ) Zweckmäßiger wäre es an sich, die Substanz l,2-Dimethyl-4,5-dioxy‘'3,6-endoäthylen-hexahydrophtalBäareanhydrid zu bezeichnen. Derhier gewählte Name soll den bei den späteren Umformungen erhaltenbleibenden Molekülteil auch im Namen hervorheben.Annalen der Chemie. 661. Band.


66 Ziegler, Schenck und Krockow,O x y d a tio n des D io x y a n h y d rid s (X X X IV ).Auf die Schilderung der noch nicht ausführlich bearbeitetenBleitetraacetat-Spaltung des Dioxyanhydrids sei hierverzichtet.Einwirkung von konzentrierter Salpetersäure-, Trägt man das ebenbeschriebene Dioxyanhydrid in das 6 -fache Gewicht rauchende Salpeter-Häuro (1,5) ein und erwärmt 15— 20 Minuten auf dem Wasserbad, sofällt nach dem Eingießen in viel Wasser ein farbloses Produkt aus, das,aus Aceton umgelöst, große glasklare Prismen vom Schmelzp. 157— 158®bildet. Es handelt sich um das Dinitrat:C „ H „ 0 ,N , Ber. N 8,49 Gef. N 8,46.Einwirkung von verdünnter Salpetersäure: 20 g Dioxyanhydrid(X X X IV ) werden m it einer Mischung von 40 ccmHNOs (1.40) und 40 ccm Wasser in einem Kolben über freierFlamme bis zum Beginn einer sichtbaren Reaktion erwärmt.Man setzt den Kolben sofort auf ein siedendes Wasserbad undläßt die Reaktion während etwa 15 Minuten zu Ende laufen.Die Substanz geht vorübergehend klar in Lösung und dannbeginnt noch in der Hitze die Abscheidung der Diketosäure(X X X V III) bzw. (X X X IX ). Man dampft jetzt zusammenm it der Abscheidung in einer Schale auf dem Wasserbad zurTrockne. Der farblose Rückstand kann direkt weiter oxydiertoder auf reine Diketosäure und ihre Derivate verarbeitetwerden.Diketosäure {XXXV111 XXXIX) {3,6-Endooxalyl-desoxycantharidinsäurebzw. 4,5-Diketo-3,6-endoäthylen-l,2-dimethylhexahydrophtalsäure).Der Eindampfrückstand wird in heißem Wasser gelöst.Hierbei bleibt eine kleine Menge eines noch nicht aufgeklärtenNebenprodukts zurück. Die Lösung scheidet beimAbkühlen die Diketosäure (m it 1 Mol Krystallwasser) ingroßen, derben, farblosen Krystallen ab.Die Schmelzpunkte wechseln nach der Art des Erhitzens. Im auf330® vorgewärmtem Bad schmilzt die Substanz bei 338— 340® (Zersetzung),bei langsamem Anwärmen bei 315— 320®. — Oberhalb 260® wird dieSubstanz gelb.


Die Synthese des Cantharidins. 674,99 mg SubBt.: 9,68 mg CO,, 2,62 mg H,0.C „H „0 , H ,0 Ber. C 52,9 H 6 , 8 8Gef. „ 62,86 „ 6,87.Krystallisiert man die farblose Säure aus Essigsäureanhydridum, so kommt beim Abkühlen das gelbe Säureanhydridin Form schöner, dicker Nadeln heraus. Das Verhaltenbeim Schmelzen ist dem der Säure gleich, da die Säureunterhalb des Schmelzpunktes ins Anhydrid übergeht.5,034 mg Sabst.: 11,250 mg C0„ 2,27 mg H,0.C „H „O j Ber. C 61,00 H 6,08Gef. „ 61,00 „ 5,02.Mit ätherischem Diazomethan bis zum Aufhören der N,-Entwicklungbehandelt, gibt die farblose Säore den gelben JHmeihylttier (Schmelzp. 173bis 174°), groBe Prismen aus Methanol.Ber. OCH, 21,98 Gef. 22,64.W e itero x y d a tio n der D ike to säure:l,2- D im ethylcyclohexan- cis-l,2,3,6- tetracarbonsäure-dian h y d rid (XL).Der rohe Eindampfrückstand von der ersten Oxydationvon 20 g Dioxyanhydrid m it verdünnter Salpetersäure wird inder Abdampfschale m it 20 ccm rauchender Salpetersäure (1,5)übergossen. Dabei tritt, noch warm, wieder eine stürmischeReaktion \mter NOj-Entwicklung auf. Die Substanz gehtvöllig in Lösung. Man dampft wieder auf dem Wasserbade einund erwärmt noch so lange, bis der feste, schwach gelblichgefärbte Rückstand nicht mehr nach Salpetersäure riecht(etwa 12 Stunden). Dieser wird jetzt kalt 3-mal mit je 10 bis15 ccm Methanol verrieben und abgesaugt und aus Essigsäureanhydridumgelöst. Hierbei entstehen leicht mehrere Zentimetergroße, flächenreiche, derbe, farblose, glänzende Krystalle,die bald der rhombisch bipyramidalen Klasse V**,bald der triklin-pinakoidalen Klasse S^ angehören. Gelegentlichkommen auch in einer Krystallisation beide Formen vor*),Schmelzp. 245— 246®.>) Für die Ausführung der goniometrischen Vermessungen habenwir Herrn Prof. Dr. v. W o lff, Halle a. S., bestens zu danken.5*


68 Ziegler, Schenck und Krockoiv,4,104mg Subst.: 8,600mg C 0„ 1,740mg H ,0.C ijH „ 0 , Ber. C 57,2 H 4,76Gef. „ 57,2 „ 4,75.Das Dianhydrid geht beim anhaltenden Kochen m itWasser schließlich in Lösung. Durch vorsichtiges Eindampfeni. V. ist die Tetracarbonsäure zu erhalten. W ir haben siebisher noch nicht genauer charakterisiert.V erschiedene E ste r der 1 ,2 - D im e th y lc y c lo h e x an -1 ,2 ,3 ,6 - tetra carbo nsäu ren.1. „Cia-Tetramethykiter“ (dem Dianhydrid entsprechend).Man suspendiert das fein gepulverte Dianhydrid (XL) in Äther undetwas Wasser und behandelt erschöpfend mit ätherischer Diazomethanlösungbis zur bleibenden Gelbfärbung, was 2—3 Tage dauert (besserginge man wohl von der Tetracarbonsäure aus). Beim Abdampfen desÄthers bleibt ein dickes öl, das, zunächst wieder in Äther aufgenommen,mit etwas Tierkohle behandelt und filtriert wird. Beim langsamen Eindunstendes Äthers kommt der Ester in feinen farblosen Nadeln vomSchmelzp. 108— 109° heraus. Zum Umlösen eignet sich Methanol.3,482mg Subst.: 9,52mg AgJ.C i,H „0,(0C H ,), Ber. OCH, 36,06 Gef. OCH, 36,04.2. Der gleichen sterischen Beihe gehört das folgende im allgemeinenTeil nicht erwähnte Produkt a n : Man löst Dianhydrid in so viel Aceton,daß beim Abkühlen nichts mehr herauskommt, gibt 2— 3 Proc. desAcetonvolums Wasser zu und läßt 3 Tage stehen. Darauf verdampftman das Lösungsmittel und übergießt den Rückstand m it ätherischerDiazomethanlösung. Man wiederholt die Zugabe, solange die N,-Entwicklunglebhaft bleibt (Dauer: einige Minuten). Man entfernt den Äther,kocht den sofort kristallin gewordenen Rückstand mit Methanol, filtriertheiß von etwas ungelöstem Dianhydrid ab und läßt erkalten. Dabei konuntein Anhydriddimethylester vom Schmelzp. 156° (Nadeln aus Methanol)heraus, dem folgende Konstitution zukommt:COjCH,. ^ h ^c h.IO,CH,C O - 0Der Beweis hierfür soll in einer späteren Publikation geliefertwerden.


Die Synüiese des Cantharidins. 695,516 mg Subst.: 11,385 mg C0„ 2,990 mg H ,0. — 3,279 mg Subst.:5,29 mg AgJ.C „H „ 0 5 (0 CH,), Ber. C 56,4 H 6,04 OCH, 20,8Gef. „ 66,3 „ 6,08 „ 21,3.Erschöpfende Weitermethylierung mit Diazomethan -|-Wasser (dieStunden dauert) führt zum „Cis-Tetramethylester“.3. Sogenannte „Methylatester“. Fein pulverisiertes „Dianhydrid“wird bei Gegenwart von etwas Phenolpthalein unter Kühlung mit derberechneten Menge etwa 2n-Na-Methylatlösung übergossen, wobei esrasch in Lösung geht. Die letzten Anteile des Methylats gibt man sovorsichtig zu, daß gerade eben Rosafärbung eintritt. Man hat jetztfolgende Möglichkeiten der Weiterarbeit:a) Man gibt direkt in die Methanollösung 2n-Salzsäure bis zur kongosaurenReaktion, wobei etwas Kochsalz ausfällt. Man verkocht jetzt dasMethanol. Es scheidet sich ein Ol ab, das in der Kälte nach 24 Stiudengrößtenteils durchkrystallisiert. Diese Substanz, mit Diazomethan behandelt,gibt den oben unter 1. beschriebenen cii-Tetramethylester(108— 109»).b) Man dampft alkalisch zur Trockne und säuert das Natriumsalzmit 2n-HCl an. Die klar bleibende Lösung wird 6 — 6 -mal mit jeweilsdem gleichen Volumen Äther extrahiert und liefert nach dem Wegdampfendes Äthers ein Öl, das gleichfalls nach einiger Zeit erstarrt.Behandelt man dies erschöpfend mit Diazomethan, so bekommt man denunter 4. näher beschriebenen Tetramethylester.4. l,2-Di'methyl-cyclohex(m-l,2-cis-3,6-trans-telracarbonsäur€tetramethylester.Zur präparativen Darstellung dieses Produktes verfährt manzunächst wie unter 3b) beschrieben, säuert aber nicht an. Beim Wegdampfendes Methanols bleibt das feste Natriumsalz zurück. Dieses wirdpulverisiert und mit frisch i. V. destilliertem, entsäuertem Dimethylsulfatübergossen (30 g für Salz aus 20 g Dianhydrid) und 10 Minuten langauf dem siedenden Wasserbad erhitzt. Jetzt gibt man vorsichtig Methylatlösungzu bis zur Rotfärbung, vertreibt das Methanol größtenteils undmethyliert den zuriickbleibenden dicken Brei nochmals 10 Minuten langmit 15 g Dimethylsulfat bei 100° nach. Mengen und Zeiten sind genauausprobiert. Änderungen verschlechtern in jedem Fall die Ausbeuten.Dsis Reaktionsprodukt wird kalt mit wäßrigem Ammoniak geschütteltzur Zerstörung des Dimethylaulfats, wobei der Ester als bald erstarrendesöl zurückbleibt (1—2 Minuten). Nach dem Absaugen, Auswaschen undTrocknen auf Ton bekommt man den obengenannten Tetramethylestermit 93—94 Proc. der theoretischen Ausbeute. Aus Methanol große,häufig sternförmig verwachsene Prismen, Schmelzp. 111—112“, imGemisch mit dem „eii-Ester“ 85—90“.


70 Z iegler, Schenck und Krockow,3,261mg Subst.: 8,730mg AgJ.C „ H „ 0 4 (0 CH,), Ber. OCH, 36,06 Gef. OCH, 35,35(außerdem C, H-Bestimmung).5. „Trcms-dimethylester^^ = 1,2-Dimethyl-cychhexan-cis-1,2-trans-3,6-tetracarbonsäuredimethylester-{l ,2) (X L II).Man kocht die unter 4. beschriebene Substanz m it dem 5— 6 -faohend. Th. an 2 ,6 n-methylalkohoUsoher Kalilauge 20—25 Minuten lang undgibt dann die der Lauge äquivalente Menge konzentrierter HCl zu. AusfallendesKochsalz wird abgesaugt und das Filtrat auf dem Wasserbadvom Methanol befreit. Beim Abkühlen krystallisiert der obengenannteEster direkt in Form großer glänzender Nadeln (mit 1H ,0) aus und istpraktisch rein. Nach dem Umlösen aus Wasser Schmelzp. 208“. DasKrystallwasser geht bei 120“ weg. (Bestimmung des Gewichtsverlustes.)3,238mg Subst.: 4,870mg AgJ.C „H „0,(O C H ,), Ber. OCH, 19,64 Gef. OCH, 19,85.Das gleiche Produkt erhält man in gleicher Weise auch aus demunter 1. genannten „c»«-Tetramethylester“.Statt alkalisch kaim man den unter 4. genannten Tetraester auchsauer verseifen: Man kocht ihn I 1 /2 —2 Stunden lang m it dem 15-fachenkonstant siedender Salzsäure. Beim Abkühlen kommt das Produkt heraus.6. 1 ,2-Dimethyl-cyclohexan-cis-l ,2 ,3 ,6-tetracarbonsäuredvmethylester-{l,2)(XLI).Kocht man den unter 1. beschriebenen „ci«-Tetraester“ in der ebenangegebenen Weise m it konstant siedender Salzsäure, so bleibt beimAbkühlen alles in Lösung. Extraktion mit Äther liefert ein 01, das auchnach längerem Stehen nicht erstarrt. Daß es sich im wesentlichen wiederum einen Dimethylester handelt, ergibt die Titration:0,2433 mg Subst.: 14,5 ccm "/1 0 -NaOH.Berechnet für Dimethylester 15,25 ccm.Wahrscheinlich enthielt die Substanz schon etwas Anhydrid, worauf einegewisse Unschärfe des Umschlags (Phenolphtalein) hinwies.Erwärmt man das Produkt längere Zeit i. V. auf 100“, so scheidet esbeim Abknhlen das charakteristische Dianhydrid krystallisiert aus.Versuche za Abschnitt 5 (K roc k o w ).epi-HydröbroTncantharsäure (X LIV ).Sitberaalz des „trans-LHmethyksters“ . Die eben unter 5. beschriebeneSubstanz wird in 2n-Natronlauge gelöst, gegen Phenolphtalein genauneutral gestellt und dann auf das 3-fache verdünnt. Dann gibt man kalt


Die Synthese des Cantharidins. 7120Ptoo. mehr als d.Th. Silbemitrat in kalter aO-proc. w&Briger Lösung zu,wobei man gut durohsohüttelt. Das Salz fällt als weiBer, käsiger Niederschlagaus und wird eine Nacht unter der Flüssigkeit belassen. Dann saugtman auf einer möglichst breiten Nutsche möglichst weitgehend ab undunterläßt jedes Auswaschen. Der noch feuchte Brei wird auf Tontellergestrichen, dann im Trockenschrank bei 1 1 0 * und anschUeßend, nachgut«m Pulverisieren, bei 100° neben P,Oj getrocknet. AUe versuchtenÄnderungen dieses Verfahrens (besseres Auswaschen, Heißfällen und dgl.)führen zu einer Verminderung der Aktivität des Salzes in der nächstenPhase. Die Farbe des fertigen Präparates ist hellgrau bis bräunUch.Ausbeute etwa 90 Proc. d. Th.Abbau des Silbersalzes: 20 g Silbersalz (staubfeines Pulver)werden in 2 0 0 ccm über CaCl2 und dann über P^Os getrocknetenTetrachlorkohlenstoffs aufgeschlämmt, unter Rückfluß auf40—45® erwärmt und in einem Schuß durch den Kühler mit5 ccm über P2O5 getrockneten Broms versetzt. In guten Ansätzensetzt jetzt eine lebhafte spontane Reaktion ein, weswegen derReaktionskolben reichlich groß zu bemessen ist. Die Bromfarbeverschwindet nicht ganz. Man erwärmt noch 5 Minuten auf demWasserbade zum Sieden, kühlt, und saugt das Bromsilber ab.Konomt keine spontane Reaktion in Gang, so kocht manso lange (eventuell Stunden) unter Rückfluß, bis der Bodenkörpernur noch aus AgBr besteht. Die Ausbeuten an brauchbarenProdukten sind dann aber regelmäßig viel niedriger.Aus der filtrierten Lösung dampft man Tetrachlorkohlenstoffund Brom bei 100® ab und erhält als Rückstand eingelbhch bis bräunhch gefärbtes dickes öl. Diesem entziehtman saure Bestandteile in Äther mit Soda und erhält schließlichetwa 8 g „Neutralöl“ (Verarbeitung der Sodalösung vgl.Abschnitt 6 ). Die Analyse des rohen Neutralöls ergibt etwa30 Proc. Brom und 17 Proc. OCH3 .Läßt man das Neutralöl längere Zeit stehen, so scheidetes meist eine gewisse Menge von farblosen Krystallen aus,die sich nach Anreiben mit Äther bei 20® gut isoheren lassen.Schmelzp. 115— 116®, nach Unolösen aus tiefgekühltem Äther:Methylester der epi-Hydrobromcantharsäure.4,870 mg Subst.: 8,110 mg CO,, 2,260 mg H ,0. — 3,037 mg Subst.;2,646 mg AgJ. — 12,269 mg Subst.: 8,026 mg AgBr.C,»H„ 0 3 Br(0 CH,) Ber. C 45,4 H 5,16 OCH, 10,65 Br 27,50Gef. 46,4 „ 6,18 „ 11,60 „ 27,90.


"^2 Ziegler, Schenck und Krockow,Zur Darstellung der freien epi-Hydrobromcantharsäurekann man den reinen Ester 1 Stunden lang m it seinem 6 bis7-fachen Gewicht konstant siedender Bromwasserstoffsäurekochen. Nach dem Verdünnen m it Wasser auf das Doppeltegewinnt man die Säure durch Ausäthem.Für präparative Zwecke kocht man das „Neutralöl“, ohnedessen häufig ausbleibende Krystalüsation abzuwarten, direkt,wie eben beschrieben, m it HBr. Die Säure färbt sich dunkelund scheidet schwarze, kohlige Anteile ab. Von diesen wirdnach dem Wasserzusatz abfiltriert. Man zieht 5-mal m it demgleichen Flüssigkeitsvolum Äther aus. Die wäßrige Lösungstellt man zurück (vgl. Abschnitt 6 ). Ist der Äther stark gefärbt,so kann er m it etwas Tierkohle behandelt werden.Man verkocht den Äther ohne vorher zu trocknen (bei Gegenwartvon Feuchtigkeit krystallisiert die epi-Hydrobromcantharsäurebesser), worauf der Rückstand, eventuell nach Befeuchtungm it einigen Tropfen Wasser, bald krystallisiert. Die selten ganzdurchkrystaUisierte Masse löst man heiß in möglichst wenigWasser und läßt abkühlen. Dabei ist nicht zu vermeiden, daßein Teil der Substanz wieder öhg herauskommt. Die wäßrigeSchicht gießt man vom Öl ab. Sie liefert nach einigem Stehendie epi-Hydrobromcantharsäure. Das Öl erstarrt wieder teilweiseund wird der gleichen Operation wiederholt unterworfen, wobeischließhch fast das gesamte Material krystallin wird.Die jetzt vorliegende rohe feste Säure wird noch einigeMale aus heißem Wasser (eventuell m it Tierkohle) umgelöst,wobei anfangs jedesmal eine kleine Menge Öl zurückbleibt.Die Ölanteile werden m it geeigneten anderen Krystallisationenvereinigt. Die epi-Hydrobromcantharsäure ist rein, wenn beider letzten Krystallisation beim Abkühlen keine milchigeTrübung mehr erscheint.Farblose, dünne, langgezogene Blättchen mit 1 Mol Krystallwasser,das bei 110“ i. V. leicht entfernt werden kann (Gewichtsverlust bestimmt),Schmelzp. 185— 186“ mit oder ohne Krystallwasser.0,1559g Subst. (mit 1H,0): 5,35ccm ”/,„-NaOH. Ber. 5,28ccm. —5,090 mg Subst. (ohne H ,0): 8,155 mg COj, 2,160 mg H ,0. — 15,852 mgSubst.: 10,650 mg AgBr.C „H , 3 0


Die Synthese des Cantharidins. 73Cantharsäure und Cantharidin.1. Einige Spatelspitzen epi-Hydrobromcantharsäure wurdenim Reagenzglas über der freien Flamme vorsichtig erhitztbis zur lebhaften HBr-Entwicklung, darauf rasch bei wagerechtliegendem Rohr in die kälteren Teile des Rohrs überdestilliert.Das Destillat, das häufig kaum gefärbt ist, erstarrtrasch. Seine physiologische Wirkung ist im allgemeinen Teilgenau beschrieben. Man gießt wenig Äther in das Rohr undkratzt und spült die Substanz durch Schütteln von der Wandab. Im Äther bleibt ein farbloses Krystallpulver suspendiert,das isoliert wird. Die Substanz löst sich in kalter Sodavölhg auf, was nicht der Fall sein dürfte, wenn merklicheMengen Cantharidin vorhanden wären (das auch in Ätherziemhch schwer löslich ist). Nach dem Wiederausfällen undUmlösen aus heißem Wasser bildet das Produkt farblose Nadelnvom Schmelzp. 273—274® und gibt keine Schmelzpunktsdepressionim Gemisch m it reiner Cantharsäure (Schmelzpunkt274—275®). Kontrolle durch Analyse der synthetischenCantharsäure und durch positive Baeyer-Probe.Der zum Herauslösen benutzte Äther enthält noch etwasCantharsäure sowie Dehydrocantharidin (X III), doch konnteaus ihm Cantharidin nicht isoliert werden. Sein Eindampfrückstandgibt aber physiologisch positive Reaktion auf Cantharidin.2. 2 g epi-Hydrobromcantharsäure wurden genau nachden von G adam er für die echte Hydrobromcantharsäuregemachten Angaben*) in einem U-Rohr unter Durchleiten vonWasserstoff im Ölbad auf 215—225® erhitzt. Nach G adam ersoll dann bald eine lebhafte HBr-Entwicklung einsetzen, dienach etwa 20—30 Minuten im wesentlichen beendet sein soll.Die ept-Säure spaltet den Bromwasserstoff träger ab. W irmußten di? Temperatur bald auf 230® erhöhen und insgesamt1 Stunde erhitzen, doch war selbst dann, wie sich zeigte, dieAbspaltung noch nicht ganz beendet.Die äußeren Erscheinungen sind den von G adam er beschriebenensonst ähnlich: Es tritt eine Violettfärbung auf») Ar. 252, 660 (1914).


74 Ziegler, Schenck und Krockow,und gleichzeitig destillieren bald erstarrende Öltröpfchen indie kälteren Teile des U-Rohrs. Die Hauptmenge der Substanzbleibt im Rückstand.Das Destillat bestand bei G ad am e r im wesentlichen ausCantharidin. Unser Destillat löste sich im Gegensatz zum Verhaltendes Cantharidins spielend leicht schon in sehr wenigÄther und roch intensiv nach Campher und war das Dienanhydrid(X III). Ob dies Destillat etwa in Spuren Cantharidinenthalten hat, haben wir in diesem Palle nicht festgestellt.Der dunkle Rückstand von der Schmelze erstarrte bereitsüber 100® weitgehend. W ir schüttelten ihn gleichzeitig m iteinigen Kubikzentimetern Sodalösung und etwas Äther.Krystallisiertes natürliches Cantharidin löst sich im Vergleichsversuchhierbei nicht. Unser Produkt ging völlig in Lösung.Aus der Sodalösung fiel beim Ansäuern ein weißes Krystallpulveraus, das noch stark bromhaltig war und sich als eineMischung von epi-Hydrobromcantharsäure und Cantharsäureherausstellte. Auch aus dem Äther ließ sich Cantharidin nichtgewinnen.3. P h y sio lo g isc h e A u stestu n g .Zur Blasenprobe verdunsteten wir zuerst bekannte kleine Voluminaeiner Acetonlösung von reinem Cantharidin auf einem möglichst engbegrenzten Bezirk der Haut (Oberseite des Unterarmee). In dieser Weisekann man aber selbst große Mengen Cantharidin auf die Haut bringen,ohne daß irgendein Effekt eintritt. Daraufhin haben wir dem Aceton5 Proc. Olivenöl beigemischt, so daß nach dem Verdunsten das Cantharidinin einem dünnen Ölfilm auf der Haut verblieb, und regelmäßig 0,1 ccmder Lösung vorsichtig Tröpfchen für Tröpfchen auf eine Stelle der Hautgebracht, wobei sich die Lösung etwa über einen Bezirk von 1—2 qcmverteilt. W ir deckten die Hautstelle dann mit einer hauchdüimen Gummifolieab und legten einen Schnellverband über. Nach 12 Stunden ist dieReaktion auf der Haut deutlich, worauf die Gummifolie unter dem Verbandbeseitigt wird. Nach weiteren 12— 24 Stunden ist die Blasenausbildung^uf dem Höhepunkt. Nach 5— 6 Tagen kann bei inzwischen eingetretenerVernarbung der Verband abgenommen werden. Nach 14 Tagen sind auchdie Narben verschwunden und es könnte grundsätzlich die gleiche Hautstellewieder zum Test benutzt werden, was wir aber nach Möglichkeitunterlassen haben. Sicherlich könnte man den Test durch Auflegen einerSchablone von bekannter Fläche weiter verschärfen und in der Empfindlichkeitsteigern. Davon haben wir aber abgesehen, da sich unser einfachesVerfahren als genügend leistungsfähig herausstellte.


Die Synthese des Cantharidins. 75Wie im Allgemeinen Teil schon ausgeführt, erhielten wir mit 10 ynoch eine deutliche Blase, mit 5— 6 y Rötung der Haut, mit 1 y keineWirkung mehr. Die Empfindlichkeit ändert sich aber bei häufigenProben und sie wechselt sicher auch mit der Hautstelle und der Versuchsperson.Nach dieser Probe gaben mehrfach umkrystaUisierte synthetiBcheCantharsäute und reinstes Dienanhydrid (X III) mit je 0,5 mg pro 1—2 qcmHaut keinerlei Einwirkung. Von dem Rohdestillat aus epi-Hydrobromcantharsäurewaren 0,3—0,5 mg mit 0,01 mg reinem Cantharidin äquivalent.4. Nach der Ausarbeitung der Blasenprobe haben wireinige ei'ste Versuche gemacht, ob sich die Wirksamkeit derrohen Zersetzungsprodukte der epi-Hydrobromcantharsäuredurch die Art der Ausführung der Zersetzung steigern läßt.Diese Versuche sind allerdings nicht sehr stark ausgedehntworden, weil wir unser Material nicht verzetteln wollten undweil der gefundene Cantharidingehalt die Möglichkeit der Isolierungdes Cantharidins bei größeren Ansätzen ohnehin inAussicht stellte. W ir fanden nach dem physiologischenTest, daß man auf 3—4 Proc. Cantharidin kommt, wennman epi-Hydrobromcantharsäure in Mengen von 500 mg inReagenzgläsern in ein auf 300—310® vorgeheiztes Bad eintauchtund darin 4 Minuten beläßt. In dieser Weise habenwir in 2 Versuchen je 5 g der Säure in je 10 Portionen umgewandelt.Im ersten dieser beiden Versuche hatte die epi-Hydrobromcantharsäurenoch nicht den höchsten erreichbarenReinheitsgrad, im zweiten Versuch kam die reinste, mehrfachaus Wasser umkrystaUisierte Säure zur Anwendung. BeideVersuche führten — auf verschiedenen Wegen — zum Ziel.a) Der weitgehend erstarrte Inhalt der Reagenzgläserwurde mögüchst vollständig herausgekratzt und i. V. (15 mm)sublimiert. Vorher hatten wir mit reinem Dehydrocantharidin,reinem Cantharidin und reiner Cantharsäure, den drei wesentlichenKomponenten der Schmelze, in Einzelversuchen festgestellt,daß die reinen Substanzen recht verschieden leichtsublimierbar sind, und zwar ist die Sublimation i. V. lebhaftbei bzw. 60—70,130—135,200—^210®. In den bei uns vorliegendenMischungen war trotz dieser Unterschiede eine klare


76 Ziegler, Schenck und Krockow,Trennuiig nicht zu erzielen. Die Sublimation war aber aufjeden Fall vorteilhaft zwecks Abtrennung kohhger Rückstände.Die Sublimate (2,7 g) haben wir vereinigt, m it etwa 10 ccmÄther angerieben und abgesaugt im d noch 2-mal m it je 5 bis10 ccm Äther ausgewaschen, um das leicht lösliche Dehydrocantharidinzu entfernen. Der Äther wurde eingedunstet undder Rückstand durch eine Wasserdampfdestillation im Kölbcheneiner Makro-Zeisel-Bestimmung vom Dehydrocantharidinbefreit (dieses wurde nach alkalischem Eindampfen desDestillats und Ansäuern in Form der Dicarbonsäure vomSchmelzp. 158® identifiziert). Der Destillationsrückstand —Wasser m it einigen winzigen Öltröpfchen — schied beim Abkühlenetwas Cantharsäure ab und bUeb zufällig einige Wochenlang stehen. Als der Rückstand nach dieser Zeit zwecks Gewinnungder Cantharsäure wieder erwärmt wurde, ging dieCantharsäure in Lösung und es zeigte sich, daß die Öltröpfchenteilweise erstarrt waren und dies auch in der Wärme blieben.W ir trennten sie ab und wuschen sie m it etwas Äther. Dabeiblieben 4 mg eines krystallinen Produkts übrig, das bei190—^200® schmolz imd — wie im allgemeinen Teil beschrieben— sich im Blasentest als praktisch reines Cantharidinerwies.Daraufhin haben wir auch den in Äther unlöslichen Anteil— im wesentlichen Cantharsäure — heiß m it etwas Wasserbehandelt, wobei ein kleiner, gut krystalliner Rückstand blieb.Dieser war jetzt in kalter Sodalösung unlöslich und konnte sovon den letzten Spuren Cantharsäure befreit werden (30 bis50 mg). Er ließ sich aus Eisessig umlösen und schmolz indieser Form nach Sintern einige Grade vorher bei 205®, inMischung m it reinem Cantharidin (214®) bei 210®. Zur weiterenReinigung wurde dieser Anteil später m it dem nach b) gewonnenenvereinigt.b) Bei Wiederholung dieses Versuches konnte das Resultat zunächsnicht reproduziert werden, und zwar offensichtlich deshalb nicht, weil dieAufarbeitung nunmehr in einem Zuge dnrchgeführt wurde. Für dasGelingen der unter a) beschriebenen Aufarbeitungsmethode scheint eswesentlich zu sein, daß sowohl der mit Dampf destillierte Ätherrückstandals auch die in Äther unlösliche Cantharsäure vor der weiteren Verarbeitunglängere Zeit stehen, damit da« Cantharidin sich in größeren Krystallen


Die Synthese des Cantharidins. 77ausbilden kann'). In sehr feiner Verteilung ist die Lösnngsgeschwindigkeitin Äther und vor allem in Soda za groß und deshalb geht das Produktin den Endphasen in die Filtrate. Nach dieser Erfahrung haben wir alleswieder vereinigt und zunächst mit natürlichem Material eine absolutsichere Isolierungsmethode ausgearbeitet. Es zeigte sich, daB bei Sublimations-und Lösungsverfahren lediglich die Trennung von CantharsäureSchwierigkeiten macht. Dagegen bleiben beim Sublimieren bei 60® i. V.von 60 mg Cantharidin + 1 g Dehydrocantharidin 46—46 mg Cantharidinzuriick. Auch die Trennung des Cantharidins von der Dehydrocantharidins&uremit Wasser ist leicht.Gewisse Beobachtungen, die wir mit dem WasserdampfdestUlat desVersuchs a) machten — das mit den ersten Kubikzentimetern Wasserfest übergegiingene Dehydrocantharidin gab positive Blasenreaktion — ,veranlaBten uns dann, die Trennung von Cantharsäure und Cantharidinmit Wasserdampf zu studieren. Cantharidin erwies sich als zu 200—220mgpro Liter destillierten Wassers mit Dampf flüchtig (wenn man reinesCantharidin einsetzt). Dies läßt sich leicht bestimmen, wenn man dasDestillat schwach alkalisch macht, kurze Zeit am Rückfluß kocht undauf einige Kubikzentimeter konzentriert. Beim Ansäuern und Aufkochenfällt dann das Cantharidin ans. Cantharsäure geht auch nicht in Spurenmit Dampf über.Nach dieser Vorarbeit sind die gesamten Substanzanteilevon Versuch b) intensiv m it Wasserdampf behandelt worden,bis insgesamt 4 Liter überdestiUiert wiiren und der letzteLiter mit 1 ccm “/jo-Lauge + Phenolphtalein rot wurde. (Fürdie ersten 3 Liter waren bzw. 80, 35 und 10 ccm nötig, dienatürhch zum größten Teil durch die Dehydrocantharidinsäurebenötigt werden.) Alkalisch auf etwa 10 ccm eingedampft undangesäuert, kam eine graubräunliche pulvrige Substanz herausmit beigemischten, deuthch sichtbaren Krystallen, die abgesaugt,getrocknet und zunächst im ganzen bei 130— 140®sublimiert wurden. Das ist nötig, um etwa vorhandene Dehydrocantharidinsäuresicher ins Anhydrid umzuwandeln. Imvorliegenden Versuch war allerdings nur wenig dieses Anhydridsda, weil der Hauptteil als Säure im Wasser gelöstgeblieben war.*) Auf ähnliche Erfahrungen früherer Autoren deutet eine in derLiteratur verzeichnete Vorschrift zur Abscheidung von Cantharidin inkrystalliner Form aus Canthariden hin. Vgl. Hagers Handbuch derPharm. Praxis, Berlin 1930, S. 790. Dort ist davon die Rede, daß maneinen Extrakt 8 Tage lang zur Krystallisation stehen lassen müsse.


78 Ziegler, Schenck und Krockow,Man trennt Dehydrocantharidin und Cantharidin durchnochmalige Sublimation i. V. bei 60®, treibt das Cantharidinbei 130® über und erhält 50— 60 mg vom Schmelzp. 208® nachvorherigem Sintern. Die weitere Reinigung (Umlösung aus Eisessig)zusammen m it dem nach a) gewonnenen Anteil führteleicht zum schmelzpunktsreinen Produkt (214®, Mischprobe).Das hier unter b) geschilderte Verfahren arbeitet sicherund dürfte jederzeit reproduziert werden können.Aus den verbleibenden wäßrigen Rückstandslaugen sindmehrere Gramm reiner synthetischer Cantharsäure erhaltenworden.Vennche zu Abschnitte (K ro ck o w ).A u fa rb e itu n g der sauren P ro d u k tevom S ilb e rs a lz a b b a u .Wie oben beschrieben, gewinnt man beim Abbau des Silbersalzesin Soda lösliche Anteile, von denen ein Teil beim Ansäuern zunächst öligherauskommt, aber bald fest wird und abgesaugt werden kann (Filtrat A).Die feste Substanz wird aus Methanol und dann aus Wasser nmgelöst(glänzende, farblose Nadeln), Schmelzp. 119“. Die unten angegebenenDaten zeigen, daß es sich im wesentlichen um den Dimethylestereiner Brom-tricarbonsäure handelt, dem nach Lage der Dinge nur dasSymbol X L V II zukommen kann. Die Substanz ist aber noch nichtganz rein.5,10 mg Subst.: 8,145 mg C 0„ 2,610 mg H ,0 . — 12,902 mg Subst.:5,790 mg AgBr. — 4,580 mg Subst.: 6,310 mg AgJ. — 0,3306 mg Subst.:9,2 ccm “/lo-NaOH.C,,H,3 0 ,Br(0 CH3),Ber. 0 44,45 H 5,41 Br 22,77 OCH3 17,65 Äquival.-Gew. 351Gef. „ 43,6 „ 5,68 „ 19,10 „ 18,15 „ 359.Das Filtrat wird erschöpfend nach Schacherl mit Äther ausgezogen.Aus dem Äther krystallisiert noch während der Extraktion eine gewisseMenge aus. Sie wird abgetrennt (Filtrat B).Die feste Substanz ist durch Krystallisation auf den Schmelzp. 184bis 185“ zu bringen (farblose Nadeln), sie ist bromfrei und offenbar dasEster-lacton (X LV III) einer Oxytricarbonsäure.4,900 mg Subst.: 10,085 mg COj, 2,790 mg HjO. — 3,252 mg Subst.:2,990 mg AgJ. — 0,2450 g Subst.: 9,65 ccm “/i„-NaOH.CnH„0 3(OCH3)Ber. C 56,25 H 6,25 OCH3 12,12 Äquival.-Gew. 256Gef. „ 56,15 „ 6,32 „ 12,25 „ 254.


Die Synthese des Cantharidins. 79Das ätherische Filtrat B hinterläßt beim Eindampfen etwas im-Teränderten „


80Die Halogenierung ungesättigter Substanzenin der Allylstellung;von K . Ziegler, A . Späth, E. Schaaf, W. Schumannund E . Winkelmann.Man weiß aus verschiedenen Reaktionen, daß Wasserstoffan Kohlenstoff bereits dann eine gesteigerte Reaktionsfähigkeitbesitzt, wenn sich in a,/3-Stellung zu seinem Trägeratom auchnur eine einzige C=C-Doppelbindung befindet. So greifenSauerstoff^), gewisse Chinone*), Selendioxyd®) und gelegentlichauch andere Oxydationsmittel*) bei der Reaktion mit ungesättigtenSubstanzen vielfach nicht an der Doppelbindung,sondern an dem der Doppelbindung nächst benachbartenKohlenstoff unter Substitution von Wasserstoff an:rCICl-(Dichlorchinizarinchinon *)CH(CH,),(0,0', SeO,«) ^iPlnenVerbenon1) B lu m a n n u . Zeitschel, B. 46, 1178 (1913); 47, 2624 (1914);W ills tä tte r u. Som m erfeld, B. 46,2962 (1913); ‘ Criegee, A. 622,75,84(1936); B. 72, 1799 (1939); *H ock u. Mitarbeiter, Naturwiss. 24,159 (1936); Z. Ang. 49, 565 (1936); B. 71, 1430 (1938); 72, 1562 (1939).*) Criegee, B. 69, 2758 (1936).3) Schw enk u. B orgw ard, B. 6 6 , 1601 (1932). — Eine vollständigereLiteraturübersicht geben W eygan d u. S chröte r, B. 74, 1844(1941).*) Sem m ler u. Ja k u b o w ic z , B. 47, 1141— 1143 (1914);A. W in d a u s , B. 6 8 , 491 (1920).*) H. W ie nhaus u. P. S chum m , A. 439, 20 (1924).


Die Halogenierung ungesättigter Svbstamen usw. 81Die Auflockaimg derartiger Wasserstoffatome sollte auchin einer gesteigerten Reaktionsfähigkeit gegen Halogene zimiAusdruck konmien. Wie das Toluol unter geeigneten Bedingungenim Methyl, so sollten sich auch ungesättigte Verbindungenneben der Doppelbindung „in der Seitenkette“ ,d. h. in der Allylstellung, halogenieren lassen.Der Verwirklichung dieses Gedankens steht die Additionsfähigkeitder Doppelbindung entgegen. Die Geschwindigkeitder Addition überwiegt normalerweise so sehr, daß, bis vorkurzem, eine ähnliche Lenkimg des Halogenierungsverlaufs wiebeim Toluol für homologe Äthylene unbekannt war. (Wirsetzen dabei die Kemsubstitution des Toluols mit der Additionan die Doppelbindung parallel.) Isobutylen kann allerdings,wie lange bekannt ist*), unter bestimmten Bedingungen recht*) Scheschukow, aC. 16, 320 (1884); vgl. auch Pogorshelski,ebenda 8 6 , 1129 (1904); C. 1906, 667. Die von Meisenheimer [A.456, 142 (1927)] beobachtete Bromierung vonC A C.H,(C,H,),C:C V O O .HS fTCH, CH,H, -CH, H , ^ ^ B rX ^ C H ,BAniuUeo der Chemie. 661. Band.CH, CH,CO,HH, -CH,CH, CH,H ,P ^- C O ,H^ H .i^ - C H ,H ^ rD


82 Ziegler und M itarbeiter,glatt zu Methallyichlorid chloriert werden. Ferner ist für gewisseeinfachere Olefine, in erster Linie für das Propylen,kürzlich in einer aus einem technischen Laboratorium stammendenPublikation von G ro ll und H earne^) der Weg zur glattenChlorierung in der „Seitenkette“ gewiesen worden. DieseArbeit ist ebenso überraschend im Ergebnis wie vollendet inder experimentell nicht einfachen Durchführung: Bei hoherTemperatur (400—500®) ist Propylendichlorid nicht mehr beständig.Daher tritt seine Bildung bei dieser Temperaturzurück und die Bildung von Allylchlorid ist die Hauptreaktion.Der gewünschte Effekt wird also im Grunde durch dasselbeMittel erreicht, wie im Falle des Toluols, nur sind die Bedingungenextremer.So bedeutungsvoll diese Reaktion ist, so wird sie in derAnwendung doch auf Substanzen beschränkt bleiben, die diegenannten hohen Temperaturen ohne Schaden vertragen.Damit scheidet die Methode bei jeder auch nur etwas kompliziertergebauten Verbindung von vornherein aus.Das Fehlen einer allgemein gültigen und unter mildenBedingungen möglichen Halogenierungsreaktion dieses Typswurde im Verlaufe der Versuche zur Synthese des Cantharidins(vgl. die voranstehende Arbeit) schmerzlich empfunden, da esfür eine Teilstufe der Synthese wünschenswert erschien, ineinem m it dem Cyclohexen verwandten Molekül die Gruppe— C H = C H — CHj— in —C H = C H - € H B r— oder —C H =CH— CHCl— umzuwandeln. Da das Problem natürlich überden Rahmen dieser speziellen Fragestellung hinaus Bedeutungbesaß, haben wir es auf breiter Basis in Bearbeitung genommen,(Fortsetzung der Anmerkung von S. 81).Nach Analogien erscheint es denkbar, daß das tertiär gebundeneund zum Carboxyl ^-ständige Halogenatom Br* sich sehr leicht spontanals HBr (B — >■C) abspaltet. Damit würde die Reaktion aber zwangsläufigunter AUylverschiebung weitergehen, indem die Doppelbindungauf das Carboxyl hinwandert. Die nach W e n d t für den Eintritt derReaktion nötige Belichtimg ist auch als photochemische Beschleunigungder Addition deutbar, da viele Additionen von Halogenen durch Lichtbeschleunigt werden.>) Ind. Engng. Chem. 31, 1530 (1939); F.P. 810112, 843274,E.P. 468016, 495900, 502611. Vgl. auch Z. Ang. 64, 77 (1941).


Die Halogenierung ungesättigter Substanzen usw. 83wobei brauchbare und allgemeingültige Lösungen gefundenwurden, die sich mit dem Verfahren von G ro ll und H earnein glückhcher Weise ergänzen*).Der Grundgedanke unserer Bemühungen war sehr einfach:Wü: hielten von vornherein die Verwendbarkeit freier Halogenein irgendeiner Form für ausgeschlossen und suchten nachHalogenverbindungen Halog. X , die sich m it Olefinen gemäß-CH*—CH=GH— + H alog.X =— CH (Br)-€H =CH — + H Ximisetzen würden. Die Richtung, in der diese Versuche anzusetzenwaren, wurde durch ältere Angaben von A. Wohl®)gewiesen. Dieser bat schon vor längerer Zeit in zwei wenigbeachteten Arbeiten m it Acetbromamid Substitutionen der hiergesuchten Art durchgeführt. Der praktisch bedeutungsvolleKern dieser Beobachtungen ist wohl deshalb nicht allgemeinerund nicht früher erkannt worden, weil W ohl seine Versuchein erster Linie unter bestimmten theoretischen Gesichtspunktenangestellt und beschrieben hat, weil ferner Acetbromamid keinegerade ganz bequem zugängliche Verbindung ist, imd weilschließlich auch die von W o h l mitgeteilten Ergebnisse aufeinen nicht eben glatten Reaktionsverlauf schließen lassen.Aus Tetramethylfithylen*) entstanden z. B. 16 Proc. d. Th. desBromids (CH,),C: C(CH,)CH^r, aus Trimethyläthylen bestenfalls 30Proc.eines Dibromsubstitutionsprodukts, vermutlich BrCH,(CH,)C : CH-CH^Br(oder ähnlich), und noch viel schlechter verlief ein Versuch der Bromierungdes Brom-trimethyläthylens der Formel (CH,),C=C(Br)CH,. Auch beimPropylen hat W ohl eine irgendwie brauchbare Bromierung nicht erzielt— es war dies offenbar auch gar nicht seine Absicht. W ohl gibt ferneran, daß im Verlauf einiger seiner Versuche — beim Tetramethyläthylen,Trimethyläthylen u. a. — starke „Polymerisation“ einträte, und daß diePolymerisationsprodukte beim Destillieren nur teilweise wieder zerfielen.Immerhin war die Substitution in der Seitenkette desTetramethyläthylens klar nachgewiesen. Dies regte uns dazuan, ganz allgemein in der Klasse der N-Halogenverbindungen') Das Verfahren von Groll und Hearne war uns zu Beginn unsererArbeit (1935) übrigens unbekannt.*) B. 62, 51 (1919); B. 64, 476 (1921); (die letzte Arbeit mit K. J a -schinowski). Neuerdings auch von W endt [B. 74, 1243 (1941)] zitiertund ohne Erfolg versucht. •) B. 52, 60 (1919).


84 Ziegler und M itarbeiter,nach geeigneten Halogenierungsmitteln zu suchen. Ein solchesMittel sollte die gewünschte Halogenierung möglichst ohneNebenreaktionen vermitteln, es sollte leicht zugänglich undgut haltbar sein. Seine HN-Stammverbindung sollte leichtzurückgewinnbar sein, und sie sollte — m it Hinblick auf dennotwendigen Aufwand an Hilfssubstanz — ein kleines Molekulargewichtbesitzen. Es wird sich zeigen, daß von vielenuntersuchten Substanzen eigentlich nur eine einzige allen diesenBedingungen entspricht.Reaktionen zwischen N-Halogenverbindungen und ungesättigtenSubstanzen sind in der Literatur schon beschriebenworden. Sie gehören aber sämtlich — bis auf die AngabenW o h ls — anderen Umsetzungstypen an. Insbesondere wirkenN-Halogenide in Gegenwart reaktiver Lösungsmittel häufiglediglich einfach dadurch, daß sie in unterchlorige (bzw. unterbromige)Säure, deren Ester oder gemischte Säureanhydride(etwa m it Essigsäure) übergehen, worauf dann weiter Additionan die Doppelbindung unter Bildung von Chlorhydrinen, derenÄthem und Estern erfolgt^). Auch Additionen von Toluolsulfochlor-und -bromamid an ein Olefin sind bekannt geworden*).Es ist daher Grundbedingung für die Verwirklichung desgesuchten Reaktionsverlaufs, daß in völlig indifferentenLösungsmitteln gearbeitet wird.A. S y s te m a tisc h e P rü fu n g von N -H alogenve rb in d u n g e n a u f ih re h a lo g e n ie re n d e W irku n ggegenüber u n g e s ä ttig te n V e rb in d u n g e n .W ir begannen unsere Versuche m it dem N-Bromphtalimid®),im wesentlichen aus rein praktischen Gründen, da') E. S c h m id t, Asoherl, v. K n illin g , B. 59, 1279, 1876, 1881(1926): K. M einel, A. 61«, 231, 234, 242 (1935); M. W. Liohoscherstowu. A. A. Petrow , C. 1986, U , 2524; 1940, H , 198, 199;A. A. Petrow aUein, C. 1987, I, 1920; 1989, I, 2956, 2957; M. W. Lioho-6 cherstow u. Mitarbeiter, C. 1988,1, 3330; 1988,1 ,1960; H , 6 6 *; 1940,1,3246*.*) Vgl. Anmerkung 1 ) *.*) Die Substanz'ist auch in einer der Wohlsohen Arbeiten genannt.W ohl hat aber lediglich ihre Umsetzung mit Acetessigeater beschrieben,was im hier gegebenen Zusammenhang nicht interessiert.


Die Halogenierung ungesäUigter SubsUmzen usw. 85Phtalimid ein leicht zugängliches Produkt der großtechnischenSynthese ist, da sich seine N-Halogenderivate leicht darstellenlassen und in der Literatur als gut haltbar beschrieben sind.Als leicht einheitlich herzustellendes Olefin wählten wir Oyclohexen,als Reaktionsmedium außer überschüssigem Gyclohexenfast regelmäßig siedenden Tetrachlorkohlenstoff. W ir fandenbereits im ersten Versuch eine gewisse Menge des richtigenl-Brom-cyclohexen-(2) (I) neben etwas Cyclohexendibromid.H H BrH ./ ) h .la V h .^ /H 5 * /Hl / ?^ c o c c i,und einem krystallisierten festen Rückstand vom Schmelzp. 132bis 133®, der sich als das Additionsprodukt von Bromphtalimidan Gyclohexen*) (II) herausstellte. Bei gut gelungenenVersuchen erhielt man 50 Proc. I und 21 Proc. II. Dabeiarbeiteten wir in einem größeren Überschuß des siedendenCyclohexens. Die Reaktionszeit betrug etwa 1 Stunde. Sieverlängerte sich stark, als bei Gegenwart von Tetrachlorkohlenstoffweniger überschüssiges Gyclohexen verwandtwurde.Das N-Bromphtalimid reagiert somit nach beiden möglichenRichtungen, die Addition tritt aber schon stark hinterder gesuchten Substitution in der Seitenkette zurück. Auchbeim Acetbromamid dürften die Verhältnisse ähnhch hegen.In den „Polymerisationsprodukten“ von W o h l vermuten wirhochsiedende Additionsprodukte des Acetbromamids an dieOlefine. Die Vermutung wird dadurch gestützt, daß es möghchwar, aus Gyclohexen und Trichloracet-mono-chloramid in1) Die Beobachtung wurde zuerst von Ä. S p äth im Jahre 1936gemacht. Sie ist in der Dissertation von W. Sohnm ann, Über dieHalogenierung von Äthylenderivaten „in der Seitenkette“, Halle 1939,schon erwähnt. 1938 haben Lichoscherstow u. Mitarbeiter ähnlicheAdditionen beschrieben. Vgl. Anmerkung 1) • S. 84.


86 Ziegler und M itarbeiter,guter Ausbeute ein schön krystallisierendes Additionsprodukt( III) zu gewinnen.Das erhaltene Bromcyclohexen wurde von uns d£iraufhingeprüft, ob es etwa eine Beimischung des isomeren 1 -Bromcyclohexen-(l)(Ila ) enthält, das infolge einer Substitutiondirekt an der Doppelbindung entstehen könnte. Soweit wirfeststellen konnten, war unser Reaktionsprodukt einheitlichgemäß (I) aufgebaut.N-Chlorphtalimid hält sein Halogen in analogen Versuchenganz ungemein fest. In Tetrachlorkohlenstoff m it 5 MolCyclohexen gekocht, blieb die Substanz über 7 x 24 Stundenpraktisch unverändert. Dabei löst sich das N-Chlorid allerdingsnicht, ebensowenig wie das Bromphtalimid im besserverlaufenden Versuch.Bringt man in siedendem Benzol das N-Chlorphtalimidzusammen m it Cyclohexen völlig in Lösung, so ist das aktiveChlor selbst nach 440 Stunden noch nicht verschwunden. Nach144 Stunden im Bombenrohr bei 140® ist das N-Chlorphtalimidumgesetzt. l-Ohlor-cyclohexen-(2) wird aber nur ingeringer Menge (12,3 Proc) gebildet. Der Hauptanteil bestehtaus höherchlorierten Substanzen und — etwas — Additionsproduktvon der Art II.Nach diesen Anfangsergebnissen haben wir viele N-Halogenverbindungenauf ihre Eignung für unseren Zweck durchmustert.Die Resultate dieser Untersuchungen lassen sichetwa in der folgenden "^eise zusammenfassen:1. Ungeeignet sind halogenierte Sulfonamide oder -imide.Diese Substanzen reagieren zwar vielfach m it Cyclohexen (undanderen Olefinen) lebhaft unter spontaner Erwärmung schonbei Zimmertemperatur, die Reaktionsprodukte sind aber imwesentlichen ausschließlich durch Addition entstanden. Imeinzelnen wurden geprüft IV, V, V I und V II.IV CHj.C.H^ SOj N Cl, > CHj C .H .-SO .N H , + 2C ,H ,C1(P)HCH3 C,H. SO, NH.C.H,o C1C H , C , H .. S O , . n V V / + C ,H ,C 1¿1 / \ t{ CH ,.C ,H , S0,.N(C.H,„C1),H Cl


Die Halogenierung urigesättigter Substanzen usw. 87V CH3.C ,H ,S 0 ,N(C1)C0 C,H. VI (C H ,C ,H ..S 0 ,),.N C 1/C O .V II (a) C .H X >NCl(Br)\ s o ,/Die Substanz IV, — „Dichloramin T“ — , verliert in Berührungnüt Cyclohexen sofort die Hälfte des aktiven Halogens.Die zweite Hälfte wird erst nach mehrstündigem Kochen abgegeben.Toluolsulfamid und Ohlorcyclohexen bilden sichdabei nur in untergeordneter Menge, in der Hauptsiiche entstehtein dickes, nicht krystalHsierendes Öl. Der — für unsunbrauchbare — Reaktionsverlauf dürfte im Sinne der an IVsich anschließenden Pfeile zu formulieren sein.Für die anderen Substanzen gilt das oben (besagte. DieAdditionsprodukte aus V und V I sind Harze, die aus V IIund V lla — N-Ghlor- und Brom-saccharin — hingegen wohldefinierte krystalline Verbindungen von den Schmelzp. 169bzw. 128®.2. Gut bravMar sind N-Chloracylanilide, wie sie ingroßer Zahl durch die Arbeiten von G hattaw ay*) bekanntgeworden sind. Man muß nur solche Vertreter ausschließen,die sich, wie N-Chloracetanilid selbst oder N-Chloracettoluidid,besonders leicht in kemchlorierte Produkte umlagern. Wirhaben zunächst vornehmlich dreifach im Kern substituierteVertreter vom Typ V III gewählt, bei denen eine derartige Ver-X.a: X, = X, = Cl Acyl = COCH,X,AcylJ v V III * 1 = ^ — Cl „ — CO-C.Hsc: I, = Clx, = Br „ = COCH,d: I, = C li, = Br „ = CO C.H,ändenmg nicht mögüch ist. Später fanden wir, daß auchN, p-Dichlor-, N, o, p-Trichlor- und N-Chlor-p-nitroacetanilidunter unseren Versuchsbedingungen genügend beständig sind.Bei allen diesen Substanzen, insbesondere V illa —d istallerdings der tote Ballast gegenüber dem Gehalt an übertragbaremHalogen ganz besonders groß.>) Zusammenstellong in H oaben, Die Methoden der OrganischenChemie. 3. Aufl., Leipzig 1941, S. 662, Anm. 8 .


88 Ziegler und M itarheiter,Für die W ahl dieser Verbindungeii war unter anderemauch die folgende Überlegung maßgebend: W ir hielten es fürmöglich, daß vielleicht die unerwünschte Addition an dieÄthylenbindung durch sterische Faktoren stärker beeioflußbarsein würde, als die erwünschte Substitution. Das aktiveHalogen ist in V III a— d und vor allem in V lllb und c sicherlichwesentlich dichter „eingepackt“ als im N-Bromphtalimid.Dieser Vorstellung entsprechend konnten wir tatsächlich inkeinem dieser FaUe irgendeine Addition am Gyclohexen nachweisen.Die bei nicht zu kleinen Ansätzen gut isolierbarenAnteiler* an l-Chlorcyclohexen-(2) bewegten sich zwischen 70und 90 Proc. d. Th. Ein gutes Mittel zur Überprüfung desReaktionsverlauis ist auch die Zurückwägung des unter unserenVersuchsbedingungen praktisch unlöslichen Acylanilids. SeineMenge betrug fast stets über 90 Proc. d. Th. Die nötigen Versuchsdauemlagen für V illa — d unter standardisierten Bedingungen— 5 Mol Gyclohexen im doppelten Volum Tetrachlorkohlenstoff— zwischen 6 und 10 Stunden (das Ende istam Verschwinden des aktiven Halogens leicht zu erkennen).Sonderbarerweise reagieren die im Kern weniger hoch substituiertenTypen viel träger. Zur vollständigen Umsetzungbenötigen:N-p-IMohloraoetanilid 43 StandenN-Chlor-p-Nitroacetanilid 30 „N-o,p-Triohloraoetanilid 24 „Die Substitution des Gyclohexens durch Ghlor sprichthiernach in keiner Weise auf sterische Einflüsse an, es tiberwiegtder Polarisationseffekt.Aber auch bei der Addition glauben wir nicht mehr rechtan eine entscheidende Beeinflussung im negativen Sinne durchsterische Momente. Es müßte doch sonst beim N-p-DichloracetaniUdm it völlig freien o-Stellungen wieder Addition nachweisbarsein. Tatsächhch aber führt es, wenn auch langsamer,ganz ebenso zur Substitution wie seine im Kern trisubstituiertenAnalogen.Merkwürdig ist auch die Reaktionsart des N-Ohlor-pnitroacetanilids:Es reagiert zwar ausschheßlich unter Sub­


Die Halogenierung imgesättigter Svbstamen usw. 89stitution, liefert aber trotz des CJyclohexen-Überschusses MonoundDichlorcyclohexen in etwa gleichen Mengen. Es scheint— worauf auch andere Beobachtungen hinweisen — bestimmteTypen von N-Halogeniden zu geben, bei denen vorzugsweiseeine doppelte Substitution eintritt.Zusanunen m it diesen Anihden wiu’de auch die Substanz(ca),c,H, ■N(a)SO, • c, h . • c h,(o,p)untersucht. Sie verüert ihr aktives Halogen ziemlich rasch(4 Stunden), führt aber nur zu einer höchstens 50-proc. Substitution.Die unter 1. gegebene Regel bestätigt sich also auchhier.Sämtliche oben angegebenen Reaktionszeiten (kurze undlange) verlängern sich weiter erhebUch, wenn man m it demCyclohexen-Überschuß die Konzentration der ungesättigtenKomponente herabsetzt. Die Menge des Verdünnungsmittels(C C I4 ) kann man nicht gut gleichzeitig verringern, da wegender ungünstigen Mol-Gewichtsverhältnisse recht erheblicheMengen des Chlorierungsmittels einzusetzen sind, und dasheterogene Reaktionsgemisch eine gewisse Dünnflüssigkeitbehalten muß.Praktisch könnte daher die Chlorierung gut nur so ausgenutztwerden, daß man in mehreren aufeinanderfolgendenOperationen arbeitet, den nicht chlorierten Substanzüberschußjeweils wiedergewinnt und — eventuell ergänzt — vonneuem zur Umsetzung bringt. Das Chlorierungsmittel kanndabei jedesmal aus dem beim letzten Ansatz abfütrierten Acylanüidzurückgewonnen werden. Eine Beschleunigung ließesich natürlich auch durch Anwendimg höherer Temperatur —eventuell im Druckversuch — erzielen.Ein Olefinüberschuß empfiehlt sich im übrigen auch zurBeschränkung der Menge der Dichlorderivate.Im ganzen betrachtet ist diese Chlorierung in der Allylstellungnicht besonders bequem in der Anwendung. Esist aber die bisher einzige brauchbare Lösung, die wir fürdie Einführung von Chlor gefunden haben. Beim Brom


90 Ziegler und M itarbeiter,liegen, wie sich gleich zeigen wird, die Verhéütnisse vielgünstiger.3. Versuche, die soeben geschilderten Erfahrungen aufN-Bromacetanilide zu übertragen, verliefen nicht sehr günstig.Erschwerend kommt hinzu, daß die N-Bromverbindungen hiernicht sonderlich bequem darzustellen sind. Eine ausführlicheBearbeitung dieser Substanzen erwies sich auch als unnötig,da im N-Bromsuccinimid eine Substanz gefunden wurde, die,für die Bromierung, alle weiter vom geforderten günstigenEigenschaften besitzt.Bromsuccinimid läßt sich durch Einwirkung von Bromauf eine kalte wäßrige alkalische Lösung von Succinimid inwenigen Augenblicken hersteUen. Es enthält 45 Proc. aktivesBrom. Succinimid ist in dem für unsere Substitution in Betrachtkommenden Lösungsmittel sehr schwer lösüch, so daßes am Ende des Versuchs leicht annähernd quantitativ wiedergewonnenwerden kann. Es ist somit, wenn verlangt, wirklichals Bromüberträger im Kreisprozeß brauchbar. Gegenüberallen bisher angeführten Substanzen besitzt N-Bromsuccinimiddie größte Reaktionsfähigkeit. Versuchsdauem vonweniger als 1 Stunde (in siedendem Tetrachlorkohlenstoff) beiganz geringem Olefinüberschuß sind die Regel. Aktivere Olefinesetzen sich häufig auch in wenigen Minuten um. In allenuntersuchten Fällen gibt Bromsuccinimid nur Substitution.E in Additionsprodukt ist niemals beobachtet worden. Dabeiüberwiegt normal die Monosubstitution, ohne daß in der Regel,wenn gewünscht, mehrfache Substitution unmögüch^) wäre.Diese Eigenschaften der Substanz haben wir in einerbreiteren Studie nach verschiedenen Richtungen hin für präparativeZwecke ausgenutzt, und wenn sich dabei auch, besondersbei extremen Forderungen, einige wenige Beschränkungenin der Anwendbarkeit ergeben haben, so stellt dochdie jetzt recht allgemein mögliche Bromierung ungesättigterSubstanzen in der Allylstellung m it Bromsuccinimid unzweifelhafteine wertvolle Bereicherung unserer Methodik dar.') Eine Ausnahme bildet das in der voranstehenden Arbeit beschriebeneAddukt aus Butadien und Dimethylmaleinsäureanhydrid.


Die Halogenierung ungesättigter Svbstanzen usw. 91Ehe wir hierauf im einzelnen eingehen, sollen die Erfahrungenfertig besprochen werden, die wir bei der systematischenEignungsprüfung weiterer N-Halogenide gemachthaben.4. So reaktionsfähig diese eine Bromverbmdung ist, soreaktionsträge ist CTiiorsuccinimid. Hier liegen die Verhältnissealso ähnlich, wie weiter vom bei den N-Halogenphtalünidenbesprochen. Auch unter energischen Versuchsbedingungenläßt sich eine irgendwie brauchbare analoge Chlorierung nichterzwingen. Aber auch unter allen vergleichbaren Bromverbindungennimmt das Bromsuccinimid eine ganz besondereStellung ein. Die naheUegende Idee, daß etwa aUphatischecyclische N-Bromdiacylimide generell eine gleiche oder ähnlicheWirkung haben müßten, stimmt nicht. N-Brom-glutarimidsowie -hexahydrophtaltmid sind ganz unbrauchbar. PraktischeBedeutung würde solchen Verbindungen ohnehin nichtzukommen. Unbrauchbar ist weiter N-Bromdibenzamid (auchdas N-Chlorderivat).5. Diese Resultate zeigen, daß dem Bromsuccinimid eineganz spezifische, nicht in irgendeine allgemeine Regel faßbareWirkung innewohnt. Theoretische Überlegungen versagen, insbesonderekann man beim Bromsuccinimid die Addition andie Doppelbindung sicherUch nicht als sterisch behindert ansehen.Natürlich muß der besondere Effekt m it dem Feinbaudes Moleküls Zusammenhängen, aber viel mehr, als daß dasHalogen io allen N-Halogenverbindungen stark „positiviert“ist, läßt sich kaiun sagen.Bei dieser Sachlage war es denkbar, daß doch noch einigeandere geeignete Halogenierungsmittel existieren würden. Dafür die Bromierung etwas Besseres kaum nlehr zu erwartenwar, haben wir vor allem immer wieder versucht, eine demN-Bromsuccinimid bei der Chlorierung äquivalente Substanzzu finden. Dies ist uns bisher nicht gelungen. Unsere diesbezüglichenVersuche tragen den Stempel einer gewissenempirischen W illkür — nach Lage der Dinge war das nichtanders zu erwarten. Sie bedeuten auch noch keine erschöpfendeDurchmusterung. Im einzelnen wurden folgende Substanzengeprüft:.


92 Ziegler und M itarbeiter,Nr.SubstanzN-Chlorbenzamid N-Chloracetamid . . .N-ChlortrichloracetamidN-ChloracetiminoSthylät h e r ........................N.N'-Dichlorveronal. .N,N', N"-TrichlorcyanursSure........................Chinondichlorimid .CH,N(C1)C0-C0N(C1)CH,(mit Dodecylen geprüft)33 Std.124 Std.45 Std.nach 85 Std.noch nichtbeendet4 Std.unmeßbarkurzVerauchBdauer*)GebadetesChlorcyclohexen0 7.2 0 «/.28»/.29 7 .517.nichtbestimmt9.43 7.nichtbestimmtZnrfickgewonneneH-N-VerbindungAdditionsproduktsoweit bestimmt(krystallinSchmp. 84'’)erheblich57 7 .. Harz2 StKeaktion u.ihre Produkte sehr onerfreulichnicht he-24'50 Min. 7 . stimmt*) Die Versuchsdauer variiert bei verschiedenen Proben desselbenChlorierungsmittels etwas. Die Zeiten dienen daher nurzum Vergleich.Bei vielen der untersuchten Produkte tritt die gewünschteSubstitution zwar ein, zum Teil sogar in größerem Ausmaßeals bei W ohls eingangs erwähnten Versuchen. Praktischbrauchbar ist keine der Substanzen. Bemerkenswert sindimmerhin die großen Unterschiede in der Reaktivität. Interessantist in der Hinsicht vor allem die N,N',N"-Trichlorcyanursäure,die bei ihrer großen Reaktionsfähigkeit und demhöchsten Gehalt an aktivem Chlor (46 Proc.) ein idealesChlorierungsmittel sein könnte, wenn sie überwiegend zurSubstitution in der Allylstellung führte.Diese Versuche sollen noch fortgesetzt, auch soll untersuchtwerden, ob sich ihr Verlauf durch Änderung des Reaktionsmediumsbeeinflussen läßt.Das Ergebnis dieser systematischen Vorarbeit war dieFeststellung, daß für die präparative Halogenierung ungesättigterVerbindungen in der Allylstellung in erster LinieN-Bromsuccinimid in Frage kommt. Unter Zurückstellung desCTiiorierMnjisproblems haben wir daraufhin die neue Bromierungnach verschiedenen Richtungen hin studiert.


Die Halogenierung ungesättigter Svbstamen usw. 93B. N -B rom succinim id als M itte l zur B rom ierungu n g e s ättig te r V erbindungen in der A lly ls te llu n g .E in fa c h u n g e sättig te Kohlenwasserstoffe.Die Bromierung wurde in der Regel, wenn nichts anderesvermerkt, in siedendem Tetrachlorkohlenstoff (etwa 3 bis4-faches Volum des Olefins) vorgenommen. Einfache Olefinevon nicht zu kleinem Molekulargewicht werden unter diesenUmständen in der Regel rasch (15—60 Min.) bromiert. Dabeiist Voraussetzung, daß die Kohlenwasserstoffe wenigstens eineMethylengruppe an der Doppelbindung tragen. Die Ausbeutenan Monobromprodukten betragen bei Äquivalenz der Reaktionspartneretwa 50—60 Proc. d. Th. und erreichen leicht80 Proc., wenn man einen — zurückgewinnbaren — Überschußdes Olefins anwenden kann. Die Reaktionsprodukte sind sämtlichHomologe des Allylbromids. In geeignet gelagerten Fällenkönnen sie einheitlich sein, z. B. beim l-Bromcyclohexen-(2),in anderen können von Anfang an Isomerengemische entstehen.Auch wird man m it der durch die Allylverschiebung bedingtenKomplikation rechnen müssen. So dürfte bei einer endständigenDoppelbindung im Kohlenwasserstoff das Reaktionsproduktneben IX auch X enthalten;IX R CH CH:CH, X E C H : CH CH,BrBrGenauer haben wir diese Verhältnisse bisher nicht untersucht.Die Zahl der grundsätzlich denkbaren Reaktionsmöglichkeitenwird im übrigen durch folgende Regel eingeschränkt;Methylengruppen reagieren mit Bromsuccinimid fast regelmäßigschneller als Methyle. Daher wird bei Konkurrenzzwischen Methyl und Methylen in einem Molekül die Substitutionim Methylen überwiegen. Die Regel wird durch folgendeZusiunmenstellung deutlich;Dauer bis zum vollständigen Umsatz in siedendem Tetrachlorkohlenstoff.X I (CH,),C:CH-CH, XU (CH,),C: CH-CH. CH. CHj960 Min. 10 Min.x m (C,H,),C:CH.CH, XIV (C,H,),C: CH CH, CH,1080 Min. 95 Min.


94 Ziegler und M itarbeiter,Mit dieser Gesetzmäßigkeit hängt es wohl zusammen, daßuns — auch hei höherer Temperatur — eine glatte Umwandlungvon Propylen in Allylbromid nicht gelungen ist. W irkonnten nur höher bromierte Produkte fassen. (Die Weiterbromierungvon Allylbromid imd -Chlorid wurde noch nichtgenauer studiert.) Da die Chlorierung des Propylens einHauptanwendungsgebiet des eingangs zitierten Verfahrens vonG roll und H earne ist, so ergänzen sich die zwei Halogenierungsmethodenhier in glücklicher Weise.Gegen die Regel langsamer reagierte das Diisobutylen(5 Stunden). Es soll nach W h itm o re und C h urch ^) ein Gemischvon XV und X V I im Verhältnis 4 :1 sein. Seine Ausnahmestellungkann zwanglos als Abschinnungseffekt derstarken Verzweigung in der Nähe des Methylens in XV gedeutetwerden.CH,CH,XV CHjtC CHj C CH, XVI C H ,.C ; CH-C CH,CH, CH, CH, CH,XVII Cä -CH: CH-CH, X V III C.H^ • C(CH,): CH^Gegen die Regel schneller reagierte orMethylsiyrol (X V III),während die ungewöhnlich langsame Reaktion des isomerenPhenylpropylen-(l) (X V II) (nach ISVz Stunden noch 61 Proc.des aktiven Halogens vorhanden) der Regel wieder entspricht.Hier, wie bei l,l-Diphenylpropylen-(l) ( X III) kann man dieReaktionshemmung durch Anwendung höherer Temperaturleicht überwinden. Durch Verringerung der Menge des zugesetztenTetrachlorkohlenstoffs läßt sich die Siedetemperaturin weiten Grenzen regeln. Bei 118® ist die Bromierung desl-Phenylpropylens-(l) in einer Stunde, bei 140® in wenigenAugenblicken spontanen Aufsiedens beendet.Den wenigen oben besprochenen Ausnahmen stehen imübrigen die Beobachtungen an einer ganzen Reihe methylenhaltigerKohlenwasserstoffe gegenüber, die sämtlich sehr rasch— in längstens einer Stunde — bromiert werden. W ir prüftenaußer den schon besprochenen; Nonen-{4) (40 M in.); DodecyZen-(3)(25 Min.); Cyclohexen Mm.); 1 - Methyl-cyclo-') Am. Soc. 54, 3710 (1932).


Die Halogenierung ungesättigter Siibstansen usw. 95hexen-(l) (5 Min.); Ptncn (25 Min.); sowie weitere kompliziertereSubstanzen, wie sie unten noch besprochen werden.Beweis der K o n s titu tio n der R e ak tio n sp ro d u k te .Daß es sich in den Produkten der Bromierung ausschließlichoder überwiegend um echte homologe Allylbromide handelt,geht aus verschiedenen Beobachtungen hervor.1. Das Bromid aus Cyclohexen gleicht in allen Eigenschaftenvöllig der aus Cyclohexadien-(l,3) durch Anlagerungvon Bromwasserstoff entstehenden bekannten Substanz.2. Aus Phenylpropylen-(l) entsteht das bekannte Ginamylbromid.3. Alle dargestellten Bromverbindungen geben nach demVermischen mit etwa dem doppelten Volum Cyclohexylaminin kurzer Zeit eine lebhafte Spontanreaktion unter starkerSelbsterhitzung. Das ist typisch für Allylbromide, tritt abernie ein bei einfachen gesättigten Bromverbindungen und erstrecht nicht bei homologen Vinylbrmniden. Eine Substitutionan der C=C-Bindung selbst könnte demnach höchstens inuntergeordnetem Maße auftreten. Sie wird aber in der Regelnicht beobachtet, denn das Halogen der Bromide wird beimKochen mit alkoholischem Silbernitrat fast stets praktischquantitativ abgegeben. Zwischen einer sich hierauf gründendentitrimetrischen Brombestimmung und einer Bestimmungdes totalen Bromgehaltes auf anderem Wege bestehen in derMehrzahl der Fälle keine Differenzen.Eine Ausnahme hiervon machen nur wenige Substanzen.Geht, wie im l,l-Diphenyl-propylen-(l) (X III) die Bromierung(im CH3) ungewöhnlich schwer, so kann das Halogen zu einemkleinen Betrage auch ein H an der Gruppe —H C=CH—(oder an einem etwa vorhandenen Phenyl) ersetzen.Das Bromierungsprodukt des eben genannten Kohlenwasserstoffsist ölig und läßt sich nicht zum Erstarren bringen.3,3-Diphenylallylbromid — (CgH5)2C: CH-CHäBr — ist aberals feste Substanz vom Schmelzp. 37—39®‘) bekannt. Hierzeigten die beiden Methoden der Brombestimmung eine Diffe->) K. Ziegler u. P. Tiemann, B. 56, 3406 (1922).


96 Ziegler und M itarbeiter,renz, die auf 10 Proc. einer Beimengung m it sehr fest sitzendemHalogen schließen ließ.Da man die substituierten Allylbromide häufig als Ausgangsstoffefür weitere Umsetzungen brauchen wird, so störensolche gelegentlichen Beimengungen nicht. Man wird sie vonden Reaktionsprodukten meist in geeigneter Weise abtrennenkönnen.W eitere U m w a n d lu n g e n der h öh e re n A lly lb ro m id e .W ir haben imsere ungesättigten Bromide vor allem durchAbspaltung von Bromwasserstoff iu Diolefiae umgewandelt,eine Reaktion, die fast regelmäßig durch Erhitzen m it Chinolin,CoUidin oder dergleichen sehr leicht zu verwirklichen ist.Auch dies ist ein Beweis für die Allylstellung des Broms.Diese Methode zur Herstellung von Diolefinen besitzt gegenüberdem Verfahren der zweimaligen Abspaltung von HBraus Olefindibromiden unzweifelhaft Vorzüge, da das letzterenicht einheitlich zu verlaufen braucht, auch regelmäßig Anwendungsolcher Bedingungen erfordert, unter denen empfindlicheDiene schon geschädigt werden können. Bestimmungender Dienzahlen^) ergaben einen Gehalt von rund 95 Proc. ankonjugiertem Dien. Daß wir zum mindesten hochwertige konjugierteDiene in Händen hatten, zeigen auch folgende füreinige unserer Präparate aus den entsprechenden Messungen berechnetespezifische Exaltationen der Refraktion und Dispersion.E Z a E 2 b. E2ß - Za E S y - ZaHeptadien (verzweigt, entsprechenddem Bromid ausX U ) .................................. 1,82 1,93 -f-49»/o + 60%n-Nonadien (vermutlich2,4+ 3 , 5 ) ....................... 1,75 1,84n-Dodekadien [vermutlich-K49'>/, +49 »/o- ( 1 .3 ) ] ........................... 1,23 1,34 +657. +47»/.Die Normalwerte für ungestörte Diene sind nach K. v. Auwers*)+2,00 bzw. 50Proc. In der — weniger empfindlichen —') H. P. K a u fm a n n , B. 70, 904 (1937).•) B. 54, 2993 (1921).


Die Halogenierung ungeslittigter Substanzen usw. 97Dispersion stimmen misere Beobachtmigen hiermit überein.Die spezifischen Exaltationen der Refraktion sind etwas zuniedrig, vor allem beim Dodekadien. Ein Dien von dieserMolekulargröße hat v. Auwers allerdings nicht untersucht.Seine höchste Substanz, ein Nonadien, zeigtÄ X . + 1,62 E I d + 1 , 6 8 E X f— Ea + 44 Proc. E Z y— l , + 48 Proc.Die Exaltationen der Refrsiktion scheinen hiernach mit steigendemMolgewicht etwas zu fallen, was bei der Bewertungunserer Zahlen zu berücksichtigen wäre.Die Konstitution der so darzustellenden Diene wird sichnicht immer genau angeben lassen. Unser Cyclohexadien ausMonobromcyclohexen ist sicher einheitUch das 1,3-Derivat.Auch aus dem Bromid X II wird wahrscheinlich einheitlichdas Heptadien (CHg)2 0 = C H —C H =C H —CH 3 gebildet werden.Ebenso dürfte unser Dodekadien aus Dodecylen-(l) im wesentlichendie Doppelbindungen in 1,2 und 3,4 enthalten. UnserNonadien — aus Nonen-{4) — ist aber vermutlich ein Gemischvon Isomeren. Darüber könnten Spezialuntersuchungen Aufschlußgeben.B rom ierung von D io lefin e n.Uns haben die eben besprochenen Diolefine vor allem auchdeshalb interessiert, weil wir ihr Verhalten gegen Bromsuccinimidprüfen wollten. W ir hofften, es möchte vielleicht gelingen,die Diene nach dem oben geschilderten Prozesse stufenweiseweiter zu dehydrieren und so die Reihe der Polyene zugänglichzu machen.Diese Hoffnung ging indes in dieser Form nicht in Erfüllung.Cyclohexadien-(l,3) und Dodekadien waren gegenBromsuccinimid recht resistent. Allerdings verschwindet dasaktive Halogen nach einiger Zeit (6 bzw. 10 Stunden), auchscheidet sich Succinimid in Mengen von 70 bzw. 99 Proc. d. Th.aus; saubere Monobromdiene in brauchbaren Mengen üeßensich aber nicht gewinnen. Die langen Reaktionszeiten beweisenauf jeden Fall (was auch immer die Hauptreaktion sein möge),daß CHj in Verknüpfung m it einem offenen konjugiertenSystem reaktionsträger ist, als neben einer einzelnen Doppel-Ainuüen der Chemie. 601. Band. 7


98 Ziegler und M itarbeiter,bindung. Besondere Versuche haben gezeigt, daß die Diolefinedurch die Berührung m it dem Bromsuccinimid nicht etwapolymerisiert werden und deshalb aus dem Reaktionsgemischverschwinden. Man hat es also wirklich m it einer Verminderungder Reaktivität des Diolefins zu tun. Diese Feststellungerscheint uns bemerkenswert: Der Steigerung der Reaktivitätdes ungesättigten Molekülteils würde — in unserer Reaktion— eindeutig eine Abschwächung in der benachbarten gesättigtenMethylengruppe entsprechen. Das Bromsuccinimid erweistsich hier als ein Reagens, das auf recht feine Unterschiede inder Valenzverteilung (im „Polarisationszustand“) anspricht.In die gleiche Richtung weist auch die ungewöhnlich geringeReaktionsbereitschaft des l-PhenylpropyUns (X V II). Zur Bearbeitungder sich hieraus ergebenden weiteren Anregungensind wir noch nicht gekommen.Die eventuelle Bromierung des Cyclohexadiens im CH 2hat uns vor allem auch deshalb interessiert, weil ihr Ergebnisein Mono-Hydrobromid des Benzols gewesen wäre. W irrechneten allerdings nicht ernsthaft damit, eine solche Substanzfassen zu können. Immerhin schien uns der Versuchwichtig. W ir werden ihn auch wiederholen, allerdings m it demCyclohexadien-(l,4) (X IX ), das eigentUch ungemein leicht mitX IX H , / V, X X (C H ,0 ),C A - C H ,.C H :C H ,\ = / ■ (3,4)Bromsuccinimid reagieren müßte und vielleicht Aussichtenbietet, das Benzolhydrobromid doch noch — unter ganz mildenBedingungen — herzustellen. Dies Cyclohexadien ist in reinerForm allerdings nicht ganz einfach zugänglich, doch dürftedie Problemstellung die Mühe der Darstellung wert sein^). ImZusammenhang m it dem Problem der Reaktionsfähigkeitbeiderseitig aktivierter Methylene bieten weiter Allylbenzolund 1,4-Dihydronaphtalin Interesse. Ihr Verhalten soll nochgeprüft werden. Bei einem komplizierten substituierten Allylbenzol,dem Eugenolmethyläther (X X ), war zwar nach 45 Minutendas aktive Halogen verschwunden, definierte Reaktions-*) Im Terpinoien liejit eine entsprechende Atomanordnung vor.Wir denken auch an dessen Untersuchung.


Die Halogenierung ungesättigter Svbstamen v^w. 99Produkte ließen sich indes nicht gewinnen. Dies mag an sekundärenVeränderungen eines hier besonders empfindlichenBromids liegen.In Fortsetzung unserer Arbeit werden wir auch Substanzenvom Typ des Dimethylbutadiens zu prüfen haben. Eserscheint nach unseren Erfahrungen mit den beiden Phenylpropylenen(X V II und X V III) denkbar, daß zentral an einerKonjugation stehende Methyle oder Methylene wieder erhöhtreaktionsfähig sind.Diolefine mit isolierten Doppelbindungen zeigen normaleReaktionsfähigkeit gegen Bromsuccinimid. Dies wurde geprüftan einem 2,9-Dimethyl-dekadien-(2,8) (X X I) (aus Korksäureesterüber die Grignard-Verbindung gewonnen). DasProdukt setzt sich m it 2 Mol Bromsuccinimid in 30 Minutenglatt um.X X I (CH,),C : CH ■CH, ■CH,. CH, • CH, • C H : C(CH,),X X II(CH,),C : CH . CH : CH • CH : CH. CH : C(OH,),Versuche, das Dibromderivat ins Tetraen (X X II) überzuführen,lieferten zwar regelmäßig gefärbte Öle von sehr starkungesättigtem Charakter mit zum Teil sehr hoher Mol-Refraktion,doch gelang es nicht, das Tetraen rein zu isolieren. Hierist die Grenze der Leistungsfähigkeit unserer Bromierung alsDehydrierungsverfahren «rreicht.D ie m ehrfache B rom ierung der M onoolefine durchB rom succinim id. D a rste llu n g eines T riolefins.Eine mehrfache Bromierung kann man entweder so erreichen,daß man das ungesättigte Produkt mit mehr als einemMol des Bromierungsmittels umsetzt, oder daß man das isolierteund zweckmäßig gereinigte Monobromderivat weiterbromiert. Der zweite Weg gibt die reineren Produkte. Aufdiesem Gebiet wurden bisher die folgenden Beobachtungengesammelt:Cyclohexen wird auch bei Äquivalenz der Reaktionspartnerweitgehend nur einfach bromiert. W ir erwartetendaher, daß l-Bromcyclohexen-(2) schwieriger bromierbar seinwürde als Cyclohexen. Zu unserer Überraschung reagierte aber


100 Ziegler und M itarbeiter,das reine Bromderivat unter Standardbedingungen schon imVerlaufe einer einzigen Minute aus. Das Reaktionsproduktbesteht zum großen Teil aus dem festen Dibromid des Cyclohexadiens-(l,3)vom Schmelzp. 108®, dem wohl die Konstitution(X X III) zukommt.H H X X IV C ,H „.C H ,.C H (B p)C H :C H ,X X III V y X X V C ,H „ .C H ,.C H :C H .C H ,.B r*’ X X V I C ,H „.C H (B r)C H :C H -CH,B rDie Erscheinung deutet darauf hin, daß vielleicht, wieW ohl es vermutet hat, der Bromierung die Bildung lockererAdditionsverbindungen vorausgeht, innerhalb deren die Reaktionstattfindet und die dann wieder zerfallen. Unsere Beobachtungwäre hiernach so zu deuten, daß die For Verbindungdes Cyclohexens fester ist als die des Bromcyclohexens, undsich auch langsamer zu den Endprodukten stabilisiert. Istdaher — bei der Bromierung des Cyclohexens — bis zumSchluß noch freies Cyclohexen vorhanden, so verhindert diesdie Bildung der Vorverbindung des schon gebildeten Biomcyclohexens.Das völlige Ausbleiben der weiteren Bromierungdes „Monobromids“ aus dem Addukt von Butadien und D i­methylmaleinsäureanhydrid (vgl. die voranstehende Arbeit,Abschnitt 3) könnte darauf zurückzuführen sein, daß sich beidem besonderen und komplizierten Bau des Addukts die Vorverbindungnicht mehr bildet.Dodecylen-{l) nahm leicht 2 Atome Brom auf, ebenso warauch die nochmalige Bromierung des reinen Monobromdodecylensleicht möglich. Die Konstitution des Dibromderivatssteht nicht genau fest. W ir vermuten, daß es sich von demAllyüsomeren (X XV ) der ersten Bromierungsstufe (X X IV ) ableitetund die Konstitution (X X V I) hat. Behandlung mitChinolin führte zu einem Kohlenwasserstoff vom Schmelzp.—34®, der die für ein Dodekadien berechnete Wasserstoffmengeaufnahm (wobei reines n-Dodecan entstand) und deran der Luft schon nach 24 Stunden in ein lebhaft verpuffendesPeroxyd überging. Die Molekularrefraktion lag recht hoch,wenn auch mit+ und Ä ri- 2 'o , = + I09Proo. Ä X ,— 2 :,= + 121 Proc.


Die Halogenierung ungesättigter Substanzen usw. 101noch nicht hoch genug. Die Lage der Doppelbindungen in diesemTrien steht nicht fest. Die 2-fache Bromwasserstoffabspaltungist bei einem Dibromid (X X V I) auf jeden Fall ein so undurchsichtigerProzeß, daß sich nichts Bestimmtes angeben läßt.Wahrscheinlich handelt es sich aber im wesentlichen umDodekatrien-(l,3,5).Die ganze Reaktionsfolge zmn Trien verläuft nicht sehrbefriedigend. Uns galt es zunächst nur darum, zu zeigen, daßsie überhaupt möghch ist. Sie soll nochmals an einem Olefinmit mittelständiger Doppelbindung durchgeführt werden. Wirvermuten, daß sie dann glatter geht^).V erschiedene andere B rom ierungen.In den vorhergehenden Abschnitten ist unser Versuchsmaterial,soweit es Kohlenwasserstoffe betrifft, geschildertworden. Das Grebiet ist noch nicht erschöpft und wird weiterbearbeitet. Das Verhalten der Terpene z. B. ist nur einmal —am Beispiel des Pinens — gestreift worden. W ir haben die Absicht,die Bromsuccinimid-Reaktion selbst noch einige Zeitsystematisch weiter zu bearbeiten.Zu Anfang der Untersuchung erschien es uns vor allemwichtig, außer Kohlenwasserstoffen noch eine Reihe weitererSubstanzen durchzuprüfen, um festzustellen, welche Gruppenim Molekül ohne Störung der Reaktion noch vertragen werden.Freie Hydroxyl- und Carboxyl-Gruppen wurden zunächst ausden S. 84 angegebenen Gründen ausgeschaltet. Daß dies berechtigtist, zeigte z. B. ein Versuch der Cyclohexen-Bromierungin Tetrachlorkohlenstoff unter Zusatz von trockner Benzoesäure.Er ergab nur wenig l-Bromcyclohexen-(2). SpätereBeobachtungen deuten allerdings darauf hin, daß gelegentlichfreie Carboxyle auch nicht stören. Die Frage ist noch zuklären.*) In einer durch die Zeitverhaltnisse unterbrochenen Arbeit wirdder Möglichkeit nachgegangen, die Bromsuccinimidreaktion zur Umwandlungvon Cydoocien in höher ungesättigte Produkte und vielleicht inCyoloootatetraen heranzuziehen. Cycloootadien-(l,3) kann so, wie schonfestateht, leicht erhalten werden.


102 Ziegler und M itarbeiter,Säureanhydridgruppen stören nicht. Dies ergibt sich ausden im Abschnitt 3 der voranstehenden Arbeit beschriebenenVersuchen. Ob dies allerdings auch soweit stimmt, daß manetwa Essigsäureanhydrid als Reaktionsmedium benutzenkönnte, vermögen wir noch nicht zu sagen.Äthergruppen stören grundsätzlich ebenfalls nicht, da, wieneuerdings geftmden wurde, Substanzen m it sehr reaktivenMethylengruppen zweckmäßig in absolutem Äther bromiertwerden. Die einzige von uns bisher näherstudierte Substanz m itÄthoxyl im'Molekül, Cyclohexenol-äthyläther (X X V II, R = CjHs)H. H. H . H , H . H,xxvn xxvm xxrxgibt keinen eindeutigen Reaktionsverlauf, weil anscheinend einTeil des Broms direkt neben das Äthoxyl tritt zu (X X V III),und sich dieses Produkt dann bei der Aufarbeitung zersetzt.Recht glatt bromierbar ist aber das entsprechende Oyclohexenolacetat(X X V II, R ^O O O H j). Es liefert (in Vj Stunde)58 Proc. Bromcyclohexenylacetat (X X IX ).Spielend leicht — in wenigen Minuten — lassen sich dieEster des cyclischen Olefinalkohols Cholesterin m it Bromsuccinimidbromieren. Es handelt sich, wie in allen bisher beschriebenenFällen, um eine glatte Substitution, da quantitativSuccinimid zurückgebildet wird. Naheliegende Konsequenzendieser Reaktion haben wir selbstverständlich weiterverfolgt. Darüber wird später in einer gesonderten Arbeitberichtet werden.Von Estern ungesättigter Säuren wurden zunächst Undecylensäure-esterund Olsäure-ester untersucht. Der erste gibt(in 30 Minuten) relativ schlecht 46 Proc. destillierten Mono-bromundecylenester, für den das vom durch die Formeln IXund X dargestellte Isomerieproblem in Frage kommt. Indiesem einzigen Fall bildeten sich nur 75 Proc. Succinimidzurück.Der zweite nimmt — in 40 Minuten — anstandslos unterRückbildung von 100 Proc. Succinimid Brom auf — auch


Die Halogenierung ungeiäUigler Svbstaneen usw. 103mehr als 1 Atom. Das Brom ist auch in einer reaktionsfähigenForm gebunden. Destillierbar ist der Bromölsäureester abernicht. Versuche, ihn glatt in einen Dienester umzuwandeln,liefen leider bisher wenig befriedigend.Präparativ bedeutungsvoller ist die Umwandlung vonCrotonsäure- und ^-Methylcrotonsäureester in y-Bromester(X X X und X X X I). Crotonester bromiert sich, der allgemeinenRegel entsprechend, unter Standardbedingungen nur langsam(13 Stunden bei 100 Proc. Ester im Überschuß). Die Ausbeutean Bromester beträgt dann zwischen 80 und 90 Proc. Rascher(10 Minuten) und mit nur geringer Ausbeuteminderung(80 Proc.) arbeitet man in siedendem überschüssigen Ester.Wesentlich leichter tritt das Brom in den /3-Methylcrotonesterzu (X X X I) ein. Unter Standardbedingungen und ohne Überschußan Ester ist die Reaktion nach etwa 3 Stunden beendet.Auch hier läßt sich die Versuchsdauer abkürzen.Daß es sich wirklich um y-Halogenester handelt, wurdeim Falle des Crotonsäurederivats im einzelnen bewiesen: Verseifimgmit wäßriger Bromwasserstoffsäure lieferte die freieSäure vom Schmelzp. 73,5®, y-Bromcrotonsäure soll bei 74®schmelzen. Mit etwas Natronlauge erwärmt, lieferte die Säurenach dem Wiederansäuem eine neue Säure vom Schmelzp. 196®.Hier liegt offenbar cu,w'-Dicarboxydiallyläther (X X X II) vor,der bei 195® schmelzen soll, und dessen Entstehung im alkalischenMedium für y-Bromcrotonsäure charakteristisch ist.Br.CHj.CHrCH-COOCH,X X Xxxxn 0BrCH, C(CH,): CH COOCH,(CH,. CH : CH • COOH),X X X IVon den beiden y-Halogensäureestem ist der y-Bromcrotonsäureesterin seiner physiologischen Wirkung ziemlichharmlos. y-Brom-^-methylcrotonsäureester dagegen wirktschon in Spuren stark tränenerregend.Die halogenierten Crotonester können naheliegende präparativeAnwendungen finden. Darüber wird in der folgendenArbeit berichtet werden.Unser Bromierungsverfahren ist schließlich noch amGrotonaldehyd und dessen Diäthylacetal erprobt worden. Der


104 Ziegler und M itarbeiter,Aldehyd liefert unerfreuliche schwarze Zersetzungsprodukte,das Acetal nimmt sehr leicht Brom auf. In welchem Sinnedie Bromierung verläuft, konnte noch nicht genau aufgeklärtwerden. Unsere Bemühungen gehen dahin, das interessantey-Bromcrotonaldehydacetal darzustellen.Unsere Untersuchung wird fortgesetzt.Der Deutschen ForsohnngsgemeinBchaft danken wir verbindlichstfür die Förderung dieser Arbeit.Beschreibung der Versuche.A. Cyclotaezen and N-HaloKenide.Von unseren systematischen Versuchen bringen wir unterVerzicht auf eine ausführliche Darstellung des gesamten experimentellenMaterials einige in der einen oder ändern Weisecharakteristischen Beispiele.Das verwandte Cyclohexen wurde zunächst an einer wirksamenKolonne von meist beigemisohtem Cyolohexanol befreit, darauf überKalium am Rückfluß gekocht, nach Beendigting der sichtbaren E inwirkungabdestilliert und über Natriumdraht aufbewahrt. Ein Gehaltdes Kohlenwasserstoffs an Alkohol stört die Halogenierung stark.V ersuche, bei denen neben S u b s titu tio n sicherA d d itio n e in tr itt.N-Bromphtalimid.200 ccm Cyclohexen wurden m it 55,8 g (0,2 Mol) eines80-proc. N-Bromphtalimids unter Rückfluß gekocht. Nach2— 3 Stunden war in einer Probe m it angesäuerter Jodkaliumlösungkein aktives Halogen mehr nachzuweisen. Man saugtedas ausgeschiedene Phtalim id ab und destillierte an derW idmer-Kolonne das überschüssige Cyclohexen ab, bis einin die Flüssigkeit eingetauchtes Thermometer 100— 110° anzeigte.Dann fraktionierte man i. V. weiter.Fraktion A, 16,4 g (50,9 Proc.) vom Siedep. 50—55", farbloseFlüssigkeit mit allen Eigenschaften des bekannten l-Bromcyclohexena-{2).Fraktion B, Siedepunkt gegen 90“, 4,7 g, im wesentlichen Cyclohexendibromid(21,10 Proc.).Rückstand 13 g. Dunkle Masse, die beim Abkühlen erstarrt,aus Eisessig umkrystallisiert und anschließend noch


Die Halogenierung ungesättigter Subslaiuen usw. 106i. Hochv. sublimiert wird. 7,6 g farblose Krystalle vomSchmelzp. 132—133®. Additionsprodukt der Formel 11.0,3468g Subst.: 11,4oom "/u-AgNO,.C „ H „ 0 ^ r Ber. Br 26,0 Gef. Br 26,4.Ähnlich waren die Ergebnisse in Tetrachlorkohlenstoff.Chloroform ist als Lösungsmittel weniger gut geeignet.N-Chhr-N-henzoyVp-toluolsulfamid (V).Die Substanz war noch nicht bekannt. W ir stellten siewie folgt her:13,7 g (0,05 Mol) N-Benzoyltoluolsulfamid teigt man in einergrößeren Flasche mit 20 ccm CCI4 an, uberschichtet mit 30 ccm Wasserund stellt in Eis. Ist die Mischung kalt geworden, gibt man nooh etwasEis in die Flasche und versetzt abwechselnd mit je Vio der folgenden2Lösungen: 1. 60ccm etwa 1,8 n-Perohloron*) in Wasser. 2. 3 g Eisessig,20 ocm Wasser. Man schüttelt nach der jeweiligen Zugabe einige Minutenkräftig durch und bringt am SchluB durch Zugabe weiterer 20 ccm Tetrachlorkohlenstoffalles in Ldsung. Nach dem Abtrennen der wäßrigenSchicht entfernt man den Tetrachlorkohlenstoff i. V. bei 40—50“ (Bad).Pas zurückbleibende öl wird nach dem Anreiben mit Petroläther fest.Schmelzp. 69—63° nach dem Absaugen und Trocknen auf Ton an derLuft. Das Präparat enthielt statt 11,48 Proc. akt. Chlor 13,6 Proc., wohlinfolge eines Gehaltes an Toluolsulfon-dichloramid (mit 29,6 Proc. akt. Cl).30,9 g dieses N-Chlorids löste man in 150 ccm C C I4 undHeß 41 g Cyclohexen unter Kühlen und Rühren zutropfen,so daß die Temperatur unter 20® blieb. Anschließend erhitzteman noch 20 Minuten zum Sieden. Nach dem Abkühlenkonnten jetzt 11,5 g (41 Proc.) N-Benzoyltoluolsulfamid abgesaugtwerden. Die Tetrachlorkohlenstoffschicht destillierteman langsam an einer Kolonne bei gewöhnUchem Druck undschließhch i. V. Erhalten 2,4 g l-Chlorcyclohexen-{2) vomSiedep. 62—72®, Hauptmenge 6 6 —6 8 ® unter 35 mm. 16 geines zähen harzigen Additionsprodukts blieben zurück. Ausihm schieden sich nach einiger Zeit noch Krystalle ab, die, nachVerreiben m it Eisessig isoliert, sich als weitere 3 g Benzoyltoluolsulfamiderwiesen.*) Perchhron ist eine Markenbezeichnung für ein überwiegend ausCalciumhypochlorit bestehendes Bleichpräparat. Eine etwa 1,8 n-Lösungerhält man durch Lösen von 100 g Perchloron in 1 Liter Wasser undFiltrieren.


106 Ziegler und M itarbeiter,N-Chhr-di-p-toluolsulfimid.Di-p-toluolsulfimid ist in der Literatur*) nur sehr flüchtigbeschrieben. Man stellt es am besten wie folgt dar:Ein Gemisch von 96 g p -Toluol -sulfamid -natrium »md 100 gp -Toluolsulfochlorid und 500 ccm technischem o -Dichlorbenzol wird9 Stunden im Ölbad auf 200“ erhitzt. Dann behandelt man mit genügendSodalösung und gibt so viel Petroläther zu, daß zwei klare Schichten entstehen.Die Sodaschicht verdünnt man mit dem 4-fachen VolumenWasser, schüttelt zur Klärung und Beseitigung eines geringen farbigenNiederschlags mit etwas Tierkohle, filtriert und säuert an. Die krystallineFällung (69 g roh) wird aus Eisessig umgelöst, Schmelzp. 168,5“.Die Chlorierung mit Perchloronlösung und Essigsäure, erfolgt wiebeim vorigen Präparat beschrieben. Das N-Chlorid löst sich nur schwerin CCI4 . Man erkennt das Fortschreiten der Reaktion daran, daß der imLösungsmittel suspendierte Niederschlag seine Struktur stark ändert undgrobkörnig wird. Man saugt ab und trocknet auf Ton; 28g (78 Proc.),Schmelzp. 100— 102“.Ci.HnSjOiNCl Ber. akt. CI 9,88 Gef. CI 9,6.Das Präparat ist etwa 98-proc.In eine gekühlte Mischung von 20,5 g Cyclohexen und 100 ccm CCl^trägt man allmählich 18 g des eben genannten N-Chlorids ein. DieReaktion ist nach kurzem Stehen beendet. Ergebnis; 8 g Im id zurück,1.5 g Chlorcyclohexen, 10 g Rückstand.N-Chlorsaccharin^).Man trägt 23,8 g 91,5-proc. N-Chlorsaccharin (0,1 At. akt. Chlor)in kleinen Anteilen in 50 ccm Cyclohexen ein. Es trat jedesmal energischeReaktion unter spontaner Erwärmung ein. Das Chlorsaccharin geht inLösung und es scheidet sich eine neue Krystallisation aus. Man saugtnach dem Erkalten ab, wäscht mit Cyclohexen und trocknet. Erhalten;21.5 g. Das Filtrat gibt nach sorgfältigem Abtreiben des Cyclohexensan der Kolonne 3,3 g l-Chlorcyclohexen-{2) (28,3 Proc.).Die Krystalle bestehen aus einer Mischung von zurückgebildetemSaccharin und Additionsprodukt. Man verreibt sie solange mit Sodalösung,bis eine Probe der filtrierten wäßrigen Lösung beim Ansäuern kein Saccharinmehr ausscheidet. Man gewinnt — aus der Soda — 9,6 g (47 Proc.)Saccharin und 12 g unlöslichen Rückstand. Schmelzp. 169“ aus Eisessig:Additionsprodukt N-{2-Chlorcyelohexyl)saccharin. Analyse.Eine Wiederholung des Versuchs in gut getrocknetem Aceton lieferteals Hauptreaktionsprodukt Cyclohexen-chlorhydrin.>) Frdl. VI, 1049.*) M ag id son u. G orbatschow , B. 56, 1816 (1923).


Die Halogenierung ungesätligler Substanzen usw. 107N- Bromsaccharin.Die Substanz war noch nicht bekannt und ließ sich ausdem Alkalisalz und Brom in wäßriger Lösung nicht herstellen.Daher gingen wir so vor: Zu einer Lösung von 7,7 ccm Brom(über PjOs getrocknet) und 100 ccm CCl« gibt man Silbersaccharinin kleinen Portionen und schüttelt bei Gegenwarteiniger Glasperlen einige Zeit kräftig. Dann saugt man denausgeschiedenen Niederschlag ab und entfernt die Glaskugeln.Überschüssiges Brom wird m it COl« weggewaschen. Gewichttrocken 44,5 g. Es liegt ein Gemisch von AgBr und Bromsaccharin(das in GCl« praktisch unlöslich ist) vor. Es müßte45 g wiegen. Gef. akt. Brom 17,15 Proc. statt ber. 17,8.Weitere Einwirkung auf Cyclohexen wie bei Chlorsaccharin, dochkonnte kein l-Brom-cyclohexen-(2) isoliert werden. Der in CCl, unlöslicheAnteil gab mit Sodalösung 2,8 g (15,6 Proc.) Saccharin. Die auch in Sodaunlösliche Substanz wird mit siedendem Eisessig vom Bromsilber befreit.Beim Abkühlen scheidet sich das N-(2-Bromcyclohexyl)-saccharin aus.Farblose Krystalle, Schmelzp. 128“ (Analyse).Trichloracet-chloramid^).32,3 g 91,5-proc. Trichloracet-chloramid (0,15 At. akt. Cl), 75 ccmCyclohexen und 113 ccm CCIj kochte man bis zum Verschwinden des akt.Chlors 45 Stunden lang. Hierbei und nach dem Abkühlen schieden sich5 g Trichloracetamid wieder ab. Das angewandte N-Chlorderivat enthieltnoch 2,7 g Trichloracetamid. Es hat sich also nur eine ganz unwesentlicheMenge neu gebildet. Aus dem Filtrat destillierte man alles auf demWasserbad Flüchtige bei 10 mm in eine auf - 80“ gekühlte Vorlage ab,wobei ein Rückstand von 40,8 g blieb. Der fluchtige Anteil wurde anschließendnochmals sorgfältig an der Kolonne destilliert und lieferte so2,5 g l-ChlorcycU>hexen-(2) (14,3 Proc.). Der nicht flüchtige Rückstanderstarrte beim Abkühlen. Farblose Krystalle aus Eisessig, Schmclzp. 84".N-[2-Chlorcyclohexyl]-trichloracetamid (HI).0,1268g Subst.: 18,19 ccm “/lo-AgNO,.C,H„0NC1, Ber. Cl 50,8 Gef. Cl 50,9.N, N'-DichlordiäthyJbarbitursäure.Bisher unbekannt: Darstellung: 0,2 Mol = 34 g Diäthylbarbitursäurewerden in 230 ccm Eisessig heiß gelöst und') Steiner, B. 15, 1607 (1882).


108 Ziegler und M itarbeiter,abgekühlt. Dazu gibt man unter Kühlung 580 ccm 1,8 n-Perchloronlösung.Der Niederschlag wird abgesaugt, 3-mal m itWasser gewaschen und auf Ton getrocknet: 44,5 g N,N'-Dichlorveronal( = 93,0 Proc.).Unser Pr¶t besaß einen Sohmelzp. von 127,6*’*nnd einen Reinheitsgradvon 90 Proc. 0,06 Mol = 13,3 g 90-proo. N-N'-Diohlorveronal;0,26 Mol = 20,5 g = 25,6 oom Cyclohexen. 38 com Tetrachlorkohlenstoff.Versuchsdauer 4 Stunden.Da nach dem Erkalten kein Kiedersohlag ausgefallen war, wurdezuerst alles bei 10 mm Flüchtige auf dem Wasserbad in eine m it Aoeton-Kohlens&ure gekühlte Vorlage abdestilliert. Der Rückstand bildete eineglasklare, farblose, spröde Masse. Das Destillat wurde an der W idmer-Kolonne zerlegt; 3,3 g 3-Chlorcyclohexen-{l) ( = 28,3 Proc.).N,N', N"-Trichhrcymursäure^).0,033 Mol = 8,15 g 95-proo. N-Trichloroyanurs&ure, 0,6 Mol = 41 g= 61,6 oom Cyclohexen, 75 ccm Tetrachlorkohlenstoff. Beim Einträgender K-Trichlorcyanursäure in das Gemisch von Cyclohexen und Tetrachlorkohlenstofftritt eine lebhafte Reaktion ein. Das Gemisch erwärmtsich auf 60° und ist im Augenblick inaktiv. Bei der üblichen Aufarbeitungerh< man: 2,7 g Cyanurs&ure, 3,4g 3-ChlorcycIohexen-(l) ( = 29,2 Proc.).Siedep. 70°, 6,7 g nicht flüchtiger harziger Rückstand.Chlorierungen mit N-Chlor-acylemiliden.Die verwandten Chlorienmgsmittel waren s&mtlich bekannt. DieAusführung der Versuche ergibt sich aus den Angaben im allgemeinen Teilvon selbst. Bei der Aufarbeitung ist es wichtig, CCI4 und Cyclohexen sehrlangsam an einer sehr gut wirkenden (z. B. Widmer)-Kolonne abzudesti -lieren, da die pro 0,1 Mol N-Chlorverbindung gebildeten 10— 11 g 1-Chlorcyclohexen-(2) in etwa 150 ccm CCl^-Cyclohexengemisch gelöst sind undohne Kolonne zu einem erheblichen Anteil in den Vorlauf gehen. BeimArbeiten im 0,1 Mol-Maßstab verliert man, wie ein besonderer Versuchzeigte, trotzdem etwa 20 Proc. des Chlorcyclohexens. Dieser Umstandist bei den Ausbeuteangaben im allgemeinen Teil, soweit sie die Versuchem it N-Chloracylanilide betreffen, berücksichtigt worden. Das Chlorcyclohexenwird zweckm&ßig im Vakuum von 40— 60 ccm destilliert(z. B. Siedep.jo 65—67°). Es hat die gleichen Eigenschaften wie ein ausCyclohexadien-(l,3) oder Cyolohexen-(l)-ol-(3) hergestelltes Vergleichsprftparat.1) Chattaw ay u. Wadmore, Soc. 81, 200 (1902).


Die Halogenierung ungesättigter Substanzen usw. 109B. Bromiemngen mit N-Brom-iaooinimid.N- Bromsuccinimid.In Modifizierung bekannter Verfahren stellen wir N-Bromsuccinimidfolgendermaßen her: Wir lösen 160 g reines Siiccinimidin einer noch von außen gekühlten Mischung von 64 gNaOH in 400 ccm Wasser und 300 g fein zerstoßenem Eis.Sofort nach dem Verschwinden des Imids geben wir unterkräftigem Rühren 85 ccm Brom auf einmal hinzu. Das Brommuß in einem Augenblick in der Lösimg suspendiert sein. Nach1—2 Minuten weiteren Rührens saugen wir das ausgefalleneN-Bromsuccinimid ab und waschen es mit eiskaltem Wasser,bis das Filtrat bromfrei abläuft. Dann wird das Präparatauf porösem Ton und schüeßlich i. V. bei 40® getrocknet. Ausbeute220—230 g (75—81 Proc.). Der Reinheitsgrad wechselt,doch beträgt er (jodometrisch bestimmt) meist mindestens97 Proc.Für die weitere Verwendung hat es sich als wesentlichherausgestellt, möglichst ein über 99-proc. Präparat zu verwenden.Solche Produkte sind besonders aktiv und führenmeist in Vs der Zeit zur vollständigen Umsetzung, wie sieweniger reine Produkte benötigen. Durch einfaches Auswaschenmit Eiswasser und Wiederholung der Trockenoperationläßt sich der Prozentgehalt und damit die Aktivitätsteigern. Man kann N-Bromsuccinimid bei raschem Arbeitenauch aus heißem Wasser umkrystallisieren. Das in der Literaturempfohlene Benzol ist zum Umlösen nur schlecht geeignet,da die hauptsächlichste Verunreinigung Succinimid ist,das in Benzol auch schwer löslich ist.Zur Bromierung kocht man die ungesättigte Komponentein der Regel in CCl« mit Bromsuccinimid. Das Fortschreitender Reaktion gibt sich dadurch zu erkennen, daß der zunächstunten sitzende schwere Bodenkörper mehr und mehr aufsteigtund schließhch vollständig an der Oberfläche des CCl«sitzt, was man besonders gut bei kurzem Abstellen der Heizungsieht. Ist dieser Punkt erreicht, so prüft man einige herausgenommeneTropfen mit angesäuerter Jodkaliumlösung undsetzt das Kochen fort, bis diese nicht mehr gebräunt wird.


110 Ziegler und M itarbeiter,Nach dem Abkühlen saugt man vom Succinimid ab undentfernt C C I4 gegebenenfalls zusammen m it der ungesättigtenKomponente, an der W idmer-Kolonne. Das Bromierungsproduktwird dann i. V. destilhert.Cyclohexen: Von vielen, auch größeren Versuchen wählenwir die folgenden aus:1. 18,3 g 97-proc. Bromimid (0,1 At. akt. Br.), 0,5 Mol= 51,5 ccm Cyclohexen, 75 ccm CCl«, Dauer: 20 Minuten. Ergebnis: 10 g Succinimid (96 Proc.), 14 g l-Brom-cychhexen-{2)vom Siedep. 6 6 —€7® (87®), l g nicht flüchtiger Rückstand.Das Cyclohexen enthaltende abdestillierte Lösungsmittel kannerneut für die Reaktion benutzt werden.2 . Mengen wie oben, jedoch nur 15 com (^^ 0,16 Mol) Cyclohexen.Dauer etwa 1 Stunde. Ergebnis: 10g Succinim id, 10g 1-Brom-cyclohexen-(2).3. (Versuch ohne Verdünnungsmittel), 18,8 g 98-proc.N-Bromimid (0,1 At. akt. Br), 85 ccm Cyclohexen, Dauer:25 Minuten. Ergebnis: 9,9 g Succinimid (96 Proc.), 13,2 gBromcyclohexen, keine höhere Fraktion, 2 g Rückstand. Beisorgfältiger Ausführung der Aufarbeitung geht kaum Oyclohexenverloren, und die Ausbeuten sind auch dann hoch,wenn man sie auf verbrauchtes Cyclohexen bezieht.4. (Versuch zur Prüfung, ob Carboxylgnippen stören.) 18,1 g98,4-proc. Bromimid m it 0,1 A t. akt. Br, 0,2 Mol = 20,6 ccm Cyclohexen,0,15 Mol = 18,3 g Benzoes&ure, 76 com CC1„ Dauer: 15 Minuten.Der abgesaugte Bodenkörper wurde m it Äther von der Benzoes&urebefreit. Es bleiben 9 g = 8 8 , 2 Proc. Succinimid. Das F iltra t wurde zurBeseitigung der Benzoesäurereste m it Soda und Wasser geschüttelt, m itCaCl, getrocknet und aufgearbeitet: 2,7 g Bromcyclohexen (16,8 Proc.),4,8 g höher siedende Fraktion (92— 94“), 3 g Rückstand. Die Reaktionverträgt also die Gegenwart freier Carbonsäuren nicht.Amylen (Trimethyläthylen aus tert. Amylalkohol).0,2 Mol (14 g) Amylen, 0,1 Mol Bromimid, 100 ccm CCI4 ,Dauer: 960 Minuten. Ergebnis: 10 g Succinimid (100 Proc.),6 g (40,3 Proc.) Monobromamylen vom Siedep.isn„„34— 40®. DieAusbeute erscheint hier vermindert, da bei der Trennung vomTetrachlorkohlenstoff Verluste eintreten. Man mußte aberrelativ viel Lösungsmittel anwenden, um den Siedepunkt der


Die Halogenierung ungesättigter Substanzen usw. 111Reaktionsmischung nicht zu sehr herabzusetzen. Zweckmäßigerwürde hier im geschlossenen Gtefäß gearbeitet wordensein.Konstitution des Bromamylens (Probe auf locker gebundenesHalogen): 0,2071g Subst. wurden in 60 ccm Methanol m it 20 ccmAgNO, in Methanol versetzt und 30 Minuten gekocht, darauf m it 60 oomWasser verdünnt und m it "/„j-NH^SCN zurüoktitriert. Verbraucht:13,65 ocm "/„-AgNO,.Ber. 63,6 Oef. 52,7 Proc. Br (locker gebunden).Heptyhn [2-Methyl-hexen-(2)].Der Kohlenwasserstoff wurde aus Dimethyl-n-butyloarbinol (nachG rig nard dargestellt) durch Wasserabspaltung erhalten und war imwesentlichen wohl (CH,),C : CH-C,H,. 1,4 Mol (137 g) Heptylen, 0,7 Mol(125,8 g) Bromimid, 700 ocm CCl,. Nach dem Anw&rmen lebhafteSpontanreaktion unter Aufsieden. Akt. Halogen nach 10 Minuten verschwunden.Erhalten: 137,2 g Succinimid (90 Proc.), 49,6 g (40 Proc.)reines Brom-(2-methyl-heien) nach sorgfältiger Fraktionierung Siedepu n k tm m W“. Die Ausbeute ließe sich bei größerem Überschuß anOlefin leicht vergrößern. Die Substanz reizt stark zu Tränen.0,1846g Subst.; 10,36ccm "/,„-AgNO, (direkt in Methanol, vgl. oben).Ber. 46,12 Gfef. Br 44,83 (locker gebunden).n-0ctylen-{2) [Aus Octanol-(2)].0,1 Mol = 18,2 g 98-proc. Bromid, 0,3 Mol (33,6 g) Oktylen, 75 ccmCCl,. Dauer: 1 Stunde. Erhalten: 10,1g Succinimid (97 Proc.), 13,4(70,2 Proc.) Bromoktylen (Siedep.u 69“). In Mischung m it Cyclohexylaminerhitzt sioh das Bromid spontan bis 140“.Diisobutylen.0,1 Mol (18,2 g) 98-proc. Bromimid, 0,3 Mol (47 com) Diisobutylen,76 ccm CCl,, 5 Stunden: 10,2 Succinimid (98 Proc.) und 13 g MonobromdiisobutylenSiedep.,, 53“. Mischt man das Bromid m it dem gleichenVolum Cyclohexylamin, so steigt die Temperatur rasch auf 130“.Nonen-{4) (aus Dibutylcarbinol durch Wasserentzug).Je 0,1 Mol Nonen und Bromimid in 100 oom CC1„ 40 Minuten:9,9 g (100 Proc.) Succinimid, 13,3 g (65Proc.) Monobromnonen Siedep.,99— 112“.0,3213 g Subst.: 16 oom (direkt in Methanol gekocht).C ,H j, Br Ber. Br 39,0 Gef. Br 39,8 (locker gebunden).


112 Ziegler und M itarbeiter,Die Substanz enth< offenbar nooh etwas Dibromnonen, worauf auch derSiedepunkt hinweist. Im m erhin ist es bemerkenswert, daß auch beimMolverh<nis 1 : 1 ffir Olefin und Bromim id noch 65 Proc. fast reinesilfonobromprodukt erhalten werden.Dodecyhn(aus primärem n-Dodecanol m it H jP 0 4 , über Na destilliert).1. 0,25 (44,9 g 99-proc.) Mol Bromim id, 0,56 (92,5 g) Mol Dodecylen,100 ccm CCI4 , 5 (!) Minuten; 26 g Succinimid, 47,3 g Bromdodecylen(76,7 Proc.) (Siedep.o„mm 87®) neben einem Vorlauf des überschüssigenDodecylens.2. Je 0,26 Mol beider Eeaktionspartner, 160ccm CGl^, 2 6 M inuten:26 g Succinimid, 36,4 g (67,3 Proc.) Monobromdodecylen (Siedep.oooi =66,67«).0.2814. Subst.: 11,3 ccm »/jg-AgNO, (in M ethanol gekocht).C „H ^B r Ber. B r 32,3 Gef. Br 32,1 (locker gebunden'1-Phenylpr(ypylen-(1).1. 0,1 Mol 98-proc. Brom im id, 0,2 Mol Phenylpropylen, 76 ccm OCl«.Als nach 15'/, Stunden Kochens noch aktives Halogen vorhanden war,wurde der Versuch abgebrochen. Man ließ erkalten und saugte den Bodenkörperab. Erhalten; 13,7 g Succinimid -f-Brom im id m it 61 Proc. akt.Halogen. Noch vorhanden; 0,0475 Mol Bromim id. Zu erwarten 0,0626MolDie Aufarbeitung ergab 7,8 g (75,5 Proc.)Cinnamylbromid = 1Q,ZCinnamylbromid, Siedep.,,, 84— 85®. Das Pr¶t erstarrt beimEinstellen in Eis (Schmelzpunkt des reinen Cinnamylbromids 34®).2. S tellt man durch geeignete Mischung von CCI4 in Phenylpropylenden Siedepunkt auf 118° ein und gibt dann das Bromid zu, so ist dieReaktion nach 1 Stunde beendet. Ausbeute: 64 Proc. Cinnamylbromid(Molverh<nis O le fin : Bromim id = 3 :1 ).3. Geht m an ebenso auf 140° (9,1 g 97,6-proc. Brom im id, 19,4 ccmPhenylpropylen, 3 ccm CCI4 ), so geht die Reaktion bei 140° unter lebhaftemAufeieden in wenigen Augenblicken zu Ende. Ausbeute: 67 Proc.Cinnamylbromid.2-Phenyl-propylen-{l). Die etwa 1 Stunde dauernde Reaktion sollin anderem Zusammenhang publiziert werden.1,1 -Diphenyl-propylen-{l).0.1 Mol = 17,96 99,2-proc. Brom im id, 0,11 Mol = 21,36 g Diphenylpropylen,75 ccm CCl«, 18 Stunden: 9,9 Succinimid (98,5 Proc. d.T h .),23,6 g y.y-DiphenylaUylbromid, Siedep.„„j 96— 98°. (Bezüglich desSchmelzpunktes vgl. allgemeinen Teil.)


Die Hnlogenienmg wigesättigter Svbstamen usu>. 1130,2183 g Sabst.: 8 oom »/„-AgNO, (Totalhalogen naoh Banbfgny).— 0,2410g Subst.: 8,1 oom "/„-AgNO, (in Methanol gekocht).Ber. Br 29,3 Gef. 29,3 (total), 26,9 Br (locker gebunden).1 ,l-Diphenyl-n-buten-{l).(Dargestellt aus MgBrCfHj + Buttersäureester m it anschlieOenderWasserabspaltung.) Versuohangatz wie oben. Dauer 95 Minuten. DasBromierungsprodukt wurde nicht destilliert, sondern lediglich i. V. vomCCl« befreit. Das zurüokbleibende ö l scheidet nach einiger Zeit Krystalleaus, die nach längerem Stehen abgesaugt und aus Äther unter starkerKühlung umkrystallisiert werden. Große farblose Tafeln, Sohmelzp. 82*.Ber. für (C,H 5 ),0 : CH-CH(Br)CH, 27,8 Proc.Gef. Br (locker gebunden) 26,9 Proc.Pinen.Echtes Terpentinöl wurde sehr sorgfältig fraktioniert und der bei155— 156“ (760 mm) siedende Anteil m it n*“ = 1,468 benntzt. 9 g Bromimid,13,6g Pinen, 50 ocm CCl,, 25 Minuten: 5g Succinimid, 5,9 g(55Proc.) Monobrompinen, Siedep.,, mm: 101— 109". Das Präparat enthielt32,8 Proc. locker gebundenes Brom gegen 37,2 Proc. d. Th. Das Defizitrührt wahrscheinlich von spontaner Zersetzung beim Destillieren her,doch kann es keinem Zweifel unterliegen, daß in der Hauptsache MohobrompinenVorgelegen hat. Das Produkt wird weiter bearbeitet.U m w andlungen der höheren A lly lb rom id e(D arstellung von D iolefinen).Cyclohexadien-{l,3) entsteht leicht beim langsamenDestillieren von l-Bromcyclohexen-(2) mit 2 V2—3 Mol Chinolin.Das Rohdestillat wird mit Säure gewaschen, getrocknet underneut destilliert. Das Cyclohexadien siedet sofort ganz konstant.Ausbeute 80—90 Proc. d. Th.Heptadien {2-Methyl-hexadien-(2,4:)).40 g des oben beschriebenen Monobromheptens aus 2-Methylhexen-(2)wurden m it 130 g Chinolin vermischt. Es tritt zunächstEmulsionsbildung ein. Beim Anwärmen bilden sich zwei Schichten. Mandestilliert langsam aus einem 200—220» heißen Bad. Das Destillat wirdwie beim Cyclohexadien weiter behandelt. Ausbeute: 14,8 g ( 6 8 Proc.)Siedep.^ mm 107". Die sofort vorgenommene Hydrierung m it Pd— BaSO,-t-H , ergab:Annalea der Cliemie. 6&1. Band. 8


114 Z ieg ler ‘Und Mitarbeiter,2,0 g Sübst.: 1000 ccm H , (21*, 760 mm) = 923 bei 0*. 760 mm .Ber. 933 ccm.Konstanten dj« = 0,7439; n « = 1,45614; n « = 1,46080;n f = 1,47246; n” = 1,48388.OaranB berechnen sich die im allgemeinen Teil angegebenen E xaltationender spezifischen Refraktion und Dispersion.Nonadien-i2, 4) bzw. -(4 , 6).Aus 12 g Bromnonen und 12 g C hinolin, wie eben beschrieben.E rhalten: 4,8g (60Proc.) Nonadien vom Siedep.jumin= 8ö— 88®.3,2 g Subst.: 12S0ccm H , (17®, 760m m ) = 1166 (0®, 760mm).Berechnet: 1156 com.Dienzahl nach K a u ffm a n n '): 0,1232g Subst.: 18,8 com “/i,-NajSjOj.D ienzahl: Gef. 191,7 Ber. 204,5.d « = 0,7572; n»» = 1,45818; nj». = 1,46264; a f = 1,47352;n '“ = 1,48257 (spez. Exaltationen der Refraktion vgl. allgemeinen Teil).Dodekadien (vermutlich -(1,3)).52 g Bromdodecylen und 64,5 g Chinolin wurden 5 MinutenlajQg auf 140® erhitzt. Dann goß man in 2 n-Salzsäure undtrennte das gebildete Dodekadien ab. Nach mehrfachemSchütteln m it Säure und Trocknen über CaClj, Siedep. i3 n,„101®, erhalten 21 g (60,3 Proc.).Oder: 50g Bromdodecylen werden in 50g Chinolin von130® eingetropft und 10 Min. gut durchgeschüttelt. Dannwird das ganze Gremisch i. V. destilliert, das Destillat in Ätheraufgenommen, m it verdünnter H 2SO4 gewaschen usw. Ausbeute33,6 g (81 Proc.) Dodekadien.Der Kohlenwasserstoff erstarrt beim starken Abkühlenund schmilzt dann wieder bei —52®.2 , 3 g Subst.: 612 ccm H j (0®, 760 mm). Ber. 621 ccm.D ienzahl: 0,1699g Subst.: 19,7 ccm “/u-N ajSjOj.D ienzahl: Ber. 162,8 Gef. 147,4.dJ» = 0,7803; n’ « = 1,46122; n’ » = 1,46547; n|» = 1,47656;Dj" = 1,48457.') a. a. O.


Dte Halogenierung unQesätligler SiAsiamen usw. 116B rom iernng von D iolefinen.Dodekadien.9 g Bromid (99-proc.), 12,3 g (1,6-faches) Dodekadien, 38 ccm CCl,,10 Standen; 6 g Soccinimid (99 Proc.), 3,6 g einer Fraktion Siedep., , mm127— 129*. Es scheint sioh um ein stark Bromdodekadien enthaltendesProdukt zn hamdeln (gef. 36,0 Proc. bewegliches Brom gegen 32,7 ber.).Die geringe Ausbente lädt nicht zur Weiterverfolgnng ein.Cyclohexadien.18,2 g Bromid, 24 g (3-faches) Cyolohezadien-(l,3), 76 ccm CC1„6 Ständen; 7,2g (70Proc.) Succinimid. Bei der Aufarbeitung trat beimDestillieren i. V. Zersetzung ein. Im abdestillierten CCl, sind nochreichliche Mengen Cyclohexadien enthalten.Bei einem weiteren Versuch zur Prüfung der Haltbarkeit des Cyclohexadiensunter den Versuchsbedingungen wurden nochmals 0,4 MolBromimid m it 0,2 Mol Cyclohexadien in 200 ccm CCl, gekocht. Es wurdenvon Zeit zu Zeit Proben gezogen, diese nach dem Filtrieren auf dem Wasserbadvon CCl, und Cyclohexadien befreit und im Destillat das Cyolohexadiendurch direkte Titration m it B r,—CCl, bei 0“ bestimmt. Naoh6 6 Minuten waren noch 6 6 Proc., nach 350 Minuten noch 20 Proc. Cyolohexadienvorhanden. Nach 120 und 240 Minuten entnommene Probengaben nach dem Kochen m it Maleinsäureanhydrid glatt das bekannteAdditionsprodukt vom Schmelzp. 148°.Das Cyclohexadien hält sich hiernach sicherlich währenddes ganzen Versuchs, und verschwindet nicht etwa vorzeitiginfolge von Polymerisation. Die lange Versuchsdauer hängtdaher mit einer wirkhchen Reaktionsträgheit der CHj-Gruppenim Cyclohexadien zusammen.2,9-Dimethyl-dekadien-(2,8) (X X I) (isolierte Doppelbindungen).Zur Darstellung des Kohlenwasserstoffs setzten wir Korksäureestermit 4 Mol BrMgCHa um zum 2,9-Dimethyl-dekandiol-(2,9),farblose Krystalle aus Äther, Schmelzp. 71* (Analyse).Es scheint auch ein Hydrat vom Schmelzp. 53® zuexistieren (blättrige Krystalle). 84 g dieses Diols lösten wirin 500 ccm Äther, der vorher bei — 20® m it HCl gesättigtworden war, und schüttelten 12 Stunden. Es schied sich einefarblose krystalline Substanz vom Schmelzp. 66® aus, die sichals das Chlorhydrin (CHj)2C(Cl)(CH2),C(OH)(CH8)2 erwies.Nach nochmahgem 15-stündigen Schütteln m it der gleichen


116 Z ieg ler und Mitarbeiter,ätheriscten Salzsäure war das Zwischenprodukt verschwunden.Die Aufarbeitung ergab jetzt ein — nicht destilliertes — Öl,das nach einiger Zeit erstarrte (Schmelzp. 26®). Erhalten 90 g.Das rohe Dichlorid hatte 28,2 Proc. CI gegen 29,7 ber. 82 g Dichloridwurden m it 180 g Chinolin bei 130® 90 Minuten imÖlbad erwärmt und dann i. V. destilliert. Das m it Säure vomChinolin befreite Destillat enthielt noch Halogen, weshalb dieOperation wiederholt wurde. Das Destillat wurde wieder vomChinolin befreit und war jetzt halogenfrei. Siedep.« 8 8 ®.31 g (55 Proc.) Dimethyldekadien (Analyse).Man kann aus dem Glycol das Wasser m it Vorteil auchdirekt durch Erwärmen m it /3-Naphtalinsulfosäure abspalten.Bromierung. 0,06 Mol (10 g) 2,9-Dimethyl-dekadien-(2,8), 0,12 Mol(2 1 ,4 g) Bromimid, 62 ccm CCl,, 30 M inuten. E rhalten: 12 g (100 Proc.)Succinimid, 19,6 g eines rotbraunen Öls als Rückstand des Verdampfensdes CCl, i. V.0,2764g Subst.: 17,1 ccm "/lo-AgNOj (in Methanol m it AgNO,gekocht).C „ H „ ^ r , Ber. Br 49,3 Gef. Br (locker) 49,4.M ehrfache B ro m ie ru n g von M o n o o le fin e n und Trien-D a rs te llu n g .Dibromcychhexen aus l-Bromcyclohexen-{2).0,1 Mol Bromimid und 0,3 Mol Bromcyclohexen wurdenin 75 ccm C C I4 angewärmt. Beim Kochpunkt setzte eine lebhafteSpontanreaktion ein. Das aktive Halogen war nach1 Minute verschwunden. Man destillierte das Lösungsmittel,darauf i. V. das überschüssige Bromcyclohexen ab. Der Rückstanderstarrte. Er wurde m it absolutem Alkohol angerieben,abgesaugt und getrocknet: 7,5g (31,3Proc.) festes Dibromcyclohexenvom Schmelzp. 108®, identisch m it dem festen Dibromiddes Cyclohexadiens. Außerdem entstehen ölige Dibromderivate,die im einzelnen nicht untersucht wurden.Dibromdodecylen direkt aus Dodecylen.0,1 Mol Dodecylen-(l), 0,2 Mol Bromimid, 200 ccm CCI4 ,32 Minuten; 20 g (100 Proc.) Succinimid und 10,7 g (33 Proc.)


Die Halogenierung ungesättigter Svbslamen usw. 117einer unter 0,0002 mm bei 8 6 ®übergehenden farblosen Flüssigkeit,die das gesuchte Dübromdodecylen (vielleicht 1,4-Dibromdodecylen-(2) ist:0,2396g Subst.: 14,7 com “/„-AgNO, (total nach B a a b ig n y ).—0,1696 g Subst.: 9,9 com “/j^-AgNO, (in Methanol gekocht).C ,,H „B t, Ber. Br 49,1Gef. Br 49,2 (total), 49,6 (locker gebunden).Dvbromdodecylen aus Monobromdodecylen.Es entsteht ähnlich m it 40 Proc. d. Th. Die Bromierung dauertemerkwürdigerweise viel länger (4 Stunden) als die direkte 2-fache Bromierungdes Dodecylens. W ir haben noch nicht geprüft, ob dies von einergeringen A ktivität des Bromimids im vorliegenden Falle oder davonherrührte, daß sich etwa das Monobromdodecylen beim Stehen infolgevon Allylverschiebung verändert hatte.Dodekatrien.9,5 g Dibromdodecylen, 15,9 g Chinolin werden im Stickstoffstrom,wie bei Dodekadien beschrieben, umgesetzt. Erhalten1,9 g (40 Proc.) eines Kohlenwasserstoffs, vermutlichün wesentlichen Dodekatrien-(l ,3,5) vom Siedep.«»^ 100 bis108®, Schmelzp. —34®.1,3 g Substanz nahmen mit Pd-BaSO« 510 ccm H2 (0®,760 mm) auf. Ber. 523. Das Hydrierungsprodukt schmolzbei — 12® und war reines Dodekan. Konstanten (des Triens):d“ = 0,8193; n»» = 1,50766; n « = 1,51556; n^» = 1,53357;nj» = 1,54028.V erschiedene w eitere B rom ierungen.CyclohexenyUuxtat (aus Cyclohexen-(l)-ol-(3) m it Acetanhydrid).0,06 Mol Bromimid, 0,1 Mol Cyclohezenylacetat, 38 com CC1„30 Minuten; Neben 96 Proc. d. Th. Succinimid 6,3g (6 8 Proc.) Bromcyclohexenylaoetat(X X IX ), Siedep.,, mmDas Produkt ist noch nicht ganz rein, doch zeigten die analytischenDaten (Gesamtbrom 33,2 Proc., lockeres Brom 31,9 Proc., Aoetyl18,76 Proc. gegen berechnet 36,6 Proc. Br und 19,62 Proc. COCH,), daßim wesentlichen das gewünschte Bromcyclohexenylaoetat vorlag. BeiVerarbeitung größerer Substanzmengen dürften die Ergebnisse besserwerden.


118 Z ieg ler und Mitarbeiter,Cyelohexen-(l)-ol-(3)-methylätKer.Die iuBeren Ersoheinungen derBromierang waten die gleichen wie beim Acetat. Das Beaktionsprodoktsott aber inkonstant (Siedep.j, mm 90— 120®) und es ließ sich nichtsEinheitliches isolieren.Undecylensäureester.0.1.Mol = 19,2 g 98-proc. Brom im id, 0,3 Mol = 63,6 g Undeoylensftureäthylester;75 com CCl«, */, Stunde. Es scheiden sich nur 6,9 g(66,4 Proc.) Succinimid ab, was zum Teil daran lag, daß der Undeoylenesterdie Löslichkeitsverhältnisse verändert hatte. W ir destilliertenunter schwach vermindertem Druck zunächst (XJl^ ab und versetzten denöligen Bflokstand solange m it Petroläther (40— 60®), als noch eine Trübungausgefällten Suocinimids auftrat (erhalten nochmals 0,9 g, zusammen75,4 Proc.). Anschließend wurde auch der Petroläther wieder beseitigtund der Rückstand L V. destilliert. Es ging zunächst der Überschußan Undecylenester über (Siedep.g,, mm 82®), dann folgte das Bromsubstitutionsproduktvom Siedep.,,g nim 120— 126®, Hauptmenge bei122®: 13,5 g = 46,4 Proc. d. Th. (Das Brom steht in 9 oder — nach A lly l­verschiebung in 1 1 bei Es blieben 6 g nicht flüchtiger Rückstand.ölsäuremeihylester (aus Oleinsäure „Kahlbaum“).Darstellung wie üblich m it äquivalenten Mengen der Reaktionspartner,100 ccm CCI4 pro 0,1 M ol., 40 Minuten. Das Succinimid kommtquantitativ heraus. CCl, wird i. V. bei gelinder W ärme völlig entfernt.Der gelbbraune ölige Rückstand enthält 20,25 Proc. Brom (l(^cker gebunden)gegen ber. 21,3 Proc. Man kann auch ohne Schwierigkeit mehrals 1 Atom Brom einführen.Von der Besprechung der Versuche zur HBr-Abspaltung sei hierabgesehen. Die Reaktion soll später erneut bearbeitet werden, ebensoist eine Untersuchung weiterer Umwandlungsprodukte des Bromölsäureestersgeplant.Crotonsäuremethylester.1. 181 g (1 Mol) 98,4-proc. Bromimid, 200 g (2 Mol) Crotoneäuremethylester,300 ccm GCl«, 13 Stunden: 98 g Succinimid(96,1 Proc.) und 155 g (86,4 Proc.) y-BromcroUmsäuremethylester,Siedep.jamm 83—85».0,3438g Subst.; 19,2 com “/u-AgNO, (nach B a u b ig n y ).CsHjOjBr Ber. Br 44,7 Gef. Br 44,73.2. Versuch ohne CCl«. 0,1 Mol Bromimid, 0,4 M ol= 40 gCrotonsäuremethylester. Reaktionstemperatur 120®, Dauer10 Minuten.


Die Halogenierung ungesättigter Svbstamen vsw. 119Erhalten: 14,5 g = 81 Proc. d. Th.y-Bromcrotonsäure-methylester. Das Succinimid krystallisiert nur zu 18 Proc.aus, der Rest bleibt gelöst. Er wird zweckmäßig m it Wasserausgewaschen.Erhitzt man den Ester mit dem Dreifachen der Theorie an48-proc. Bromwasserstoffsäure 3 Minuten zum Sieden undtrennt dann schnell die wäßrige Säureschicht noch heiß ab,so scheiden sich aus der Säure beim Erkalten farblose Krystallevom Schmelzp. 73,5® aus. y-BromcroUmsäure soll bei 74®schmelzen.Erwärmt man diese Krystalle einige Minuten mit überschüssigerNatronlauge und säuert dann an, so konunt eineneue halogenfreie krystalline Säure vom Schmelzp. 196® heraus:Offenbar


120Kondensationen mit y-Brom-crotonsäureeaternund Zink;von K. Ziegler, W. Schumann und E. Winkelnumn.In der voranstehenden Arbeit ist eine Methode beschriebenworden, nach der man Ester von y-Bromcrotonsäuren leichtdurch direkte Bromierung aus Crotonsäureestem herstellenkann. Es war naheliegend, diese Substanzen auf ihre Brauchbarkeitzu Kondensationen hin zu untersuchen, wie sie Reform a tzk y und S a y tze ff für a-Halogenfettsäureester angegebenhaben. y-Bromcrotonsäureester müßten so einen Wegeröffnen zu 0-Oxysäuren.> C : 0 + BrZn C H j C H ;C H C O ,R — >C-CHj CH ; CH-COjRDiese können ihrerseits als Ausgangsmateriaüen für andereProdukte z. B. mehrfach ungesättigte Säuren dienen.W ir haben unsere Bromcrotonester auf ihr Verhalten indieser Richtung untersucht und festgestellt, daß sie sich —m it gewissen Einschränkungen — als Komponenten fürReform atzky-Kondensationen sehr gut eignen.Als unsere ersten Ergebnisse in dieser Richtung schonVorlagen, erschien eine Arbeit von F u so n , A rn o ld undCooke*), die den gleichen Gegenstand behandelte*). DieAutoren verwendeten vorzugsweise y-Jod-crotonester, den siein recht umständlicher Weise herstellen mußten, und ließenihn auf Benzaldehyd, p-Chlorbenzaldehyd und CyclohexanonOH») Am. Soc. 60, 2272 (1938).2 ) Unsere ersten Ergebnisse sind in der Dissertation von W . S c h u ­m an n : Über die Halogenierung von Athylenderivaten „ in der Seitenkette“,im M 6 rz 1939 beschrieben worden. Die Arbeit der amerikanisohenAntoren wurde im September 1938 publiziert. W ir erfahren sie zuerstaas der Zentralblattnotiz (C. 1989, I, 106) im Januar 1939.


KondenscUionm m it y-Brom-crotonsäureestem und Z ink. 121in Gegenwart von Zink einwirken. Die Versuche m it Benzaldehydsind den Beschreibungen der Autoren nach nicht sehrglatt verlaufen. Sie mußten ihre Reaktionsmischungen vieleStunden lang unter recht energischen Bedingungen (in siedendemDibutyläther, Siedep. 141®) kochen, um schließlich dieKondensation in sehr bescheidenem Umfange zu erzwingen.Besser scheinen die Ergebnisse beim Chlorbenzaldehyd gewesenzu sein. W ir fanden, daß die aus Orotonsäureester m itBromsuccinimid hergestellten Präparate von y-Bromcrotonesterm it Csirbonylverbindungen und Zinkwolle in Benzol baldnach dem Anwärmen lebhafte Spontanreaktionen geben, diesich dem äußeren Ansehen nach in nichts von den entsprechendenKondensationen der a-Halogensäureester unterscheiden.Die Kondensation m it Benzaldehyd lieferte m it 70 Proc.Rohausbeute den Oxyester I, dessen Konstitution durch dieUmwandlung in d-Phenylvaleriansäure, gemäß der FormelreiheI— IV sichergestellt ist.C,H 5 CH-CH, C H :C H CO,R — ► C.Hs.CH C H . C H . C H . C O ^OH I OH I I |(H.O)C.Hs C H , C H , C H , C H , 0 0 ,HIVHydr.^ C,H , C H = C H C H , C H , CO,RWie es auch für die Kondensationen der a-Halogenfettsäureesterbekannt ist, liefern unsere Prozesse als Reaktionsproduktehäufig Oxysäureester und deren Wasserabspaltungsproduktenebeneinander. Dies ist z. B. der Fallbei der Kondensation zwischen Zimtaldehyd und Bromcrotonsäureester.Das Reaktionsprodukt siedet inkonstant undscheidet Krystalle aus, die bei 112® schmelzen. Es handeltsich um den Methylester der 7-Phenylhepta-triensäure-(l) (V)der Oxyester V I wurde hier in reinem Zustand nicht isohert.I I IC,H , (O H =C H ), CO,CH,C.H^-CH : CH CH-CH, CH : CH CO.CHjV i)H V IVersuche, die Wasserabspaltimg nachträghch zu vervollständigenund das gesamte Material glatt in den Trienester V


122 Ziegler, Schum ann und W inkelm ann,umzuwandeln, verliefen einstweilen wenig befriedigend. Auftführlichist die Reaktion aber noch nicht studiert worden.Grewisse grundsätzliche Schwierigkeiten scheinen — imGregensatz zur ursprünglichen R eform atzky- R eaktion —bei der Kondensation enolisierbarer Carbonylverbindungeneinzutreten. Aceton z. B. reagiert zwar sehr lebhaft m itZinkwolle und y-Bromcrotonsäureester, doch ergibt die Aufarbeitungfast nur Produkte von viel zu niedrigem Siedepunkt.Beim Cyclohexanon und Crotonaldehyd sind die Kondensationenmöglich, die Rohausbeute beträgt aber nur etwa50 Proc. d. Th.Dem y-Bromcrotonester selbst ist sein ^-Methyl-Homologesan Kondensationsfähigkeit fast noch überlegen. Das istbemerkenswert, weil so die Möglichkeit der Verlängerung einerKohlenstoffkette um das Glied —CHg-CiCHs) ;CH*CO*H besteht,was vielleicht im Zusammenhang m it der Synthesegewisser Naturstoffe wichtig werden kann. Am Kondensationsproduktmit Benzaldehyd (V II) haben wir verschiedeneVerfahren der Wasserabspaltung zu V III versucht.C,Hs • CH. CHj. C : CH ■COjCH,C.Hj • CH : OH ■C : CH • C0,CH,(1h C H , V II (Br statt OH in V lla ) ¿ H , V IIIC.HjCHCHj.CH.CHjCOjH C,H5-CHj.CH,.CH.CH,.C0 ,HO H ¿ H , (CH ,) IX (a) C H , XEinen Erfolg erzielten wir bisher nur nach dem indirektenVerfahren der HBr-Abspaltung (m it Collidin) aus V lla , ausV II mit Phosphortribromid hergestellt. Andere Umformungendes gleichen Produkts lieferten die Substanzen IX und IX a ,sowie X.Auch m it Crotonr und Zimtaldehyd treten Kondensationenein, die Reaktionsprodukte wurden aber noch nicht ausführlicheruntersucht.Die Arbeit wird nach verschiedenen Richtungen hin fortgesetzt.Der Deutschen Forachwigsgemeinschaft danken wir für die Unteratützangdieser Arbeit.


Kondensati/ynen m it y-Brom-crotonsimreeslem und Zink. 123Besohreibung der Versuche.y-B romcrotonsäureester und B enzaldehyd.18 g Bromcrotonsäuremethylester, 10,6 g Benzaldehyd und7 g Zinkwolle werden in 50 ccm trocknem Benzol (thiophenfrei)erhitzt. Nach kurzer Zeit beginnt die Mischung lebhaftzu sieden. Die Reaktion verläuft auch nach Wegnahme derFlamme noch 15—^20 Minuten von selbst weiter und wirdschheßhch noch durch Erwärmen auf dem Wasserbad (15 Minuten)vollendet. Das Zink ist dann bis auf wenige Flitter inLösung gegangen. Man schüttelt mit verdünnter Salzsäure,trennt die Benzolschicht ab, wäscht sie neutral und arbeitetin üblicher Weise auf.Die Hauptmenge (15 g) des Reaktionsprodukts geht beider Destillation zwischen 160 und 180® (12 mm) über. ZurAnalyse wurde das farblose Öl nochmals rektifiziert; Siedep.j,175— 179®.3,702mg Subst.: 3,90mg A gJ (nach Zeisel).C „H „0 ,(0C H ,) Ber. OCH, 14,35Gef. „ 13,92.Der Hauptteil der Substanz wurde mit BaS0 4 -Pd-Kontaktin Essigester hydriert, wobei der Wasserstoffverbrauchdem Vorhandensein einer Doppelbindung entsprach.7 g des Hydrierungsprodukts erhitzten wir mit 1 g Kaliumbisulfatim öibad 2 Stunden auf 150®, darauf 4 Stunden auf170®. Die anschließende Destillation lieferte ein Produkt vomSiedep. 1 0 158— 162®, das beim Abkühlen erstarrte und nachdem Abpressen auf Ton bei 75® schmolz. Es kann sich beidieser Substanz nur um den Ester OgHs.GH : C H .O H j.C H i.CO2 .CH3 handeln, denn nach der Absättigung m it Wasserstoff(Katalysator BaS0 4 -Pd) und Kochen mit alkoholischerKalilauge fiel beim Ansäuern eine Säure aus, die farbloseKrystalle bildete und bei 61® schmolz. Dies ist der in derLiteratur angegebene Schmelzpunkt der ö-Phenylvaleriansäure.


124 Z ieg ler, Schum ann und W in k elm a n n ,y-BromcrotoD8äHrem€thylester und Zimtaldehyd.Der äußere Ablauf des Versuchs (18 g Bromester, 13,2 gZimtaldehyd) entsprach dem des eben geschilderten. DieHauptmenge (15,2 g) des Reaktionsprodukts sott zwischen 122und 148® (0,2 mm). Die — offenbar nicht einheitliche — Substanzerstarrte teilweise. W ir verrieben sie m it Methanol undsaugten ab. Schmelz. 112®. Ein älteres Präparat*) des 1-Phenylheptatriensäuremethylestersschmolz bei 110®: Das Gremischbeider bei 111®. Die öligen Nebenprodukte dürften inder Hauptsache aus dem zugehörigen Oxyester bestehen.7 -Brom-/3 - m e thy lc ro to n säu ree 8 ter u n d B e n za ld e h y d .58 g des Bromesters, 31 g Benzaldehyd, 19 g Zinkwolle(je 0,3 Mol bzw. g-Atome), 150 ccm Benzol. Einige Minutennach dem Beginn des Anwärmens setzte eine sehr lebhafteReaktion ein, die durch kurzes Kühlen m it kaltem Wassergemäßigt wurde. Nach Beendigung der Reaktion durchVa-stündiges Erhitzen auf dem Wasserbad blieben 1,1 g(5,6 Proc.) Zink zurück.Reaktionsprodukt: 42 g (= 6 4 Proc.) hellgelbes ö ’ vomSiedep.M 192—203®. Nach dem Ergebnis einer Verbrennungliegt im wesentlichen der zu erwartende Oxyester (V II) vor,der jedoch bereits etwas Wasserabspaltungsprodukt enthält.Dies gab sich auch an den Analysendaten des Verseifungsprodukteszu erkennen:5 g Oxyester wurden in 25 ccm Methanol m it 2,6 g KOHgekocht, bis eine Probe sich in Wasser klar löste. Nach demEindampfen lösten wir in Wasser und fällten die Säure aus:3,6 g farblose Krystalle vom Schmelzp. 154® nach dem Umlösenaus heißem Benzol.4,«38mg Subst.; 12,040 mg C 0 „ 2,660mg HaO.Ber. C 69,9 H 6 , 8 (C i^ „ 0 ,- H ,0 ;C 76,6 H 6,36).Gef. „ 70,8 „ 6,40.*) O rigiiuüpriparat von V o rlä n d e r [vgl. B. 62, 646, (1929)].


Kondmsatiotwn mit y-Brom-omUmsäiureestem und Zink. 125Hydrierung. 1,5 g Oxyester nahmen heim Schütteln mitPd-BaSOi io abflolutem Alkohol in Waaserstoff 153 ccmH l (0*, 760mm) auf. Ber.: 153ccm. Die Lösung hinterließbeim Eindampfen farblose Knrstalle vom Schmelzp. 65** (ausPetroläther), offenbar den Ester IX .Phenyl-3-methyl-5-brompenten-i2)-säure-{l)-methyUster (V II a).30 g (0,15 Mol) des Oxyesters wurden in 120 ccm Benzolunter KOUung langsam mit einer Lösung von 0,1 Mol (27,1 g)Phosphortribromid in 60 ccm versetzt und 48 Stunden beiZimmertemperatur stehen gelassen. Dann befreite man dieLösung von Bromwasserstoff und den Phosphorverbindungendurch mehrmaliges Waschen mit Wasser, trocknete unddampfte das Benzol i. V. ab. Erhalten 35 g (83 Proc. d. Th.)eines hellbraunen Öls vom richtigen Bromgehalt:0,1922 g Subst.: 6 , 8 oom ”/i,-AgNO,.C uH uO .B r Ber. Br 28,3Gef. „ 28,3.5-Phenyl-3-methyl-^entadien-i24)-säure (VIII, verseift).W ir erhitzten 35 g des eben beschriebenen bromiertenEsters m it 40 g Colhdin 3 Stunden lang im Ölbad auf 110® ineiner N,-Atmosphäre. Das Reaktionsgemisch wurde in Wassergegossen und nach Zugabe von Äther mit verdünnter Salzsäurevom Colhdin befreit. Weitere Aufarbeitung wie üblich.Erhalten 9,5 g (38 Proc.) des hellgelben Esters der in derÜberschrift genannten Säure, Siedep.isl73—181®.Kocht man den Ester m it KOH in Methanol, bis sicheine Probe in Wasser klar löst, verdampft das Methanol undsäuert den in Wasser aufgenommenen Rückstand an, so fallenfarblose Krystalle aus. Schmelzp. 157® nach Umlösen ausBenzol. Im Gremisch mit der Oxysäure (Schmelzp. 154®) 126®.6,112 mg Subst.: 14,376 mg C 0 „ 3,010mg H ,0 .C ,.H „ 0 , Ber. 0 76,6« H 6.38Gef. „ 76,69 „ 6,64.


126 Z ieg ler, Schuinann u. Mitarb., Kondensationen ustc.Hydrierung: 0,5 g Substanz nahmen m it Pd-BaS0 4 + H 2in 50 ccm Alkohol (absolut) 116 ccm H* (0®, 760 mm) aui.Ber. 119 ccm. Man filtrierte den Kontakt ab imd kochtekurze Zeit m it etwas KOH, um entstandenen Ester zu verseifen.Die Aufarbeitung ergibt schließlich das HydrierungsproduktX als farbloses Öl.4,916mg Subst.: 13,476mg C O ,, 3,660mg H ,0 .Ber. C 76,00 H 8,34Gef. „ 74,80 „ 8,30.y- B rom -/?-m ethylcrotonsäureester ¡und Z im ta ld e h y d .0,1 Mol (19,3 g) Bromester, 0,1 Mol (13,2 g) Zimtaldehydund 6,3 g Zinkwolle in 50 ccm Benzol. Reaktion wie üblich.Es bleibt relativ viel Zink, nämlich 1,2 g = 19 Proc., ungelöst.Erhalten als Hauptfraktion 9 g (37 Proc.) eines gelbenÖls vom Siedep.0,001 142— 153®. Es liegt offenbar der Esterder 3-fach ungesättigten Säure O gHs.O H rCH .C H ; C(CHg):CH .CO O H vor, denn nach dem Kochen m it alkoholischemKali entsteht eine Säure, die, zuerst aus Benzol und dannaus Alkohol umgelöst, gelbe Krystalle vom Schmelzp. 192®bildet, und deren Zusammensetzung auf die soeben angegebeneFormel stimmt:4,984mg Subst.: 14,316mg C 0 „ 2,900mg H ,0 .C u H ^O , Ber. C 78,40 H 6,64Gef. „ 78,33 „ 6,61.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.XVI >). Ein mnstrittenM radikaltdiemisohes ProblemQOd feine ^dgfUtige Lösung;von K. Ziegler.127Vor einer Reihe von Jahren habe ich in den ersten Arbeitendieser Serie*) Versuche beschrieben, deren Ziel es war,Analoga des Hexaphenyläthans herzustellen, in denen zweioder mehr Phenyle durch nicht-aromatische Reste ersetzt sind.Durch Vergleich der Zerfallstendenz solcher Substanzen mitder des Hexaphenyläthans sollten Einbhcke in die tieferenUrsachen der Radikaldissoziationen gewonnen werden.Zur Verwirklichung meiner Absichten waren zunächstneue Methoden zur Darstellung solcher Äthane zu entwickeln,da die bis dahin bekannten Verfahren sich als nicht genügendleistungsfähig erwiesen hatten. Es gelang mir, zum TeU zusammenm it B. Schnell®), die hauptsächlichsten präparativenSchwierigkeiten zu überwinden und emige neue Substanzenherzust€llen, denen man in dem genannten Zusammenhangeine gewisse Bedeutung beimessen durfte.In der Folgezeit ist die Bearbeitung ähnhcher Substanzenauch von anderer, insbesondere amerikanischer Seite, aufgenommenworden. Dabei kam mehrfach ein Verfahren ganzoder in seiner zweiten Teilstufe in Anwendung, das ich zusannmenm it S chn ell gefunden und kurz als „Äthermethode“bezeichnet habe. Nach diesem führt man Äther des Typs(Ar)* Alph C. OCH3 und Ar(Alph)2C. OGH3 zunächst in Kaliumverbindungendes Typs (Ar^jAlphC.K bzw. Ar(Alph)2C .Küber und entreißt diesen dann das Metall m it Tetramethyläthylenbromid,z. B .:2(C.H,),(CH3)CK + (CH 3 ),C • C(CH 3 ), = (C,H 5 )j(CH 3 )C C(CH,)(C.H 3 ),____________ Br Br + (CH 3 ),C = C (CH,),1) IS.M itteUung: A. 504, 189 (1933).*) A. 484, 34 (1923): 487, 227 (1924); 446, 266 (1925).») A. 487, 227 (1924).


128 Z ieg ler,Zusätzlich hat J. B. Conant*) in der Reduktion vonCarbonium- oder Oxonium- oder ähnijp.hftn Salzen m it Salzendes 2-wertigen Vanadiums oder Chroms eine sehr wertvolleneue Methode zur Darstellung von Radikalen bzw. Äthanenaufgefunden und zur Synthese einer Reihe für meine weiterenAusführungen wichtiger Substanzen benutzt.Alle diese Arbeiten haben ein zwar noch lückenhaftes, aberdoch in mancher Beziehung wertvolles und mteressantes Beobachtungsmaterialbeigebracht, aus dem für die Chemie derfreien Radikale die wichtige Schlußfolgerung gezogen werdenkonnte, daß gewisse gesättigte Reste, insbesondere solchesekundärer und tertiärer Natur, die Dissoeiationstendem einesÄthans positiv beeinflussen können*).Im Gegensatz zu dieser Feststellung steht die Bewertung,die das gleiche Versuchsmaterial durch W . H ü c k e l erfahrenhat. Er schreibt in der 3. Auflage seiner „Theoretischen Grundlagender organischen Chemie“ ’):„B ei solchen Radikalen, in denen wie hier, ein Substituent alip h atischerN atur ist, konnte bisher allerdings noch nie m it Sicherheit dasDimere gefaßt werden; die Radikale veränderten sich vielmehr zummindesten großenteils in anderer Weise weiter. Das g ilt auch für daszwei gesättigte Substituenten tragende Phenyl-di-oyclohexylmethylC ,H j(C ,H u),C -, das nach dem G ombergschen Verfahren aus demBromid m it feinverteiltem Silber gewonnen werden kann.Solche Radikale, die neben aromatischen Substituenten auch gesättigtebesitzen, halten sich nach der Darstellung, die zweifellos ursprünglichzimächst zu ihnen und nicht zum Dimeren füh rt, eine Zeitlang, wennihre Assoziationsgeschwindigkeit auf G rund des besonderen Baues dergesättigten Substituenten (ausschlaggebend scheint deren Raumerfüllungzu sein) ungewöhnlich gering ist. Ob sie aber auch durch freiwillige Dissoziationdes entsprechenden dimeren Äthans entstehen würden, ist nichtausgemacht, und es ist vorläufig festzuhalten, daß ein wirkliches Dissoziationsgleichgewichtbei diesen Verbindungen — im Gegensatz zumHexaphenyläthan und Verwandten — bisher nooh nirgends festgestelltworden is t.“1) Am. Soc. 45, 246« (1923); 47, 1959, 1970 (1926).*) Vgl. Z ie g le r u. D itz e l, A. 478, 194 (1929); Z ie g le r, Trans.Far. Soc. 80, 10 (1934).®) Leipzig 1940, S. 133. — Ähnliche Äußerungen finden sioh auchin der 2 . Auflage des Werkes S. 116— 116.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. XV I. 129Soweit diese Skepsis den Blick hinlenkt auf gewisseMängel im bisher bekannten Versuchsmaterial, ist gewißnichts gegen sie einzuwenden. Soweit sie aber, wie sich zeigenwird, den Blick verschließt gegen experimentell gesicherteTatsachen, kann ihr nicht beigepflichtet werden.Zur Charakterisierung der Sachlage ist zunächst ein Überbhcküber die bisher bekannten Tatsachen notwendig. Diesesind:1 . Tetraphenyl-dimethyl- und -diäthyläthan*), zwei wohlkrystallisierende,vöUig farblose Substanzen vom experimentellnachgeprüften richtigen Molekulargewicht, sind in Lösung auffäUigunbeständig. Sie zerfallen unter gleichzeitiger Disproportionierungin Mischungen äquivalenter Mengen as-Diphenyläthanund as-Diphenyläthylen bzw. Diphenyl-propan undDiphenylpropylen z. B.{C,H,),C--- C(C ,H .), 2(C,H,),C- -► (C.H,),CHCH 3 + (C .H .),C =C H ,¿ H , ¿ H , CH ,Dieser Zerfall tritt beim Tetraphenyldiäthyl-äthan besondersleicht ein. Nach 30 Minuten langem Kochen inSchwefelkohlenstoff (Siedep. 47®) ist er vollständig. Tetraphenyldimethyl-äthanzerfällt schwerer. Sein Zerfall war inTetrachlorkohlenstoff nach 4 Stunden bei 100" sicher vollständig.Es wurde inzwischen wahrscheinlich gemacht, daßer auch unter etwas milderen Bedingungen eintritt.Diese Erscheinung habe ich seinerzeit zusammen mitS chnell als eine Folge eines primären Zerfalls in Radikaleaufgefaßt, wie es oben formelmäßig wiedergegeben ist. Farberscheinungensind dabei allerdings nicht zu beobachten.Wenn auch die Neigung zur Disproportionierung gerade fürRadikale charakteristisch ist, so fehlt der bündige Nachweisfür deren Auftreten als Zwischenstufen. Hier bestehtW. H ückel s Kritik sicher zu Recht. Immerhin wird durchdie geschilderten Beobachtungen bewiesen, daß die zentraleBindung in den beiden Äthanen sehr schwach ist und sichleicht spontan löst.') Z ie g le r u. S o b n e ll, a. a. O.AuDalen der Cbemle. 661. Band. 9


130 Ziegler,2. Tetraphenyl-dicyclohexyl-äthan läßt sich nach Z ie g le rund Schnell^) als in vielen Medien schwer lösliche, krystallinefarblose Substanz herstellen. Sein Molekulargewicht ist ingefrierendem Bromoform (9®) normal. Es ist empfindlich gegenSauerstoff. Wie es für dissoziierende Äthane häufig charakteristischist, schmilzt die Substanz an der Luft unscharf undviel tiefer als unter Luftabschluß. Die Schmelze ist bei Ausschlußvon Sauerstoff gelb, sonst farblos. Es ist allerdingsfraglich, ob diese Farbe von einem Radikal herrührt. Lösungendes Äthans zeigen auch beim Erwärmen keine Färbung. Sieentfärben aber z. B. Jod. Die Existenz eines krystallisiertenPeroxyds von der richtigen Zusammensetzung der Radikalperoxyde(R — 0 — 0 — R ) ist sehr wahrscheinlich gemacht.In der ersten und bisher einzigen Veröffentlichung überdiese Substanz ist in der Beurteilung aller dieser MomenteZurückhaltung geübt worden. Mit Hinblick auf die untenunter 5. diskutierten Erscheinungen war diese Vorsicht in derFolgezeit nicht mehr am Platze. Ich habe mich daher späterm it D itze P ) wesentlich positiver zu diesen Versuchen geäußert,auch haben spätere Autoren®) die früheren Versuchevon Z ie g le r und S c h n e ll wiederholt als Beweis für die Dissoziationsfähigkeitdes Tetraphenyl -dicyclohexyl-äthans anerkannt.3. Versuche von M a rve l, R o ssan d e r und Bock*) zurDarstellung des Diphenyl-tetracyclohexyl-äthans führten zueiner farblosen Lösung, die Sauerstoff absorbierte und ausder sich anschließend eine krystalline Substanz von derZusammensetzung des Phenyl -dicyclohexylmethylperoxyds(CgHii)2(C6H 5)COOC(G6H5)(CgHii)2 gewinnen ließ. Die Autorenzogen hieraus den Schluß, daß in diesen Lösungen das gesuchteÄthan vorhanden sein und daß es eine gewisse Tendenzzum Zerfall in Radikale besitzen müsse.Diese Schlußfolgerungen können am ehesten im Sinnevon W . H üc k e l als angreifbar bezeichnet werden, denn ihre1) a. a. 0 ., s. 237. ») A. 478, 194 (1929).ä) Vgl. z. B. C o n a n t, Am . Soc. 47, 3070 (1926); 6 6 , 2098 (1933). —M a rv e l, R o ssa n d e r u. B o ck , Am. Soc. 62, 2976 (1930).‘ ) Am. Soc. 52, 2976 (1930).


Zur Kenntnis des eiwertigen"' Kohlenstoffs. XV I. 131experimentelle Begründung erscheint dürftig. Ginge man mitW. H ückel hier davon aus, daß sich ein Phenyl-dicyclohexylmethylvielleicht bei verringerter Assoziationsgeschwindigkeitnoch einige Zeit halten könne, so wäre das Fehlen jederFarbe in den Lösungen allerdings auffälhg und müßte durchdie zusätzhche Annahme erklärt werden, daß dieses besondereRadikal keine Absorption im Sichtbaren besitzt. Auf diesesProblem konmie ich weiter unten zurück.4. Als analoge Substanzen mit tertiäien ahphatischenGruppen haben C onant und Mitarbeiter Tetraphenyl-ditertiärbutyl-äthan^)und Tetra-biphenylyl-ditertiärbutyl-äthan®) hergestellt.Beide Präparate sind k^stallisiert erhalten worden.Das erste ist im festen Zustand farblos, das zweite gelb.C onant hat dieser Färbung keine besondere Bedeutung beigemessen.Seiner Meinung nach ist das reine Äthan sicherfarblos. Man darf dem ohne Bedenken zustimmen, denn esist auch in anderen Fällen bei sicher bimolekularen Hexaaryläthanengelegentlich nicht ganz einfach, völlig weiße Präparateherzustellen, und außerdem schließen derartige Äthanebeim Krystallisieren manchmal farbige Radikalanteile ein, wieLöw enbein und Schm idt*) beobachtet haben.Tetraphenyl-di-tertiärbutyl-äthan hat in Benzol beidessen Schmelzpunkt das richtige Molekulargewicht. Es gibtfarblose Lösungen, die sich bei 50® citronengelb färben. DieFärbung geht beim Abkühlen zurück. Das Farbspiel beim Erwärmenund Abkühlen läßt sich wiederholt demonstrieren.Auch die farblosen Lösungen absorbieren lebhaft Sauerstoff.Bei 20® ist 1 Mol 0* pro Mol Äthan schon innerhalb von 4 Minutenaufgenommen. Bei höherer Temperatur tritt rasch Zersetzung— offenbar infolge von Disproportionierung — ein.Tctrabiphenylyl-ditertiärbutyl-äthan löst sich bei Raumtemperaturmit tief orangeroter Farbe. Die Farbe geht beimAbkühlen stark zurück und kehrt beim Anwärmen wieder.Bei höherer Temperatur vertieft sie sich weiter, um dannrasch irreversibel zu verschwinden. Dabei findet Dispro->) Am. Soo. 50, 2041 (1928).*) Am. Soc. 65, 2098 (1933). «) B. 60, 1852 (1930).


132 Ziegler,portioniening statt, deren eines Produkt, Dibiphenylyl-tertiärbutylmethan,auch nachgewiesen wurde. Auf Dissoziation undanschließende Disproportionierung deuten auch die Erscheinungenbeim Schmelzen der Substanz hin.Nach Molekulargewichtsbestimmungen in Benzol wäredas Äthan in 0,5-proc. Lösung zu etwa 70 Proc. dissoziiert.Auf einen hohen Zerfallsgrad deutet auch das Verhalten gegenSauerstoff hin: Die Lösungen absorbieren praktisch momentanetwa die berechnete Menge. E in Peroxyd wurde nicht isoliert,statt dessen entstand Dibiphenylketon.Die Existenz eines Dibiphenylyl-tertiärbutyl-methyls alsRadikal dürfte damit sichergestellt sein. Es ist nach den Angabenvon C o n a n t aber auch nicht zu bezweifeln, daß es nochein bestimmtes Maß von Assoziationsvermögen besitzt. DasErgebnis der Molekulargewichtsbestinunung dürfte hierfürallerdings weniger beweisend sein als die Farbänderung beimAbkühlen. Gteht man hiervon aus, so wird man auch die etwasweniger eindrucksvollen Eigenschaften des Tetraphenyl-ditertiärbutyl-äthansauf echte, wenn auch schwächere Dissoziationin Radikale zurückführen dürfen, zumal eine völligeParallelität zwischen den zwei C o n a n t sehen Substanzen undden bekannten Schlenkschen biphenylierten Äthanen besteht.5. Der gleiche Autor hat in den 9,9'-Dialkyldixanthylen*)\ c , h / |\ c , h /R R(R = Alphyl) eine ganze Gruppe 6 -fach substituierter Äthaneerschlossen, die zwei nicht-aromatische Reste tragen. Soweitdiese Substanzen in krystalliner Form herstellbar sind, erweisensie sich als farblose, echte Äthane, die sich bei Raumtemperaturauch farblos lösen, deren Lösungen aber deutlichSauerstoff absorbieren. Die Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahmehängt stark von der Art des Alkyls in 9-Stellungab. Sie ist z. B. beim Dibenzyldixanthyl viel größer als beimDibutyldixanthyl (25 Minuten bzw. 70 Stunden bis zur Auf-') Am. Soc. 47, 572, 3068 (1925); 48, 1743 (1926); 49, 2080 (1927);51, 1925 (1929).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V I. 133nähme von 1 Mol 0 , pro Dixanthyl). Die Reakt ionsprodukteBind normale Peroxyde. Beim Anwärmen der Lösungen, besondersdes Dibenzyldixanthyls, treten zwar F^berscheinungenauf. Es heß sich aber nicht exakt nachweisen, ob sie vonRadikalen herrühren, da ihre T r^er recht unbeständig sind;Auch bei diesen Substanzen tritt leicht eine Disproportionierunganalog der oben unter 1 . diskutierten em.Dixanthyle mit zwei sekundären Gruppen — Cyclohexylen,Isopropylen oder sekundärem Butylen — sind vonC onant und Mitarbeitern*) nur in amorpher und sicher nichtganz reiner Form erhalten worden. Dicyclohexyldixanthylwird als hellgelbes amorphes, „an der Luft verkohlendes“Pulver beschrieben. Die Lösungen sind auch bei Raumtemperaturstark gefärbt. Mit Sauerstoff entsteht das zu erwartende9-Cyclohexyl-xanthyl-peroxyd.Bei den Dixanthylen liegen die Verhältnisse also so:Soweit einwandfrei krystallisierte farblose feste Äthanformenbekannt sind, kann auf die Existenz von Radikalen nur indirektgeschlossen werden. Soweit dem Augenschein nachganz offensichtlich gefärbte Radikale existieren, sind — m. E.zufälüg — die Äthanformen nicht gut charakterisiert.Gleichwohl ist auch hier die Hückelsche Schlußfolgerungunzutreffend, denn C onant beschreibt beim 9-Cyclohexylxanthyleine Erscheinung, die für die Existenz dissoziablerÄthane so charakteristisch ist, daß sie wohl überhaupt alseines der besten Kriterien für Radikaldissoziationen bezeichnetwerden muß; Lösungen des 9-Cyclohexylxanthyls zeigen beimEmschütteln von Luft das sogenannte Schm idlinsche Phänomen,d. h. die Farbe verschwindet, kehrt wieder, verschwindetbei abermahgem Schütteln nochmals usw. DieBeobachtung wurde von mir nachgeprüft und sie stimmt ganzsicher. Ein positiver Versuch dieser Art wiegt aber mehr alsSchönheitsfehler des von C onant nur im Rohzustände isolierten9,9'-Dicyclohexyldixanthyls. Auch auf dem Gebieteder Hexaaryläthane sind längst nicht alle Äthane im festenfarblosen Zustande bekannt, ohne daß man dort, bei Kenntnis») Am. Soo. 47, 3068 (1925); 48, 1743 (1926).


134 Ziegler,der Eigenschaften der Lösungen, an deren Existenz zweifelte*).Es ist für den Entscheid der Frage, ob in einem bestimmtenFalle Radikaldisso^iafton überhaupt eintritt oder nicht, auchnicht nötig, daß man „Dissoziationsgrade“ *) angeben kannoder die Ungültigkeit des „Beersehen G^€setzes“ beim Verdünnennachgewiesen haben müßte. Bei Produkten geringerHaltbarkeit wird dies häufig gar nicht möglich sein. Hierkann der Nachweis des besprochenen Phänomens vollwertigalle anderen Kriterien ersetzen.W . H ü c k e l hat bei seinen Schlußfolgerungen weiter dieErgebnisse von reaktionskinetischenVersuchen übersehen, dieConant®) angestellt hat und die ebenfalls klar die Existenzeines spontanen Zerfalls der Dixanthyle beweisen*): Die Geschwindigkeitder Aufnahme von Sauerstoff durch Dixanthyllösungenist in weiten Grenzen unabhängig vom Sauerstoffpartialdruck.Dies ist nur dann zu verstehen, wenn diegeschwindigkeitsbestimmende Reaktion nicht die direkte Oxydationder Dixanthyle ist. Ohne die Annahme eines primärenRadikalzerfalls müßten die nachgewiesenen Peroxydedirekt Bachr _ r + o. = R - O - O - Rentstehen. Dies wäre an sich schon ein ganz imgewöhnlicherund m it anderen Erfahrungen auf dem Radikalgebiet nicht inEinklang zu bringender Vorgang. Träte er wirklich ein, somüßte seine Geschwindigkeit m it dem Sauerstoffdruck ansteigen.Tatsächlich wird auch hier, wie sonst stets, nur dasdurch Dissoziation entstandene 9-Alkylxanthyl vom Sauerstoffangegriffen, dies aber unmeßbar rasch. Die Sauerstoff­*) z . B. hat Sc h le n k das 2-faoh biphenylierte Äthan(C,Hj),C], nie in krystallisierter Form erhalten, gleichwohl aber geradediese Substanz als besonders gutes Beispiel zur Demonstration der R ad ik aldissoziation(durch das S ch m id lin so h e Phänomen) bezeichnet. Vgl.A. 872, 7 (1910).®) Vgl. W . H ü c k e l, a. a. O ., S. 133, Anm. 2.») Am. Soc. 61, 1925 (1929).*) Bei m ündlicher Rücksprache h at m ir Herr W . H ü c k e l bestätigt,daß er diese Arbeit tatsächlich früher übersehen hatte. E r ist inzwischenauf sie aufmerksam geworden und hat sie im M anuskript der 4. A ufl. seinesBuches schon berücksichtigt.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" KohlensUiffs. XV I. 135aufnahme erfolgt dann im Tempo des Äthanzerfalls mid istdamit natürlich vom Og-Druck unabhängig.Auch diese Conantschen kinetischen Messungen weisengewisse Schönheitsfehler auf. Die angegebenen Zerfallskonstantenkönnen nur der Größenordnung nach richtig sein,was daraus hervorgeht, daß die von C onant ausgerechnetenAktivierungsenergien des Zerfalls in verschiedenen, nahe zusammenliegendenTemperaturintervallen stark schwanken. Ander grundsätzlichen Richtigkeit der Versuche und ihrer Deutungkann aber kein Zweifel bestehen.Sieht man bei vorsichtiger Stellungnahme in dem ganzenunter 1—5 diskutierten Material auch nur die Existenz einesT)\asoziationsgleichgeunchts behn 9,9'-Dicyclohexyldixanthylund die eines freiwilhgen Zerfalls der anderen Dixanthyle inRadikale als experimentell ausreichend sichergestellt an, sokann der Gesamtheit der übrigen Beobachtungen der Wertzusätzücher Beweismittel nicht abgesprochen werden. Dennalles deutet in die gleiche Richtxmg: daß es substituierteÄthane des hier in Rede stehenden Typs gibt, die spontan inRadikale zu zerfallen vermögen.Soweit die Diskussion des Problems an Hand der bisherpublizierten Experimente.Das Bild rundet und vertieft sich weiter, wenn man zusätzhchein größeres Versuchsmaterial berücksichtigt, das mirwährend der letzten Jahre durch Untersuchungen zugeflossenist, die im einzelnen den Inhalt der folgenden Arbeiten bilden.Die Planung und Ausführung dieser Versuche stand zwar nichtin ursächlichem Zusammenhang mit der oben zitierten Ansichtvon W. Hückel. Trotzdem gestatten ihre Ergebnisse eineeindeutige Klärung des von W. H ückel aufgeworfenenProblems.R e a k tio n s k in e tik als G rundlage der B eantw ortungradikalchem isch er Fragen.Die Art und Weise, wie man grundsätzlich einen Äthanzerfalldurch Bestimmung einer Reaktionsgeschwindigkeitnachweisen kann, ist soeben am Beispiel der DixanthyleC onants erläutert worden. Bei diesen Verbindungen sind


136 Ziegler,die Verhältnisse besonders glücklich gelagert, denn der molekulareSauerstoff greift tatsächlich die Dixanthyle nicht an,es ist somit eine wichtige Voraussetzung des indirekten Nachweisesder Dissoziation aus der Ordnung der Reaktion und derUnabhängigkeit Tom 0*-Druck erfüllt. Diese Voraussetzungist bekanntüch bei anderen Äthanen nicht gegeben. So nimmtdie gewöhnliche Autoxydation des Hexaphenyläthans einenwesentlich komplizierteren Verlauf. Auf Grund der Versuchevon Z ie g le r und E w ald*) muß mein annehmen, daß sichzunächst aus Triphenylmethyl (R) und Sauerstoff ein labilesPeroxyd der Form R-0-0- bildet, in dem der molekulareSauerstoff stark aktiviert ist und undissoziierte Hexaphenyläthamnoleküledirekt zu oxydieren vermag.I R - R — » 2B-I I R- + O , = R -0-0-AU I R -0-0- + R - R = (R-R, O .) + A-IV R - 0 , + R = R-O-O-RIV a 2 R 0 , = R-O-O-R + O , .Im Spiel der Prozesse I I und I I I bilden sich Kettenreaktionenheraus, deren Ketten allerdings hier nicht langwerden (nachgewiesen bis zu 2 Gliedern), da die irreversiblenReaktionen IV oder (bzw. und) IV a die Ketten frühzeitig abbrechen.Diese Umstände bewirken, daß Hexaphenyläthanund viele andere Äthane tatsächlich schneller autoxydiertwerden als sie zerfallen, daß der ReaktionsvClauf nicht strengvon der 1. Ordnung und die Reaktionskonstanten nicht unabhängigvom Oj-Druck sind. Auch bei C o n a n ts Xanthylendarf man die primäre Bildung der labilen Peroxyde des TypsR-Oa annehmen, hier sind aber die Dixanthyle offenbar wesentlichbeständiger gegenüber diesen Substanzen als das Hexaphenyläthan,so daß die geschilderte Komplikation ausbleibt.Z ie g le r und E w a ld haben weiter gezeigt, daß man dieWirkung der labilen Primärperoxyde durch Zugabe vonPyrogallol ausschalten kann. Diese Substanz fixiert die*) A. 479, 281 (1930); ferner besonders A. 504, 162, 182 (1933).


Zur Kenntnis des „dreiioerligen“ Kohlenstoffs. X V I. 137erste Reajctionsstuie durch Abgabe eines Wasserstoffatoms(R-O-0- — ► R-OOH).Diese früher vermutungsweise angedeutete Erklärung fürdie Wirkung des Pyrogallols wird in einer der folgendenArbeiten experimentell bewiesen. Der diskutierte Kettenmechanismuswird unterdrückt. Die Sauerstoffaufnahme gehtauf 1 Mol Ot pro Radikal hinauf und gleichzeitig erfolgt ihrzeitlicher Ablauf jetzt genau im Tempo des — monomolekularen— Äthanzerfalls. Änderungen des Og-Druckes habenkeinen Einfluß mehr auf die Reaktionskonstanten. DieseKennzeichen der Kinetik der Autoxydation des Hexaphenyläthanswären auch dann ein vollständiger Beweis der Dissoziationdes Äthans in Radikale und des Eingreifens des Sauersoffesnur an den Radikalen, wenn die übrigen auffälhgen (insbesondereFarb-) Eigenschaften des Gleichgewichtssystemsüberhaupt nicht bekannt wären.Auf der Grundlage dieser Versuche habe ich m it E w aldund S eih ') ein allgemein anwendbares Verfahren zur Bestimmungder Zerfallskonstanten labiler Äthane begründet,das später mit K. K noevenagel zu einer Präzisionsmethodeentwickelt und mit S eib, H erte und A ndreas auf eine Reiheverschiedener Äthane angewandt worden ist (vgl. die nachfolgendeArbeit). Beim Hexaphenyläthan stehen die Ergebnissedes Verfahrens in Übereinstimmung mit denen zweieranderer früher mit O rth und K. W eber entwickelter Methodenzur Bestimmung der Zerfallskonstanten, seine Aussagen besitzensomit einen hohen Grad von Sicherheit.Wenn man mm feststellt, daß der zeitliche Ablauf derAutoxydation in Gegenwart von Pyrogallol bei vielen nichtausscUießüch aromatisch substituierten Äthanen genau dengleichen Gresetzen folgt, wie sie beim Hexaphenyläthan gefundenwurden, so ist daraus der zwingende Schluß zu ziehen,daß diese Substanzen sich auch völlig analog diesem Äthanverhalten, d. h. spontan in Radikale zerfallen. Dieser Nachweisgelang bisher bei den folgenden Äthanen mit zwei nichtaromatischenResten:>) A. 604, 182 (1933).


138 Ziegler,Tetraphenyl-dmctfci/l-, -diäthyl-, -dipropyl-, -diisopropyl--di-n-butyl-, -di-iertiärbutyl-, -di-n-amyl- und -dicychhexyl-,äOian.Er wurde m it dem neuen Präzisionsverfahren weiterhinnochmals geführt für 4 C o n a n t sehe Dixanthyle, wobei dieoben diskutierten Befunde C o n a n ts im Prinzip bestätigt,die Genauigkeit der Messungen aber erhöht und gewisseUnebenheiten der früheren Experimente beseitigt wurden.Im Verlauf dieser umfangreichen kinetischen Messungenist bisher nur eine Substanz aufgefunden worden, die sich beider Autoxydation anders verhält als Hexaphenyläthan, unddiese ist bezeichnenderweise ein 6 -fach aromatisch substituiertesÄthan. Es handelt sich um das Bis-{9-phenylfluorenyl).Sein merkwürdiges Verhalten und dessen mögliche Deutungwerden in der nachfolgenden Arbeit diskutiert.Die Gleichheit im Verhalten m it dem Hexaphenyläthanbezieht sich bei den oben genannten Substanzen natürlich nurauf den Reaktionsablauf (1. Ordnung) und die Unempfindüchkeitder Reaktionskonstanten gegen Änderungen des 0*-Druckes. ln den Zerfallskonstanten und den aus diesen ableitbarenGrößen (Aktivierungsenei^en, temperaturunabhängigeFaktoren) treten konstitutionsbedingte Unterschiede auf (vgl.die nachfolgende Arbeit). Als am schwierigsten dissozüerbarhat sich das Tetraphenyldimethyläthan erwiesen. Es verhältsich erst bei etwa 80“ wie Hexaphenyläthan bei 0®. Andererseitsist Tetraphenylditertiärbutyläthan in der Dissoziationsgeschwindigkeitvon Hexaphenyläthan kaum zu unterscheiden.Die anderen oben genannten Substanzen ordnen sich hierzwischenein.N achw eis der R a d ik a le d u rch B ild u n gih re r H y dro p ero x y d e .Der Nachweis der Dissoziation durch kinetische Analyseist zwar zwingend, aber doch nur indirekt möglich. Er hataber im Verfolg der sich dabei abspielenden Vorgänge zu einerneuartigen und eindrucksvollen Möglichkeit des Abfangensund damit des Nachweises der primären Zerfallsproduktegeführt.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. XVI. 139Nach der oben gegebenen Erklärung der Pyrogallolwirkungmüßten aus den Äthanen mit Sauerstoff und Pyrogallol Hydroperoxydeder Radikale von der Form R-O-O-H entstehen.In ihnen wäre der erste Zweierstoß zwischen dem Radikal unddem Sauerstoff festgehalten. Die bisher bekannten Peroxydedes Typs R-O-O-R können — rein formal betrachtet — auchbimolekular aus dem Äthan und 0 ^ entstehen, und deshalbist ihre Zusammensetzung allein kein Beweis für ihre Bildungaus einem Radikal. Ein Hydroperoxyd kann dagegen nur auseinem Radikal hervorgehen, wenn man nicht ganz unwahrscheinücheWege für den Reaktionsablauf annehmen will.Beim Hexaphenyläthan ist der Nachweis der Bildung desTriphenyhnethylhydroperoxyds in krystallisierter Form bishernoch nicht gelungen. Die Substanz — auf anderem Wege zugänglich')— ist als sehr zersetzlich bekannt. Dagegen kannman (vgl. die 19. Mitteilung dieser Reihe) aus Tetraphenyldimethyläthanm it Sauerstoff und Pyrogallol in einer Ausbeutevon 70 Proc. d. Th. das krystallisierte und erstaunlich beständige1,1-Diphenyläthyl-hydroperoxyd (A) ohne Jede Schwierigkeiterhalten und auch sein Analogon (B)(C,H5),C-0-0-HA. ¿H , B.(C,HJ,C-0-0-Haus Tetraphenyldiäthyläthan ist krystalhsiert gefaßt. DieKonstitution der Substanzen ist scharf bewiesen und kann nichtbezweifelt werden.N achweis der R a d ik a le durch ihre W irk u n gals O x y d a tio n sk a taly sa to ren .Autoxydiert man Hexaphenyläthan bei Gegenwart vonfremden Sauerstoffacceptoren, so kommen, wie Z iegler undEw ald*) gezeigt haben, Kettenreaktionen in Gang, durch dieTriphenylmethyl zu einem unter Umständen sehr wirksamenSauerstoffüberträger wird;R + Oj = R O j, RO, + A = AO, + R .•) W ie la n d u. M aier, B. 64, 1207 (1931).A. 504, 162, 166 ff. (1933).


140 Ziegler,Kettenlängen von einigen 100 Gliedem werden leicht,solche von mehreren bis vielen Tausend m it ausgewähltenAcceptoren (insbesondere m it Benzodimethylfulven) erreicht.In einer der nachfolgenden Arbeiten wird zusammen m itG än ic k e gezeigt, daß man diese Erscheinung m it Erfolggerade zum Nachweis schwacher Dissoziationen heranziehenkann, denn sie bedeutet ja eine immense Vergrößerungder ohne Acceptoren häufig nur sehr kleinen Sauerstoffabsorptionen.Bei allen im Voranstehenden besprochenenÄthanen fällt diese Probe stark positiv aus. Man kann sogar— bei Einhalten einer Temperatur für die Untersuchung verschiedenerSubstanzen — die Unterschiede in der Zerfallsgeschwindigkeitan der Verschiedenheit der katalytischenWirksamkeit ohne weiteres erkennen. Sie liegen in der gleichenRichtung, wie man sie nach dem übrigen Verhalten der Substanzenerwarten muß. Da in allen diesen Fällen nur farblose,kristallisierte einwandfreie Äthanformen zur Anwendung kamen,so können die als Katalysatoren wirkenden Radikale nur ausdiesen durch eine echte Radikaldissoziation entstanden sein.D ie D is p ro p o rtio n ie ru n g der R a d ik a le u n d dasD is s o z ia tio n s g le ic h g e w ic h t.Für die Frage nach der Lebensdauer der Radikale und dieFeststellung, ob es in den hier diskutierten Fällen zu einerrichtigen Gleichgewichtsausbildung konmit, war das gesönderteStudium der Disprovortionierung (unter Luftausschluß) wichtig.Bei bekannter Zerfallsgeschwindigkeit genügt die Messungder Greschwindigkeit der Disproportionierung der Äthane, umzu entscheiden, ob sich die Radikale etwa unmittelbar nachihrer Bildung durch Disproportionierung stabilisieren odernoch einige Zeit halten. Für diejenigen Äthane allerdings, beidenen (vgl. das oben unter 4 und 5 Gesagte) Farberscheinungenbeobachtet werden, weiß man hierüber auch ohne solche VersucheBescheid. Deshalb war das Studium der ohne nachaußen hin wahrnehmbare Erscheinungen zerfallenden Äthanein diesem Zusammenhang wichtig.Zusammen m it W h itn e y und H erte habe ich den disproportionierendenZerfall des Tetraphenyl-dimethyl- und


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. XV I. 141diäthyl-äthans sowie des Tetraphenyl-diisopropyl-äthans genauuntersucht und folgendes festgestellt;1. Die Disproportionierung geht sicher über Radikale.2. Sie erfolgt dadurch, daß zwei Radikale im Zweierstoßein Wasserstoffatom untereinander austauschen.3. Sie verläuft beim Tetraphenyldimethyl-äthan rund10-mal und beim Tetraphenyldiäthyl-äthan rund 100-mal langsamerals der Zerfall in Radikale. Beim Tetraphenyl-diisopropyl-äthanerfolgt die Disproportionierung sogar etwa3500-mal langsamer als die Radikalbildung.Daraus folgt, daß sich bei diesen Äthanen unter Sauerstoffausschlußfast ungestört die Dissoziationsgleichgewichteeinstellen müssen. Denn je rascher die Disproportionierung derRadikale verhefe, um so mehr müßte sich der gesamte Reaktionsablaufin seinem Tempo der ZerfaUsgeschwindigkeit derÄthane in Radikale annähem, um, im Grenzfall, diesem gleichzu werden, wenn die Disproportionierung der Radikale unmeßbarrasch erfolgt.Es ist nun sehr auffällig für die drei eben genanntenSubstanzen (und viele ähnhche), daß bei Temperaturen, beidenen die Zerfallskonstanten der des Hexaphenyläthans gleichsind und nachweisüch wegen des viel zu langsamen Ablaufsder Disporportionierung eine fast normale Einstellung desDissoeiationsgleichgewichts erfolgen muß, gleichwohl keinerleiauffällige Färbung in der Lösung zu beobachten ist. Dies kannzwei Gründe haben.Entweder die Greschwindigkeit der Rückassoziation derRadikale ist viel größer als beim Triphenylmethyl, so daß imGleichgevoicht viel weniger Radikal vorhanden ist. Dies wäreverständhch und vielleicht mit dem sterisch im Vergleich mitTriphenyhnethyl weniger „sperrigen“ Bau etwa eines Radikalsvom Typ (C,Hg)2(CH*)C- in Zusammenhang zu bringen.Oder, die Radikale dieser Art sind tatsächlich nur sehrschwach gefärbt und entziejien sich damit der direkten Wahrnehmung.Sie köimten ihre charakteristische Absorptiongerade an der Grenze des Violetten oder im Ultraviolettenhaben, worüber gesonderte Untersuchungen im Gange sind.Vielleicht spielen beide Gründe eine Rolle.


142 Ziegler,Über die Größe der auf Radikale bezogenen bimolekularenDisproportionierungskonstanten und über die Konstanten derRückassoziation kann einstweilen keinerlei Aussage gemachtwerden. Beide Größen würden sich erst dann errechnen lassen,wenn auch die Gleichgewichtskonstanten bekannt wären. Dieexakte Messung dieser ist in die Wege geleitet, wobei nebenoptischen^) Methoden (Ultraviolettabsorption) auch die neuerenVerfahren der Magnetochemie*) und der Umlagerung vonParawasserstoff®) in Anwendung kommen sollen.D as T e tra c y c lo h e x y l- d ip h e n y lä th a n .W ar bisher fast ausschließlich von Tetraaryl-dialphyläthanenund ihrem Verhalten die Rede, so besitzt doch dasTetracyclohexyldiphenyläthan diesen Verbindungen gegenübereine ganz besondere Bedeutung; denn in ihm überwiegendie aliphatischen Substituenten. In Anbetracht der sehrdürftigen Angaben von M arvel und Mitarbeitern über dieseSubstanz war eine Neuuntersuchung dringend erwünscht. Wiein der letzten der nachfolgenden Arbeiten gezeigt wird, führtediese bei Beachtung einiger von den früheren Bearbeitern übersehenenexperimentellen Momente ohne große Schwierigkeitenzum krystalUsierten, völlig farblosen Tetracyclohexyldiphenyläthan,dessen Existenz nach einer ausführlichen Untersuchungseiner Eigenschaften und Reaktionen nicht mehr in Zweifelgezogen werden kann. Das Produkt gleicht äußerlich demTetraphenyl-dicyclohexyl-äthar. (Gegenüber Sauerstoff undPyrogallol verhält es sich genau so wie Hexaphenyläthan, d. h.der Sauerstoff wird allmählich im Tempo des Äthanzerfallsabsorbiert, wobei die Kriterien der „indirekten“ Oxydationüber ein Radikal (Ablauf 1. Ordnung, unabhängig vomOj-Druck) erfüllt sind. Die Bildung eines Dicyclohexylphenylmethylhydroperoxydm it Sauerstoff und Pyrogallol ist wahr­») Vgl. Z ie g le r u. E w a ld , A. 478, 163 (1929).*) Vgl. z. B. S u g d e n , Trans. Far. Soo. 80, 18 (1934). — E . M ü lle ru. Mitarbeiter, A. 621, 89 (1936) und weitere Arbeiten des gleichen Auturs,zuletzt B. 72. 2063 (1939); B. 74. 807, 1051, 1075 (1941); Z. Ang. 56, 192(1941).•) Z. phys. Ch. [B] 41, 69 (1938); B. 78, 95 (1940).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. XVI. 143scheinlich gemacht während ohne Pyrogallol das schon vonM arvel nachgewiesene normale Peroxyd vom Typ RüOg entsteht.Ferner wird die Autoxydation ungesättigter Acceptoren(angewandt Cyclohexadien und Styrol) durch das Äthan beigeeigneten Temperaturen sehr stark beschleunigt, das Dicyclohexylphenylmethylgibt sich also auch durch seine Katalysatorwirkungzu erkennen.Die Deutung, die M arvel, Rossander und Bock ihrennoch unvollkommenen Experimenten gegeben haben, war alsorichtig.Von einer besonders starken Verzögerung der Assoziationdes Dicyclohexyl-phenyl-methyls im Sinne von W. Hückelkann bestimmt nicht die Rede sein. In seiner Tendenz zurDisproportionierung verhält sich dieses Dicyclohexyl-phenylmethylähnhch den Diphenyhsopropylmethylen (vgl. oben),d. h. seine Bildungsgeschwindigkeit aus dem Äthan ist einMehrtausendfaches der Geschwindigkeit der Disproportionierung.Auch die Lösungen des Tetracyclohexyl-diphenyl-äthanssind ungefärbt') und bleiben dies beim Anwärmen. Für dieDicyclohexyl-phenyl-methyle gilt somit das oben hinsichthchder Farberscheinungen Gresagte. Allerdings entfällt hier deroben diskutierte plausible Grund, weshalb etwa nun die Rückassoziationzum Äthan gegenüber der des Hexaphenyläthansbesonders beschleunigt sein sollte. Es kann sich jedoch —außerhalb einer jeden sterisch zu deutenden Erscheinung —auch um folgendes handeln: 2 Moleküle Triphenyl-methyl sind,wie ich mit O rth und K. W eber zeigen konnte, um 7 Calenergieärmer als der im Verlauf des Zerfalls eines Hexaphenyläthansauftretende Zustand höchster Energie. Diese 7 Cal sindfrüher als „Stabilisierungsenergie“ des Triphenyhnethyls bezeichnetworden. Dabei wurde die Annahme gemacht, daß ausdem Äthan unmittelbar nach dem Zerfall zunächst zwei aktivierteTriphenylmethyle (R*) entstünden. Diese 7 Cal erscheinenbei der Rückvereinigung zweier Triphenylmethyle*) Ich lasse mangels jeder experimentellen Anhaltspunkte dieFrage offen, wie hier physikalisch die Farblosigkeit zustande kim e, obdurch Fehlen oder geringe Tiefe der „Radikalbande“ überhaupt oderdurch die Lage der Bande im nicht sichtbaren Spektralbereicfa.


144 Ziegler,wieder als Aktivienmgsenergie der Assoziation. Wenn beimDicyclohexyl-phenyl-methyl (und bei den oben diskutiertenDiphenylalphyhnethylen) die innere Stabilisierung unvollkommenerist als beim Triphenyhnethyl, so wäre die A ktivierungsenergieder Rückassoziation kleiner als 7 Cal und eskönnte die erhöhte Assoziationsgeschwindigkeit hierdurch m itbedingt sein.Im hier besprochenen Zusammenhang interessiert einkurzer Ausschnitt aus dem erst in der nachfolgenden Arbeitausführüch wiedergegebenen und diskutierten Zahlenmaterial,das das Dissoziationsvennögen des Hexaphenyläthans undseiner beiden jetzt wohl bekannten hydrierten Analogen nähercharakterisiert. Die folgende Tabelle gibt Halbwertszeiten ( t)bei gleichen Temperaturen, Aktivierungsenergien (E) undtemperatm-unabhängige Faktoren („Aktionskonstanten“) (a)für die 3 Äthane wieder:T (30») E a [mit M in. ber.]Hexaphenyläthan ................... 0,1 Min.») 19 Cal 34 X 10 "Dioyolohexyl-tetraphenyläthan . 17,1 „ 26 „ 6000 X 10>*Tetracyclohexyl-diphenyläthan . 40 21,4 „ 6 X 10>**) Ans dem W ert bei -f 10® und dem bekannten Temperaturkoeffizientenextrapoliert.Die Völlige Durchhydrierung zweier Phenyle setzt dieZerfallsgeschwindigkeit im Verhältnis 170:1 herab. Die nochmaligeHydrierung zweier Phenyle ändert nicht mehr viel, derTetracyclohexylkörper zerfällt nur noch etwa halb so schnellwie der Dicyclohexylkörper.Bezeichnenderweise ist aber die Festigkeit der zentralenBindung, wenn man sie durch die Aktivierungsenergie desÄthanzerfalls definiert, bei 4 Cyclohexylen um 3,6 Cal loserals bei 2. Die stärker hydrierte Substanz steht genau mittenzwischen dem Hexaphenyläthan und der schwächer hydrierten.Daß die Reihenfolge der Zerfallsgeschmndigkeiten eine andereist, liegt an der Verschiedenheit der temperaturunabhängigenFaktoren. Auch hier steht der Tetracyclohexylkörper m it5 X 10^* dem Hexaphenyläthan (34 x 10^®) viel näher als demDicyclohexyltetraphenyläthan m it 5000 x 1 0 “ .


Z ur K m ntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. XV I. 146Diese Zahlen erwecken den Eindruck, als ob im Hexaphenyl&thanbei der Hydrierung zunächst eine Verfestigungund dann wieder eine Lockerung der zentralen Äthanbindungstattfände. Es muß sich hierbei schon um eine recht spezifischeWirkung des Cyclohexylrestes handeln, denn Tetramethyldvphenylälhan^)ist ein ganz beständiger, unzersetzt zu destil-Uerender Kohlenwasserstoff, und das früher von Zieglerund Schnell*) synthetisierte Tetrabenzyl-diphenyläthan zeigtgleichfalls keine Neigung zum Zerfall in Radikale unter Bedingungen,wie sie hier irgendwie vergleichbar wären.Vergleicht man die hydrierten Typen nicht mit dem Hexaphenyl&than,sondern mit den entsprechenden methylsubstituiertenÄthanen, so bedeutet auf jeden Fall der Ersatz vonMethyl durch Cyclohexyl eine starke Abschwächung der zentralenBindung:(C,H,)*(CH,)0-C(CH,)(C,Hs)* (C.H5),(G,Hii)C-C(C.Hi^C,H4),Zerfall rasch bei 70® Zerfall rasch bei 30®( t = 15 Minuten) ( t = 17 Minuten)C A ( C H , ) , G - C ( C H , ) » G , H s 0, H j ( G , H i i ) , C - C ( C , H , i ) , C , H 5Destilherbar Zerfall rasch bei 40®( t = 15 Minuten)Das Aufstellen primitiv anschauhcher Theorien bei sokomplizierten Erscheinungen, wie sie die Phänomene der Radikaldissoziationunzweifelhaft darbieten, wird zwar heute beisich anbahnenden Möglichkeiten der rechnerisch-spekulativenBehandlung der Fragen leicht als nicht mehr zeitgemäßempfunden. Trotzdem möchte ich der Meinung Ausdruckgeben, daß das Verhalten der hydrierten Hexaphenyläthaneim Sinne einer m it dem Wachsen der Zahl der Cyclohexylezunehmenden Dilatation der zentralen Bindung unschwer gedeutetwerden könnte. Ob etwa generell in allen der spontanenDissoziation fähigen Äthanen ein gegenüber der normalenG-C-Bindung vergrößerter Abstand der beiden zentralenKohlenstoffatome anzunehmen ist, wie ich es früher mit') UnTerO£FentIiohte eigene Beobachtung.*) *. a. O., S. 264.Annalen der Cliemle. 661. Bsnd. 10


146 Ziegler,D itze P ) diskutiert habe, konnte bisher nicht entschiedenwerden, wenn es auch gewisse Erscheinungen gibt, die, wie dieDissoziation fester farbloser Äthane unter hohem Druck, fastdafür sprechen.Bei den hydrierten Hexaphenyläthanen jedenfalls scheintmir die Annahme eines größeren Abstandes der Äthankohlenstoffeganz unabhängig von der Antwort auf die eben allgemeinformulierte Frage gar nicht so ungewöhnlich. N eunhoeffer*)hat vor kurzer Zeit in mehreren auf die Synthese des Tricyclohexylmethylsabgestellten Arbeiten neues wertvolles Versuchsmaterialzur Kenntnis des Verhaltens einiger mehrfach durchCyclohexyle substituierter, ganz einfacher Grundmoleküle aufgefunden.Wenn diesen Untersuchungen auch hinsichtlich derangeschnittenen radikalchemischen Probleme der Erfolg versagtgeblieben ist, so haben sie doch zur Auffindung sehr bezeichnenderReaktionshenunungen durch Cyclohexyle geführt.Danach erscheint es ganz gut denkbar, daß sich im Tetracyclohexyldiphenyläthan(und ähnlichen analogen Verbindungen)die beiden Molekülhälften nicht so aneinander annähernkönnen, daß die Äthan-C-Atome im normalen G-C-Abstandstehen.Nach allem, was man heute weiß, nehmen die Valenzkräftem it einer hohen Potenz der Entfernung ab. Um dieBindeenergie von 70 Cal. (normale C-C-Bindung) auf 22 Cal.,d. i. auf rund herabzusetzen, würde eine Dilatation im Verhältnis1: |/3 allein ausreichend sein können, wobei n der Exponentdieser Potenz wäre. Die zu verschiedenen Werten von ngehörenden Dilatationen sindti = 4 6 8Dilatation 1:1,33 1:1,2 1:1,16Wie die Verhältnisse in Wirkhchkeit liegen, ist vorläufig nichtzu sagen. Die Zahlen sollen nur erläutern, in welcher Größenordnungdie Dilatationen bei starker Abnahme der Anziehungskräftem it der Entfernung liegen würden. Verschiedenheiten*) A. 478, 194 (1929).*) A. 509, 115 (1934); 626. 47. 58, 65 (1986).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. XV I. 147im Abstand zweier einfach miteinander verbundener Kohlenstoffatomeim Ausmaße dieser Zahlen wurden allerdings bishernicht beobachtet. Die zum Vergleich etwa heranzuziehendenVerbindungen m it bekanntem C-C-Abstand wird man aberwegen ihrer ganz andersartigen Konstitution streng genommenmit den hier in Rede stehenden Substanzen gar nicht in Beziehungsetzen dürfen, weshalb ein solcher Vergleich jedenfallsnicht viel besagen würde.Eine Deutung der Ursachen der Radikaldissoziationenhat im übrigen E. H ück e l') im Rahmen seiner „PhysikalischenTheorie der aromatischen Verbindungen“ zu geben versucht,und es erscheint wichtig, unsere Ergebnisse kura im Zusammenhangmit dieser Theorie zu diskutieren. E. H ückel führt dieDissoziationsphänomene zurück auf den Energiegewinn, dersich daraus ergibt, daß im Triphenyhnethyl gewisse Elektronengruppenein neues in sich abgeschlossenes System bilden(wobei gleichzeitig das tetraedrische „halbe“ Hexaphenyläthanin ein ebenes Triphenylmethyl übergehen soll).Diesen Energiegewinn hat E. H ückel als sogenanntestatische Bindui^sbeanspnichung für verschiedene Typen 6 -fachsubstituierter Äthane ausgerechnet. Zieht man diese Bindungsbeanspruchungvon der Dissoziationsenergie von 70 Calfür die normale C-C-Bindung ab, so soll die Dissoziationswärmedes betreffenden Äthans herauskommen, wie siesich aus der Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten(statisch) ergeben würde. E. H ückels Werte fürdie 3 hier hauptsächlich interessierenden Äthantypen sind*):Äthantyp1 . (Ph),C-C!(Ph),2 - ( A ^ S ^ '- '^ iilip h )3- (A liffil^ - ^ (A lil)h ),Statische BindungsbeanspruchungdurchResonanzenergieCal.63,8239,002 1 , 6TheoretischeDissoziations-WärmeCal.~ 16~ 3 2~ 4 8») z . f. Physik 8 8 , 632 (1933).a. a. O., S. 662.10’


148 Ziegler,Für Hexaphenyläthan m it einer Dissoziationswärme von~ 12 Cal. ist die Übereinstimmung leidlich gut. Für den TypNr. 2 sind Dissoziationswärmen nicht bekannt, wohl aberAktivierungswärmen (vgl. die nachfolgende Arbeit). Sieschwanken bei jetzt insgesamt 1 1 verschiedenen, genau vermessenenSubstanzen dieses Typs zwischen 25 und 30 Cal. Gehtman davon aus, daß auch hier die Dissoziationswärmen einigeKalorien kleiner sein werden als die Aktivierungswärmen, soist E. H ü c k e ls Wert von 32 Cal. eindeutig zu hoch. Sinddagegen — entsprechend den weiter vom angestellten Überlegungen— hier Dissoziations- und Aktivierungsenergien angenähertgleich, so herrscht leidliche Übereinstimmung zwischenExperiment und Rechnung.Der Typ Nr. 3 fällt dagegen auf jeden Fall in dem einzigenbisher genau untersuchten Beispiel völUg aus der E. H ückelschenBerechnung heraus. Selbst wenn man die Dissoziationswärmedes Tetracyclohexyldiphenyläthans m it dessen A ktivierungsenergiegleichsetzt (sie kann dieser höchstens gleichsein), so klafft hier zwischen berechnetem und gefundenemWert immer noch eine Differenz von 26 Cal.Der oben gegebene Vergleich von Tetramethyldiphenyläthanund Tetracyclohexyl-diphenyläthan lehrt, daß die Konstitutionsabhängigkeitder Zerfallstendenz bei diesem Äthantypoffenbar besonders stark ausgeprägt ist. E. H üc k e lsRechnungen befassen sich m it den Auswirkungen einer Variationder aliphatischen Gruppen gar nicht, wenn auch Möglichkeitensolcher Auswirkungen an verschiedenen Stellen angedeutetwerden. Für eine ausführlichere Diskussion oder garWeiterbildung der E. Hückelschen Theorie ist der Verfassernicht zuständig. Vielleicht schafft aber das hier und in derfolgenden Arbeit niedergelegte Zahlenmaterial E. H ü c k e l dienotwendige Grundlage für eine Verfeinerung seiner theoretischenÜberlegungen.Hier sei nur soviel gesagt, daß der eigentümliche Gang derAktivierungsenergie bei den hydrierten Hexaphenyläthanenm it einer Kombination von E. H ü c k e ls Theorie und der obenentwickelten Vorstellung der Dilatation der zentralen Bindungdurch Cyclohexyle erklärbar ist. Es könnte nämlich beim


Z ur Kenntnis des „dreiuxrtigen" Kohlenstoffs. XVI. 149Hexahydrotriphenylmethyl der Energiegewinn bei der Dissoziation(des Äthans) wegen des Wegfalls eines Phenyls vermindert,die Dilatation im zugehörigen Äthan andererseitsbei nur 2 Cyclohexylen aber noch nicht sehr stark entwickeltsein. Beim Tetracyclohexyl-diphenyläthan würde dann derDilatationseffekt überwiegen.Im Zusammenhang hiermit böte natürlich die Synthesedes Hexacyclohexyläthans bzw. des Tricyclohexyhnethyls nunmehrein stark gesteigertes Interesse. Die Aussichten allerdings,eine dieser beiden Substanzen fassen und untersuchen zukönnen, sind aus experimentellen Gründen einstweilen gering.Der in der vorhegenden Arbeit klar geführte experimentelleNachweis, daß 6-fach substituierte Äthane auch dannRadikaldissoziationen zeigen können, wenn sie nicht ausschheßhcharomatische Substituenten tragen, ist unabhängigvon der Gültigkeit der eben angestellten theoretischen Überlegungen.Es ist im übrigen unverkennbar, daß sekundäre undtertiäre aliphatische und hydroaromatische Reste die Zerfallstendenzstärker als andere aliphatische Gruppen beeinflussen.Das von W. H ückeP), wie eingangs zitiert, diskutierteradikalchemische Problem hat damit seine endgültige Lösunggefunden. Keine Theorie der Dissoziationserscheinungen wirdan diesen Feststellungen vorbeisehen dürfen.•) Herr W . H ück e l hat diese Arbeit vor der Publikation gelesenund es ist in einer anschUeBenden mündhohen Diskussion völlige Übereinstimmungzwischen uns erzielt worden.


150Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.Z V n’). Kinetik und Energetik einiger Badikaldissoiistionen;von K. Ziegler, A. SeA, K . Knoevenagel,P. Herte und F. Andreas.M it 5 Figuren im Text.Vor einigen Jahren hat der eine von uns zusammen m itO rth , K. W eber und E w ald*) Untersuchimgen über dieKinetik von Reaktionen dissoziationsfähiger Äthane publiziert.Die Ärbeiten verfolgten den Zweck, die Zerfallsgeschwindigkeitensolcher Äthane zu messen. Die angewandte Methodebestand darin, Reaktionen ausfindig zu machen, die in ihremzeitlichen Ablauf möglichst genau dem Tempo des Zerfalls derÄthane in Radikale folgen. Dies ist dann der Fall, wenn dieverwandten Reagentien die 6 -fach substituierten Äthane vorderen Dissoziation vollständig unangegriffen lassen, aber praktischmomentan m it den Zerfallsprodukten, den Radikalen,reagieren. Im Verlauf dieser Arbeiten hatte es sich herausgestellt,daß keine einzige der zahlreichen bekannten Reaktionender Kohlenstoffradikale ohne weiteres der oben gestelltenForderung genügt, daß es aber möglich ist, durch besondereMaßnahmen, vor allem durch gewisse Zusätze, den Gesamtablaufder Reaktionen im gewünschten Sinne zu beeinflussen.Dies ist bisher dreimal gelungen: m it Jod, Stickoxyd undSauerstoff als „Hauptreaktionspartnern“. Mit jedem dieserReagentien ist es unter bestimmten Bedingungen möglich,Zerfallsgeschwindigkeiten labiler Äthane zu messen.Das wegen der Einfachheit seiner Ausführung besonderswichtige Sauerstoffverfahren wurde zuletzt gefunden und bishernur ziemlich flüchtig beschrieben. Sein Prinzip ist in der voran­*) X V I., vgl. voranstehende Arbeit.•) A. 479, 277 (1930), 604, 131, 182 (1933).


Z ur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V II. 151stehenden 16. Mitteilung eingehend erläutert worden, so daßes hier nicht nochmals auseinandergesetzt zu werden braucht.Experimentell läuft es auf eine zeitliche Verfolgung der Sauerstoffabsorptionbei Gegenwart von Pyrogallol durch eine(differenti£il)-manometrische Messimg hinaus.Dieses Verfahren ist jetzt ausführlich studiert und ingrößerem Umfang angewandt worden. Es hat zu einigenErgebnissen geführt, die auch unter allgemeineren Gesichtspunktenwichtig erscheinen. Dabei spielte sich unsere Untersuchungin zwei zeithch aufeinanderfolgenden, deutlich verschiedenenEtappen ab: In der ersten wird (mit Seib) derAnschluß an die früheren Weberschen NO-Messungen amHexaphenyläthan hergestellt und das damals gewonneneZahlenmaterial verbreitert. Die Meßgenauigkeit ißt in diesemUntersuchungsabschnitt noch nicht extrem hoch, genügt aberfür gewisse mehr summarische Feststellungen. In der zweitenEtappe wird (mit K noevenagel) das Verfahren zu höhererPräzision entwickelt und an einem von H erte und A ndreasvermessenen größeren Material zur Beantwortung solcherFragen herangezogen, die eine exakte Grundlage verlangen.I.Grundbedingung für die Anwendbarkeit des Verfalirensist eine ausreichende Konzentration an Pyrogallol und möglichsteVerdünnung der reagierenden Äthan- bzw. Radikallösung.Den richtigen Verlauf der Messung erkennt man an derGültigkeit des Gesetzes der Reaktionen 1. Ordnung und vorallem daran, daß die Reaktionskonstanten unabhängig vomSauerstoffdruck werden. Bei zu hoher Äthankonzentrationund zu wenig Pyrogallol zeigen die Konstanten schwach fallendenGang und gehen außerdem bei Verminderung des Sauerstoffpartialdruckesherunter. Die beiden Versuchsübersichtender Tab. 1 zeigen diese Effekte am Beispiel zweier noch nichtidealer Versuche m it Hexaphenyläthan in Acetonitril.Schon bei einer Verdünnung auf das Doppelte unterGleichhaltung (bzw. nur schwacher Vergrößerung) der Pyrogallolkonzentrationerfüllt ein ähnlicher Doppelversuch alleoben gestellten Bedingungen (Tab. 2).


152 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,T abelle 1 .H exaphenyläthan, etwa 0,001-n, Pyrogallol 0,05-n in Aoetonitril.lA tm . O ,, 0»C.i (m in )................... 0,50 2,25 3,55 8,7 12,7 16,35 29,7l — x ................... 0,958 0,827 0,741 0,483 0,353 0,267 0,095* 0 . X 1 0 = ................ 8,75 8,5 8,4 8,35 8 , 2 8 , 1 7,95Dasselbe, aber 0,2 A tm . 0 , (L uft)t ( m in )................... 2,5 3,8 7.5 9,35 12,9 19,9 26,0l — x ................... 0,814 0,738 0,552 0,478 0,365 0,226 0,142ii,.n X 10* . . . . 8,27 8 , 0 7,92 7,88 7,8 7.7 7,5T abe lle 2.Hexaphenyläthan etwa 0,0005-n, Pyrogallol 0,05125 in Acetonitril.1 A tm . O j, 0» C.t (min) . ,l — x . ,io.X lOV4,750,7376,456,850,6496,359,050,5616,3811,650,4736,4214,850,3866,4218,950,2986,424,550,2116,35Dasselbe, aber 0,2 A tm . O jl (m in ) ................... 4,80 6,30 7,95 9,80 11,85 14,1I — I ................... 0,733 0 , 6 6 6 0,600 0,533 0,466 0,400tu n X 10» . . . . 6,47 6,46 6,42 6,43 6,44 6,4817,20,3336,39Die Sauerstoffaufnahme erfolgt streng monomolekular, sieist vom Oz-Partialdruck unabhängig. Die Konstanten, im Mittel6,42 X 10-*, sind kleiner als die kleinsten der ersten beidenSerien (7,95 bzw. 7,5). Dies muß auch so sein, da der Reaktionsverlauferst m it völliger Verhinderung des Kettenmechanismusideal wird und da jede zusätzliche Oxydation des undissoziiertenHexaphenyläthans durch erfolgreiche Stöße ROa -|- R-R dieGesamtreaktionsgeschwindigkeit hinauftreibt.Das neue Verfahren wurde zunächst dazu verwandt, umnochmals an einem größeren Material die Art der Abhängigkeitder Zerfallskonstanten des Hexaphenyläthans vom Lösungsmittelzu überprüfen. Die früheren Weberschen NO-Versuchehatten schon gezeigt, daß der Einfluß des Lösungsmittelshier sehr klein ist. Die folgende Tabelle bestätigt diesnochmals.


Zur Kenntnis des „dteiwertigen" Kohlenstoffs. X V 11. 153T abelle 3.Nr.LSsungsmittel10K (0,)lOK(NO)12346678910111213141516171819202122232425262728A o e to n itril...................A n is a ld e h y d ...............Z im tald e h y d ...............Cyanessigester . . . .Aoetdiäthylamid . . .M e s ity lo z y d ...............SalioylsäuremethylesterGlyoolmonomethylätherÄthylenchlorhydrin . .Malonsäurediäthylester.P y r id in ......................Dim ethylanilin . . . .T o lu o l..........................P ropionsäure...............OzalBäurediäthylester .Benzoesäureäthylester .Ä th y lalk o h o l...............DimethylbenzofulvenStyrol ..........................Nitrobenzol...................^-Bromstyrol...............^ i l i n ......................Äthylenbromid . . . .Propylbromid . . . .Chloroform ...................N itrom e tha n ...............Tetrachlorkohlenstoff .Schwefelkohlenstoff . .0,6450,971,041,171,191.241.251,301,341,501,531.551.551.591.601,621.711,901.962,192,122,520,93— 1,151.31.02— 1,461,251,321,31— 1,371,341,2a—1,391,38— 1,411,481.66— 1,791.41— 1,591,85— 1,961,93— 1,992,092,27—2,43In die Tabelle sind auch alle früher zusammen m it W eberzur Prüfung des Lösungsmittelcinflusses ausgeführten Messungenaufgenommen worden. Diese hatten zum großen Teil nurorientierenden Charakter. Bei Beachtung dieses Umstandesist die Übereinstimmung der Meßergebnisse nach den beidenganz verschiedenen Methoden eine recht gute, die mit Oj erhaltenenWerte sind in der Regel sicher die besseren. Soweitdas NO-Verfahren exakt durchgeführt worden ist (z. B. Nr. 7,10,13,25) fallen c*ie m it0 2 und NO bestimmten Zerfallskonstantensogar sehr genau zusammen. Mit Jod als Reagens hattenZiegler und O rth in Chloroform bei 0® den Wert 2,5 x lO "*gefunden. Bei der damals benutzten Versuchsanordnung wares unvermeidlich, daß sich die Temperatur der Versuchslösunginfolge der Reaktionswärme etwas erhöhte. Beachtet man dies,


154 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,so steht auch diese Messung in gutem Einklang m it den beidenoben unter Nr. 25 angeführten Zahlen [2,19 (O2), 2,09 (NO)].Für die Zerfallskonstante des Hexaphenyläthans werden somitnach 3 verschiedenen Verfahren dieselben Werte ermittelt.Damit haben diese Messungen ein hohes Maß von Zuverlässigkeiterreicht.Der Gesamtüberblick lehrt nochmals eindringlich, wieaußerordentlich gering der Einfluß des Lösungsmittels auf dieZerfallskonstanten ist. Bei 28 absichtlich aus den verschiedenartigstenSubstanzgruppen gewählten Reaktionsmedien liegendie extremen Werte der Zerfallskonstanten bei 0,0645 und 0,252,sie verhalten sich Nvie 1; 3,9. Das entsprechende Verhältnis warin den 16 Lösungsmitteln der früheren NO-Versuche 1; 2,5.Insgesamt wurden m it Sauerstoff in kürzerer Zeit Messungenin mehr Lösungsmitteln durchgeführt als früher m it NO.Die Versuchsserien überdecken sich nur teilweise. Für einzelneReaktionsmedien kommt das Sauerstoffverfahren nichtin Betracht. In Basen, wie Pyridin, Anilin und dergleichen istdas Pyrogallol gegen O2 nicht beständig. Hier mußte auf diefrüheren m it NO gewonnenen Werte zurückgegriffen werden.Der Einfluß der Temperatur auf die Zerfallskonstantenwurde besonders sorgfältig in den beiden LösungsmittelnAcetonitril und Schwefelkohlenstoff bestimmt, in denen dasHexaphenyläthan die kleinste bzw. größte Zerfallsgeschwindigkeitbesitzt.Aus den so erhaltenen Zerfallskonstanten wurden dieAktivierungsenergien berechnet. Die folgende Tabelle faßt dieErgebnisse zusammen:T abelle 4.i^(CS,) X 10'^ -20" -15» - 10» - 5» 0» + 5»1,48 3,16 6,5 13,0 25,2 47,7■®(CS.) Cal 19,7 19,4 19,3 19,2 —A ’(c h ,.CN) X 10* — _ 1,57 3,25 6,45 12,5i^(CH,.CN) Cal — — 20,4 19,8 19,0^ Minuten); E = l o g ^ .Es sieht hiernach wieder so aus, als ob die Aktivierungsenergienselbst eine leichte Temperaturabhängigkeit aufwiesen.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 155Ähnliches ist schon früher diskutiert worden. Es ist jedochfraglich, ob der Effekt real ist oder nicht doch Auswirkungeines kleinen systematischen Fehlers. Bei den unten zu besprechendenpräziseren Messungen mit anderen Äthanen wirdnämlich diese Temperaturabhängigkeit nicht mehr gefunden.Der Vergleich der Werte in Schwefelkohlenstoff und Acetonitrildeutet weiter auf einen schwachen Einfluß des Mediumsauf die Aktivierungsenergie hin. Aber auch diesen Einflußhalten wir noch keineswegs für zweifelsfrei sichergestellt, zummindesten nicht in der gefundenen Größe von 0,5 Cal (bis zu5 Proc. des Gesamtwertes), da unseres Erachtens die Meßgenauigkeitfür einen solchen Schluß nicht ausreicht. DieMittelwerte der Aktivierungsenergien 19,4 in Schwefelkohlenstoffund 19,8 in Acetonitril passen bemerkenswert gut zu demvon Weber mit besonderer Sorgfalt in Chloroform (mit NO)bestimmten Wert 19,2 Cal. In die gleiche Richtung weisenauch Messungen in anderen Lösungsmitteln. So wurden inBenzoesäureäthylester 19,3 Cal, in Malonsäurediäthylester19,0 Cal gefunden, jedesmal zwischen — 10® und 0®.Im Anschluß an diese Versuche haben wir dann nochzwei der bekannten Sch lenk sehen Äthane, nämlich das Tetraphenyldibiphenyläthanund das Diphenyl-tetrabiphenyläthÄnuntersucht. Einige Werte der ¿erfallskonstanten und Halbwertszeitendes ersten Kohlenwasserstoffs sind früher schonpubliziert worden. Hier wollen wir uns darauf beschränken,die Ergebnisse der in Malonester ausgeführten Versuche wiederzugeben.Zum Vergleich sind die für Hexaphenyläthan geltendenZahlen nochmals mit aufgeführt.T abelle 5.Veriichii-done Äthane in Malonsäurediäthylester.Sub.Mtituenten 6 C,He- 4C .H 5,2C ,H ,.C .H , 2C,H„ 4C,H5 C.H.K X 10^ . . 0 » 13,5 28,5 _l (Minuten) . - 1 0 « 3,55 8,03 1 2 , 21- 2 0 » — 1,98 3,37E[0\ -10*)= 19 Cal;E{0', -10*)= 18 Cal;Ä(-10*, -20*) - 20*):18,5Cal; =17 Cal.


156 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,Man erkennt, daß p-ständig eingeführte Phenyle die Zerfallsgeschwindigkeitdes Hexaphenyläthans erhöhen. Das Verhältnisder Zerfallskonstanten ist bei —10® 1: 2,26: 3,44. DieW irkung der Phenyle ist nicht sonderlich groß und jedenfallskleiner als man sie erwarten sollte, falls die ziemlich starkenVerschiebungen des Dissoziationsgleichgewichts, die die Phenylehervorrufen, ausschließlich auf einem Anwachsen derZerfallsgeschwindigkeiten beruhte. Offenbar verlangsamen diep-ständigen Phenyle auch die Assoziationsgeschwindigkeit desTriphenylmethyls.Die Aktivierungsenergien fallen für je 2 eingeführte Phenyleum rund 1 Cal ab.W ir betrachten diese Zahlen als vorläufige Werte, die (wieauch die für Hexaphenyläthan charakteristischen Zahlen) nachdem weiter unten beschriebenen exakten Verfahren nachgeprüftwerden sollen. Es wird dann, bei erhöhter Meßgenauigkeit,auch zu prüfen sein, ob der Einfluß des Reaktionsmediumsauf die Zerfallskonstanten bei den verschiedenen Äthanen vonder gleichen Art ist. Soweit bisher — hier nicht veröffentlichte— Messungen m it den zwei Schlenkschen Äthanen vorgenommenworden sind, scheint dieses der Fall zu sein.II.Die Grenauigkeit der eben besprochenen Versuche befriedigteuns nicht ganz. Nach der Bestimmung der Zerfallskonstantenund der Berechnung der Aktivierungsenergien beabsichtigtenwir, auch die sogenannten temperaturunabhängigen- EFaktoren (a) der Arrheniusgleichung K = a. Xe^^f für unsereZerfallsreaktionen auszurechnen und ihre Abhängigkeit vonder Konstitution der Äthane zu überprüfen. Diese Größenwerden bekanntlich durch Meßfehler besonders stark beeinflußt.Es ist daher früher m it Absicht darauf verzichtet worden,den Faktor a für Hexaphenyläthan im Anschluß an die Bestimmungder Aktivierungsenergie (zu rund 19 Gal) anzugeben,da wir die Fehlermöglichkeit noch für zu groß hielten. DieRechnung hat indessen später G. Salom on^) ausgeführt und>) Helv. 16, 1354 (1933).


Zur Kermtnis des „dreiwertigen"' Kohlenstoffs. X V 11. 167— zusammen m it eiuer theoretischen Überlegung — publiziert.Auf diese Überlegung wird weiter unten zurückzukonmien sein.Die Grundlage für eine sichere Berechnung der a wird erst indem unten beschriebenen verbesserten Meßverfahren geschaffen.W. H ückel hat bekanntlich den Faktor a nach einemVorschlag von G. W ittig Aktionskonstante') genannt. Er hatversucht, diese Größe in Beziehung zu setzen zu solchen Einflüssen,die der organische Chemiker quahtativ unter demBegriff der „sterischen Hinderung“ zusammenzufassen pflegt.Der Versuch einer strengen Durchführung dieser Idee hat aberzu Schwierigkeiten geführt, da es sich ergeben hat, daß in vielenFällen typischer „sterischer Hinderungen“ die geringe Reaktionsgeschwindigkeitgerade auf eine Erhöhung der Aktivierungsenergiezurückgeht.Auf jeden Pall ist H ückels Deutungsversuch auf b i­m olekulare Reaktionen beschränkt. Er könnte auf monomolekulareZerfallsreaktionen vom hier in Rede stehendenTyp nur dann übertragen werden, wenn man sich den Zerfallals Folge einer Art Beschießung der zentralen Bindung durchbesonders rasche Moleküle des Lösungsmittels vorstellenwollte. Das wäre sicher abwegig und stände auch im Widerspruchzu der weiter vom erw^ähnten Tatsache, daß die Naturdes Lösimgsmittels nur einen ganz geringen Einfluß auf dieZerfallsgeschwindigkeit hat. In Lösungsmitteln von kleinem(CS2) und von großem Molvolum (CgHg-CH : CHBr u. a. mehr)zeigt Hexaphenyläthan fast die gleiche Zerfallsgeschwindigkeit.Andererseits wurden die Extremwerte aller Zerfallskonstantengerade in zwei Lösungsmitteln von kleinem Molvolum(CH3 CN, Ko =0,0645, CSü, Ko =0,252) beobachtet.Hiernach fragt es sich, m it welcher Art von Modellvorstellungenman etwa den Sinn der Konstanten a bei monomolekularenZerfallsreaktionen beschreiben will. Es läßt sichdann vielleicht daran denken, diese Konstanten in Beziehungzu setzen zu der Leichtigkeit, m it der die dem Molekül vonaußen durch Stöße (des Lösungsmittels) zugeführte Energie1) B .e i, 1518, Anm. 6 (1928).


158 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,nach dem Molekülinnern zu der entscheidenden C-G-Bindungfortgeleitet wird. Oder man kann das Gesamtmolekül als einkompliziertes Schwingungssystem auffassen und dann hat dieKonstante a etwas zu tun m it der Fähigkeit dieses Systems,die Schwingungsenergie durch Kopplungsvorgänge im Zentrumzu konzentrieren. Diese Überlegungen sollen nicht erschöpfendsein.Wie man sich (^ie Dinge auch immer vorstellen mag, manerkennt, daß es für das Verständnis der Dissoziations Vorgängesicher von W ert ist, auch die „Aktionskonstanten“ kennenzulernen,wozu die Erzielung größtmöglicher Genauigkeit beider kinetischen Messung notwendig war.W ir sind daher in einer ausführlichen experimentellenStudie den Fehlerquellen unseres Verfahrens nachgegangen,haben eine Reihe von Störungen erkannt und ausgeschaltet.Das Ergebnis war eine wesentlich verbesserte Methode zurBestimmung der Zerfallsgeschwindigkeiten labiler Äthane.Diese sollte dann in größerem Umfang auf möglichst vielegeeignete Substanzen angewandt werden m it dem Ziel, einenumfassenden Einblick in die Konstitutionsabhängigkeit derverschiedenen für die Dissoziation charakteristischen Größen(Zerfallskonstanten, Aktivierungsenergien, Aktionskonstanten)zu eröffnen. Die Zeitumstände haben einen Abschluß dieserUntersuchung im ursprünglich geplanten Umfang vorläufigunmöglich gemacht, weshalb wir heute Teilergebnisse publizieren,deren Kenntnis Voraussetzung ist für das volle Verständnisder voranstehenden und einiger nachfolgender Arbeiten.Als Untersuchungsobjekte wählten wir die nach Z ie g le rund Schnell^) leicht rein und in krystallisierter Form erhältlichenTetraphenyl-dialkyl-äthane. Sie bieten aus mancherleiGründen für die Ausarbeitung einer Methode Vorteile gegenüberder Verwendung von Hexaphenyläthan. Die methodischenVerbesserungen betrafen größtenteils gewisse apparativeEinzelheiten, die im experimentellen Teil beschrieben sind.Hier sei nur, als eine wesentliche Abänderung gegenüber*) A. 487, 227 (1924).


Ztir Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V II. 159früher, die Einführung der automatischen Registrierung desManometerganges erwähnt. Die Ergebnisse lagen hiernacham Ende der Messung in Form einer auf photographischesPapier aufgezeichneten Kurve vor, deren Ausmessung beliebigviele zusammengehörige Werte von Zeit und Manometerstandlieferte. Chemisch ist auch die verbesserte Ausführungsformder Messungen charakterisiert durch die Anwesenheit vonPyrogallol im Autoxydationsgemisch. Dieser Zusatz ist unbedingtnotwendig, wenn das Verfahren allgemein anwendbarbleiben soll. Es ist uns bekannt, daß bei manchen Äthanenauf die Zugabe des Pyrogallols verzichtet werden könnte, dabei ihnen die durch die primäre Bildung labiler Peroxyde vomTyp R-Oj bedingten Störungen sich praktisch nicht bemerkbarmachen. Da sich aber nicht Voraussagen läßt, wann der Zusatznötig ist und wann nicht, so ist es besser, stets Pyrogallol zuzugeben,das in keinem der von uns untersuchten Fälle etwasgeschadet hat. Wir bemerken dies mit Hinblick auf eine kürzlichpublizierte Arbeit von Coops, N au ta und Ernsting*),die in dem besonderen Falle des Tetra-(2,6-dimethylphenyl)-äthans bei der Bestimmung der Zerfallsgeschwindigkeit ausdem Tempo der Sauerstoffaufnahme bei Zusatz von PyrogallolKomplikationen beobachteten.Die erreichte Meßgenauigkeit des verbesserten Verfahrenswird im experimentellen Teil diskutiert. Hier sei sie zunächstnur durch die Betrachtung einiger Meßergebnisse erläutert. Amvollständigsten wurde bisher das Telraphenyldiisopropyläthanuntersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabellezusammengestellt. „ ^T abelle 6 .Tetm phen yldi isopropylälhanZerfallskonstanten {K), Halbwertszeiten (t ). in Brombenzol bei verschiedenenTemperaturen ((). Aktivierungsenergie {E). temperaturunabhängigerFaktor (a)./ » ...................... 20,05 30,05 39.9R 49,98 59,98Ä (/eit in Min.) . 0,00538 0,0219 0,0835 0,287 0,937T (Min.) . . . . 128,5 31.t) 8,29 2,41 0.74E (Cal)............... 24.8 2.5.2 24.9 25.4E = 25.0 Cal.____ o( = 2.5 V 10'« Min.-‘ bzw. 4.2 10'*Hee.-'>) Rec. W), 245 (1941).


160 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,Die Untersuchung erstreckt sich über einen Temperaturbereichvon 40®. Dies ist das größte Intervall, über das bisherderartige Messungen ausgeführt werden konnten. (Die früherenMessungen von K. Z ie g le r und K. W eber am Hexaphenyläthanerstreckten sich nur über 30®.) Die höchste und dieniedrigste der gemessenen Halbwertszeiten verhalten sich wie170:1, ein Zeichen für die Elastizität des Meßverfahrens. Diefür je 10® Temperaturdifferenz berechneten Aktivierungsenergienzeigen keinen systematischen Gang mehr m it derTemperatur. Sie schwanken lediglich etwas um den Mittelwert.Diese bemerkenswert scharfe Gültigkeit der A rrhenius-Gleichung ist ein Beweis dafür, daß die vermessenen Zerfallskonstantenbzw. Halbwertszeiten keine wesentlichen Fehlermehr aufweisen können. Das über 40® Temperaturdifferenzberechnete E = 25,0 Gal dürfte auf wenige Zehntel-Caloriongenau sein. Hiernach ist es kaum zweifelhaft, daß die weitervom und früher gefundene leichte Temperaturabhängigkeitder Aktivierungsenergie bei Hexaaryläthanen nicht real ist^).Die Neu Vermessung dieser Substanzen nach dem verbessertenVerfahren steht aber noch aus. Vermutlich sind jedoch wesentlicheKorrekturen der bisher ermittelten Werte von ihr nichtzu erwarten.W ir geben nun im folgenden eine tibersicht über alle vonuns vermessenen Tetraphenyldialphyläthane. Das Hexaphenyläthanist zum Vergleich m it aufgenommen (vgl. Tab. 7).Die Tabelle demonstriert zunächst die Sonderstellung, diedas Tetraphenyl-dimethyläthan unter seinen sämtlichen Analogeneinnimmt. Diese Sonderstellung macht sich schon reinqualitativ in der bereits vor 18 Jahren beobachteten erhöhtenthermischen Beständigkeit dieses Äthans bemerkbar. DasVerhältnis der Zerfallsgeschwindigkeiten von Tetraphenyldimethyläthan(Nr. 1), Tetraphenyldiäthyl- (Nr. 2) und Hexaphenyläthan(Nr. 9) ist 1; 4000 : 60000 (0,00025 : 1: 15). Die*) E . H ü c k e l folgert aus theoretischen Betrachtungen [Z. f. P hysik8 8 , 648 (1933)], daB eine Abnahme der Aktivierungsenergie m it steigenderTemperatur erfolgen müsse und sieht unsere früheren Ergebnisse alsBestätigung hierfür an. Diese tJbereinstimmung zwischen Theorie undExperiment war, wie jetzt feststeht, nur eine scheinbare.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 161T abelle 7.Verschiedene 6-fach aiibstituierte Äthane in Brombemol.Zerfallskonstanten {K), Halbwertszeiten (t ),60,0570.0280.0290,0320,0530,090,0215.020.00,0215,020,0559,9820.0330.0339,9920,0330,040,05Aktivierungsenergien (E),temperaturunabh&ngige Faktoren (a).KxlO*(mL .)1,2344,69316,1655,1811,4763,571,7323,862,521,91624,64vgl.Tab. 60,984,1015,40,8153,3712,43T(2 0 «)(Min.)E(Cal)EbesterWert1. Teir, iphenyl-idimethyläthan56,914,74,271,2628000(19,6Tage)30,229,630,82. Tetraphenyl-diäthyläthan6,031,28amin“ *30,0 7,8 X 10"6,0 27,2 27,2 2,6 X 10“3. Tetraphenyl-di-n-propyläthan39,92,91,311,312726,44. Tetraphenyl-di-n-amyläthan362,81asec-il,9 x 1 0 >'26,7 6,6 X 10>» 9,3 X 10>'1,25 26,6 26,6 4,3 X 10>» 7,1 X 10”5. Tetraphenyl-diisopropyläthanvgl.Tab. 6128,5 25,0 25,0 2,6 X 10“6. Tetraphenyl-dicyclohexyläthan70,016,94,670,026,026,07. Tetraphenyl-dicyclopentyläthan84.620.066,584,625,024,58. Tetraphenyl-di-tertiärbutyläthan20.0 83,1 10,833 0,833 — —9. Hexaphenyläthan •25,0 6,4 X 10'» 9,0 X 10“24,7 2.7 X 10>* 4,5 X 10“20.0 ~170 ~ 0 ,4 ~ 0,4 1 — 19 1~ 3 x 10“ .Annalen der Chemie. 661. BttDd. 114,4 X 101’4,2 X 10“


162 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte ttnd Andreas,zweite Substanz steht also in ihrer Zerfallsgeschwindigkeit demHexaphenyläthan viel näher als ihrem niederen Homologen(Nr. 1), ein sicher merkwürdiges Resultat. Es erscheint hiernachverständlich, daß Tetraphenyl-dimethyläthan bei Zimmertemperaturin Lösung auch bei Gegenwart von Sauerstoff einerecht beständige Substanz ist, die zwei anderen Produkte dagegenhöchst empfindliche Körper sind. Die Sonderstellungdes methyl-substituierten Äthans geht auf zwei Ursachenzurück: Auf sein gegenüber dem Diäthylkörper (Nr. 2) um3 Cal höheres E und auf seine 33-mal kleinere Aktionskonstante.Beides zusammen wirkt sich dahin aus, daß Äthan Nr. 1(-CHg-substituiert) sich erst bei etwa 80° so /erhält wie ÄthanNr. 2 (-GaHj-substituiert) bei Raumtemperatur.Die höheren Tetraphenyl-dialkyläthane m it normalenAlkylresten (Nr. 2, 3, 4) sind sich in den charakteristischenGrößen E und a sehr ähnlich. Die E liegen sehr nahe bei 27 Calund die a betragen einige 10^® min-^ bzw. 10^’ sec~^. Dementsprechendliegen auch die Zerfallskonstanten bzw. Halbwertszeitenbei gleicher Temperatur ziemlich nahe beisammen(vgl. die T20. von Nr. 2, 3 und 4). Die eben genannten charakteristischenGrößen scheinen hiernach unter Ausschluß desAnfangsgliedes für den „Typ“ des Tetraphenyl-di-n-alkyläthanszu gelten, ohne daß ein wesentlicher Einfluß der Kettenlängeder Alkylreste zu beobachten wäre. W ir müssen diesenSatz allerdings einstweilen m it Vorbehalt aussprechen, da dasdurch 2n-Butyle substituierte, in der Tabelle nicht auf geführteÄthan in seinem Verhalten aus der Reihe seiner Homologenherausfällt und wir eine endgültige Aussage erst nach einer Neuvermessungdieser Substanz machen möchten.Die Äthane Nr. 5— 7 enthalten sekundäre Alphylreste. Siebilden eine ebenso klar ausgeprägte zusammengehörige Gruppewie die Substanzen 2—4 m it n-Alkylresten. Die Zerfallsgeschwindigkeitenliegen wieder sehr nahe beieinander, doch zerfallendiese Äthane etwa 20— 100-mal langsamer als die Vertreterder anderen Gruppe. Die Aktivierungsenergien liegensämtlich bei fast genau 25 Cal. Sie sind rund 2 Gal kleiner alsdie entsprechenden Größen der n-alkylsubstituierten SubstanzenNr. 2— 5. Daß die Äthane m it sekundären Alkylen


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 163trotzdem wesentlich langsamer zerfallen, liegt an den viel kleinerenWerten der zugehörigen Aktionskonstanten (einige10**min-i bzw. 10**sec-‘). Diese betragen nur rund Vioooder a, wie sie für die n-Alkyl-äthane gelten.Es ist bemerkenswert, daß die verschiedenen Konstantenpraktisch gar nicht von dem besonderen Bau, insbesondere nichtvon der Größe der sekundären Reste beeinflußt werden. Isopropyl,Cyclohexyl und Cyclopentyl haben völlig gleicheWirkung, sie verkörpern wieder einen Substituenten-„Typ“für sich.Natürlich bot im hier gegebenen Zusammenhang auch dasTetraphenyl-di-tertiärbutyl-äthan ein gesteigertes Interesse.Leider konnte die Substanz aus äußeren Gründen bisher nochnicht vollständig vermessen werden. W ir besitzen einstweilenledighch eine vorläufige Messung der Zerfallskonstanten bei+ 20®. Danach steht die Substanz mit Tjo = 0,83 Minuten demHexaphenyläthan mit T20 = 0,4 Minuten sehr nahe.Die gruppenweise Zusammengehörigkeit bestimmter Substanztypender hier in Rede stehenden Art hat sich auch beieiner Neuvermessung von 4 Conantschen Di-n-alkyldixanthylenmit Alkyl = Methyl bis Butyl ergeben. Diese Substanzenvon der allgemeinen Formel\C.H/RI\C.H/RR = CH 3 , CjHs, n-C,H ,, n-C,H,wurden von uns deshalb untersucht, weil wir prüfen wollten,ob auch bei ihnen das Methylderivat eine Sonderstellung einnimmt.Schon C onant hat, wie in der voranstehenden Arbeitbesprochen, aus dem Tempo der Aufnahme von Sauerstoffdurch Lösungen dieser Substanzen deren Zerfallsgeschwindigkeitzu bestimmen gesucht. Er hatte jedoch die günstigeWirkung eines Pyrogallolzusatzes noch nicht erkannt und auchsonst ist sein Meßverfahren sicher nicht sehr einwandfreigewesen. Daher hat er zwar die Größenordnung der Zerfallsgeschwindigkeitenrichtig gefunden, seine Messungen zeigenjedoch starke innere Unstimmigkeiten. Man erkennt dies, wenn11»


164 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,man für die einzelnen von C o n ant benutzten Temperaturintervalledie Aktivierungsenergien der Dixanthyle ausrechnet^).D im ethyldixanthyl E 25— 35“, 35— 40”, bzw. 35,7* und 25* Cal.D iäthyldixanthyl E 25— 35», 35— 40», bzw. 27,7* und 35,7** Cal.Di-n-butyldixanthyl E 15— 25», 25— 30», 30— 35®, 35— 40», bzw.29,7», 28**, 26** und 22,7*» Cal.Die eigenen Messungen lieferten demgegenüber folgendeResultate: T abelle 8 .9,9-D i-n-alkyldixanthyle in Brombenzol.Zerfallskonstanten {K), Halbwertszeiten (t ) bei verschiedenen Temperaturen(i), Aktivierungsenergien (E), temperaturabhängige Faktoren (a).tnK x W(C o n an ts)Werte(Min.)(20»)(cfl)(M in.)EbesterW ert(min-*)(sec->)35.0545.0555.0535.0545.0555.0525.0535.0554.0625.0535.0545.050,7443,51 (1,26)15,180,83 (0,91)3,8916,861,095,4926,671,015,1223,2D im ethyldixanthyl\ l , . . , 04,530,030,230,1D iäth yldix an thyl8429,917,7 100630,130,24,1Di-n-propyldixanthyl63,329,415230,030,612,62,6Di-n-butyldixanthyl7029,413,5 16029,329,23,01,8 X 10«2 X 10'*11 X 10«4 X 10**3 X 10”3,3 X 10"18 X 10>»6,7 X 10"*) In der Zusammenstellung stimmen die m it* versehenen Wertedirekt m it denen von C o n a n t, Am . Soo. 51, 1932 (1929), gegebenenZahlen überein. Die m it ** versehenen Aktivierungsenergien finden siohin der C onantschen Arbeit nicht direkt, da C o n a n t seine Aktivierungsenergienregelmäßig für die gesamten Temperaturdifferenzen zwischender jeweiligen Versuohstemperatur und der tiefsten angewandten Temperaturberechnet hat, also z. B . für 15— 25», 15— 35®, 15— 40». DieseRechnungsart kommt, wie man leicht einsieht, bei starken inneren U n­stimmigkeiten auf eine Nivellierung der E -W erte hinaus. W ir hielten esfür richtiger, die Aktivierungsenergien für jede einzelne Temperaturdifferenzauszurechnen, also z. B. 15— 25», 25— 30», 30—35» und 35— 40».Deshalb haben wir die C onantschen Zahlen unter Benutzung seinerZerfallskonstanten umgereohnet und m it ** gekennzeichnet.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 165Das Ergebnis ist bemerkenswert einfach. Sämtliche untersuchtenDixanthyle sind in den E- u. a-Werten annähernd gleich.Die Zerfallsgeschwindigkeit des Dipropylkörpers ist schwach erhöht,weil diese Substanz eine etwas größere Aktionskonstantehat als seine Analogen. Im Di-n-butyldixanthyl ist dagegen dasEetwas niedriger, weshalb auch diese Verbindung eine schwach erhöhteZerfallskonstante aufweist. Unzweifelhaft bilden die 4 Dixanthylejedoch trotz dieser kleinen individuellen UnterschiedeihremganzenVerhaltennach eine engzusammengehörigeGruppe.Am meisten fällt die Tatsache auf, daß von einer Sonderstellungdes Dimethylkörpers hier nicht die Rede sein kann.Zwischen den Di-n-alkyl-tetraphenyläthanen und den ihnenstrukturell so nahe verwandten Di-n-alkyl-dixanthylen bestehtsomit keine volle Analogie. Es bleibt abzuwarten, wie sich derVergleich zwischen den zwei Reihen weiter gestalten wird,wenn auch noch Dixanthyle mit sekundären Resten in denKreis der Untersuchungen gezogen werden.Überblickt man das gesamte von uns bis heute beigebrachteZahlenmaterial, so kann man feststellen:Die vorliegende Untersuchung enthüllt zum ersten Maledie überragende Bedeutung der „Aktionskonstanten“ auch fürdie monomolekularen Zerfallsprozesse der 6 -fach substituiertenÄthane. Ihre Werte erstrecken sich über 5 Zehnerpotenzenhinweg. Nimmt man das in der voranstehenden Arbeit schonkurz besprochene und in der letzten der nachfolgenden Arbeitenausführlicher beschriebene Tetracyclohexyl-diphenyläthan mita = 5 X 10*® (min-*) bzw. 8,3 X 10** (sec-*) hinzu, so erweitertsich der Bereich sogar auf 6 Zehnerpotenzen*).*) In der oben zitierten Arbeit von Coops, N a u ta und E rnstingwird die Aktivierungsenergie des Tetra-(2,6-dimethylphenyl)-äthans zu22,6 Cal angegeben. Wir möchten diese Zahl zwar wegen gewisser Besonderheiten,die das Äthan bei der Vermessung zeigt, nur mit Vorbehaltals richtig anerkennen. Geht man aber einmal davon aus, die Zahl stimmegenau, so wird a = 6 — 7 x 10** sec~‘. Das Äthan schlösse sich damitdem Tetracyclohexyldiphenyläthan (£? = 21,4 Cal, a = 8 x 10“ sec~*)sehr nahe an. Die Substanz enthält 4 wegen der o-ständigen Methylesehr „sperrige“ Substituenten. Ihre Zerfallstendenz könnte daher ähnlicherklärt werden, wie S. 145 ff. die des Tetracyclohexyl-diphenyläthans(Dilatation der zentralen C-C-Bindung). Vielleicht ist für diesen Typ derlabilen Äthane allgemein niedriges E und kleines a charakteristisch.


166 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,Es wäre sicherlich verfrüht, etwa jetzt schon Beziehungenzwischen Konstitution der Äthane und der Größe der Aktionskonstantendiskutieren zu wollen. Deshalb seien unsereResultate lediglich im Zusammenhang mit der oben zitiertenArbeit von G. Salom on kurz besprochen. Der Autor leitetaus einer theoretischen Betrachtung von P o lanyi und Wigner^)ab, daß die temperaturunabhängigen Faktoren bei echtenmonomolekularen Reaktionen von der Größenordnung 10^®bis 10^* (sec-i) sein sollten. Ein einwandfrei monomolekularerReaktionsverlauf (d. h. ein Reaktionsablauf, bei dem keineWechselwirkung mit einer zweiten Molekel eintritt) soll inLösung dann vor liegen, wenn die Reaktionsgeschwindigkeitennur wenig vom Lösungsmittel abhängen. Dies Kriterium giltfür die von uns studierten Zerfallsprozesse. Für das Hexaphenyläthanerrechnet Salom on aus den Angaben von Z iegler,O rth und W eber a (von Salom on Z genannt) zu ~ 10^*— 10^® und sieht dies Ergebnis als eine gute Bestätigung derRechnungen von P o lanyi und W ig ner an.Wie die Betrachtung der Tab. 7 und 8 jetzt ohne weitereslehrt, hat Salom on das besondere Glück gehabt, daß wirseinerzeit das Hexaphenyläthan zuerst untersuchten und daßdiese Substanz zufällig gerade ein a von der gewünschtenGrößenordnung besitzt. Nach dem heutigen Stand unseresWissens sind mehr a = 10*’ sec-^ als a = 10** sec-* bekannt,ja einzelne a liegen nahe bei und über 10*®. Unsere Versuchesind demnach keineswegs mehr in Einklang mit den Überlegungenvon P olanyi und W igner. Nach Salom on sollendann Abweichungen zu erwarten sein, wenn das Lösungsmittelstarken Einfluß auf die Reaktionskonstanten hat. W ir habenallerdings den Lösungsmitteleinfluß für die Äthane mit a ^ 10*’nicht mit derselben Ausführlichkeit überprüft wie für dasHexaphenyläthan, weil wir glaubten, daß die bei dieser letztenSubstanz einmal erkannte Gesetzmäßigkeit wohl allgemeinbei Äthanen ähnlichen Typs gelten würde. Immerhin liegenfür das Tetraphenyl-diäthyl-äthan bisher Messungen in 4 verschiedenenLösungsmitteln vor. Es betragen die Halbwerts-*) Z. Physik. Ch. [A] 139, 439 (1928).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlcjisloffs. X V II. 167Zeiten dieser Substanz bei 20® in Benzoesäureäthylester8 ,6 Minuten, in Brombenzol 6,3 Minuten, in Toluol 4,5 Minutenund in Chloroform 3,5 Minuten, d. h. dieses Äthan (mit dema ~ 10” ) schließt sich, wie erwartet, in seinem Verhalten inverschiedenen Lösungsmitteln offenbar ganz dem Hexaphenyläthanan. Nach Polanyi und W igner sollen extrem hoheWerte der a auf einen Kettenreaktionsmechanismus*) hinweisen.Ein solcher liegt bei unseren Zerfallsprozessen sichernicht vor.Unsere kinetischen Versuche mit dissoziablen Äthanensind ursprünglich in der Absicht begonnen worden, zahlenmäßigeAngaben für die Stärke der zentralen C-C-Bindung zugewinnen und damit das oft, aber mit wenig Erfolg diskutierteProblem der Abhängigkeit der gegenseitigen Bindefestigkeitzweier Methylradikale von der Art der Substitution einerexakten Lösung näher zu bringen. Wir sahen dabei in derAktivierungsenergie das beste Maß für die Bindefähigkeit, dasie die Energiemenge angibt, die dem Äthan bis zum Eintrittdes spontanen Zerfalls wirklich zugeführt werden muß.Bei dieser Betrachtungsweise sind die bisher untersuchtenDi-n-alkyldixanthyle und das Tetraphenyldimethyläthan alsenergetisch gleichwertig anzusehen. Der starke polarisierendeEingriff in die aromatischen Kerne durch die 2 Oxido-Sauerstoffatomekommt in der Bindefestigkeit gar nicht zum Ausdruck.Vergleicht man dagegen die höheren Dialkyl-tetraphenyläthanemit den Dixanthylen, so bewirken die beiden Äther-Sauerstoffatomeeine deutliche Verfestigung der zentralen Bindung umrund 3 Cal (von 27 auf 30 Cal). Das ist insofern bemerkenswert,als vom 9,9-Diphenyl-dixanthyl gerade umgekehrt seit langemseinem qualitativen Verhalten nach bekannt ist, daß es„stärker dissoziiert“ als Hexaphenyläthan*).Nach unseren Ergebnissen steht weiter ein abschwächenderEinfluß sekundärer Substituenten auf die Bindefähigkeit dersubstituierten Methyle fest. Er kommt in einer Erniedrigungder Aktivierungsenergien um rund 2 Cal zum Ausdruck>) a. a. O., S. 447.-) Vgl. hierzu eine andere Besonderheit in der Wirkung dea Xanthan-Ringschlusses. A. 434, 54 (1923).


168 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,(Tab. 7, Nr. 5, 6 , 7). In die gleiche Richtung weisen die Erfahrungenmit dem Tetracyclohexyl-diphenyläthan, dessenAktivierungsenergie rund 21,4 Cal beträgt. Diese Substanzsteht somit dem Hexaphenyläthan (E = 19 Cal) recht nahe.Auf die mögliche Bedeutung dieser Tatsache ist in der voranstehendenArbeit schon ausführlich hingewiesen worden.Im ganzen betrachtet, hat es den Anschein, als ob es sichwohl lohnen könnte, nach dem jetzt ausgearbeiteten und gutfunktionierenden kinetischen Verfahren die bisher bekanntgewordenen labilen Äthane durchzumessen. Es scheint, daßsich dabei doch gewisse relativ einfache Gesetzmäßigkeitenergeben könnten, und wir rechnen weniger damit, aus einersolchen Untersuchung etwa nur eine verwirrende Fülle vonZahlen zu erhalten, deren Ordnung und Deutung unüberwindlicheSchwierigkeiten bereiten müßte.Zum Schluß sei noch kurz auf eine Substanz hingewiesen,die sich beim Versuch einer kinetischen Vermessung sehrmerkwürdig verhält. Es handelt sich um das Bis-{9-phenylfluorenyJ),jenes Hexaaryläthan, das sich — qualitativ betrachtet— gegenüber dem Hexaphenyläthan durch eine starkverminderte Dissoziationstendenz auszeichnet.Mit der Messung der Sauerstoffabsorption von Lösungendes Bis-9-phenylfluorenyls hat sich in letzter Zeit Sherp*)beschäftigt. Er fand einen Reaktionsablauf 1. Ordnung,stellte jedoch eine starke Abhängigkeit der Reaktionskonstantenvom Sauerstoffdruck fest. Die Absorption ist bereits beiZimmertemperatur merklich, sie verlief mit reinem Sauerstoff4,4-mal schneller als mit Luft. Diese Druckabhängigkeit beiAbwesenheit von Inhibitoren wie Pyrogallol ist an und f^rsich nicht neu. Auffällig ist lediglich ihr starkes Ausmaß. DieBeobachtung von Sherp stimmt jedoch. Wir fanden größenordnungsmäßigdieselben Reaktionsgeschwindigkeiten. Wenndiese Erscheinung ähnlich zu deuten wäre wie beim Hexaphenyläthan,so müßte ein Kettenreaktionsmechanismus vorliegen,demzufolge jedes durch Zerfall gebildete 9-Phenylfluorenyl diekatalytische Oxydation einer Reihe weiterer Bis-9-phenyl->) Am. Soo. 68, 676 (1936).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V II. 169fluorenylmoleküle bewirkte. Die Länge der Reaktionskettemüßte allerdings ziemlich groß sein, da sonst die starke Abhängigkeitvom Sauerstoffpartialdruck unverständlich wäre,denn diese bedeutet nichts anderes, als daß, summarisch gesehen,die Oxydation in der Hauptsache nach der Gleichung:R —R + Oj = Rj O2verliefe. Die Konstante eines solchen Prozesses müßte, wieleicht einzusehen ist, dem Sauerstoffdruck direkt proportionalsein. Würden erhebliche Anteile des Äthans auf dem UmwegR - R = 2R-; 2R-+0, = ROORoxydiert, so könnte die Druckabhängigkeit der Reaktionskonstantennicht so groß sein, da diese zweite Art des Reaktionsablaufsin weiten Grenzen vom Sauerstoffdruck unabhängigsein dürfte. Bei konzentrierten Lösungen des Hexaphenyläthanswerden die Reaktionsketten zwei Glieder lang. Ähnlichkonzentrierte Lösungen des Bis-9-phenylfluorenyls lassen sichgar nicht hersteilen, seine Lösungen sind immer sehr viel verdünnter.Daß gleichwohl die Reaktionsketten viel längerwerden sollten, wäre sehr sonderbar.Diese Überlegungen machen es wenig wahrscheinlich, daßdie Druckabhängigkeit der Sauerstoffabsorption des Bis-9-phenylfluorenyls ähnliche Ursachen wie die des Hexaphenyläthanshat. Tatsächlich fehlt dieser Reaktion ein Kennzeichen,das für die Autoxydation des Hexaphenyläthanssehr charakteristisch ist, fast völlig. Die Druckabhängigkeitder Sauerstoffabsorption verschwindet beim Hexaphenyläthansofort, wenn man den Reaktionsmischungen Pyrogallol zugibt.Beim Bis-9-phenyl-fluorenyl ist dies nicht der Fall. DieGesamtreaktionsgeschwindigkeit vermindert sich nur wenigbei Anwesenheit von Pyrogallol und die Druckabhängigkeitbleibt fast im gleichen Ausmaße bestehen. Damit liegt hier dererste und bisher einzige Fall vor, daß unser Meßverfahren nichtanwendbar ist.Die Beobachtungen deuten darauf hin, daß das vomHexaphenyläthan und allen anderen ähnlichen Substanzen abweichendeVerhalten des Bis-9-phenylfluorenyls auf einegesteigerte Assoziationstendenz des 9-Phenylfluorenyls zurück­


170 Ziegler, Seib, Knoevenagel, H erte,und A ndreas,zuführen ist. Es wäre dann die eine allgemeine Voraussetzungder reaktionskinetischen Messungen nicht erfüllt, daß dieAbfangreaktion schnell genug erfolgt, denn bei dieser Bedingungkommt es natürlich nicht auf die absolute Geschwindigkeitan, mit der das Radikal durch den Sauerstoff festgelegtwird, sondern auf das Verhältnis dieser Geschwindigkeit zurGeschwindigkeit der Rückassoziation. Der Gesamtablauf derAutoxydation müßte auch in diesem Tall einer Reaktion1. Ordnung entsprechen, wie Ziegler, Ew ald und Orth*),schon vor einiger Zeit zeigen konnten.Die Reaktionskonstanten müßten sich in diesem Falle mitwachsendem Sauerstoffdruck dem Grenzwert der Zerfallskonstantendes Äthans nähern. Eine Untersuchung des Bis-(phenylfluorenyls) bei Gegenwart von Pyrogallol unter Sauerstoffüberdruckist geplant.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft haben wir für die Unterstützungdieser Arbeit bestens zu danken.Beschreibiing der Versuche.Die reaktionskinetischen Messungen.Die ersten V ersuchsanordnungen.Die zu unseren ersten vorläufigen Messungen angewandten apparativenHilfsmittel waren dieselben, wie sie früher für das Studium derAbsorption von NO bei 1 Atm. Druck benutzt und in der X II. Mitteilungdieser Serie beschrieben worden sind*), jedoch hatten die Versuchsgefäßebis zu 150 com Rauminhalt.Die Form der beiden möglichst gleichen Absorptionsgefäße und desManometers gibt Fig. 1 , etwas schematisiert, wieder. Zur Verbindungmit dem Differentialmanometer dienten starkwandige Schläuche, dieGefäße wurden in senkrechter Richtung lebhaft geschüttelt. Die Wuchtder dabei auf- und absohießenden Flüssigkeitsmasse muß oben durch denangekitteten Trichter T gebrochen werden, da sonst die Manometerflüssigkeit(meist Benzoesäureester) zu stark zittert. Die Absorptionwurde mit der Stoppuhr rein visuell am Differentialmanometer verfolgt,wobei nur an einem Schenkel abgelesen wurde und sich nötigenfalls zweiBeobachter gegenseitig unterstützten.') A. 47», 277, und zwar 286 (1930).>) A. 604, 152 (Fig. 4) (1933).


Zur Kenntnis des „dfeiuieriigen"'’ Kohlenstoffs. X V II. 171Mit dieser einfachen Anordnung erhielten wir gelegentlichrecht brauchbare Resultate, wie etwa das folgende:Tetraphenyl-diäthyläthan in Toluol bei 20° und 1 Atm. Oj.t (Min.)1 - XK0 0,59 1,29 2,07 2,92 3,92 5,10 6,52 8,40 10,901,00 0,910 0,818 0,728 0,638 0,547 0,457 0,366 0,276 0,1850,1595 0,155 0,154 0,154 0,154 0,158 0,154 0,153 0,15515,100,09240,157Ohne ersichtlichen Grund sahen die Messungen häufig aber auchFo aus:Bedingungen, Substanz und Bedeutung der Reihen wie oben.2,1201,00 0,27 0,83 1,42 2,89 3,69 4,74 5,85 7,24 8,98 11,36 16,60,967 0,884 0,802 0,719 0,636 0,554 0,471 0,389 ,0,306 0,223 0,141 0,5780,137 0,150 0,154 0,156 0,157 0,160 0,159 0,163 0,164 0,167 0,173 0,170Die hierdurch gegebenen Unsicherheiten wurden nachMöglichkeit ausgeschaltet durch sehr häufige Wiederholungdes Messunger. Dabei werteten wir nur die Zahlenreihen miteinwandfreier Konstanz der „K “ aus und verwarfen solchemit einem systematischen Gang in K von der Art dieseszweiten Beispiels. Man kann so unter starker Vergrößerungdes zu leistenden Arbeitsquantums als Generalmittel aus vielenMessungen (bis zu 20 Messungen pro Substanz und Temperatur)Werte für die Zerfallskonstanten erhalten, die den wahrenWerten recht nahe kommen. Dieses Vorgehen ist aber sehrschwerfällig. Zur Überprüfung des Lösungsmitteleinflusseskann man jedoch auf äußerste Genauigkeit verzichten undhat dann in der beschriebenen primitiven Versuchsanordnungein einfaches Mittel in der Hand, um rasch die Zerfallskonstantenin zahlreichen Lösungsmitteln zu untersuchen.Im übrigen zeigte es sich, daß die Brauchbarkeit der beschriebenenApparate mit steigender Versuchstemperaturrasch abnahm; Tetraphenyl-dimethyläthan konnte (bei 60® unddarüber) überhaupt nicht mehr mit Erfolg vermessen werden.Diese Erfahrungen gaben den Anlaß zur Konstruktion derfolgenden Apparatur.Verbesserte Apparatur.Systematische Gänge, die immer wieder, vor allem beilangdauernden Messungen bei höheren Temperaturen auf­


172 Ziegler, Seih, Knoevenagel, Herte und Andreas,traten, können nur auf Unsymmetrien in der Apparatur beruhen.Diese lassen sich ausschließen:1. Durch Vermeidung jeder Gummiverbindung in derApparatur. Die Schläuche zum Differentialmanometer wurdenersetzt durch bewegliche Glaskapillaren, die an den Manometerschenkelnund den Reaktionsgefäßen durch Normalschliffe mitPicein festgekittet wurden. Schwieriger war die Gummidichtungbei g (Fig. la) zu ersetzen, da diese ja die beweglicheDurchführung des die Ampulle mit der Substanz (s) tragendenGlasstabs zu gewährleisten hatte. Gerade an dieser Stelle istaber die Verwendung von Gummi besonders gefährlich, da esirFig. 1 Fig. 3der Einwirkung des Lösungsmittels ausgesetzt ist und durchQuellungserscheinungen Volumänderungen des Gasraumesherbeiführen kann.Die Schwierigkeit ließ sich überwinden durch eine Konstruktionnach Fig. 2. Während der Vorperiode sind die Glasstäbemit den Ampullen durch das Gummi bei g beweglichgedichtet, und während dieser Zeit besteht auch noch keineGefahr. Beim Zerbrechen der Ampulle durch Herunterstoßender Stäbe St wird gleichzeitig die definitive gummifreie Dichtungan den Schliffen Sch herbeigeführt.2. Durch Vermeidung von Schliffen an gefährdeten Stellen.Als eine Quelle dauernder Störungen haben sich Schliffe anden Reaktionsgefäßen nach Fig. 1 erwiesen. Sie halten zwar


Zur Kenntnis des „dreiwertigen"' Kohlenstoffs. X V II. 173bei tiefen Temperaturen dicht, geben aber bei höheren Temperaturen(> 50") Anlaß zu Undichtigkeiten. Wahrscheinlichhandelt es sich einfach um ein Entweichen des Reaktionsmediumsdurch den kapillaren Zwischenraum des Schliffs.Daher wurden die Absorptionsgefäße jetzt aus einem Stückhergestellt und der obere Hals so weit gewählt, daß die dasRadikal enthaltende Kugel durchgeschoben werden konnte(Fig. 3). Der obere Schliff nach Fig. 2 ist dabei unbedenklich,da er aus der heißen Thermostatenflüssigkeit herausragtund er durch die obere Gummidichtung zusätzlichgesichert ist.Diese Verbesserungen der Apparatur brachten bereits vieleStörungen zum Verschwinden. Es blieben jedoch gewisse kleineEffekte, insbesondere systematische Gänge, bestehen, die allemAnschein nach nur noch im Reaktionsraum selbst liegenkonnten.Würden im Reaktionsgefäß und im Vergleichsgefäß alleBedingungen vollkommen gleich sein, bis auf die durch denÄthanzerfall bedingte Sauerstoffabsorption, so könnte keinGang auftreten. Die Sauerstoffabsorption müßte aufhören,wenn alles Äthan zerfallen ist. Dies läßt sich praktisch jedochnicht verwirklichen, da schon diu’ch die Zugabe des Äthans indas Reaktionsgefäß die Symmetrie gestört wird.Daß hierbei die aus dem Äthan bzw. die aus dem Radikalmit Sauerstoff entstehenden Oxydationsprodukte noch einegeringe Sauerstoffaufnahme oder gar Abgabe zeigen, ist unwahrscheinlich,da sonst zwischen Endgang und Substanzmengeirgendein Zusammenhang bestehen müßte. Dies warnicht der Fall. Bei einer Messung trat ein Gang auf, bei deranderen nicht, ohne daß sich dabei eine bestimmte Regelmäßigkeitfeststellen ließ.Eine andere Möglichkeit für das Auftreten dieser Blindgängebestand darin, daß das in beiden Gefäßen in genaugleicher Menge vorhandene Pyrogallol, das ja in neutraler,nichtwäßriger Losung mit Sauerstoff praktisch nicht reagiert,durch Stoffe, die nur in einem Gefäß vorhanden sind, zu einerganz geringen Sauerstoffabsorption veranlaßt werden konnte.Diese Annahme wurde bestätigt.


174 Ziegler, Seih, Knoevenagel, Herte und Andreas,So beobachtete man, daß der Gips, mit dem die Ampullein das Ende des Zertrümmerungsstabes {St) eingekittet war,nach dem Versuch inmier eine schwarzbraune Färbung aufwies,die nur von Oxydationsprodukten des Pyrogallols herrührenkonnte. Besonders stark trat diese Erscheinung auf,wenn die Gipsstelle vor dem Versuch nicht sorgfältig getrocknetwar. Das Einkitten einer Ampulle auch in das leere Vergleichsgefäßschafft keine sichere Abhilfe, da Oberfläche der Gipsstellenund Feuchtigkeitsgrad kleine Unterschiede aufweisenkönnen. Das bringt bereits Unsymmetrien in die Apparaturhinein. Um diesen Einfluß des Kittmittels zu verhindern,schmolzen wir den Hals der Ampulle direkt an einen Dorn T)des Zertrümmerungsstabes an (Konstruktion nach Fig. 4 a).Aber auch die Glasscherben der zertrümmerten Ampullewiesen nach Beendigung des Versuches an ihren Kanten eineBraunfärbung auf, die auf eine Autoxydation des Pyrogallolshindeutete. Es mag dies zum Teil auf einer Oberflächenwirkungberuhen, zum Teil aber auch darauf, daß die geringenSpuren Alk?li des Glases genügen, um das mit diesen Stellenin Berührung kommende Pyrogallol zu einer schwachen Autoxydationzu veranlassen. Hiermit steht in Einklang, daß dieZugabe einer kleinen Menge einer organischen Säure, z. B.Essigsäure oder Benzoesäure, den Gesamtverlauf der Messungendeutlich bessert und gleichzeitig das Braunwerden der Scherbenverhindert. Auf die absolute Größe der Geschwindigkeitskonstantenwaren diese geringen Zusätze ohne Einfluß. DieserEinfluß der Glasscherben wird dadurch weiter beschränkt, daßman unmittelbar vor dem Zerstoßen der Ampulle mit derSubstanz im Reaktionsgefäß eine leere Ampulle im Vergleichsgefäßzertrümmert.Störungen verursachte hin und wieder auch der Hahn H(Fig. 1 b) des Differentialmanometers, da er bei lang dauerndenMessungen gelegentlich undicht woirde. Wir haben daher demDifferentialmanometer schließlich die Form M (Fig. 5) gegeben.Die beiden kapillaren Ansatzstücke K i und K 2 sindwährend der Vorperiode offen und werden unmittelbar nachdem Zertrümmern der Glaskugel mit der Substanz mit einemMikroflämmchen an der Spitze zugeschmolzen.


Zur Kenntnis des „dreiwerligen“ Kohlenstoffs. X V II. 175Bei den so durchgeführten Messungen waren bei tiefenTemperaturen überhaupt keine Endgänge mehr zu beobachten.Bei mittleren (30—50®), mehr noch bei höheren Temperaturenließ sich jedoch das Auftreten von Gängen auch trotz peinlichstenArbeitens nicht immer ganz verhindern. Es kam zwischendurchimmer wieder vor, daß die eine oder andere Messungeinen leichten Gang aufwies. In den meisten Fällen jedoch wardieser dann so klein, daß er keinen merklichen Einfluß auf dieGenauigkeit hatte. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen,daß die Symmetrie zwischen Reaktionsgefäß undVergleichsgefäß durch Kleinigkeiten in irgendeiner Weise dochgestört wurde, sei es, daß ein kleiner Einfluß der Äthane oderderen Oxydationsprodukte auf die Autoxydation des Pyrogallolsbestand, sei es daß der Scherbeneinfluß sich nicht ganzausglich.Diese Gänge konnten mit der von K. Knoevenagel entwickeltenphotographischen Registrierung, die jetzt beschriebenwerden soll, während längerer Zeit verfolgt und sehr genaubestimmt werden, so daß ihre Berücksichtigung bei der Auswertungmöglich war.Die photographische Registrierung.Durch die beschriebenen Maßnahmen war an und für sichbereits ein recht exaktes Arbeiten gewährleistet. Es blieben— bei visueller Beobachtung des Manometers — die Möglichkeitenvon Ablesefehlern, auch stellten sowohl sehr rasch alsauch sehr langsam verlaufende Messungen ganz erheblicheAnforderungen an den Beobachter. Durch das senkrechteheftige Schütteln zeigte der Meniskus der Manometerflüssigkeitein Zittern, so daß die Ablesung der in Millimeter geteiltenSkala sehr erschwert wTirde.Bei objektiver Registrierung konnte man die Messungnachträglich in aller Ruhe auswerten und dadurch die Genauigkeiterhöhen. Die folgende Fig. 5 gibt unsere Registriervorrichtungschematisch wieder.Der eine Schenkel des Differentialmanometers AI ist in einen geeignetenHolzkasten lichtdicht eingebaut. Der Kasten ist durch eineQuerwand Q unterteilt, die das photographische Objekt O (Zeiß-Tessar


176 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und A ndreas,1: 6,3, f = 13,5 cm mit normalem PhotoapparatverschluB, der von außenzu betätigen war) trägt. In dem größeren Raum hinter dem Objektiv istdie Trommel T mit Drehvorrichtung 8 angeordnet. Diese besteht auseinem selbstanlaufenden Sjmchronmotor einer elektrischen Uhr, aufdessen Sekunden-, Minuten- und Stundenachse je ein Zahnrad aufgesetztwar, das man mit einem Zahnrad auf der Trommelachse kuppeln konnte.Durch fünf verschiedene Übersetzungszahnräder, die auf einer gesondertenAchse dazugeschaltet werden könnten, war es möglich, eine große Zahlvon verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten einzustellen. Da dieTrommel sehr leicht gebaut war und zwischen Spitzen lief, war die Kraftdes verhältnismäßig kleinen Motors bei weitem ausreichend. Die Umdrehungsgeschwindigkeitenstimmten genau, wie leicht m it der Stoppuhraum90'/iudrtimr c JLFig. 4nachgeprüft werden konnte. Die Trommel selbst ist 15 cm hoch undbesitzt mit Papier genau 30 cm Umfang. Diese Länge des Umfangs hatteden Vorteil, daß in den meisten Fällen 1 mm des Papiers einer einfachenMinuten- bzw. Sekundenzahl entsprach. Als Papier verwendeten wirhochempfindliches Bromsilber-Rcgistrierpapier mit Millimeterteilung, dasdurch eine Schiene auf der Trommel befestigt wurde. Die Papiere wurdenin der Dunkelkammer nach Herausnehmen der Trommel gewechselt.Zur Apparatur gehört weiter eine Beleuchtungseinrichtung, bestehendaus Lichtquelle L, einer Projektionsbh-ne von 100— 200 Watt,Kondensor K und der mit Wasser gefüllten Küvette 0 zum Kühlen.Man konzentriert einen möglichst intensiven Lichtfleck auf die untere,außerhalb des Holzkastens liegende Biegung des Manometers. Infolgeder totalen Reflexion feuchten dann die beiden Flüssigkeitsmeniskendes Manometers hell auf, während die Flüssigkeitssäulen selbst völligdunkel bleiben. Der im Innern des Kastens befindliche Meniskus wird alsintensiver und sehr kleiner Lichtfleck auf der Trommel abgebildet und


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V 11. 177zeichnet dort bei Drehung der Trommel eine Kurve auf, die bei der Entwicklungzum Vorschein kommt. Die Abbildung erfolgt im Maßstab vonetwa 1 : 1 .Besondere Versuche zeigten, daß innerhalb der VersuchsfehlerProportionahtät zwischen Manometerausschlag (bzw.Trommelaufzeichnung) und Menge des absorbierten Sauerstoffsbesteht. Zu dem Zweck wurden mittels einer feinen Gasbürettebei zusammengestellter Apparatur von K^ oder K^ herdem System gemessene Mengen seines Gasinhaltes entzogen,der Manometerausschlag auß ^ abgelesen und photographischaufgezeichnet:AAusschlagam ManometeraußencpiBAusschlagauf derTrommelGasverlustauf 1 SeiteC: B13711130,922,816,7610,7312,690,2300,7001,6.52,603,060,250,250,2440,2420,242Durch Eichungen dieser Art lassen sich die Registrierkurvenauch quantitativ auswerten und man kann — bei bekannterSubstanzmenge — auch den Quotienten vorhandenes Radikal:ahsorb. 0* in Mol recht genau ermitteln. Dieser Quotient lagstets sehr nahe bei 1 (0,95) entsprechend der Bildung vonR-OOH bei Gegenwart von Pyrogallol (vgl. unten).Im praktischen Gebrauch zeigte sich zunächst noch eineSchwierigkeit: Bei visueller Ablesung konnte man das Vibrierendes Manometermeniskus gefühlsmäßig ungefähr ausschalten(wenn auch auf Kosten der Genauigkeit). Bei der Registrierungzeichneten sich die kurzzeitigen Schwankungen sehr genau invielen kleinen Zacken auf. Diese dem Hauptgang der Kurveüberlagerten Schwingungen hatten eine Amplitude von0,5—1 mm bei einem Gesamteffekt von 10—12 cm. Ihr Einflußauf das Resultat hätte grundsätzlich durch Zeichnen eineridealen Kurve eliminiert werden können. Wir hielten es fürAnualeD der rh«‘mle. 561. Bund. 12


178 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte nnd Andreas,zweckmäßiger, auch das Vibrieren noch zu unterdrücken. Diesgeschah durch eine letzte Umkonstruktion der für die Absorptiondienenden Gefäße, denen wir die Form der Fig. 4 bgaben (Inhalt etwa 2(K) ccm). Sie wurden nicht mehr auf imdab bewegt, sondern in einem geeigneten Halter mittels Exzentersum einen etwa bei d liegenden Drehpunkt in raschePendelschwingungen versetzt. Dabei tauchten sie bis zu derLinie a— a in die Thermostatenflüssigkeit ein. In dieser Weisewar das Zittern des Lichtflecks auf der Trommel praktischvöllig zu unterdrücken und die Registrierkurven zeichnetensich jetzt durch völlig stetigen Verlauf aus.Durch passende Wahl der Drehungsgeschwindigkeit derTrommel erreichten wir stets einen ungefähr gleichartigen Verlaufder Kurven auf dem Photopapier, nur war der Zeitmaßstabjeweils ein anderer. Wir richteten es so ein, daß eine Umdrehungetwa 80—90 Proc. der Wanderung des Lichtflecksumfaßte. Verfolgt man den Vorgang dann noch über weitere2—3 Umdrehungen hinweg, so kann man bequem feststellen,ob der Lichtfleck schließlich exakt stehen bleibt oder einenleichten Gang zeigt. Stärkere Endgänge als etwa 2 mm proUmdrehung kamen kaum vor. In der Regel war überhauptkein Endgang feststellbar.Die Apparatur gestattet, Reaktionen von der Halbwertszeit= ~0,7 Minuten an zu messen. Diese sind visuell auch beizwei Beobachtern kaum mehr zu verfolgen. Bei noch größerenGeschwindigkeiten versagt unsere Anordnung wegen zu großerTrägheit des Manometers. Aber auch bei sehr langsamemZerfall sind die Vorteile der automatischen Registrierung groß,denn man kann z. B. die Apparatur abends in Gang setzen undohne Aufsicht über Nacht laufen lassen. Dadurch ist diegegenüber den ersten Ausführungsformen des Verfahrens etwaslangwierigere Vorbereitung der Messung reichlich kompensiert.Bei raschem Zerfall ist die Schwärzung der Kurve anfangs sehrgering, man beleuchtet dann zum Ausgleich recht stark(200 Watt). Bei größerer Versuchsdauer kommt man mit der100 Watt-Lampe aus. Weitere kleine Kniffe, die sich praktischbewährt haben, enthält die folgende zusammenfassendeSchilderung einer Messung:


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V ll. 179In 160 ccm Lösungsmittel — wir verwandten in den meisten FällenBrombenzol — lösten wir 0,1g Benzoesäure und versetzten die Lösungmit 0,5—1 g Pyrogallol. Hierzu gaben wir 20 ccm der Lösung einer vorangegangenenMessung, in der sioh schon Autoxydationsprodukte des betreffendenÄthans befanden. Dann wurde das Gemisch auf die Temperaturerwärmt, bei der die Messung stattfinden sollte und schncll abfiltriert.Von dieser Lösung gaben wir in jedes Gefäß genau 80 oom. Es ist Sacheeiner gewissen Übung, die angewandte Menge des Äthans so zu dosieren,daß einerseits der Endwert der Absorption sich noch auf dem Registrierpapierbefindet, andererseits aber auch die Absorption nicht zu klein ist.Diese Menge, die zwischen 20 und 40 mg liegt, wurde unter Stickstoff ineine Ampulle eingeschmolzen.Nachdem die Apparatur zusammengestellt war, wurden di3 GefäßeVj— • Stunde zum Temperaturausgleioh geschüttelt. Gleichzeitig branntedie Beleuchtungslampe des Manometers, damit sich auch hier der geringeWärmeeinfluß ausgleichen konnte. Nach dieser Zeit wurde die leere.\mpulle im Vergleichsgefäß zertrümmert. Der Zertrümmerungsstabwurde wieder so weit herausgezogen, daß beim späteren Zertrümmern derAmpulle mit Substanz im Reaktionsgefäß durch gleichzeitiges Hereinschiebendieses Zertrümmerungsstabes im Vergleichsgefäß nur eine geringeDruckdifferenz zwischen beiden (Jefäßen erzeugt wurde. Nun schmolzenwir die beiden Kapillaren und am Manometer ab. Nach nochmaligemkurzem Schütteln zertrümmerten wir die Ampulle mit Substanz\md schoben gleichzeitig auch den Zertrümmerungsstab des Vergleichsgefäßesbis zum Schliff. Gleichzeitig öffneten wir den Verschluß desObjektivs und setzten die Trommel in Gang. Das Schütteln des Gefäßeswurde nur kurz beim Zertrümmern der Ampullen unterbrochen. Um denfür die Auswertung wichtigen Endwert genau zu erhalten, ließen wir dieVersuche durchschnittlich das 15- bis 20-fache der Halbwertszeit des zuuntersuchenden Äthans laufen.Die Bestimmung der im gesamten absorbierten Sauerstoffniengegeschah auf folgende Weise:Nach einer genau bestimmten Zeit vom Zertrümmern der Ampullean gerechnet wurde der Verschluß des Objektivs kurz geschlossen. DieKurve erlitt dadurch eine kurze Unterbrechung, von der nach spätererAusrechnung der Halbwertszeit der Anfangspunkt, der oft unterhalb desPapierrandes lag, genau zurückgereohnet werden konnte. Da die Al>sorptionpro Zentimeter Papier bei jedem Versuch ein wenig verschiedenwar, eichten wir das Manometer jedesmal neu. Am Ende des Versuchsöffneten wir die beiden Kapillaren am Manometer und verbanden deneinen Manometerschenkel mit einer in 1 / 5 0 «cm geteilten Gasbürette. Dannwurde in diesem Manometerschenkel durch Senken des Niveaugefäßesder Bürette ein Unterdrück erzeugt. Nach Abquetschen der Verbindungzwischen Manometer und Bürette konnte an letzterer abgelesen werden,welchem Volumen dieser Unterdrück entsprach. Die beiden Stände des12*


180 Ziegler, Seih, Knoevenagel, Herte und Andreas,Meniskus am Manometer vor und naoh dieser Operation wurden auf demRegistrierpapier als Striche abgebildet. Hieraus konnte dann leicht dieGesamtabsorption berechnet werden.Zur Auswertung der Kurven (die genau den theoretischenVerlauf der Reaktionen 1 . Ordnung zeigten) zieht man zweckmäßigin genau 100 mm Abstand parallel zum geraden Endstückeinen Bleistiftstrich und zählt die Zeit vom Schnittpunktdieser Linie mit der Registrierkurve an. Bei diesem Vorgehensind die Ordinaten in Millimeter direkt ohne weitere Umrechnung= 100 X . Wir ermittelten dann etwa 30— 40 zusammengehörigeWerte von x und t über den ganzen Bereichetwa von x = 0,03 bis x = 0,95 gleichmäßig verteilt undrechneten die Reaktionskonstanten aus. Die nachfolgendenZahlen geben ein (gekürztes) Beispiel zur Erläuterung dererreichten Genauigkeit:t (Min.)l —xlOKTetraphenyl-diäthyUithan in Brombenzol, + 20“.1,07 2,07 ¡3,07 4,07 5,070,883 0,788 0,702 0,626 0,5591,168 1,15511,156 1,152 1,1516,07 7,07 8,07 9,070,499 0,443 0,394 0,3491,149 1,152 1,159 1,16310,07 11,07 12,070,311 0,276 0,2471,164 1,169 1,162i(Min.) 13,07 14,07 15,07 16,07 17,07 18,07 19,07 20,07 21,07 22,07l — x 0,220 0,197 0,174 0,155 0,140 0,124 0,111 0,098 0,078 0,06310 K 1,165 1,160 1,167 1,162 1,156 1,159 1,157 1,153 1,159 1,155im Mittel K = 0,1160 ± 0,001 (± 1 Proc.).Im Verlauf der Anwendung des verbesserten Verfahrenshat Knoevenagel mit Tetraphenyl-dimethyl-, -diäthyl- unddiisopropyläthan insgesamt 64 Kurven ausgewertet, deren Genauigkeitallerdings nicht immer ganz die des hier gegebenenBeispiels erreichte. Doch kamen auch noch bessere Messungenvor mit einer Fehlerstreuung von nur ± 0,65 Proc. um dasMittel.Der erreichte Fortschritt ist am besten an Hand eines Vergleichsder beiden folgenden Fehlerstatistiken zu erkennen.Bei */j aller Kurvenauswertungen lagen 90— 100 Proo. der erreohnetenEinzelkonstanten, d. h. praktisch alle, innerhalb von ± 1 Proo.vom Mittel. In der überwiegenden Mehrzahl der übrigen 7s lagen 75 Proo.der K innerhalb 1 Proo. und 20 Proo. innerhalb 2 Proo. vom Mittel.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 181Die absolute Genauigkeit, d. h. die Streuung der Mittelwerte vonverschiedenen Einzelreiben ist etwas geringer. Hier lagen 60 Proc. dererreohneten Mittelwerte innerhalb 1 Proo. und 30 Proo. innerhalb 2 Proc.vom Generalmittel. 10 Proc. wichen bis zu 3 Proc. und 10 Proo. bis zu4 Proo. vom Generalmittel ab. Nur in einem einzigen Fall zeigte ein Werteine gröBere Abweichung, und dies hatte besondere Gründe.Andererseits hatte die Pehlerstatistik von 11 Messungenbei 20® in der primitiven Apparatur an Tetraphenyl-diäthyläthanfolgendes Aussehen:Von 100 Einzelkonstanten zeigten Abweichungen vom Mittel derjeweiligen Messung (Durchschnittszahlen);bis 1 Proo. 1—2 Proo. 2— 4 Proc. 4— 10 Proc. > 10 Proc.63 16 12 8 1Bei der besten Messung lagen 85 Proo. der Einzelkonstanten innerhalb1 Proc., 7 Proc. innerhalb 1—2 Proc. und 8 Proc. innerhalb 4 bis10 Proc. vom Mittel, bei der schlechtesten 17 Proo. innerhalb 1 Proo.,13 Proo. innerhalb 1 —2 Proo., 29 Proo. innerhalb 2—4 Proo., 33 Proc.innerhalb 4— 10 Proc. vom Mittel, und 8 wichen um mehr als 10 Proo.vom Mittel ab.Bildete man aus den 11 Messungen das Generalmittel, so wichen vonden 11 £ 7 um 1 Proc., 1 um 2 Proo., 2 bis 4 Proc. und 1 um noch mehrhiervon ab. Hier erscheint wegen der ausgleichenden Wirkung der Mittelbildungdie absolute Genauigkeit etwas größer als die innere Genauigkeitder Einzelmesaung, während es beim verbesserten Verfahren wegen dergrößeren Präzision der Einzelmessung gerade umgekehrt ist.Im ganzen tritt beim Vergleich der zwei statistischenBetrachtungen der erreichte Fortschritt klar hervor.Untersachongsobjekte.Hexaphenyläthan. Die Substanz kam durchweg in Form der imDunkeln unbegrenzt haltbaren etwa 5 proo. Lösung in Toluol zur Anwendung.Die Lösung wurde auf Vorrat in kleine Glaskugeln von 1—2 comInhalt eingeschmolzen. Die Vermessung (Seib) erfolgte lediglich nachdem vorläufigen Verfahren. Es kamen jeweils 80 ccm Lösungsmittel +0,5 g Pyrogallol in Anwendung. Für die tJberprüfung des Lösungsmitteleinflusseswurde je eine Messung bei 1 und 0,2 Atm. Sauerstoff und 0°gemacht, die immer befriedigend übereinstimmten.Ausführlicher und bei verschiedenen Temperaturen wurde vermessenin Acetonitril, Schwefelkohlenstoff und Malonsäurediäthylester.Die Ergebnisse dieser Messungen sind im allgemeinen Teil in den Tab. 4und 5 enthalten. Auf die Wiedergabe der vielen Einzelzahlen können wirum so eher verzichten, als eine endgültige Neuvermessung des Hexaphenyläthansin der genau arbeitenden Apparatur geplant ist. Innere


182 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,Übereinstimmung der einzelnen Meßserien und Fehlerstatistik entsprachenetwa dem, was oben am Beispiel des Tetraphenyldiäthyläthans und derprimitiven Methode erläutert wurde.Di-biphenyl-tetraphenyl-äthan. Die Substanz wurde genau wie Hexaphenyläthanangewandt. Auch hier verzichten wir auf eine ausführlicheWiedergabe der der Tab. 5 im allgemeinen Teil zugrunde liegenden Zahlen.Tetrahiphenyl-diphenyläthan. Dieses Äthan ist seiner geringen Löslichkeitwegen nach der ursprünglichen Vorschrift von S ch le n k , H e rze n -stein und W eickel*) nur sehr schlecht darstellbar. Es wird besser nachder Methode von C o n a n f“) bzw. Z iegler, Fries und S älze r’ ) durchReduktion des Carbinols in Aceton-Salzsäure mit Vanadosalz oder einfacherChromchlorür hergestellt: Man löst 5 g Dibiphenyly 1-phenyl-carbinolin 200 ccm Aceton + 3 ccm konz. HCl und versetzt langsam mit der aus6,5 g krystallwasserhaltigem Chromchlorür, wenig Wasser und Zinkwollehergestellten Lösung von Chromchlorür. Es fällt ein dunkles, harzigesöl aus, und die Lösung färbt sich rot. Nach einigem Stehen beginnt dieKrystallisation und beim häufigen Durcharbeiten mit einem breit gedrücktenGlasstab verwandelt sich schließlich das ganze Harz in einefarblose Krystallmasse. Das Produkt wird schließlich unter Stickstoffin einem Filterröhrchen abgesaugt, mit Wasser, etwas Ammoniak, Wasser,Methanol und Äther gewaschen und dann im Stickstoffstrom getrocknet.Die sehr geringe Löslichkeit des Äthans verursacht einige Schwierigkeitenbei der Vermessung. Die Löslichkeit in Toluol genügt nicht, umselbst bei den größtmöglichen Packungen einen genügenden Effekt amManometer hervorzurufen. Größer ist die Löslichkeit in Chloroform undStyrol. In diesen Mitteln ist die Substanz aber nicht haltbar. Wir halfenuns schließlich so, daß wir in die Glaskugeln mit toluolischer Radikallösungnoch etwas festes Äthan mit einschlossen. Wird dann bei derMessung die Kugel zertrümmert, so genügt das reichlich vorhandeneReaktionsmedium (80— 100 ccm) zur Lösung des festen Anteils. Es istSache einer gewissen Übung, die Menge dieses miteingeschlossenen Äthansrichtig zu bemessen. Nimmt man zuviel, so kommt unter Umständen nurdie Lösungsgeschwindigkeit des Äthans zur Messung,Tetraphenyl-dimethyläthan. Die Darstellimg kann leicht nach deralten von Ziegler und S chnell’ ) gegebenen Vorschrift erfolgen. Wirprüften am Beispiel der Herstellung dieses recht unempfindlichen unddeshalb besonders leicht zu handhabenden Äthans, ob sich in der zweitenPhase der ,,Äthermethode“ das Tetramethyläthylcnbromid nicht durchandere, leichter zugängliche Substanzen zur Wegnahme des Metalls ausden tertiären Alkalialkylen ersetzen läßt. Wir fanden tatsächlich einegeeignete derartige Verbindung im Hexachloräthan. Das Hexachloräthan1) A. 368, 300 (1909); 372, 7 (1910); B. 46, 1753, 1756 (1910).Am. Soc. 45, 2466 (1923); 47, 1959, 1970 (1925).’ ) A. 448, 249 (1926). *) A. 437, 244 (1924).


Zur KentUnis des „dreiwerligen" Kohlenstoffs. X V II. 183geht dabei in undefinierbare, in Äther lösliche Harze über und gibt je nachden Verauchsbedingungen wechselnde Mengen seines Halogens, und zwarbis zu 5 Atomen ab. Tetrachlorkohlenstoff ist nicht verwendbar.Man trftgt in die nach Ziegler und Schnell gewonnene Suspensiondes I,l-Diphenyläthylkalium8 in Äther (100— 160 ccm auf 20 g 1,1-Diphenyl-äthyl-methyläther)unter Kühlung fein pulverisiertes Hexachloräthanein, bis gerade Entfärbung eintritt, zersetzt Kaliumreste durchwenig Alkohol und gibt dann Wasser zu. Die nach gutem Durchschüttelnim Äther suspendiert bleibende farblose krystalline Substanz ist dasgesuchte Äthan. Ausbeute bis 60 Proo. d. Th. Die Eigenschaften sindfrüher beschrieben worden.Dieses Verfahren der Äthanherstellung läßt sich nur im Falle schwerlöslicherÄthane anwenden. Muß man zur Erzielung der Krystallisationkonzentrieren, so stören die harzigen Umwandlungsprodukte des Hexachloräthans.Tetraphenyl-diäthyläthan. Die Substanz muß nach dem ursprünglichenVerfahren von Ziegler und Schnell hergestellt werden. Manarbeitet während sämtlicher Operationen unter StickstoffTetraphenyl-di-n-propyläthan.Diese Verbindung ist bisher nochnicht beschrieben worden. Sie wurde schon 1926 im Anschluß an dieerste Arbeit von Ziegler und Schnell von dem einen von uns zusammenmit K. T ripp') dargestellt. Zwischenprodukte: Diphenyl-n-propylcarbinol-methylätheraus dem Carbinol*) mit CH 3 OH + H,SO, nach Zieglerund Schnell*). Farblose Krystalle vom Schmelzp. 90“ aus Methanol(Analyse). Die daraus mit K-Na-Legierung in üblicher Weise gebildeteKaliumverbindung ist intensiv rot, krystallin und in Äther schwer löslich.Umwandlung in das Äthan nur mit Tetramethyläthylenbromid. Das sehrempfindliche Äthan ist in Äther recht leicht löslich und krystallisiert niedirekt aus. Man arbeite unter dauernder Kühlung auf— 20“ und konzentriere— unter N, — die schließlich erhaltene ätherische Lösung desÄthans sehr rasch i. V. Krystallisiert das Tetraphenyldipropyläthan nichtaus, 8 0 hilft man durch Zugabe von etwas luftfreiem kalten Methanol nach.Absaugen im Filterröhrchen unter Stickstoff wie üblich, Trocknen i. Hochv.bei 40“. Farbloses Krystallpulver vom Schmelzp. 70“ (unter Stickstoff).Umkrystallisieren ist nicht möglich. Auch unter Luftausschluß zerfließtdas Äthan in einigen Tagen völlig.0,1116g Subst.: 0,3764g CO.,, 0,0810g H,0.C „H „ Ber. C 91,81 H 8,14Gef. ,, 91,70 ,, 8,16.') K. T ripp, Studien über das Problem der wechselnden Valenzbeanspruchungorganischer Atomgruppen. Dissertation, Marburg/Lahn,1926. (In Maschinenschrift bei d. Bibliothek d. Universität Marburghinterlegt.)*) K U ges, B.87, 1463 (1904). ») a.a.O ., S. 240—241.


184 Ziegler, Seib, Knoevenagel, Herte und Andreas,Tetraphenyl-di-n-hutyläthan.Vorstufen (von T rip p bearbeitet):Diphenyl-n-butyloarbinol, aus synthetischem n-Valerians&ureester mitMgBrC,H,. öl, Siedep.0 , 2 135— 140®. Methyläther: farblose KrystaUeaus Methanol, Schmelzp. 47®. Analyse. Das Äthan (von Andreas bearbeitet)ist nooh etwas schwieriger darstellbar als die vorher genannteSubstanz. Farbloses Krystallpulver, Sohmelzp. 62— 63® an der Luft und68— 70® unter Stickstoff.4,648mg Subst.: 15,615mg COj, 3,34m gH ,0.C „H 3 8 Ber. C 91,45 H 8,50Gef. „ 91,10 „ 8,05.Das Ergebnis der reaktionskinetischen Vermessimg soll erst in einerspäteren Arbeit bekanntgegeben werden.Tetraphenyl-di-n-amyläthan. Vorstufen (Herte) Diphenyl-n-amylcarbinol,aus Capronsäureester naoh G rig nard. Krystalle vomSchmelzp. 46— 47®. Methyläther, Schmelzp. 55— 57®. Das Äthan konntenicht krystallin erhalten werden. Befreit man die beim Umsatz derKaliumverbindung mit dem Tetramethyläthylenbromid erhaltene ätherischeLösung i. V. in der Kälte voin Lösungsmittel, so bleibt ein ö lzurück, von dem 0,11 g bei Gegenwart von Pyrogallol 3,3 ccm Sauerstoffabsorbierten. Das entspricht einem Äthangehalt von etwa 30 Proc. Alswir das ölige Produkt zwei Tage unter LuftausschluB bei Zimmertemperaturstehen ließen, absorbierten 0,11g ö l nooh 1,05 com Sauerstoff.Es war also — wie zu erwarten .— offenbar infolge von Disproportionierungeine Veränderung in dem ö l eingetreten.Die Substanz wurde als rohes öl kinetisch vermessen, wobei sie sichgenau so verhielt wie die reinen krystallisierten Äthanpräparate. Man mußdas öl und die vorbereiteten Abfüllungen der besseren Haltbarkeit wegenfür die Kinetik allerdings bei - 80® aufbewahren.Tetraphenyl-diüopropyUUhan.Diphenylisopropyl-oarbinol-methylätherund Diphenylisopropylmethylkalium sind bereits beschrieben'). Dasentsprechende Äthan ist recht schwer löslich in Äther und scheidet siohsofort naoh dem Umsatz mit Tetramethyläthylenbromid kyistallin ab.Schmelzp. 140— 141® unter N,, naoh dem Trocknen i. Hoohv. Das Produktist unter Luftausschluß unbegrenzt haltbar.0,1415g Subst.: 0,4748g C 0„ 0,1064g H ,0. — 0,3054g Subst.:in 14,43 g Benzol, A = 0,248".C „ H „ Ber. C 91,80 H 8,14 M 418Gef. „ 91,6 „ 8.34 „ 435.Tetraphenyl-di-tertiärbutyläthan. Diese an sich bekannte Substanzwurde zum ersten Male nach der Äthermethode in ihrer ursprünglichenAusführungsform hergestellt. Der Äther war bisher noch nicht beschrieben:Man läßt 20 g des bekannten Diphenyltertiärbutyloarbinols') A. 473, 51 (1929).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V II. 185in 100 oom Methanol mit 1,5 oom konz. Schwefelsäure stehen. Nacheiniger Zeit beginnt die Äbscheidong eines in Methanol schwer löslichenÖls, dessen Menge nach 14 Tagen nicht mehr zunimmt. Man hebert es ab,wftscht, trocknet und destilliert i. V. Siedcp.j, 172— 173**. Das Destillaterstarrt. Farblose Krystalle vom Schmelzp. 45° aus Petroläther. Ausbeute:74 Proc. d.Th.69,22mg Subst.; 8,12 ccm "/„-AgNO,.C„H„(OCH,) Ber. OCH, 12,2 Gef. OCH, 11,7.Spaltung mit K-Na-Legierung und weitere Behandlung wie üblich.Das Äthan krystallisiert schließlich beim Wegsaug*n des Äthers i. V. ausund zeigt die ans der Literatur*) bekannten Eigenschaften. An der Luftverschmiert die Substanz in wenigen Augenblicken.Tetraphenyldicyclohexyläthan: Darstellung wie früher *) beschrieben.Tetraphenyl-dicyclopentyläthan.Die bisher noch unbekannte Substanz stellten wir wiefolgt dar: Cyclopentancarbonsäuremethylester wurde mit 3 MolCgEj-Mg-Br umgesetzt. Das Rohcarbinol behandelten wirzunächst erschöpfend mit Wasserdampf und ließen das erhalteneöl längere Zeit stehen. Es krystallisierte danndurch. Aus Petroläther farblose Krystalle vom Schmelzp. 44®.Aeree®), der die Substanz aus Benzophenon, Cyclopentylbromidund Natrium erhalten haben will, gibt den Schmelzp.zu 112® an. Wir arbeiteten Aerees Vorschrift nach imd erhieltendabei ebenfalls ein Carbinol vom Schmelzp. 44®, dasmit unserem Produkt identisch war;4,878 mg Subst.; 15,300 mg C0„ 3,490 mg H,0.C„H,„0 Ber. C 85,71 H 7,97Gef. „ 85,60 „ 7,96.Der zugehörige Methyläther ist flüssig: 15 g Carbinolwurden in 70 ccm Methanol mit 2,2 ccm HjSO« in 20 ccmMethanol versetzt. Im Verlauf von 12 Stunden hatte sich einÖl abgeschieden, dessen Menge sich beim Abkühlen auf —20®noch vermehrte. Wir trennten das Öl ab, lösten es in Äther,>) Am. Soc. 60, 204 (1928).2 ) A. 437, 251 (1924).') B. 62, 30 (1929).


186 Ziegler, Seib und Mitarbeiter, Zur Kenntnis usu).wuschen es mit Soda und arbeiteten auf. Erhalten 11 g= 73 Proc. d. Th. Öl vom Siedep.0,001 100— 105®.4,210mg Subst.: 3,400mg AgJ.CijH j.OCH , Ber. OCH, 11,66 Gef. OCH, 11,90.Die Spaltung des Äthers mit Kalium-Natriumlegierungverläuft normal. Das mit Tetramethyläthylenbromid dargestellteÄthan krystallisiert erst nach Wegsaugen eines großenTeiles des Äthers aus.Farblose kleine Kryställchen vom Schmelzp. 117— 119®unter Stickstoff und 87—89® an der Luft.4,786 mg Subst.: 15,960 mg C 0„ 3,490 mg H ,0.C „H j, Ber. C 91,91 H 8,08Gef. „ 91,40 „ 8,14.Bei Gelegenheit der Bearbeitung dieser Substanzen wurden nochhergestellt:1. Diphenylcyolopentylessigsäure aus der Kaliumverbindung mitCO,, Schmelzp. 161— 162“ (Analyse).2. Diphenyl-oyclopentylmethan aus der Kaliumverbindung mitWasser. Es ist zunächst ölig, erstarrt abernach dem Destillieren (Siedep.i,126"), Sohmelzp. 32—33"; Analyse. Das gleiche Produkt bildet sioh ausCyclopentyldiphenyloarbinol durch Wasserabspaltung mit Eisessig-Schwefelsäure zu Diphenyloyolopentylidenmethan (Schmelzp. 62—63"aus Methanol, stark ungesättigt gegen Brom-Eisessig) und anschließendeHydrierung. Mischprobe.Dixanthyle. Die Präparate wurden naoh den mehrfach zitiertenVerfahren von C o nan t und Mitarbeitern hergestellt, jedoch kam dieChromchlorürmethode von Ziegler, Fries und S älzer') zur Anwendung.*) A. 448, 249 (1926).


187Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.XV ni‘). Der Mechaniimos einer Duproportioniernng;von K. Ziegler, R. B. Whitney und P. Herte.Mit 2 Figuren im Text.Tetraphenyl-dialphyl-äthane erleiden bei gewöhnlicheroder mäßig erhöhter Temperatur unter Luftausschluß einenirreversiblen Zerfall unter Disproportionierung, z. B.(C,H,),C-C(C.H,),---► (C.H,),CH-CH3 + (C.H,),C=CH,IICHjCH,Die Reaktion verläuft, wie schon vor längerer Zeit festgestelltwurde*), außerordentlich glatt. Aus verschiedenen Gründen,von denen einige weiter vorn in der 16. Mitteilung dieser Seriegenannt sind, war es wünschenswert. Genaueres über denMechanismus dieser Reaktion in Erfahrung zu bringen.Man kann zwei Möglichkeiten diskutieren:1. Die Disproportionierung verläuft über Radikale:R — R2 R --- ► (R + (H)) + (R — (H)).2. Die Reaktion ist ein von dem Zerfall in Radikale, wieer durch das Verhalten der Äthane gegen Sauerstoff und Pyrogallolsicher bewiesen wird, unabhängiger Prozeß, der nebender Radikaldissoziation einherläuft im Sinne von:R - R -- ► (R + (H)) +(R-(H)),Schon der Entscheid zwischen diesen beiden Möglichkeitenwar wichtig, denn die etwaige Existenz zweier verschiedenartigerZerfallsreaktionen desselben Äthans wäre von Interessefür die Theorie von Grackprozessen.Der Entscheid zwischen den beiden Möglichkeiten wäredann ohne weiteres zu treffen, wenn etwa das Tempo des Verschwinde'- der Äthane bei Luftabschluß durch Disproportio­') XVII. Mitteilung vgl. voranstellende Arbeit.ä) Ziegler u. Schnell, A. 487, 227, 232f., 245, 248 (1924).


188 Ziegler, W hitney und Herte,nierung aUein gleich oder nahezu gleich der Geschwindigkeitder Sauerstoffaufnahme (bei Gegenwart von Pyrogallol), d. h.gleich der Zerfallsgeschwindigkeit der Äthane in Radikale wäre,denn das würde bedeuten, daß nur bei den Radikalen, und beiihnen unmeßbar rasch, der Wasserstoffaustausct möglich wäre.Vorläufige orientierende Versuche zeigten, daß der „disproportionierendeZerfall“ langsamer verläuft als die Radikaldissoziation.Bei dieser Sachlage war ein Entscheid zwischen den beidenMöglichkeiten nicht ohne weiteres zu fällen. Er ließe sichjedoch allein durch kinetische Analyse durchführen, wenn etwafür die über Radikale verlaufende Disproportionierung derfolgende, als Pall la bezeichnete Mechanismus gültig wäre:F a llía : Das Äthan steht im Dissoziations-Assoziationsgleichgewichtmit dem RadikalA. R - R :í= ^ 2 R - . Von den Radikalen stabilisiert sicheines rrumomolekular durch Abstoßen eines aktiven H-Atoms,der aktive Wasserstoff lagert sich dann — unmeßbar rasch —an ein zweites Radikal an:80 gilt:B. R ---- (R — (H ))-f H. C. H-f-R = R — H .Es seien; a die AnfangskonzentrationX die Konzentrationsändemng zur Zeit (k die Geschwindigkeitskonstante von BK die Gleiobgewiohtskonstante von A,[-R]*= K [Ä] = y Ä [ Ä — Ä].[R-R]Da es sich um Äthane von nur geringem Dissoziationsgrad handelt (wasaus der Farblosigkeit der Lösungen gefolgert werden kann), so ist inguter Ann&herung [Ä— Ä] = a — x zu setzen, demnach[B] = yK{a-x).Weiter istd x— k [Ä] = k ■ (a — x) = const. y(o — x ) .Die Reaktionsgeschwindigkeit in jedem Zeitelement ist der Wurzelaus der Gesamtkonzentration proportional, die Reaktion hat die Ordnung„V ,“.2 __Integriert würde gelten: — (Va — y(a — x)) = const.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V lIl. 189Fände man für den disproportionierenden Zerfall einederartige Reaktionsordnmig, so wären damit der angedeuteteMechanismus und die Zwischenexistenz von Radikalen bewiesen,denn anders als angegeben könnte die Ordnung 1/2kaum gedeutet werden, und zwei andere als Pall Ib und IIzu diskutierende Annahmen über den Mechanismus desReaktionsverlaufs führen für den Gesamtablauf zur 1. Ordnung:Fall Ib. Das Äthan steht im Gleichgewicht mit demRadikal, die Disproportionierung erfolgt aber im echtenZweierstoß zwischen zwei Radikalen.Man hat dann;^ = = k '- { } /K ( a — x))* = const. (o — x).Oder integriert 4“ ~— = conet. (1. Ordn.),t a — XFall II. Das Äthan steht zwar im Gleichgewicht mit demRadikal, die Disproportionienmgsprodukte bilden sich aberdurch einen direkten Zerfall aus dem Äthananteil, und auchder (geringe) Radikalanteil disproportioniert sich erst überdas Äthan:(R + (H)) + (R - (H)) — - R - R 2 R -.Es ist ohne weiteres einzusehen, daß bei geringen Dissoziationsgradenwieder= const. (a — x) sein muß, wobei const.jetzt die Zerfallskonstante des direkten monomolekularen disproportionierendenZerfalls wäre.Zwischen Fall Ib und II läßt sich somit durch die kinetischeAnalyse allein nicht unterscheiden.Als Untersuchungsobjekte wählten wir vor allem die beidenleicht zugänghchen Substanzen Tetraphenyl-dimethyl- undTetraphenyl-diäthyläthan. Außerdem stellten wir noch einigeVersuche mit dem Tetraphenyl-diisopropyläthan an. Diemessende Verfolgung der Zerfallsreaktion wurde zunächst mitder Titration der gebildeten imgesättigten Komponenten mitBrom oder Ghlorjod versucht. Es zeigte sich aber, daß diedamit zu erreichende Genauigkeit nicht ausreicht, auch dasArbeiten mit dem schon bei Zimmertemperatur luftempfind-


190 Ziegler, W hitney und Herte,liehen Tetraphenyldiäthyläthan nicht einfach ist. Daher entschlossenwir uns zur interferometrischen Vermessung derReaktionslösungen. Sie ist möglich, weil eines der Zerfallsprodukte(das asymm. Diaryläthylen) eine (überdies zu 2 Phenylenkonjugierte) Doppelbindung enthält, wodurch sich derBrechungsindex während der Reaktion sehr merklich ändert.Die Reaktion konnte mit dem eben zuletzt genannten Äthandirekt im Interferometer durchgeführt werden. Beim Tetraphenyldimethyläthan(und -diisopropyläthan) mußten wirProben der Lösung in Ampullen auf höhere Temperatur erhitzenund dann nach raschem Abkühlen ins Interferometerumfüllen. Als Lösungsmittel diente Brombenzol. Die folgendeTabelle bringt ein typisches Messungsergebnis:Tabelle 1.Tetraphenyl-dimethyläthan, 0,0221 g/ccm Brombenzol (0,061 Mol/Liter).Disproportionierende Zersetzung bei 67,6“. 2 om-Kammer des Interferometers,Messung bei Zimmertemperatur.t (Min.) 0 30 60 90 150 230 340 450 570 1410


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V III. 191Streicht man Anfangs- mid Endwert, so kann kein Zweifeldarüber bestehen, daß ein Reaktionsverlauf 1. Ordnung vorliegt.Das bestätigen auch alle übrigen Messungen:Tabelle 2.Tetraphenyl-dinuihyUUhan, a = 0,0186 g/ccm = 0,054 Mol/Liter, Brombenzol.Disproportionierende Zersetzung bei 77,2®. 2 cm-Kammer desInterferometers, Messung bei Zimmertemperatur.t (Min.)Ablesung 1Trommel—Endablesg.Sk.-Teile[~ (a — I)]K*)x 10»(V,Ordn.)K X 10*(1. Ordn.)8821,00157150,8U 0,667 0,553 0,448 0,289 0,801 0,0737 0,0420 0,01933,113,9*) Vgl. Tabelle 1.305882,713,5454702,713,9603952,513,4902552,313,81201772,113,4K (Mittel) 13,5 X 10» (77,2»).180651,814,5240 300371,513,2171,313,2Die analoge Vermessung bei einer dritten Temperatur(8 6 ,8 ®) ergab im Mittel K = 46,5 x 10-®. (Über die Temperaturkoeffizientenvgl. den Schluß dieser Arbeit.) Um dieGültigkeit der festgestellten 1. Reaktionsordnung über einenmöglichst großen Konzentrationsbereich hinweg nachzuprüfen,machten wir eine weitere Messung bei 77,2® mit etwa 5-facherAnfangskonzentration (o = 0,228 Mol Äthan/Liter, 5 mm-Kammer des Interferometers). Sie ergab im Mittel K =14,5 X 10-® in brauchbarer Übereinstimmung mit dem inTab. 2 festgelegten Wert. Auch in dieser Meßserie führt dieRechnung nach der Gleichung der Ordnung 1/2 zu ganz inkonstantenund von den Zahlen der Tab. 2 stark abweichendenWerten (6,1 bis 2,9 X 10-® gegen 3,1 bis 1,3 X 10-® in Tab. 2).Für das im Interferometer vermessene Tetraphenyldiäthyläthanwurden ähnliche Ergebnisse gefunden', dochkonnte nur bei einer Temperatur gearbeitet werden. Mangels


192 Ziegler, W hitney und Herte,einer Temperiervorrichtung am Interferometer und einestemperaturkonstanten Raumes ließ sich über die längerdauernde Messung hinweg die Temperatur leider nur mäßiggenau konstant halten. Dies hatte einen ungünstigen Einflußauf die Endzahlen, aus denen sich aber trotzdem die Ordnungder Reaktion klar ableiten ließ:Tabelle 3.Tetraphenyl-diätkyläthan. Disproportionierender Zerfall bei 20,1—21“,o = 0,0695 Hol Äthan/Liter Brombenzol, 2 cm-Kammer des Interferometers.t (Min.)105300420600 9151320168025803810Meßzahlen~{a — x) vgl.T ab.1 und 2K * ) X 10»(V.Ordn.)K X 10*(1. Ordn.)I11381,0010150,892 0,716 0,624 0,510 0,352 0,220 0,146 0,0562 0,01580,271,098150,251.117100,241,125800,231,124000,211,142500,191,151660,181,14640.141.n180,111,09*) vgl. Tab. 1.Mittel 1,12 X 10».Um die Reaktionsordnung noch schärfer zu prüfen, wurdedie Messung bei rund der eben gewählten Anfangskonzentration(a = 0,0115) in der 4 cm-Kammer des Interferometerswiederholt (bei 20,4—20,7“). Die K (1. Ordnung) schwanktenzwischen 0,92 und 1,21 x 10-®, betrugen im Mittel 1,07 x 10-®in guter Übereinstimmung mit dem ersten Wert. Die K(1/2 Ordnung) fielen von rund 0,1 x 10-® auf 0,04 x 10~®,sie hatten sich also gegenüber den K (1/2 Ordnung) der erstenMessung nochmals stark verringert.Ähnliches ergab die Untersuchung des Tetraphenyl-diisopropyläthans(ifd„pr4,5 X 10-® bei 8 6 ,6 ®).Hiernach ist abschließend festzustellen; Der disproportionierendeZerfall der Tetraphenyldialkyläthane verläuft nach


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V III. 193der 1. Ordnung. Damit scheidet für den Mechanismus Fall laaus. Es konunen die Fälle Ib oder II in Frage, zwischendenen in folgender Weise weiter unterschieden werdenkann:Geht die Disproportionierung über Radikale (Fall Ib), somuß sie überhaupt ausbleiben, wenn man die Radikale sofortnach ihrer Bildung aus dem Äthan mit einem Reagens, etwamit Sauerstoff, abfängt. Ist die Disproportionierung eine vonder Radikaldissoziation des Äthans unabhängige selbständigeZerfallsreaktion des Äthans (Fall II), so wird man zwar beiGegenwart von Sauerstoff erheblich weniger Disproportionierungsproduktefinden als ohne Sauerstoff, da alle in demSystem(R + (H)) + (R - (H)) ■


194 Ziegler, W hitney und Herte,Die gemesBenen Geschwindigkeitskonstanten betragenK ge meBseufür (C,H 5 ),(CH3 )C-C(CH3 )(C,Hj), bei 80» 161,6x10-» 19,3*) X IO"*,. (C,H 5 ),(C,H,)G-C(C,H 5 )(C.H,),bei 20» 114,7x10-» 1,1 2x10-»„ (C,H 3 )j(i-C5 H,)C-C(i-C3 H,)(C,H 6 ),b e i 8 6 ,6 « 15700t) X 1&-» 4,5X 10-»bei 2 0 »,•) Ans K^p bei 77,2» und 8 6 ,8 » ber.t) Aus Kgjmeasen^^'' ® = 25,1 Cal ber.^ d pDanach wäre für den ersten Kohlenwasserstoff bei 80®®di9 s =^ 10-»— 19,3 X 10“» = 142,3 X 10-», für den zweitenK jis, = 114,7 X 10-»— 1,12 X 10-» = 113,6 X 10-».Die an den in der voranstehenden Arbeit gemessenenZerfallskonstanten notwendigen Korrekturen wären im erstenFall sehr merklich, im zweiten Fall würden sie innerhalb derFehlergrenze bleiben, im dritten wären sie praktisch = 0.Die Zahlen sind im übrigen ein sehr eindrucksvoller Beweisdafür, daß sich Kohlenwasserstoffe wie die oben angeführtenin ihren Disproportionierungstendenzen sehr stark unterscheidenkönnen. Denn die Verhältniszahlen iCdiBs: sindin den drei Fällen von den Größenordnungen 8 :1, 100:1 und3500:1.Die Anteile des disproportionierten und des oxydiertenÄthans unter den oben gegebenen Voraussetzungen würdenbeim Tetraphenyldimethyläthan im Verhältnis 19,3 :142,3,„ Tetraphenyldiäthyläthan „ „ 1,12:113,6,„ Tetraphenyl-diisopropyläthan „ „ 1 ; 3500stehen, d. h., im ersten Fall würden auch bei intensiver Oxydationwährend des Zerfalls immer noch 12 Proc., im zweiten1 Proc. Disproportionierungsprodukte entstehen. Im drittenFall wäre die Disproportionierung völlig zu vernachlässigen.Der Entscheid zwischen Fall Ib und I I ist dann einfachdadurch möglich, daß man in dem durchoxydierten Materialnach den Disproportionierungsprodukten sucht. Findet mansie in den richtigen Mengen, so liegt der Fall I I vor. Sind sienicht nachzuweisen, so handelt es sich um Fall Ib.Es leuchtet ohne weiteres ein, daß solche Versuche nurbeim Tetraphenyldimethyläthan Aussicht auf Erfolg boten.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V 111. 195Denn es erschien wohl möglich, in einem nicht einfach zusammengesetztenGemisch organischer Substanzen 12 Proc.eines bestimmten Substanzanteils aufzufinden, es war abernicht daran zu denken, die präparativen Methoden so zu verschärfen,daß sie 1 Proc. noch sicher nachzuweisen gestattethätten. Wir haben daher die diesbezüglichen Versuche amTetraphenyl-dimethyläthan aufgenommen.Unser Plan erschien uns trotz allem zunächst problematisch,da bei Beginn der Arbeit nicht übersehen werdenkonnte, was eigentlich im Verlauf der Autoxydation des genanntenÄthans bei der notwendigerweise ziemlich hohen Versuchstemperatur(80—90®) gebildet wird. Es konnte gut sein,daß durch sekundäre Veränderungen der Autoxydationsprodukteähnliche Substanzen entstanden wie bei der Disproportionierung,und damit wären unsere Absichten undurchführbargewesen. Hier kam uns jedoch der glückliche Umstandzu Hilfe, daß der Oxydationsverlauf bei Gegenwart von Pyrogallolsich als sehr einfach und übersichtlich herausstellte.Wir arbeiteten selbstverständlich von vornherein mit diesemZusatz, um genau die gleichen Verhältnisse zu haben wie inden kinetischen Versuchen der 17. Mitteilung und um Komplikationendurch Kettenreaktionen der labilen Peroxyde vomTyp RO* zu vermeiden. Wie in der 16. Mitteilung schon erwähntwurde und in der nächsten Abhandlung im einzelnenbesprochen wird, entsteht mit Pyrogallol das Hydroperoxyd(0 ,H 5)2(CH3)C-0 -0 -H, das die Versuchstemperatur anstandslosverträgt und sich nach der Aufarbeitung leicht wegen seinervorzüglichen Krystallisationsfähigkeit von den etwa vorhandenenDisproportionierungsprodukten trennen läßt.Diese müssen, wie eingangs erwähnt, äquivalente Mischungenvon asymm. Diphenyläthylen und Diphenyläthan sein,von jedem wäre je 6 Proc. des eingesetzten Gewichts an Tetraphenyldimethyläthanzu erwarten. Die Substanzen sind vomüberschüssigen Pyrogallol und dessen Dehydrierungsproduktenleicht wegen ihrer Unlöslichkeit in Wasser und Flüchtigkeitmit Wasserdampf zu trennen.Unsere ersten Bemühungen richteten sich auf den Nachweisder Bildung des genannten äquimolekularen Gemischesla*


196 Ziegler, W hitney und Berte,von Diphenyläthylen und Diphenyläthan, doch sahen wirbald ein, daß dies wenig Zweck hatte. Das 1 , 1 -Diphenyl-äthylhydroperoxydvon der Autoxydation läßt sich zwar zu über70 Proc. aus dem Radikalgemisch abscheiden, doch ist seinerestlose Beseitigung nicht möglich. Bei verschiedenen für dieAbtrennung der Disproportionierungsprodukte notwendigenOperationen geht es in Diphenyläthanol (OgH5)2C(OH)CH3 undauch in aysmm. Diphenyläthylen über, das Diphenyläthylenist deshalb für die Disproportionierung nicht charakteristisch.Als wir dies erkannt hatten, haben wir in den Autoxydationsansätzennur noch nach dem asymm. Diphenylätfeongesucht. Denn diese Substanz kann sich aus dem Hydroperoxydnicht bilden, sie kann, wenn sie gefunden wird, nur durchanfängliche Disproportionierung des 6 -fach substituiertenÄthans entstanden sein. Der Nachweis des asymm. Diphenyläthansist nun in folgender Weise sehr scharf und mit hoherEmpfindlichkeit möglich.Es läßt sich so einrichten, daß man durch Dampfdestillationeine Substanzmischung erhält, die nur noch 1,1-Diphenyläthanol,1,1-Diphenyläthylen und 1,1-Diphenyläthan enthält.Darin wird durch etwas Schwefelsäure in Eisessig Diphenyläthanolin Diphenyläthylen umgewandelt. Es handelt sichdann nur noch um Nachweis und möglichst quantitative Erfassungdes Diphenyläthans im Gemisch mit asymm. Diphenyläthylen.Physikalische Methoden sind hierfür nicht scharfund charakteristisch genug, dagegen läßt sich mit Vorteileine chemische Methode anwenden:Phenylisopropylkalium, ein leicht zugängliches metallorganischesReagens, mit.dem der eine von uns in anderenZusammenhängen viel gearbeitet hat^), addiert sich unmeßbarrasch an asymm. Diphenyläthylen*):(C,H,),C:CHj + KC(CH3),.C,H5 = (C.H5)2C-CH,C(CH3),C,H,K |( C 0 .)____________(C.H,),C.CH,C(CH3),C,H,COOK*) Vgl. besonders B. 61, 253 (1928)*; A. 473, 1, 57 (1929).*) Vgl. 1 )*.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X V Ill. 197Leitet man sofort nach dem Zusammenhringen der SubstanzenCOj ein, so bildet sich die zugehörige Carbonsäure nebenPhenylisobuttersäure aus dem Überschuß des Reagenses. Alseinzige jetzt noch flüchtige Substanz bleibt das as-Diphenyläthanübrig. Dieses läßt sich nach Abtrennung wiederumzweckmäßig mit Phenylisopropylkalium nachweisen und charakterisieren*),denn bei mehrstündigem Stehen mit diesemReagens setzt es sich um im Sinne der Gleichung:(C,H,),CH-CH3 -I-C,H5 (CH,).CK = (C.H,),9 CH3 + C,H,(CH,),CH.KMit Kohlendioxyd entsteht a,a-Diphenylpropionsäure —(CgH5)20(CHs)C02H — und — aus dem Reagensüberschuß —Phenylisobuttersäure — C8H5(CH3)2C • CO2H —, die sich aufGrund ihrer ganz verschiedenen Flüchtigkeit durch Sublimationi. V. trennen lassen, wobei die Diphenylpropionsäure imRückstand bleibt bzw. bei höherer Temperatur auch nochübergeht. Nach diesem Prinzip haben wir in Vorproben nochaus 0,1 g Diphenyläthan 56 Proc. d. Th. Diphenylpropionsäuregewinnen können.Unsere Autoxydationsversuche wurden entsprechend denin der 17. Mitteilung gemachten Feststellungen in hoher Verdünnimgdurchgeführt; als Lösungsmittel diente Chlorbenzol.Dadurch wird das asymm. Diphenyläthan zunächst mit einer2000-fachen Menge Chlorbenzol verdünnt erhalten. Deshalbhaben wir geprüft, ob durch das Abdestillieren des Lösungsmittelsviel Diphenyläthan verloren geht. Arbeitet man miteiner guten Kolonne, so kann man auch nach der Beseitigunggroßer Mengen Chlorbenzol über 60 Proc. d. Th. des Diphenyläthansin Form der richtig schmelzenden Diphenylpropionsäurenachweisen.In den definitiven Versuchen wurden 20 g Tetraphenyldimethyläthanbei Gegenwart von Pyrogallol in Chlorbenzolautoxydiert. Sie hätten bei Gültigkeit des Schemas II 1,2 g Diphenyläthanliefern müssen. Tatsächlich wurde die Substanznicht gefunden, was etwa bedeutet, daß sicher nicht mehr alshöchstens 0,1—0,2 g vorhanden gewesen sein können.1) Vgl. A. 479, 175 (1930).


198 Ziegler, W hitney und Herte,Als wir dann im Kontrollversuch dem gleichen Autoxydationsansatzvon Anfang an 1 g asymm. Diphenyläthan zumischten,konnten am Schluß sofort 0,6 g, das sind 67,5 Proc.d. Th. an a,a-Diphenylpropionsäure gewonnen werden.Es ist hierdurch mit jeder nur erreichbaren Sicherheitnachgewiesen, daß durch Gegenwart von Sauerstoff der disproportionierendeZerfall völlig unterbunden wird, d. h. vonden verschiedenen diskutierten Reaktionsmechanismen bleibtnur noch Fall Ib als möglich übrig.Die Disproportionierung ist somit ein direkter Austauscheines H-Atoms zwischen zwei Radikalen im Zweierstoß, einselbständiger direkter disproportionierender Zerfall der Tetraaryldialkyläthaneexistiert nicht.Daraus ergibt sich u. a. die Folgerung, daß die in der17. Mitteilung angegebenen Werte der Zerfallskonstantensolcher Äthane korrekt sind. Weitere Folgerungen sind in der16. Mitteilung besprochen.Zum Schluß noch einige Bemerkungen zur Temperaturabhängigkeitder Disproportionierung; Aus den vorn gemachtenAngaben läßt sich ausrechnen, daß die Disproportionierung desTetraphenyldimethyläthans zwischen 70® und 80“ bzw. 80®und 90® die Temperaturkoeffizienten von 3,9 bzw. 3,63 hat.Beide führen übereinstimmend zu einer Aktivierungsenergieder Disproportionierung von fast genau 32 Cal. Die Aktivierungsenergiedes Zerfalls in Radikale wurde in der 17. Mitteilungzu 30,0 Cal angegeben. Die Differenz von 2 Cal liegtaußerhalb der Fehlergrenze. Die Aktivierungsenergie der Disproportionierungist eine zusammengesetzte Größe. Es läßtsich leicht zeigen, daß sie die Summe aus Dissoziationswärmeund Aktivierungsenergie der eigentlichen DisproportionierungR + R = (R + (H)) + (R —(H)) sein muß. Die Dissoziationswärmeist die Differenz der Aktivierungsenergie des Äthanzerfallsin Radikale und der Aktivierungsenergie der Rückassoziationder Radikale zum Äthan (beim Hexaphenyläthanist diese letzte Größe mit 19— 12 Cal = 7 Gal bekannt). Es istdann leicht einzusehen, daß die 2 Cal, um die die Aktivierungsenergieder Disproportionierung die Aktivierungsenergie desRadikalzerfalls übersteigt, die Differenz zwischen den Akti-


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohletistoffs. X V Ill. 199Vierungsenergien der beiden verschiedenen, zwischen zwei Diphenyläthylradikalenim Zweierstoß möglichen Prozesse seinmuß. Für die Disproportionierung ist eine um 2 Gal größereAktivierungsschwelle zu überwinden als für die Rückassoziationzum Äthan. Das stimmt damit überein, daß (vgl. MitteilunglG)die Rückassoziation offenbar auch viel schneller verläuft alsdie Disproportionierung, und es entspricht auch dem, was mangefühlsmäßig erwartet, da die Disproportionierung wegen derNotwendigkeit der Ablösung eines H-Atoms der komphziertereVorgang ist.Der DeuUchen Forschungsyemeinschaft danken wir für Unterstützungdieser Arbeit.Beschreibung der Versuche.Kinetische Messungen (W hitney).D isproportionierung des Tetraphenyldimethyläthans.Obwohl Ziegler und Schnell') bereits festgestellt hatten,daß Tetraphenyldimethyl- und -diäthyläthan sich beim Erhitzenglatt disproportionieren, wurde nochmals nachgeprüft,ob wirklich die Disproportionierung die allein nachweisbareReaktion ist. Zu diesem Zweck dienten die folgenden Versuche.1. 0,0930 g Tetraphenyldimethyläthan lösten wir unterStickstoff im 10-fachen Volum, d. h. in 0,93 ccm Brombenzolund erhitzten 5 Stunden auf 100®. Diese Lösung gab nach demAbkühlen in der 5 mm-Kammer des Zeißschen Laboratoriums-Interferometersgegen reines Brombenzol bei 21,3® eineDifferenz von 980 Skalenteilen. Eine Mischung von 0,1058 gas-Diphenyläthylen + 0,1074 (statt richtig 0,1070) g asymm.Diphenyläthan = 0,2132 g Mischung + 2,13 ccm Brombenzolgaben ähnlich eine Differenz von 960 Skalenteilen. Die Übereinstinmiungist gut, wenn man den kleinen oben vermerktenWägefehler in Rechnung stellt und beachtet, daß die Fehlerder Abmessung der 2,13 ccm Brombenzol in das Resultateingehen.') a. a. O.


200 Ziegler, W hitney und Herte,2. Ähnlich bereitete Proben disproportionierten Äthans(0,14—0,35 g Subst. + 2,5 ccm Brombenzol) ließen wir nachVerdünnung mit 15 ccm Chloroform in bekannter Weise mitBrom aus angesäuertem Bromid-Bromat unter gutem Schüttelnreagieren und titrierten nach Kaliumjodidzusatz mit Thiosulfatzurück. Wir fanden 49,4 Proc. und 49,4 Proc. der Subst.asymm. Diphenyläthylen statt 49,7 Proc. In reinem asymm.Diphenyläthylen fanden wir nach dem gleichen Verfahren98,8, 98,9 und 99 Proc.Danach durfte die Grundlage der Versuche als genügendsichergestellt angesehen werden.Das Tetraphenyldimethyläthan zu diesen und den folgendenVersuchen reinigten wir durch Auflösen des Rohproduktsin Äther, Filtrieren und Eindampfen i. V. unter Nj.H erstellung der Lösungen des T e trap h e n y l­d im e th y läth ans.Es ist wichtig, die zur Disproportionierung kommendenLösungen unter völligem Luftausschluß herzustellen. Dazudiente die in Fig. 1 gezeichnete Vorrichtung.A , — -Fig. 1.Das Äthan wird in den zunächst oberhalb B -B von der Apparaturgetrennten Teil bei S eingewogen. Darauf führt man von oben den EisenstempelE ein, schmilzt bei C zu, evakuiert von D aus einige Zeit möglichsthoch und schmilzt dann auch hier i. V. ab. Alsdann schmilzt man diesenApparateteil an die größere Füllapparatur, wie in der Fig. 1 angegeben, an.Man evakuiert jetzt von ö her, spült mehrmals durch Auffüllen mitStickstoff von H her mit nashfolgendem Evakuieren und erhitzt die ganze


Zur Kenntnis des-„dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V Ill. 201Apparatur (ohne die Substanz) noohmale zur Vertreibung der Lufthautmögliohst hoch mit einer Fäohelflamme. Schließlich füllt man wiedermit N, und destilliert durch 0 unter Gegenleiten von N, (von H her)50—60 com Brombenzol im Stickstoffstrom ein (vorher unter N, ausgekocht).Dann schmilzt man bei ö zu, kühlt auf - 80“, evakuiert zunächstim Wasserstrahlvakuum, darauf, wenn das Brombenzol erstarrt ist, miteiner guten Quecksilberdampfstrahlpumpe */i Stunde lang und schmilztbei J ab.Nach dem Auftauen kann man jetzt die dünne Glasscheidewand Kmagnetisch zertrümmern, die Lösung durch geeignetes Neigen der Apparaturherstellen und auf die Ampullen A —Aa verteilen. In jede Ampullekommen etwa 4,5 ccm Lösung. Das große Gefäß L muß völlig entleertsein. Die Ampullen werden jetzt in einem langen, rinnenförmigen Gefäßalle auf einmal mit CO,-Aceton gekühlt, der Reihe nach mit einemkleinen Flämmchen abgeschmolzen und bei —80“ bis zum Versuchsbeginnaufbewahrt.Anschließend werden die Ampullen auf Versuchstemperatur gebracht,einzeln nach verschiedenen Erhitzungsdauern herausgenommen,rasch abgekühlt und wieder bei - 80“ eingefroren. Man kann dann inRuhe die Ampullen einzeln auftauen, öffnen und interferometrisch gegenBrombenzol vermessen. Die Vermessung kann unter Luftzutritt vorgenommenwerden, da das Tetraphenyldimethyläthan bei Zimmertemperaturauch in Lösung praktisch unempfindlich gegen Sauerstoff ist.Den Endpunkt der Reaktion liefert jeweils eine Ampulle, die 5 Stundenauf 100“ erhitzt worden ist. Um die anfänglich infolge des allmähUchenTemperaturanstiegs beim Anheizen auf Versuchstemperatur nur wenigdefinierten Verhältnisse auszuschalten, ist es zweckmäßig, die interferometrisohenMessungen erst von der 2. oder 3. Ampulle ab zu zählen, d. h.der Zeitpunkt des Abschreckens einer solchen Ampulle wird als 0 vermerkt,die Skalendifferenz dieser Ampulle gegen reines Brombenzol giltals Anfangswert der Messung.In dieser Weise sind die verschiedenen im allgemeinen Teilfür Tetraphenyldimethyläthan wiedergegebenen Messungenentstanden.D isproportionierung des Tetraphenyldiäthyläthans.Die Lösungen dieser Substanz wurden stets direkt in den Interferometerkammem(2 bzw. 4 cm Schichtdicke) unter Stickstoff hetgestellt.Zu diesem Zweck waren für die Kammern besondere kleine Metalldeckelmit zwei senkrecht aufgesetzten Metalltuben hergestellt worden (Fig. 2).Durch einen Tubus führt ein Metallröhrchen (ü) zum Einleiten von Stickstoff.Es trägt unten ein Rührblatt (B).


202 Ziegler, W hitney und Herte,Man fällt die Kammer mit N,, hebt den Deckel einen Augenblickund füllt die Substanz ein, leitet nochmals N , dtiröh und füllt dann durchden zweiten Tubus das Lösungsmittel ein. Es ist unter ausgekochtund steht in einer Bürette imter Nj. Man läßt jetzt zwecks Rührung nocheinige Zeit Stickstoff durch die Lösung perlen und unterstützt die Rührungdurch Drehen des Röhrchens nebst Rührblatt bis, naoh etwa 6 Minuten,die Lösung klar ist. Jetzt zieht man das Röhrchen (R ) hoch, verstopftden zweiten Tubus und läßt die Kammer unter gelindem NfÜberdruckMerftromettrkmmerFig. 2.stehen. Nach weiteren 30— 40 Minuten zum Temperaturausgleioh kannman m it den Ablesungen beginnen.D ispro p o rtio n ie ru ng des Tetraphenyldiiso p ro pyläthans.Die Substanz wurde disproportioniert wie das Tetraphenyl-dimethyläthan.Das Einfüllen der Lösungen in die Interferometerkammer mußjedoch unter Stickstoff geschehen, da die Lösungen bei Zimmertemperaturschon merklich empfindlich gegen Sauerstoff sind.Pr¶tive Versuche.T rennung von asymm. D ip h e n y lä th a n und asymm.D ip h e n y läth y le n .C h arakterisierung des Äthans.4 g eines Gemischs gleicher Gewichtsmengen Diphenyläthan und-äthylen wurden mit 80 com einer0,19 molaren Lösung von C,H 5 (CH,),CK‘)in Äther zusammengebracht and 5 Min. stehen gelassen. Dann leiteteman trocknes Kohlendioxyd ein bis zur Entfärbung und schüttelte dieätherische Lösung ansolhließend mit Wasser und verdünnter NaOH aus.Die alkalischen Lösungen gaben beim Ansäuern (heiß) eine bald krystallinwerdende Fällung, die man nach dem Trocknen in einem Sublimations-*) a. a. O.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V III. 203spparat im Höohstv. auf 40—50® braohte. Dabei sublimierte etwasPhenyl-isobutters&ure') (Schmelzp. 77—78°) heraus. Der Bfickstand(Sohmelzpunkt roh 168— 164") wog 3,2 g = 84 Proo. d. Th. Die Substanzist Ton Ziegler und B&hr*) schon beschrieben worden.Der im Äther verbliebene neutrale Rückstand (2,13 g) zeigte denSiedep.,, 137®. Er war gegen Brom ges&ttigt. Das Ol blieb unter Stickstoff24 Stunden lang mit 80 ccm 0,2-molarer ätherischer C,Hj (CH,),C-K-Löflung stehen. Es hatte sich dann unter starker Aufhellung der Lösungder Hauptteil des gebildeten (C,H,),(CH,)CK als dunkler Niederschlagabgesetzt. Wir leiteten abermab CO, ein und schüttelten die saurenAnteile mit Wasser und verdünnter Lauge aus. Die wie oben abgeschiedenen,völlig krystallinen Säuren wurden wieder bei 40—50® i. Höchstv.von der Phenylisobuttersäure (0,82 g) befreit. Erhalten als nicht flüchtigenRückstand: 1,6g (64 Proc.) d. Th. a,a-Diphenylpropionsäure, Schmelzpunktroh 165—172®, nach einmaligem Umlösen aus Methanol 172— 174®,der Literaturangabe*) entsprechend.Eine Wiederholung der Operation mit 2 g des Gemisches lieferten69 Proc. d. Th. an Diphenylpropionsäure. Aus 0,1 g asymm. Diphenyläthankonnten ähnlich 0,07 g ===56,6 Proo. d. Th. der gleichen Säure gewonnenwerden.Nachweis von asymm. D ip henyläth an neben asymm.D iphenyläthylen in viel Chlorbenzol.Wir lösten je 1 g asymm. Diphenyläthan und -äthylen in 2 LiterChlorbenzol und destillierten das Löstingsmittel i. V. (Siedep.: 26®) aneiner guten Kolonne langsam ab. Es blieben 1,92 g eines schwerer destillierbarenRückstandes vom Siedep.,, 139— 140®: 1,78 g = 89 Proo. deseingesetzten Materials. Das Produkt war frei von Chlorbenzol. WeitereVerarbeitung mit 62 ccm 0,2-molarer Phenylisopropylkaliumlösung wieoben gab zunächst 1,1 g der aus dem Äthylen durch Addition hervorgehendenSäure (57,3 Proo. der auf 1 g asymm. Diphenyläthylen berechnetenTheorie).Die ätherische Schicht wurde zunächst mit Dampf destilliert, dasmit Äther isolierte Destillat i. V. destilliert (Siedep.: 136— 140®). Erhalten0,71 g farbloses gesättigtes öl (vor der letzten Destillation 0,85 g). DieSubstanz hatte die physikalischen Konstanten des asymm. Diphenyläthans;n>»dl»Asymm. Diphenyläthan . . 1,5662 1,5725 1 , 0 0 1Destillat.............................. 1,5659 1,5717 1,004Asymm. Diphenyläthylen . | 1,6009 1,6087 1,025») A. 487, 255 (1924).2) B. ei, 253, 260 (1928). •) B. 14. 1595 (1881).


204 Ziegler, W hitney und Herte,Die weitere Behandlung m it PhenylisopropylkaUum gab 0,77 g(87,5 Proo. d. Th.) an a.a-Diphenylpropionsäure vom Sohmelzp. 172— 174“.A utoxydationsversuche.Von einer ganzen Reihe verschiedener Versuche beschreibenwir lediglich zwei besonders wichtige:1. 2000 oom Chlorbenzol + 1,25 g Benzoesäure wurden in einem mitGaseinleitungsrohr, Rührer und Rüokflußkühler versehenen Kolben ineinem selbstregulierenden Bad auf 85“ ± 0,2“ erhitzt. Man leitete einenlebhaften Sauerstoffstrom duroh und trug unter gleichzeitigem starkenRühren in Abständen von je 5 Minuten 20-mal je 2,1g Pyrogallol und kurzdarauf je 1 g Tetraphenyldimethyläthan ein. Bei der angegebenen Temperaturbeträgt die Halbwertszeit des Äthans etwa 2 Minuten. Nach5 Minuten sind somit nooh jeweils etwa 20 Proc. des Äthans vorhanden.Man erkennt, daß bei dem angewendeten Verfahren die Äthankonzentrationin der Lösung 0,5 Promille höchstens vorübergehend ganz unwesentlichüberschreiten konnte. Eine niedrige Konzentration ist aber nach denS. 152 niedergelegten Erfahrungen Bedingung für einen glatten Reaktionsverlauf.Am Schluß wurde noch i/j Stunde weiter unter Sauerstoffgerührt.Nach dem Erkalten saugten wir zunächst das ausgefallene Pyrogallolund dunkle oxydierte Anteile desselben ab und befreiten das Chlorbenzoldiirch mehrmaliges Ausschütteln mit Wasser restlos vom Pyrogallol.Darauf destillierten wir das Chlorbenzol wieder an der Kolonnei. V. (Bad 35“) langsam ab. Aus dem Rückstand schied sioh nach kurzerZeit das gebildete 1,1-Diphenyläthyl-hydroperoxyd als leicht orangegefärbte Krystallmasse aus. W ir digerierten kalt mit Petroläther (40— 60“)und saugten ab. Erhalten 17,6 g des rohen (aber schon weitgehend reinen)Hydroperoxyds') (74,7 Proc. d. Th.). Der Petroläther wurde abdestilliert,der Rückstand erschöpfend mit Dam pf behandelt und das Destillat mitÄther gesammelt. Naoh der restlosen Beseitigung des Lösungsmittelserhitzten wir den Rückstand 20 Minuten lang in 20 com Eisessig mit0,1—0,2 ccm Schwefelsäure auf dem Wasserbade (um Diphenylcarbinolin asymm. Diphenyläthylen umzuwandeln) und destillierten erneut mitWasserdampf. Die Harzrückstände aus beiden Dampfdestillationenbetrugen zusammen 0,58 g.Das bei der zweiten Dampfdestillation übergegangene ö l wurdewiederum mit Äther gesammelt, mit Alkali von Essigsäure und — nachdem Trocknen — vom Äther befreit. Den Rückstand — 1,69 g — erhitztenwir nooh einige Zeit i. V. auf 100“ und behandelten ihn dann wie üblich,in wenig absol. Äther gelöst, 5 Minuten lang m it 110 com 0,19-molarer*) Die weitere Untersuchung dieses Peroxyds ist der Inhalt derfolgenden Mitteilung.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X V III. 205Phenyliaopropylkaliumlfisung und entfernten die metallorganieohen Produktemit CO,. Die ätherische Lösung lieferte bei einer erneuten DampfdestiUationnur nooh 0,53 g öl, von denen bei 125—128» (10 mm) etwa0,2—0,3 g übergingen. Der Rest destillierte auch bei 190» (Bad) nooh nicht.Das öl hatte 89,9 Proo. C und 8,0 Proc. H gegen 92,3 Proc. C und7,7 Proc. H bei Diphenyläthan. Wir ließen die wenigen erhaltenen Tropfen24 Stunden lang mit 10 com 0,2-molarer C,Hj (CHj),CK-Lösung stehen.Bei Anwesenheit von Diphenyläthan hatte sich im Verlauf dieser Zeitregelmäßig ein starker, dunkler Niederschlag von Diphenyläthyl-kaliumgebildet. Im vorliegenden Fall war diese Erscheinung nicht zu beobachten.Die weitere Aufarbeitung mit 0 0 , gab dann auch keine Spur a,a-Diphenylpropionsäure.2. Einem ähnlichen Versuch, bei dem aber zur Verschärfung der Bedingungen4000 ccm Chlorbenzol angewandt wurden (mit 10-mal je 4,2 gPyrogallol und 2,0 g Tetraphenyldimethyläthan) wurde von Beginn an 1 gasymm. Diphenyläthan zugesetzt. Nach der letzten Wasserdampfdestillationerhielten wir diesmal 1,61 g öl (also fast genau 1 g mehr als beiVersuch 1). Hieraus entstanden weiter 0,6 g = 67,5 Proc. a,a-Diphenylpropionsäurevom Schmelzp. 172— 174».Gegen diese Versuche konnte noch ein Einwand gemacht werden:Nach neueren Erfahrungen addiert sich Isobutan bei Gegenwart vonSchwefelsäure an Isobutylen zu (CH,),CH-CH,-C(CH,)j. In einerPhase der Aufarbeitung wird in Eisessig mit etwas Schwefelsäure erhitzt.Dabei bildet sich sicherlich — wie im allgemeinen Teil gezeigt — etwasasymm. Diphenyläthylen. Wenn dies unter den Versuchsbedingungen etwaauch Diphenyläthan addieren würde, könnte dies zu Verlusten an diesemKohlenwasserstoff und damit zu Fehlschlüssen führen. Wir haben daherin einem letzten Versuch asymm. Diphenyläthan unter unseren Versuchsbedingungenmit überschüssigem as}rmm. Diphenyläthylen in Eisessig-H,S0 4 erhitzt und dann nach der mehrfach gesohilderten Methodik aufgiiarbeitet.Wir erhielten anstandslos a,a-Diphenylpropionsäure in einerähnlichen Ausbeute wie sonst. Die diskutierte Komplikation spieltdemnach keine Rolle.


206Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.XIX*). Badikal-hydroperozyde; Pyrogallol als Antiozydaiu;von K. Ziegler und P. Herte.In den voranstehenden Mitteilungen ist mehrfach d,avondie Rede gewesen, daß die Autoxydation von 3-fach substituiertenMethylen bzw. den zugehörigen Äthanen bei Gegenwartvon Pyrogallol zu Hydroperoxyden der Form R-O-O-Hführt. Die Existenz dieser Reaktion ist früher schon vermutetworden®), es gelang indessen damals nicht, im Falle des alleinuntersuchten Triphenyhnethyls das Triphenyl-methyl-hydroperoxyd,das W ie la n d und Maier®) aus Hydroperoxyd undTriphenylchlormethan hergestellt haben, durch Autoxydationin krystallisierter Form zu gewinnen. Es läßt sich aber leichtzeigen, daß bei Gegenwart genügender Pyrogallolmengen ausTriphenylmethyl und Sauerstoff das normale Triphenylmethylperoxyd— (C6H5)3C-0 -0 -C(CgH5)3 — jedenfalls nicht entsteht,daß aber eine Substanz von Peroxydcharakter gebildetwird.Zu einem klaren Nachweis eines Hydroperoxyds gelangtenwir erstmals beim Tetraphenyl-dimethyläthan, da sich hierdas Produkt (CeH5)2(CH3)C-0-0-H durch eine ganz erstaunlicheBeständigkeit und vorzügliche Krystallisationsfähigkeitauszeichnet. Leitet man durch 80® warmes und mit Pyrogallolversetztes Chlorbenzol unter Rühren Sauerstoff durch undträgt dann allmählich in Portionen krystallisiertes Tetraphenyl-dimethyläthanein, so bleibt nach der leicht möglichenBeseitigung des überschüssigen Pyrogallols und seiner Dehydrierungsprodukteeine ziemlich hell gefärbte Lösung, dienach dem Einengen mit über 70 Proc. d. Th. krystallisiertes1,1-Diphenyl-äthyl-hydroperoxyd liefert. Die Substanz zeigt*) X V III., vgl. voranstehende Mitteilung.2) Ziegler u. E w ald , A. 504, 163 (1933).“) B. 64, 1207 (1931).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X IX . 207mit 8 6 ® fast den gleichen Schmelzpunkt wie 1,1-Diphenyläthanol,doch schmilzt sie im Gemisch mit diesem bei 62®.Geschmolzene Proben erstarren auch nach längerem Erhitzenauf wenig über ihrem Schmelzpunkt wieder und sind praktischunverändert. Bei 160® beginnt eine spontane Zersetzung unterAufschäumen, die in unübersichtlicher Weise verläuft. Inkonzentrierte Schwefelsäure eingetragen, zischt das Hydroperoxydauf und entflammt häufig. Gegen Lauge ist es auchbeim Erwärmen beständig. Aus angesäuerter Jodkaliumlösungmacht es, besonders rasch bei Gegenwart von etwas Eisessig,Jod frei.Die besondere Beständigkeit der Verbindung gibt sichdarin zu erkennen, daß die Substanz sich im Hochv. bei einerBadtemperatur von 70—75® völlig unzersetzt sublimieren läßt.Reinstes Triphenylmethylhydroperoxyd ist nach W ielandund Maier zwar auch längere Zeit haltbar, die Beständigkeitdes 1,1-Diphenyl-äthylhydroperoxyds scheint es aber nachden übrigen Angaben dieser Autoren nicht zu besitzen.Die Konstitution der neuen Verbindung ist durch folgendeReaktionen einwandfrei bewiesen: Kocht man sie mit Wasser,so läßt sich bald deutlich Wasserstoffperoxyd nachweisen.Dabei entsteht recht glatt 1,1-Diphenyläthanol. Das gleicheCarbinol wird erhalten, wenn man das Hydroperoxyd mitüberschüssigem Magnesiumbrombenzol umsetzt. Die Reaktionnimmt dann folgenden Verlauf:(C ,H .),C O O H + 2C,H.MgBr(!h .= (C ,H ,),C O M g B r + C,H,+C,HsOMgBrDas dabei gebildete Phenol wurde mit 75 Proc. d. Th. gefunden.Der freie Wasserstoff des Diphenyl-äthylhydroperoxyds besitztkeine merklich sauren Eigenschaften, doch kann er durchBehandeln mit Triphenylchlormethan und Alkali gegen einenTriphenylmethylrest ersetzt werden. Das entstehende gemischtePeroxyd entspricht in seiner Bildungsweise(C,H.),C ■O • O H + CI • C(C,HJ, (G.HJ.C O ■0 • C (C.H^),


208 Ziegler und Herte,der analogen Bildung von normalem Triphenylmethylperoxydaus Triphenylmethylhydroperoxyd nach W ie la n d und Maier.Ein analoges Hydroperoxyd ist anschließend auch ausDiphenyldiäthyläthan erhalten worden, wenn auch etwasweniger glatt. Auch dieses ist im Höchstv. sublimierhar.Eine systematische Suche würde sicherlich noch vieleSubstanzen ähnlichen Typs zugänglich machen. Sie konntebisher noch nicht durchgeführt werden.Die Bedeutung der neu aufgefundenen Reaktion für denNachweis unbeständiger Radikale und als Bestätigung derExistenz eines Primäroxyds der Art R-Oa ist in der 16. Mitteilungeingehend gewürdigt worden. Daher soll nur nochdarauf hingewiesen werden, daß hier unseres Erachtens dererste Fall einer Reaktion vorliegt, der einen klaren Einblickin die Wirkungsweise des Pyrogallols als Antioxydans ermöglicht.Ziegler und E w ald haben gezeigt, daß die autoxydativenKettenreaktionen geeigneter Acceptoren bei Gegenwart vonTriphenylmethyl von der ArtR - + Oj = ROj;ROj + A = AOj + R\ _________________ Ivöllig zum Stillstand kommen, wenn man den MischungenPyrogallol zusetzt. Gemessen an der Reaktion des Triphenylmethylsallein ohne Acceptor geht allerdings der Sauerstoffverbrauchmit Pyrogallol auf das Doppelte hinauf. Bei Gegenwartvon Acceptoren dagegen, auf die das zugegebene Radikalein Vieltausendfaches der ihm äquivalenten Menge an Sauerstoffüberträgt, bleibt die Autoxydation bei Vorhandenseinvon Pyrogallol praktisch völlig aus. Denn die zur Entfaltungder katalytischen Wirkung notwendigen Mengen Radikal sindso gering, daß ihr eigener Sauerstoffverbrauch nicht zumerken ist.Die Wirkungsweise des Pyrogallols besteht nach den jetztvorliegenden Erfahrungen darin, daß es Wasserstoff abgibt undso reaktionsfähige valenzmäßig unabgesättigte Peroxyde zuHydroperoxyden stabilisiert. Es dürfte zulässig sein, dieseErkenntnis zu verallgemeinern und auch alle jene autoxy-


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X IX . 209dationshemmenden Wirkungen kleiner Pyrogallolzusätze ingleicher Weise zu deuten, bei denen man sich über die Naturder eigentlichen Träger der autoxydativen Kettenreaktionennoch nicht, wie im vorliegenden Falle der Katalyse durchRadikale, klar ist.Wir haben versucht, aufzuklären, was im einzelnen ausdem dehydrierten Pyrogallol wird. Der statistischen Wahrscheinlichkeitnach müßte es zunächst ein H-Atom abgebenund dadurch gleichfalls in ein Radikal übergehen. Dieseswürde sich weiter verändern. Die Aufarbeitung der Autoxydationsansätzelehrt, daß das dehydrierte Pyrogallol jedenfallsin eine höher molekulare, schwer lösliche und auch schwerflüchtige Substanz übergeht.Ihre Menge betrug bei Berücksichtigung kleiner, direktautoxydierter Pyrogallolanteile 0,75 Mol, d. h. die Reaktionverläuft insgesamt zwischen 4 Molen Radikal und 3 MolenPyrogallol. Wir vermögen vorläufig nicht zu sagen, ob hier einechtes stöchiometrisches Verhältnis vorliegt oder ob das rationaleZahlenverhältnis zufällig durch eine Übereinanderlagerungkomplizierter Reaktionsverläufe vorgetäuscht wird.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützungdieser Arbeit.Beschreibung der Versuche.a, a-DiphenyläthylhydroTperoxyd.Die Durchführung der Autoxydation und die Isolierungdes Peroxyds ist bereits in der voranstehenden Arbeit beschriebenworden. Das Hydroperoxyd läßt sich aus Benzol +Petroläther umlösen und bildet dann farblose Krystalle vomSchmelzp. 8 6 ®.3,875mg Subst.: 11,17mg CO,, 2,31mg H,0.C „H „0 , Ber. C 78,51 H 6,54Gef. „ 78,61 „ 6,67.Hydrolyse: 1. 2 g der Substanz wurden einer Destillationmit Wasserdampf unterworfen bis 2,5 Liter Wasser übergegangenwaren. Erschöpfende Extraktion des Destillats mitÄther lieferte 1,15 g 1,1-Diphenyläthanol vom Sahmelzp. 87®.AnnAlen der Chemie. 661. Band. 14


210 Ziegler und Herte,Mischprobe mit anderweitig hergestelltem Diphenyläthanolgab keine, mit dem Hydroperoxyd starke Depression.2. 0,2 g des Hydroperoxyds wurden mit 70 ccm Wasserunter Rückfluß gekocht. Nach 10 Minuten war die Reaktionauf HjOj mit Titanschwefelsäure in einer Probe schwach positiv,nach 20 Minuten sehr kräftig. Nach 5-stündigem Kochenkonnten 0,15 g Diphenyläthanol isoliert werden.Reaktion mit C ^^-M g B r. Eine unter Nj aus 17,4 g Brombenzol,2,6 g Mg und 50 ccm absol. Äther hergestellte Gri-gnardlösung wurde in zwei gleiche Teile geteilt und die eineHälfte mit Wasser und Salzsäure zersetzt. Die ätherischeLösung zogen wir mit verdünnter Lauge aus, entfernten denin der Lauge mitgelösten Äther durch Erwärmen und bestimmtendas darin gelöste Phenol nach Koppeschaar.Gef.; 0,0658g Phenol.In die zweite Hälfte trugen wir portionsweise 2 g Diphenyläthylhydroperoxydein, wobei jedesmal lebhaftes Auf siedenzu beobachten war. Dann zersetzten wir gleichfalls mit Wasserund Salzsäure und zogen den Äther mit Lauge aus. Darinfanden wir jetzt 0,724 g Phenol. Durch die Reaktion zwischenHydroperoxyd und Grignardschem Reagens waren somit0,724 — 0,0658 = 0,658 g = 0,007 Mol Phenol gebildet, d. h.75 Proc. d. Th.Die ätherische Lösung hinterließ nach dem Eindampfen1,2 g = 65 Proc. d. Th. Diphenyläthanol in krystalliner Form.T rity lie ru n g des D ip henyläthyl- hydroperoxyds.Wir lösten 2 g „Hydroperoxyd“ und 3 g reinstes Triphenylchlormethanin 25 ccm Benzol und schüttelten 9 Stundenlang mit 10 ccm 25 Proc. KOH. Dann trennten wir die Benzolschichtab und dunsteten sie ein. Der ölige Rückstand erstarrtenach einiger Zeit und lieferte dann, nach dem Digerieren mitÄther, Absaugen und Waschen 4,2 g farblose Krystalle, diesich aus Benzol-Methanol umlösen ließen. Schmelzp. 126 bis127».3,717 mg Subst.; 11,79 mg COj, 2,10mg H ,0.Ber. C 86,80 H 6,14Gef. „ 86,50 „ 6,28.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X IX . 211Bestim m ung der Menge des oxydierten Pyrogallols.Zu diesem Versuch diente ein Oxydationsansatz von 10 gTetraphenyldimethyläthan, 21 g Pyrogallol (Molverhältnis 1:3)und 0,25 g Benzoesäure in 400 ccm Chlorbenzol. Je 50 PortionenÄthan (zu 0,29 g) und Pyrogallol (0,42 g) Versuchsdauer250 Minuten (der Versuch gab 70 Proc. d. Th. krystallisiertes1.1-Diphenyläthanol). Das zusammen mit seinen Oxydationsproduktenaus dem Chlorbenzol abgesaugte Pyrogallol wogtrocken 19,5 g. Durch Eindampfen der Waschwässer konntenweitere 1,5 g Pyrogallol gewonnen werden. Zusammen 21 g,d. h. das eingesetzte Material war quantitativ zurückgewonnenworden.Die vereinigten Portionen wurden innig gemischt, dannzunächst 4 g der Mischung bei 100® im Höchstv. sublimiert,bis nichts mehr überging. Der Rückstand wog 1,11 g= 27,7 Proc. Das Sublimat bestand aus 2,89 g = 72,3 Proc.reinen Pyrogallols. Eine Wiederholung des Versuches mit 5 gder Mischung gab 27,2 Proc. Nichtflüchtiges und 72,8 Proc.Pyrogallol. Nichtflüchtiger Rückstand im Mittel 27,5 Proc.Zum Vergleich wiederholten wir einen Autoxydationsversuch,ließen aber das Tetraphenyldiphenyläthan weg. Erhaltenals nicht flüchtigen Rückstand etwa 2,5—3 Proc. desPyrogallols.Auf die Dehydrierung durch das labile Prunäroxyd desRadikals entfallen somit ziemlich genau 25 Proc. des angewandtenPyrogallols. Das Mengenverhältnis Radikal: Pyrogallolwährend des Versuches betrug genau 1:3, pro Radikalsind somit 3 X 0,25 = 0,75 Mol Pyrogallol verschwunden.a, a.-Di'phenyl'propyl-hydroTperoxyd.Eine Lösung von 0,125 g Benzoesäure in 1200 ccm Monochlorbenzolwurde unter Rühren und Durchleiten von Sauerstoffauf 30 ± 0,1® gehalten. Dann trugen wir in zeitlichenAbständen von 5 Minuten 10-mal je 0,5 g 1,1,2,2-Tetraphenyl-1 .2 -diäthyläthan -f 1 g Pyrogallol ein und rührten zum Schlußnoch 1 Stunde lang. Das Äthan hat bei der angegebenenTemperatur eine Halbwertszeit von ~ 1,30 Minuten.14*


212 Ziegler und Herte, Zur Kenntnis usw.Die Aufarbeitung lieferte nach dem Beseitigen des Pyrogallolsusw. 9,2 g eines braunen, dickflüssigen Harzes, das sichin der Flanune lebhaft zersetzte und das aus angesäuerter Jodkaliumlösung,namentlich bei Gregenwart von etwas Eisessig,Jod frei machte. Durch Anreiben mit Petroläther konnten miteiniger Mühe 1,7 g einer farblosen krystallinen Substanz abgetrenntwerden, die sich aus Petroläther umlösen ließ.Der Schmelzpunkt lag dann bei 66—67®, die zunächsttrübe Schmelze wurde bei 71® klar. Mischprobe mit 1,1-Diphenylpropanol(Schmelzp. 91—92®) 59°.Zwecks weiterer Reinigung sublimierten wir das Produkt2-mal im Höchstv. bei 65®. Dann schmolz es bei 81—82®, inMischung mit 1,1-Diphenylpropanol bei 6 8 ®.Die chemischen Eigenschaften sind denen des 1,1-Diphenyläthylhydroperoxydsähnlich.3,865mg Subst.: 11,14mg COj, 2,41mg HjO.CiöHi.Oj Ber. C 79,00 H 7,03Gef. „ 78,70 „ 6,93.Der im Vergleich zur oben zuerst beschriebenen Autoxydationdes Tetraphenyldimethyläthans weniger befriedigendeVerlauf dieser Reaktion hängt wahrscheinlich damit zusammen,daß das Pyrogallol bei 30® in Chlorbenzol nur sehr wenig löslichist. Die Lösungsgeschwindigkeit des Pyrogallols genügt dannvermutlich nicht, um stets eine ausreichende Pyrogallolkonzentrationaufrecht zu erhalten. Die Versuche sollen deshalbgelegentlich in anderen Lösungsmitteln wiederholt werden.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.XX*). Radikale als Katalysatoren der Antozydation;von K. Ziegler und K. Gänicke.Mit 1 Figur im Text.213In den voranstehenden Mitteilungen ist mehrfach auf dieEntdeckung von Ziegler und Ewald*) Bezug genommenworden, daß Triphenylmethyl als sehr wirksamer Sauerstoffüberträgergegenüber vielen ungesättigten Substanzen zu fungierenvermag. Für den Mechanismus dieser Katalyse wurdeein Kettenreaktionsschema der ArtR- + O, = R - O ,, R O , + A = AO, -|-R-\______________________________ Ivorgeschlagen, das nach den in der voranstehenden Arbeitbeschriebenen Beobachtungen als wohlbegründet angesehenwerden darf.Der seiner Zeit erreichte Stand der Untersuchung läßtsich etwa wie folgt kennzeichnen: Die Länge der Reaktionsketten,d. h. die katalytische Wirksamkeit des Triphenylmethyls,hängt ab von der verwandten Radikalkonzentrationund von der Art und insbesondere vom Reinheitsgrad desAcceptors. Mit abnehmender Konzentration des Triphenylmethylsnähern sich die (zunehmenden) Kettenlängen einemGrenzwert, der bei Acceptoren wie Styrol, Inden und Anisaldehydeinige 100 Glieder, beim BenzodimethylfulvenXeinige 1000 Glieder, bzw. nach sorgfältiger Reinigung bis zu55000 Glieder betrug.*) X IX ., vgl. voranstehende Mitteilung.*) Vgl. die 13. MitteUung dieser Serie, A. 504, 162 (1933).


214 Ziegler und Gänicke,In der weiteren Verfolgung dieser Erscheinung haben wirzunächst versucht, die Grenzkettenlänge für Benzodimethylfulvendurch weitere Reinigung des Acceptors noch weiter zusteigern, wobei die Vorstellung mitsprach, daß das Pulvengewisse Inhibitoren enthalten könne, die, ähnlich wie wir esvom Pyrogallol wußten, die Reaktionsketten frühzeitig abbrachen.Trotz mancher hierauf verwandten Mühe war es .unsjedoch bisher nicht möglich, den früheren Höchstwert von55000 Kettengliedern zu überbieten. Er wurde in unserenspäteren Versuchen nur knapp wieder erreicht. Es scheintdaher in diesem Falle bei etwa 50000 Kettengliedern ein wirklicher,durch die Natur des Acceptors selbst bedingter Grenzwertzu liegen.Fragt man nach der Natur des unter diesen Umständendie Reaktionskette^ abbrechenden Vorgangs, so wird man aneine Reaktion zwischen dem ungesättigten Acceptor selbst unddem Triphenylmethyl denken müssen, z. B. an eine Stabilisierungdes (CgH5)3C-0 -0 - durch Übergang in Triphenylmethylhydroperaxyddurch Aufnahme von Wasserstoff ausdem Acceptor. Die zur Aufklärung dieser Verhältnisse bestehendenexperimentellen Möglichkeiten sind bisher noch nichtweiter verfolgt worden. Viehnehr haben wir die Untersuchungin zwei anderen Richtungen fortgesetzt; Wir haben geprüft,wieweit die katalytische Wirksamkeit eine allgemein gültigeReaktion von Radikalen mit dreiwertigem Kohlenstoff ist, undwir haben unsere autoxydativen Kettenreaktionen weiter dazubenutzt, um die Wirksamkeit verschiedener Antioxydantienmiteinander zu vergleichen.I.Die Prüfung auf katalytische Wirksamkeit beschränktesich bisher auf die Gruppen der Tetraphenyl-dialkyläthane undder 9,9-Dialkyldixanthyle. Als Acceptor diente Benzodimethylfulven.Diese Substanz ist für derartige Versuche eigentlichnur bei 0® und darunter wirklich gut zu benutzen. Bei höherenTemperaturen steigt ihre eigene Empfindlichkeit gegen Sauerstoffsehr stark an. Gleichwohl kann man noch bis zu + 25®ganz gut mit Benzodimethylfulven arbeiten, da die Be­


Zur Kenntnis des „dreiwerligen" Kohlenstoffs. X X . 215schleunigung der Sauerstoffaufnahme durch zugesetzte labileÄthane bis dahin immer noch sehr deutlich ist. Für Substanzen,die erst über 25® merklich dissoziieren, sind andereAcceptoren, z. B. Cyclohexadien-(l,3), geeigneter.Besonders eindrucksvoll ist der Vergleich der katalytischenWirksamkeit von Tetraphenyldimethyl- und -diäthyläthan bei0®. Die Halbwertszeit der ersten Substanz beträgt bei 0®2,4 Jahre (aus Tab. 7, S. 161 berechnet), die der zweiten3,16 Stunden. Die folgende Figur gibt in Kurve I den Blindverbrauchdes Benzodimethylfulvens an Sauerstoff, in Kurve IIden Verlauf der Sauerstoffaufnahmenach Zusatz von rund0,02 g Tetraphenyldimethyläthanund in Kurve III schließlichden Gang der Sauerstoffabsorptionbei Gegenwart von0,028 g Tetraphenyldiäthyläthanwieder. Kurve I und IIunterscheiden sich praktischkaum, Kurve III zeigt einesehr kräftige katalytische Wirkungan, die in ihrem Anfangsteileiner Länge der Reaktionskettenvon etwa 700 entspricht.Der Unterschied in der Wirksamkeit der beiden Äthane istdemnach genau so, wie man ihn bei der starken Verschiedenheitder Halbwertszeiten (6600:1) erwarten sollte.Die Kurve III biegt bereits nach etwa 1 Stunde stark um,obwohl zu dieser Zeit die Hauptmenge des katalytisch wirkendenÄthans noch vorhanden ist. Dies hängt damit zusammen,daß nach dieser Zeit der Acceptor bereits durch Aufnahme vonmehr als der ihm äquivalenten Menge Sauerstoff erschöpft ist.Zur exakten Kennzeichnung der katalytischen Wirksamkeitist daher nur der Anfangsteil der Kurve geeignet.Auch das Tetraphenyldicyclohexyläthan ist ein wirksamerSauerstoffüberträger. 0,05 g des Äthans (0,1 Millimol bzw.0,2 Millimol des Radikals) bewirkten bei 0® in einer Mischungvon 10 ccm Benzodimethylfulven und 5 ccm Toluol eine Sauer-/, mf/K a m d e n n "xjim em rtfL I lmf 3 o u trih )ffa u fh a h m eI . o hn e ¿ u io tiM m /fS O H g T e tra p h e n y l-X _ U i = i r - f ^U> 60MmFig. 1.M !00 120


216 Ziegler und Gänicke,stoffaufnahine von 50 ccm in den ersten 15 Minuten. Nach90 Minuten mußte der Versuch bei einer Absorption von 380ccmSauerstoff wegen völliger Verharzung des Acceptors abgebrochenwerden. Die Halbwertszeit dieses Äthans ist bei0® 27,6 Stunden. In den ersten 15 Minuten sind demnach erst0,63 Proc. der Substanz zerfallen und rund^/iooo Millimol Radikalgebildet. Die Reaktionskette hat demnach hier (bei~ 2 Millimol absorbierten Sauerstoffs) rund 2000 Glieder.Diese Größenordnung entspricht ungefähr der Kettenlänge,wie sie auch mit Hexaphenyläthan in vergleichbarer Konzentrationbei nicht besonders gereinigtem Benzodimethylfulvenerhalten wird. Dabei ist zu beachten, daß die vergleichbarenKonzentrationen im Verhältnis der Halbwertszeitender zwei Äthane bei 0®, d. h. im Verhältnis 400:1 stehenmüssen, (tq = ~ 4 Minuten für Hexaphenyläthan in Benzodimethylfulven.)W ir haben die Prüfung auf katalytische Wirksamkeit dazubenutzt, um die Haltbarkeit des Tetraphenyldicyclohexyläthansin chloroformischer Lösung bei Zimmertemperatur zuuntersuchen. Zu diesem Zweck stellten wir unter Luftabschlußeine etwa 2-proc. Äthanlösung in Chloroform her, schmolzensie in Glaskugeln von etwa 1,5 ccm Inhalt ein und bewahrtensie bei Zimmertemperatur auf. Darauf wurden die Kugeln bei0® in 10 ccm Benzodimethylfulven + 5 ccm Toluol zertrünunertund die katalytischen Wirksamkeiten gemessen. Siesind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:Abnahme der katalytischen Wirksamkeiten von Lösungen des Tetraphenyldicyclohexyläthansin Chloroform beim Altem (20").Alter der LösungStunden0,633066741430,-Aufnahme (ccm)in 60 Minuten100802316108Die Eigenabsorption des Benzodimethylfulvens ist unterden oben angeführten Bedingungen von der Größenordnung


Zur Kenntnis des „dreiwertigen"' Kohlenstoffs. X X . 2178 ccm/Stunde. Man erkennt, daß das Tetraphenyldicyclohexyläthanbei Zimmertemperatur nach etwa 100 Stundenvöllig aus der Lösung verschwunden ist. Beruht die Konzentrationsabnahmeausschließlich auf Disproportionierung, sowürde diese mit einer Halbwertszeit von etwa 10—15 Stunden,d. h. rund 10-mal langsamer als der Zerfall des Äthans inRadikale (TüO= 70 Minuten) erfolgen. Hiernach würde sichdas Tetraphenyldicyclohexyläthan in der Disproportionierungganz anders verhalten als das Tetraphenyldiisopropyläthan(vgl. S. 141,194), dem es sonst ähnlich ist. Vielleicht ist aberauch Chloroform für die Haltbarkeitsprüfung von Äthanenkein ganz einwandfreies Lösungsmittel, was noch im einzelnenuntersucht werden soll. Wie dem auch sei, die eben beschriebenenVersuche beweisen jedenfalls, daß die katalytischeWirksamkeit an das Vorhandensein eines labilen Äthans inLösung gebunden ist und nicht etwa von irgendeiner Verunreinigungdes Äthanpräparats oder des Chloroforms herrührt.Die weiter untersuchten Di-alkyl-dixanihyle zerfallen bei0® noch langsamer als die eben besprochene Substanz. Es istTj für Dimethyl-dixanthyl . . . . 860 Stunden,, Di&thyl-dixanthyl . . . . 770 „„ Dibutyl-dixanthyl . . . . 1 1 0 „Daher sollte die katalytische Wirksamkeit dieser Substanzenkleiner sein als die des Tetraphenyldicyclohexyläthansund außerdem sollte Dibutyl-dixanthyl deutlich wirksamersein als die zwei anderen Dixanthyle. Beides trifft zu, denntatsächlich übertrugen 6 mg Diäthyldixanthyl (in 10 ccmBenzodimethylfulven + 5 ccm Toluol) bei 0® pro Stunde7,3 ccm Sauerstoff bei einer Eigenabsorption des verwandtenFulvenpräparats von 3,9 ccm/Stunde. Mehrverbrauch anSauerstoff = 3,4 ccm.6 mg Dibutyldixanthyl bewirkten eine Absorption von29 ccm/Stunde bei einer Eigenabsorption des Fulvens vonähnlicher Größenordnung wie im vorigen Versuch. Mehrverbrauchan Sauerstoff 25 ccm.Der Wert für Tetraphenyl-dicyclohexyläthan liegt, analogberechnet, bei etwa 200 ccm/Stunde. Man sieht, daß die katalytischenWirksamkeiten bei 0® angenähert proportional den


218 Ziegler und Gäniclce,Zerfallskonstanten (d. h. umgekehrt proportional den Halbwertszeiten)sind, wie es bei gleicher (Grenz-) Länge derReaktionsketten erwartet werden soll.Für Dimethyldixanthyl liegt keine genaue Messung bei0° vor. Die Wirkung der Dixanthyle bei hôherçn Temperaturengeht aus folgenden Angaben hervor:Je 10 mg0,-Absorpt.insgesamt(1 Stunde)ln 1 StundeMehrverbrauchdurch FulvenalleinDimethyldixanthylDiäthyldixanthyl .Dibutyldixanthyl .1525152516ccm134295175300315ccm471144911350ccm87181126187265Vom Dibenzyl-dixanthyl sind die Zerfallskonstanten bzw.Halbwertszeiten noch nicht genau bekannt. Man weiß jedoch,daß es wesentlich stärker dissoziiert als Dibutyl-dixanthyl.Seine Halbwertszeit dürfte nach gewissen Zahlenangaben vonC onant und Sloan*) bei 0® in der Größenordnung von einigenStunden liegen. Tatsächlich zeigt die Substanz die stärkstekatalytische Wirksamkeit unter allen von uns geprüftenDixanthylen:6 mg Dibenzyl-dixanthyl übertrugen bei 0" (auf 10oom Benzodimethylfulven+ 5 ccm Toluol) in 1 Stimde 200 oom Sauerstoff bei einerEigenabsorption des Fulvens von nvir etwa 8 ccm (Äthylkörper 3,4 com,Butylkörper 25 ccm).Mit diesen Versuchen dürfte erwiesen sein, daß freie substituierteMethylradikale offenbar ganz allgemein als Autoxydationskatalysatorenwirken können. Umgekehrt wird manaus dem Nachweis der Katalysatorwirkung in zweifelhaftenFällen auf den Eintritt von Radikaldissoziation schließendürfen.j jDie autoxydativen Kettenreaktionen der hier besprochenenArt werden, wie der eine von uns schon zusammen mit E w ald1) Vgl. insbesondere Am. Soc. 47, 577, letzter Absatz (1925).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X X . 219festatellte, durch typische Antioxydantien, z. B. Pyrogallol,unterbrochen. Die durch Radikale katalysierte Autoxydationmußte sich besonders eignen für den Vergleich der Würksamkeitverschiedener Inhibitoren untereinander. Wir haben— ohne zunächst Vollständigkeit anzustreben — einige orientierendeVersuche in dieser Richtung mit Triphenylmethyl alsRadikal gemacht.Das für diese Versuche benutzte Benzodimethylfulvenhatte eine Grenzkettenlänge (für kleine Radikalkonzentration)von etwa 2000 Gliedern. Wir arbeiteten mit einer Triphenylmethylkonzentrationvon “/5000-wobei die Reaktionskette inungestörten Systemen etwa 1200—1500 Glieder umfaßte.Unter diesen Umständen genügt bereits eine Konzentrationvon “ /50000 Pyrogallol, um die Kettenlänge auf 500 Gliederabsmken zu lassen. Bei Äquivalenz zwischen Radikal undPyrogallol wird die Kette nur noch 15 Glieder lang, d. i. Vioo desursprünglichen Betrages. Dies ist ein sehr starker Effekt,wenn man bedenkt, daß das Pyrogallol nur “/sooo ist und dieKonzentration des labilen Peroxyds nur einen verschwindendenBruchteil dieses Betrages erreichen kann, die Häufigkeitvon Stößen zwischen RO2 und Pyrogallol also sicher nichtgroß ist. Es ist seiner Zeit gezeigt worden*), daß die einzelnean einem Radikalmolekül einsetzende Reaktionskette außerordentlichrasch verläuft. Sie ist vermutlich in Bruchteileneiner Sekunde beendet. Die Acceptormolarität in unseren Versuchenwar 4,5-, d. h. in dem eben zuletzt beschriebenen Versuchfindet jedes R-Oj-Molekül in seiner Umgebung 22500-malsoviel Fulven wie Pyrogallol vor. Trotzdem konmit im Durchschnittbereits auf 15 erfolgreiche Stöße von ROj-Pulven1 Kettenabbruch durch Pyrogallol. Die kettenabbrechendeReaktion zwischen RO2 und Pyrogallol muß somit eineganz besonders hohe, kaum vorstellbare Geschwindigkeit besitzen.Nach der voranstehenden Arbeit wirkt das Pyrogallol alsWasserstoffdonator. Beim Vergleich mit anderen möglicherweisefür die Abgabe von Wasserstoff in Betracht kommenden>) A. 504, 189 (1933).


220 Ziegler und Gäniclce,Substanzen erwies sich Pyrogallol bisher mit Abstand als diewirksamste Substanz.Eine Übersicht über einige der genauer durchgeprüftenSubstanzen gibt die folgende Tabelle.O,-Übertragung auf Benzodimethylfulven durch Triphenylmethyl(0,0002-n). Länge der Reaktionskette bei Gegenwart verschiedenerInhibitoren.Konzentrationder Inhibitorenin Vielfachender Radikalkonzentration10010521ü:15450Anzahl der Glieder der Reaktionskettenbei Gegenwart von47136314100512232163145328219111054120Pyrogallola-Naphtol/S-NaphtolResoreinGuajacol54134Phenol4987126228389Phenol, Resorcin und a-Naphtol haben hiernach ungefährgleiche Wirksamkeiten, Guajacol und ^-Naphtol sind wesentlichschwächer wirksam. In allen Fällen verwandten wir nurmehrfach gereinigte Substanzen und grundsätzlich keineflüssigen Verbindungen, um Täuschungen durch etwa beigemischtestark wirksame Verunreinigungen zu vermeiden.Diese Vorsicht wurde uns durch Erfahrungen nahe gelegt, diewir mit dem Pyrrol machen mußten.Ganz frisch destilliertes Pyrrol ist auch in großen Quantitäten(Mischung Fulven-Pyrrol im Verhältnis 2 :1 ) keinInhibitor der Autoxydation, es beschleunigt sogar die Autoxydationdes Fulvens (ohne Radikal) beträchtlich. Die Absorptionist bei 0® von der Größenordnung 1,5 Millimol Oa/Minutegegen 0,04 Millimol/Minute pro Mol Benzodimethylfulven beiFulven-Toluolmischungen (2:1). Macht man die Lösungaußerdem 0,0002-n an Triphenylmethyl, so schnellt die Sauerstoffabsorptionauf 7,5 Millimol Oz/Minute pro Mol Fulvenhinauf.


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. XX. 221Das gleiche Pyrrolpräparat wirkte selbst nicht als Sauerstoffacceptor.Als wir das hochgereinigte Pyrrol über Nachtunter Stickstoff stehen ließen, hatte es bis zum nächstenMorgen eine leicht gelbe Farbe angenommen und wirkte jetztausgesprochen als Antioxydans. Mischungen dieses Präparatesmit Benzodimethylfulven zeigten keinerlei merkliche eigeneSauerstoffabsorption und nach Zugabe von Triphenylmethylbis zu 0,0002-molar wurden nach 1-stündigem Schütteln nurinsgesamt 18 Millimol O2 pro Mol Fulven, d. h. 0,3 Millimol/Minuteabsorbiert. Offensichtlich haben die gelbbraunenSubstanzen, die aus dem Pyrrol beim Aufbewdhren entstehen,die Wü-kung starker Antioxydantien.Sehr bemerkenswert ist auch die Wirkung von Phenylmercaptanauf die Kettenreaktionen. Da sämtliche Mercaptanebei der Oxydation sehr leicht ein H-Atom abgeben, erwartetenwir, im Phenylmercaptan einen stark wirkenden Inhibitor zufinden. Das Gegenteil ist der Fall. Phenylmercaptan verhindertdie Autoxydation nicht nur nicht, sondern wirkt,ähnlich dem reinen Pyrrol, für sich und zusammen mit Triphenylmethylals ausgesprochener Autoxydationsbeschleuniger.Einzelheiten dieser Versuche sollen bei einer späteren Gelegenheitmitgeteilt werden.Da es bekannt ist, daß Diphenyldisulfid, CgHs'S-S-CgHs,eine gewisse Neigung zur Dissoziation in Phenylschwefelradikalebesitzt, glaubten wir zunächst, die Beschleunigung derAutoxydation durch Phenylmercaptan auf die Bildung vonDiphenyldisulfid zurückführen zu können. Phenylschwefelradikalemochten als Träger von Kettenreaktionen in Betrachtkommen. Wir haben daher auch die Wirkung von Diphenyldisulfidauf die Autoxydation von Benzodimethylfulven mitimd ohne Triphenylmethyl überprüft: Es wirkt nicht selbstbeschleunigend und beeinflußt auch die Kettenreaktionen nicht.Die besondere Wirkung des Phenylmercaptans bleibt dahervorläufig unverständlich.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützungdieser Arbeit.


222Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs.XXI. Tetracyclohezyldiphenyläthan;von K. Ziegler und P. Herte.In der 16. Mitteilung ist auf S. 142 dieses Annalenbandesdavon die Rede gewesen, welche Bedeutung das Tetracych-Iwxyldiphenyläthan und eine genaue Kenntnis seiner Eigenschaftenbesitzen würden. An dieser Stelle ist auch schonbeschrieben worden, welche experimentellen Anzeichen M arvel,R ossander und Bock*) für die Existenz des Kohlenwasserstoffesund seine Fähigkeit zum Zerfall in Dicyclohexyl-phenylmethyleaufgefunden haben. Die Angaben dieserAutoren sind dort als dürftig bezeichnet worden. In der Tatkann man ihre Versuche nicht ernsthaft als Beweis dafür ansehen,daß es ein dem Hexaphenyläthan analog reagierendesTetracyclohexyl-diphenyläthan gibt. Später hat sich 0. N eunhoeffer*)um die Darstellung der Substanz bemüht. Er hataber keinen Versuch zur Reproduktion der Marvelschen Experimentebeschrieben, sondern ist eigene Wege gegangen.Seine Einstellung zur Frage der Existenz des Diphenyl-tetracyclohexyl-äthansist negativ.M arvel, R ossander und Bock setzten Dicyclohexyl-phenylmethylohloridund -bromid mit hochprozentigem Natriumamalgam oderauch Kalium-Natriumlegierung zum Dicyclohexyl-phenyl-methylkaliumoder-natrium um und entzogen diesen dann mit Tetramethyläthylenbromiddas Metall (2. Stufe der „Äthermethode“ von Ziegler undSchnell).(C,H„),(C,H 5 )C CI + 2Na = (C,H„),(C.Hi,)C-Na -f 2NaCl2(C.H„),(C,H5)C Na -f (CH,),C-C(CH3), = [(C,H„),(C.H5)C],Br Br + (CH,)jC : C(CH,)j + 2NaBr .Die Versuche verliefen nicht so glatt, wie man auf Grund dieser Gleichungenvermuten könnte. Es traten allerlei Nebenprodukte, z. B. ein mitdem Äthan isomerer Kohlenwasserstoff vom Schmelzp. 209— 211“ auf,dessen Konstitution noch ungeklärt ist. Das eigentlich wichtige Reaktions->) Am. Soc. 52, 2976 (1930). -) A. 526, 62, 63 (1936).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X X L 223Produkt, das gesuchte Äthan, konnte in krystallisierter Form nicht gefaßtwerden. Auf sein Vorhandensein wurde lediglich indirekt aus den Eigenschafteneiner im Verlauf der Umsetzungen erhaltenen Lösung geschlossen.Neunhoeffer studierte die Einwirkung molekularen Silbers aufdas Dicyoloheiylphenylmethylbromid in Toluol oder Äther. Die Entbromungerfordert in diesem Falle sehr lange Zeit — viele Tage bis mehrereWochen. Unter diesen Umständen hat Neunhoeffer selbst nicht mehrernsthaft mit der Möglichkeit gerechnet, das Äthan oder doch das Dicyclohexylphenylmethyl(entsprechend dem W. Hückelschen Oedankengang;vgl. Mitteilung 16) zu erhalten. Tatsächlich hat Neunhoefferquantitativ die Produkte der Radikaldisproportionierung, Dicyclohexylphenylmethan(I) und Cyclohexylcyclohexyliden-phenyl-methan (II)gefaßt. P U PWC ,H „^C H (1) C .H ^ ^ C (11).C.H, / C,H, /Es fällt bei Marvel und bei Neunhoeffer auf, daß siekeinerlei Versuche unternommen haben, im vorliegenden Falldie Ziegler-Schnellsche Äthermethode zur Darstellung von6-fach substituierten Äthanen unmodifiziert in ihrer ursprünglichenForm anzuwenden. Ziegler und Schnell haben diefür die Behandlung mit Tetramethyläthylenbromid notwendigenAlkaliverbindungen regelmäßig durch Spaltung vonÄthern mit Kalium dargestellt, z. B .;(Ar),(Alph)C-OCH, -t-2K = (Ar),AlphCK -I- K O C H ,.Dies ist bei Diarylalphylmethylverbindungen der einziggangbare Weg, da hier die Chloride in der Regel nicht faßbarsind, ihre Umwandlung in Kaliumverbindungen deshalb ebensowenigmöglich ist, wie ihre direkte Enthalogenierung zumRadikal bzw. Äthan.In der Reihe der Dialphyl-aryl-methanderivate sind dieHalogenide häufig gut faßbar. Gleichwohl empfiehlt es sichnicht, sie als Ausgangsstoffe für synthetische Versuche derhier in Rede stehenden Art zu verwenden, da sie zu allerleikomplizierenden Reaktionen wie Isomerisationen, Halogenwasserstoffabspaltungenund dgl. neigen. Daher ist auchdann, wenn ein Halogenid bekannt ist, regehnäßig der entsprechende(Methyl- oder dgl.) Äther für die Bereitung vonKaliumverbindungen das bessere Ausgangsprodukt. Bei Beachtungdieses Umstandes hätten Marvel, Rossander und


224 Ziegler und Herte,Bock das krystallisierte Tetracyclohexyldiphenyläthan schon1930 finden können. Dicyclohexylphenyl-carhinol-methylätherwar zwar bisher unbekannt, er ist aber, wie wir fanden,leicht aus dem krystallisierten Bromid, Methanol und Silbernitratoder Alkalicarbonat darstellbtir.Die Versuche Neunhoeffers boten — abgesehen von denallgemeinen Bedenken, die hier gegen die Verwendung einerHalogenverbindung sprechen — wegen ihrer langen Dauervon vornherein wenig Aussicht auf Erfolg. Bei Versuchen zurDarstellung 6 -fach substituierter Äthane entstehen wohl in derRegel zunächst die Methylradikale, ganz gleich, ob man einemHalogenmethan das Halogen oder einer Alkaliverbindung dasMetall entzieht. Die Aussicht, daß jetzt sofort eine weitgehendeDisproportionierung eintritt, ist, soweit die Verhältnisseähnlich liegen wie bei den kinetisch bisher genauuntersuchten Fällen, offenbar nicht groß. Größer ist die Gefahr,daß ein labiles Äthan sich nachträglich über die durch reversibleDissoziation gebildeten Radikale hinweg irreversibel unterDisproportionierung stabilisiert. Daher muß die Reaktion sogeführt werden, daß die Äthanbildung schlagartig in wenigenAugenblicken und bei tiefer Temperatiir möglich ist. Beidestrifft von den bisher bekannten Prozessen nur für die zweitePhase der Äthermethode zu. Es ist ferner in möglichst großerKonzentration zu arbeiten. Dadurch wachsen die Aussichten,daß das gebildete Äthan sich direkt krystallin und damit gegenZerfall und Disproportionierung geschützt ausfällt, und es wird,falls eine Krystall¿ation doch nicht eintritt, die Zeitdauer derAufarbeitung (Absaugen des Lösungsmittels usw.) auf einMindestmaß beschränkt.Bei Beachtung aller dieser Umstände ist die Darstellungdes krystallisierten Dicyclohexyldiphenyläthans in einer Ausbeutevon immerhin etwa 20—30 Proc. d. Th. nicht schwer.Dabei krystallisiert das Äthan nicht unmittelbar nach der Umsetzungder Kaliumverbindung mit Tetramethyl-äthylenbromidaus, sondern muß durch Konzentrieren seiner ätherischenLösung gewonnen werden.Die Konstitution der Substanz und ihre Fähigkeit zur Radikaldissoziationergeben sich aus den folgenden Feststellungen:


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X X I. 2251. Die Molekulargewichtsbestinunung in Benzol bei dessenGefrierpunkt stimmt innerhalb der zulässigen Fehlergrenzenauf eine Substanz von der doppelten Molekulargröße des Dicyclohexyl-phenyl-methyls.2. Der Kohlenwasserstoff wird in Äther durch Kalium-Natriumlegierung zum Phenyl-dicyclohexylmethylkalium aufgespalten.Dieses liefert (mit 6 8 Proc. d. Th.) mit CO2 diewohl krystallisierte Phenyl-dicyclohexylessigsäure. Die gleicheSäure entsteht auch aus solchen Proben der Kaliumverbindung,die durch Ätherspaltung hergestellt sind. Die Konstitutionder Kaliumverbindung aus dem Dicyclohexylphenylcarbinolmethylätherfolgt aus ihrem Übergang in das bekannte Dicyclohexylphenylmethanmit Wasser.3. Der Kohlenwasserstoff geht in Lösung mit Sauerstoff indas schon von Marvel, Rossander und Bock nachgewieseneDicyclohexylphenylmethylperoxyd vom Schmelzp. 182—184®über. Bei der Autoxydation in Gegenwart von Pyrogallol bildetsich eine Substanz, die wahrscheinlich das entsprechendeHydroperoxyd ist. Doch ist der scharfe Beweis für dieseAnnahme noch zu erbringen.4. Wie auf S. 142, 143 schon erwähnt, verhält sich derKohlenwasserstoff bei der Messung der Autoxydation^eschwindigkeitgenau so wie jedes beliebige andere labile Äthan, insbesondereist die Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahmebei Gegenwart von Pyrogallol unabhängig vom Sauerstoffdruck.Die hieraus abzuleitenden Zerfallskonstanten, Aktivierungsenergienund Aktionskonstanten sind auf S. 144schon mitgeteilt worden.5. In Benzol gelöst, entfärbt der Kohlenwasserstoff Jod.Die Reaktion ist nicht als Nachweis von Radikalen zu werten,da die Zerfallsgeschwindigkeit bei Zimmertemperatur (r =~ 2 Stunden!) zu gering ist, um eine genügend rasche Additiondes Jods zu veranlassen. Das Jod greift hier offenbar diesehr schwache zentrale C-C-Bindung duekt an, ähnlich wiees für die Einwirkung von Brom auf Hexaphenyläthan scharfbewiesen ist‘).») Ziegler, Ew ald u. O rth, A. 479, 299, 300 (1930).Annalen der Chemie. 661. Band. 15


226 Ziegler und Herte,6 . Der Kohlenwasserstoff beschleunigt die Autoxydationvon Cyclohexadien-(l,3) sowie von Styrol stark. AndereAcceptoren wurden bisher nicht geprüft. (Vgl. dazu das S. 143Gesagte.)7. Benzolische Lösungen der Substanz, die unter Luftausschlußhergestellt wurden, verlieren ihre Fähigkeit zurSauerstoffübertragung nach längerem Erhitzen. Das Äthanwird dabei offenbar, wie seine Analogen, unter primärer Dissoziationund anschließender Disproportionierung irreversibelzerstört. Eine genauere interferometrische Verfolgung derReaktion war wegen der Zeitverhältnisse nicht mehr möglich,auch die Identifizierung der Disproportionierungsproduktesteht noch aus. Eine ungefähre Vorstellung von der Geschwindigkeitder Disproportionierung gewannen wir aberdurch Feststellung des für das Erlöschen der katalytischenWirksamkeit notwendigen Ausmaßes der thermischen Behandlung.Danach ist das Produkt bei 30® recht lange haltbarund erst nach 40-stündigem Erhitzen auf 70® waren dieLösungen katalytisch tot. Die quantitativen Folgerungenhieraus sind schon S. 143 gezogen worden.Wir beabsichtigen eine ausführliche weitere Bearbeitungdes Tetracyclohexyldiphenyläthans. An seiner Existenz alswohldefinierte Substanz und seiner Fähigkeit zum Zerfall inRadikale dürfte bereits beim derzeit erreichten Stand derUntersuchung nicht zu zweifeln sein. Es soll im Verlauf dieserArbeit weiter der folgende Widerspruch aufgeklärt werden:Nach der jetzt bekannten Größenordnung der Geschwindigkeitder Disproportionierung und in Anbetracht der S. 143 ausführlichdiskutierten Tatsache, daß die Assoziationsgeschwindigkeitdes Dicyclohexylphenylmethyls offenbar recht hochist, müßte eigentlich die Synthese des Tetracyclohexyldiphenyläthansaus der Kaliumverbindung wesentlich glattermöglich sein als nur mit 20—30 Proc. d. Th. Die Herabminderungder Ausbeute dürfte einerseits auf Krystallisationsstörungensowie darauf zurückzuführen sein, daß im Verlaufder Synthese in einer Phase die Kaliumverbindung durch Abgießender über ihr stehenden ätherischen Lösung gereinigtwird. Dabei gehen gewisse Anteile verloren. Andererseits


Zur Kenntnis des „dreiwertigen“ Kohlenstoffs. X X I. 227haben wir den bestimmten Eindruck, als ob bei der Synthese6 -fach substituierter Äthane noch gewisse, bisher nicht scharferkannte Faktoren eine Rolle spielten. So gelingt z. B. dieSynthese des Tetramethyl-diphenyläthans aus Phenylisopropylkaliumund Tetramethyläthylenbromid sehr leicht, diedes Tetraäthyl-diphenyläthans war bisher nicht durchführbar*).Weiter ist es bekannt, daß die Synthese des Hexamethyläthansdurch Verkuppelung zweier Tertiär-butylreste ungewöhnlicheSchwierigkeiten macht und noch nie glatt bewerkstelligt werdenkonnte, obwohl das Hexamethyläthan eine ganz beständigeSubstanz ist und obwohl man nach den Erfahrungen mit demTetracyclohexyl-diphenyläthan kaum annehmen möchte, dieAssoziationsgeschwindigkeit zweier tertiärer Butyle sei vielgeringer als die Geschwindigkeit ihrer Disproportionierung. Eslassen sich somit häufig kompliziertere Typen 6-fach substituierterÄthane leichter darstellen als einfache. Es erscheintlins fraglich, ob man diese Erscheinungen, wie W. H ückel esversucht hat, ganz einfach auf das verschiedene Zusanunenspielvon Assoziation und Disproportionierung zurückführen darf.Für die Ziegler-Schnellsche Verkuppelung tertiärerRadikale durch Behandlung von Kaliumverbindungen mitTetramethyläthylenbromid lassen sich die Verhältnisse vielleichtdeuten auf Grund der von G. W ittig vor kurzem entdecktenneuen Reaktionsmöglichkeiten zwischen Alkalialkylenund Halogenverbindungen. Ziegler und Schnell stelltenseinerzeit fest, daß Alkaliverbindungen vom Typ (C,H5)2(Alph.)C-K und ähnliche mit Äihylenbromid Acetylen liefern. DieseReaktion dürfte im Sinne der neuen Erkenntnisse den Weg2BK + BrCH,—CHjBr = 2EH + BrCH—CHBr = 2RH + 2NaBrI I + H C ! CHNa Nanehmen. Wenn es sich um eine direkte Herausspaltung von2 HBr unter dem Einfluß der Metallverbindung handelte, sowäre nicht gut einzusehen, wanun Tetramethyläthylenbromidnicht analog einfach Dimethylbutadien gibt, da ja tertiäresBrom sehr leicht als HBr abgespalten werden kann. Hier>) Eigene, bisher unveröffentliohte Beobachtung.15*


228 Ziegler und Herte,spielen offensichtlich die von W ittig erkannten Reaktionsmöglichkeiteneine Rolle.Beim Tetramethyläthylenbromid sind folgende Möglichkeitengegeben:1. (Wie bisher stets angenommen)a) 2R K + (CH3 )jC —CiCHj), = (CH 3 ),C=C(CH3 )j + 2 K B r 2 R - ;Br Brb) 2R- = R — R .2. (Austausch von Metall und Halogen nach W ittig )a) R K + (CH 3 ),C—C(CH3 ), = R-Br + (CHsjjC— C(CH3 ),;Br ¿ rk ¿ rb)RK -f-BrR = R — R + KBr (eventuell unter Zwischenbildungvon 2R);c) R K + BrR = [R + (H)] -f [R — (H)] + KBr ;d) (CH3 ), C - ^ (C H ,), = K Br + (CH 3 ),C = C (C H ,), .K ¿ rDie hier diskutierten Reaktionen des Tetramethyläthylenbromidssind früher entwickelt worden als Ersatz für diebekannte Darstellungsmethode für Radikale aus tertiären Halogenidenund Metallen. Halogen Verbindungen vom Typ des(CgH5)2 C(Cl) CH3 sind in der Regel nicht haltbar und zerfallenspontan in HCl -f (CeH5)2 C ^ C H j. Die erste Auffassungvon der Tetramethyläthylenbromid-Reaktion würdeeine wirkliche Umgehung der Verwendung des labilen Halogenidsbedeuten. Nach der 2. Auffassung käme das Halogenidgleichsam durch eine Nebentür in den Reaktionsablauf wiederhinein. Es kann zwar gemäß 2b auch zum 6 -fach substituiertenÄthan führen. Bei seiner bekannten großen Labilität ist jedochauch damit zu rechnen, daß es mit noch vorhandenem Kaliumiilkylgemäß 2 c unter Abspaltung von Halogen Wasserstoffreagiert, wobei lediglich die DisproportionierungsprodukteR -I- (H) und R — (H) entstehen [also etwa (CeH5)2CH • CH3und (CeHB)2C = C H 2l. Diese würden sich dann aber nicht überdie Radikale durch eine echte Disproportionierung, sondernnach einem ganz anderen Mechanismus gebildet haben.Die oben als widerspruchsvoll bezeichneten Beobachtungenkönnten dann darauf zurückgehen, daß je nach der Art derverwandten Alkaliverbindungen die Reaktionswege 1 bzw. 2 b


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X X I. 229oder 2 c vorherrschen. Dann wären aber grundsätzhch alledenkbaren Verhältniszahlen der zum Äthan verkuppelten undder „disproportionierten“ Anteile denkbar, ohne daß aus demAuftreten der Disproportionienmgsprodukte zwangsläufig aufdie Zwischenbildung von Radikalen bzw. auf deren besondereUnbeständigkeit geschlossen werden müßte.Diese Betrachtungen gelten sinngemäß auch für dieReaktionen der Alkaliverbindungen vom Typ Ar (Alph)2C K,obwohl hier die entsprechenden Halogenide meist bekannt undhäufig recht haltbar sind. Denn trotz dieser Haltbarkeitbesteht bei diesen Halogeniden unzweifelhaft eine große Neigungzur Abspaltung von Halogenwasserstoff.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützungdieser Arbeit.Beschreibung der Versuche.Fhenyl-dicyclohexyl-methylbromid.5 g Phenyldioyolohexylcarbinol*) werden in 15 ccm Äther mit15 ccm einer gesättigten Bromwasserstoff-Eisessiglösung versetzt. BeimAbkühlen und kurzem Stehen scheidet sioh das Bromid in schönen Krystallnadelnab. Sie werden nach dem Absaugen mit etwas Alkohol gewaschen.Ausbeute: 4,15g = 67,5 Proc. Schmelzp. 126— 127" (N e u n h o e ffe r127*). Der Ansatz kann ohne Schaden vergrößert werden.Ber. Br 23,9 Gef. Br 23,8.Das Ausgangsmaterial krystallisiert sehr langsam. Man kann aberauch aus dem öligen Carbinol gut krystalline Bromidpräparate gewinnen.Fhenyl-dicyclohexykarbinol-jnethyläther.Die Ausbeuten an krystallisiertem Methyläther beim Umsatzdes Bromids mit AgNOa in Methanol wechseln etwas. Alsdas bisher beste Verfahren hat sich das folgende erwiesen:10 g Bromid werden in 60 ccm Methanol mit dem 1,1-fachend. Th. trockenen Silberoxyds + 2 Spatelspitzen pulverisiertenSilbernitrats versetzt und 24 Stunden geschüttelt. Man saugtab, versetzt das Filtrat mit Wasser, äthert aus und wäschtauch das Bromsilber mit Äther. Die vereinigten Ätherauszügewerden mit Wasser und NaHCOs-Lösung gewaschen, getrocknet») Neunhoeffer, A. 509, 127 (1934).


230 Ziegler und Herte,und vom Äther befreit. Der zunächst ölige Rückstand krystallisiertnach einiger Zeit völlig durch. Die Krystallisation wirdbeschleunigt, wenn man das zähe, harzige ö l mit etwas Methanolüberschichtet und das ganze — am besten nach Animpfenm it etwa vorhandenem krystallinen Material — häufig miteinem Glasstab durcharbeitet. Man verreibt schließlich mitMethanol, saugt ab und wäscht mit dem gleichen Mittel nach.Umkrystallisation aus Methanol -f wenig Petroläther ; WeißesKrystallpulver vom Schmelzp. 75— 76®.3,683 mg Subst.: 2,948 mg AgJ.C „H „(O C H ,) Ber. OCH, 10,86 G«f. OCH, 10,87.Phenyldicyclohexyl-methyl-lcalium.Man schüttelt 10 g des eben besohriebenen Äthers etwa 10— 14 Tagelang auf der Maschine in 100 com absol. Diäthyl&ther m it 3,6 g K-Na-Legierang (5: 1). Die Ldsung färbt sioh bald schmutzig rot und sohlieBlichtiefrot. Anschließend beginnt die Krystallisation der tiefiroten Kaliomverbindung.Die Absoheidung ist praktisch ToUst&ndig. Bei längeremStehen im Äther zersetzt sioh die Kaliumverbindung langsam wieder.Solche Ansätze, dadurch gekennzeichnet, daß bei ruhendem GefaB derüber den Krystallen stehende Äther farblos erscheint, sind für die Gewinnungdes krystallinen Tetracyclohexyldiphenyläthans wenig geeignet.Ehe man die Kaliumverbindung weiter verarbeitet, wirbelt man sieim Äther duroh Schütteln auf und läßt sie wieder absitzen (was sehr rasohgeht). Den überstehenden Äther, in dem eine spezifisch leichtere feste, farbloseSubstanz suspendiert bleibt, gießt man ab.U m setzungendes P h e n y ld icy c lo h e x y lm e th y lk aliu m s.1. Man zersetzte die Kaliumverbindung m it Alkohol und arbeitein üblicher Weise auf. Man bekam ein dickes, farbloses ö l vom Siedep.,,201—202®, das entgegen den Beobachtungen N eunhoeffers und inÜbereinstimmung mit Erfahnmgen Godchots^) nioht krystallisierte.W ir nitrierten daher das ö l nach den Angaben G odehots und erhielteneinen festen Mononitrokörper vom Schmelzp. 112— 113“. Für p-Nitrophenyl-dicyclohexylmethan:Ber. C75,7 H 8,97 N 4,66 Gef. C 76,1 H 9,23 N 4,61.Zum Vergleich stellten wir ims aus Phenyldicyclohexyloarbinol(20 g) m it Eisessig (100 oom) Schwefelsäure (3 ccm) bei 100” ( 1 Stunde)und übliche Aufarbeitung Phenyl - cyclohexyl - cydohexylidenmethan1) Bl. (4), 7, 960 (1910).


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X X I. 231C^(C,Hu)C=C(CH,), her, hydrierten es in Essigester mit PUtinoxydnach Adams (wobei die Hydrierung nach Aufnahme von 1 Mol H , abgebrochenwurde) und nitrierten auch das so gewonnene Phenyl-dii^clohexylmethan.Sohmelxpunkt des NitrokOrpers 113°. Misohprobe mit demPr¶t aus der Kaliumverbindung.2. Man behandelt die Kaliumverbindung bis zur völligen Entfärbungmit trocknem Kohlendioxyd, zerstört überschüssiges Alkalimetallmit Alkohol und Wasser, verdünnt mit mehr Wasser und etwasÄther, trennt und schüttelt den Äther noch 2 —3-mal mit ganz dünnerLauge aus. Beim Ansäuern der vereinigten alkalischen Lösungen fällt diePhenyldicydohexylesiigaäwe krystallin aus (Ausbeate: 85Proo. d.Th.).Der Sohmelzpunkt liegt nach dem Umlösen aus Methanol-Eisessig bei250—252». Marvel und Mitarbeiter fanden: 242—244“.Die Substanz gab genau stimmende C-H-Werte. Ihr Silbersalzenthielt 26,5 Proo. Ag gegen 28,6 Proo. Ag ber.Tetracyclohexyl-diphenyläthan.In die nach dem Abdekantieren des Äthers verbleibende,ziemhch dicke Suspension der Kaliumverbindung trägt manbei —15 bis —20® 4,3 g Tetramethyläthylenbromid ein, wobeisich das Reaktionsgemisch sofort entfärbt. Dann zerstört mandurch Zugabe von etwas Alkohol und Wasser unter weitererstarker Kühlung das überschüssige Alkalimetall und gibt bei 0®soviel Wasser zu, daß das Kaliumbromid in Lösung geht undsich deutlich zwei Schichten bilden. Man führt sie (dauerndunter Stickstoff) in einen gekühlten, einer Stickstoffröhre nachgebildetenScheidetrichter über, trennt die untere Schicht abund entfernt den noch vorhandenen Äther aus der oberenSchicht durch rasches Absaugen i. V. Der dicke ölige Rückstandwird auf Zusatz gekühlten Methanols krystalhn. Mansaugt die Krystalle in bekannter Weise unter Stickstoff ineinem Filterröhrchen ab, wäscht mit Methanol und Äther,trocknet im Stickstoffstrom und schließlich i. Hochv. Ausbeute;2—3 g. Farbloses Krystallpulver vom Schmelzp. 157bis 158® (unter N^).4,152mg Subst.: 13,435mg CO,, 4,010mg H,0.C„H m Ber. C 89,4 H 10,6 Gef. C 88,2^) H 10,7.Mol.-Gew.-Best.: 0,2633 g Subst. in 17,6 g Benzol, ä =0,162“.C „H „0 , Ber. M 510 Gef. M 470.>) Das Äthan ist luftempfindlioh und auswärts analysiert worden.


232 Ziegler und Herte,Die hart an der Fehlergrenze liegende Abweichung von etwa 8 Proo.mag daher rühren, daß die Substanz im festen Zustand hartnäckig etwasLösungsmittel festhält. Die Bestimmung läßt jedoch keinen Zweifeldarüber zu, daß ein praktisch undissoziiertes Äthan vorliegt.Die Bestimmung wurde unter Stickstoff durchgeführt, die Lösungnach Beendigung des Versuchs und Herausnahme des Thermometers durchEvakuieren und Wiedereinlassen von Stickstoff in einige mit den CapiUarennach unten in den Beckmann-Apparat hineingestellte dünnwandigegewogene Glaskugeln eingefüllt. Die Kugeln dienten nach dem Abschmelzender CapiUaren später zum Studium der Disproportionierung.R ü c k s p a ltu n g durch K-Na-Legierung.W ir schüttelten 1 g Äthan mit 0,5 g K-Na-Legierung in10 ccm Äther, leiteten nach Beendigung der Spaltung CO2 einund arbeiteten auf. Erhalten: 0,8 g, d. h. 6 8 Proc. d. Th. Phenyldicyclohexyl-essigsäure.Schmelzpunkt nach Umlösen ausMethanol und Eisessig 252—254®. Mischprobe.Phenyl-dicyclohexylmethyl-peroxyd.Durch 0,5 g des Kohlenwasserstoffs, in 60 com Äther gelöst, leitetenwir bei Siedetemperatur 3 Stunden lang Sauerstoff. Der Äther hinterließnach dem Abdampfen einen krystallinen Rückstand, der naoh ümlösen ausMethanol-Äther bei 182— 184“ schmolz und offenbar das von M arvel undMitarbeitern erstmalighergestelltePhenyl-dicyclohexyl-methylperoxyd ist.B estim m ung der Z erfallsgeschw indigkeit.Die Zerfallsgeschwindigkeit wurde nach dem in der 17. Mitteilunggenau beschriebenen Verfahren bestimmt. Änderungdes Oz-Partialdrucks im Verhältnis 5 :1 (Sauerstoff-Luft) hatkeinen Einfluß auf die Größe der Reaktionskonstanten. Diefolgende Tabelle gibt eine Zusammenstellung der vermessenenZerfallskonstanten und der sich daraus ableitenden Größen;1 30,00“ 39,98» 50,08“i| 0,017 0,0530 0,1570,017 i-k. . . . f0,0531 0,1590,015 0,0530 0,159l 0,018 0,157¿(Mittel) 0,017 0,053 0,15740,07 Min. 13,01 Min. 4,4 Min.E . . . . , . 21,1 Cal 21,8 Cal.B(Mlttel) . ; . . 21,4 Cal


Zur Kenntnis des „dreiwertigen" Kohlenstoffs. X X I. 233Der temperstnrunabhängige Faktor a errechnet sioh im Mittel*u 610>* (Min-»).Zur Kennzeichnung der erzielten Meßgenauigkeit dienenachfolgende Angabe:In einer bei 30“ dnrohgeföhrten Messung wurden 36 über den ganzenBereich der Registrierkurve verteilt liegende Punkte ausgewertet. Dabeiergab sioh für die Einzelkonstanten (fc x 10*)I X 1,690 4 X 1,700 3 X 1.706 6 x 1,710 3 x 1,7167 x 1,720 6 x 1,726 4 x 1,730 1 x 1,736 1 x 1,740.Im Mittel 1,72 x IO"».Die Zahlen streuten gleiohmäBig um den Mittelwert. Bei denübrigen Messungen lagen die Ergebnisse ähnlich.Tetracyclohexyl-diphenyläthan (bzw. Dicyclohexylphenylmethyl) als Sauerstoffüberträger.Wir schüttelten 40 ccm reinstes, unter Luftausschlußfrisch destilliertes Cyclohexadien-


234 Ziegler und Herte, Zur Kenntnis usw.D ispro p o rtio n ie rungdes D icyclo h e x y lp h e nylm eth yls.Die im Anschluß an die Molekulargewichtsbestimmung gewonnenenG-laskugeln mit benzolischer Äthanlösung wurdennach verschiedenartiger Vorbehandlung in Styrol bei 20® mitSauerstoff geschüttelt (das Styrol war vorher vom Stabilisatorbefreit und frisch i. V. destilliert). Die eigene Oj-Aufnahmedes Styrols war nicht merklich.1. Versuch: 1,56g Ldstmg = 23 mg Äthan, etwa 1 Stunde nachder Herstellung der Lösung. 50 oom Styrol. 0,-AbBorption 16,8 oom in100 Minuten = 0,168 oom OJMin.= 1,87 ecm OJAiin. pro MiUimol (Radikal).2. Versuch: 1,06g Lösung = 15,6 mg Äthan wurden 80 Minutenlang (doppelte Halbwertszeit der Rad.-Diss.) bei 30° aufbewahrt, dann bei20“ in 50 oom Styrol mit O* geschüttelt.0,-Aufiiahme: 13,6 oom in 99 Minuten = 0,137 oom/Min.= 2,2 ccm O J liin . pro M illim ol (Radikal).Z. Versuch: 1,17g Lösung = 17,3 mi; Subst. 16,5 Stunden (24,5-faohe Halbwertszeit der Rad.-Diss.) bei 30“ anfbewahrt, weiter wie inVersuch 2.O,-Aufnahme: 16,7 oom in 105 Minuten = 0,158 ocm/Min.- 2,34 CCTO/Jftn. pro M illim ol (Radikal).Ein Nachlassen der katalytischen Wirksamkeit nachlängerem Aufbewahren bei 30® ist somit nicht festzustellen.Die in Versuch 2 und 3 gegenüber Versuch 1 etwas erhöhteWirksamkeit der Präparate dürfte damit Zusammenhängen,daß das Radikal in Versuch 2 und 3 in etwas verringerter Konzentrationangewandt wurde. Damit wächst aber die Längeder Reaktionsketten.4. Versuch: 1,54g Lösung = 22,6mg Subst.: 16 Stunden bei 70“aufbewahrt, dann weiter wie oben.O,-Absorption: 11,4 oom in 90 Minuten =0,127 ccm/Min.= 1,43c c m /in . pro MiUimol (Radikal).Dieser Versuch zeigt eine deuthche Verringerung der katalytischenWirksamkeit an.5. Versuch: 1 g Lösung = 15mg Subst.: 40 Stunden bei 70® aufbewahrt.Keinerlei katalytische Wirkung mehr zu beobachten,desgleichen in einem weiteren Versuch 22 Stunden bei 100®.


235[Mitteilangen ans dem Chemischen Laboratoriomder Universität Leipzig.](Eiogelaofen am 23. Mfirz 1942.)Die Maskierung phenolischer Hydroxylgruppendurch Veresterung an Methansulfonsäure.von Burckhardt Helferich und Panayotis Papalambrou.Für die alkalifeste aber säure-empfindliche Maskierungvon Hydroxylgruppen stehen verschiedene Methoden zurVerf5i;:;jg wie z. B. Überführung in Acetale von Formaldehyd,Acetyldehyd, Benzaldehyd, Aceton n. a. oder dieDarstellung von Äthern des Triphenyl-carbinols. Für vieleFälle wäre es umgekehrt sehr wünschenswert, Hydroxyleso maskieren zu können, daß sie säure-stabil besetzt sind,durch geeignete Behandlung mit Alkali aber wieder freigemachtwerden können.Eine derartige säurefeste aber alkaliempfindliche Maskierungwurde, wenigstens für phenolische Hydroxyle, inden Methansulfonsäure-estern, den „Mesylestern“ der Phenolegefunden: CjH^.O.SOj.CH,.Diese lassen sich leicht herstellen, meist auch in sehrguter Ausbeute. Entweder setzt man das Phenol mit einemkleinen Überschuß von Methansulfonsäurechlorid (im folgendenMesyl-chlorid genannt) in Pyridin um, oder man behandelt,nach Art der Schotten-Baumannschen Reaktion diealkalische Lösung des Phenols mit einem Überschuß vonMesyl-chlorid oder von seiner Lösung in einem geeignetenLösungsmittel wie z. B. Benzol. Diese leicht zugänglichenMesyl-phenole sind meist schön krystallisierende Verbindungen.Im folgenden ist eine Reihe dieser Substanzen voneinwertigen und mehrwertigen Phenolen beschrieben. Auchpartielle Mesylierungen mehrwertiger Phenole lassen sichdurchführen.


236 H elferich und P ap alam bro u ,Den Mesylestern der Phenole ist eine erstaunlicheWiederstandfähigkeit gegen starke Säuren eigentümlich.Selbst stundenlanges Kochen mit konzentrierter Salzsäure,auch bei den wasserlöslichen Verbindungen wie z. B. demMonomesyl-hydrochinon (IX) wirkt nicht oder praktisch nichtverseifend auf die Estergruppe ein. Dagegen läßt sich dieMesylgruppe des Mesyl-phenols schon durch längeres Aufbewahrender normal-alkalischen, wäßrig-acetonischen Lösungbei Zimmertemperatur abspalten. Noch leichter gehtdies unter den gleichen milden Umständen bei einem Mesylder vollmesylierten mehrwertigen Phenole. Andererseitssetzen die partieU mesylierten mehrwertigen Phenole derweiteren Abspaltung von Mesyl auch im alkalischen Milieuerheblichen Widerstand entgegen. Nur Rückkochen führtlangsam eine weitere Verseifung herbei.Wahrscheinlich hängen diese Verhältnisse damit zusammen,daß Ester von Sulfonsäuren in der Weise verseiftwerden, daß der Ester-sauerstoff bei der Verseifung amSchwefel bleibt: c,H ,-0-S0,.C H ,.Das dafür als Zwischenzustand vielleicht notwendigePhenyl-ion CgHj kann nur in alkalischer, nicht in saurerLösung (in genügender Menge) entstehen, kann außerdemebenfalls nicht (oder so gut wie nicht) sich bilden, wenn amKern ein freies, phenolisches Hydroxyl vorhanden ist, das inalkalischer Lösung als negativ-geladenes Phenolat-ion vorliegt;- 0 - C , h ; - 0 - S 0 , . CH ,.Die partielle alkalische Verseifung von Polymesyl-phenolen,also z. B. von Dimesyl-hydrochinon zu Monomesylhydrochinonläßt sich zur Herstellung dieser partiell mesyliertenPhenole auch präparativ sehr gut verwerten.Bei Verwendung anderer Sulfonsäuren werden die Verhältnisseähnlich liegen. Es wird sich die Verseifbarkeitvon Sulfonsäure-estern durch Verwendung anderer, vielleichtauch aromatischer oder fettaromatischer Sulfonsäuren abstufenlassen, so daß für den jeweils gewünschten Zweckder nötige Grad der Maskierung, vielleicht auch für alkoholischeHydroxyle, erreicht werden kann.


Bie Maskierung phenolischer Hydroxylgruppen usw. 237I. M esyl-phenol.(Methan-Sulfonsäureester des Phenols.)Die Substanz ist vor Jahren von Schall*) dargestellt.Im folgenden sind 3 wesentlich einfachere neue Methodenbeschrieben, nach denen phenolisches Hydroxyl mesyliertwerden kann. Nach einer dieser Methoden (1,1 oder 1,2oder 1,3) ist auch in den anderen FäUen die Mesylierungbei den Substanzen dieser Arbeit durchgeführt, falls nichtbesondere Versuchsbedingungen angegeben sind.1. Eine Lösung von 10 g Phenol in etwa 40 ccm absolutemPyridin wird mit 12 ccm Mesyl-chlorid (das sind17,4 g = ~ 1,5 Mol.) unter Kühlung, Ausschluß von Wasserund Rühren oder Schütteln versetzt. Nach 1—2 tägigemAufbewahren der Mischung im Kühlschrank wird das Mesylphenoldurch Zusatz von etwa 160 ccm Wasser als krystallinerNiederschlag in einer Ausbeute von 16,7 g (~ 8 6 Proc.d. Th.) ausgefallt. Nach dem Auflösen in etwa 10 VolumteilenMethanol, Klären der Lösung mit Carboraffin undAusfällen durch langsamen Zusatz des vierfachen VolumensWasser ist die Substanz farblos und zeigt den in derLiteratur angegebenen Schmelzpunkt von 59—61®.2. Eine Lösung von 5 g Phenol (1 Mol.) in 15 ccmWasser wird mit Kalilauge — 4,7 g KOH (1,5 Mol.) in42 ccm Wasser — unter kräftigem Rühren bei Eiskühlungim Laufe von etwa */2~ l Stunde tropfenweise mit 6 gMesyl-chlorid (1 Mol.) versetzt. Dabei scheidet sich derMesylester als krystalliner Niederschlag vom Schmelzpunkt59—61 ® in einer Ausbeute von 5,7 g (d. i. über 60 Proc.d. Th.) aus der auch zum Schluß alkalischen Lösung ab.3. Zu einer Mischung von 5 g Phenol (1 Mol.) in 15 ccmWasser und 42 ccm 2n-K0H wird unter Eiskühlung undkräftigem Rühren eine Lösung von 6 g Mesyl-chlorid in65 ccm Benzol zugetropft (etwa 1 Stunde). Nach erneuterZugabe von 42 ccm 2n-K0H werden nochmals 6 g Mesylchloridin 65 ccm Benzol gelöst, zugetropft und dabei gegenSchluß noch 1 g festes KOH zur Mischung gegeben, um die>) J. pr. 48, 244 (1893).


238 H elferich und P ap alam bro u,wäßrige Lösung alkalisch zu erhalten. Aus dem abgehobenen,mit Wasser kurz gewaschenen und getrockneten Benzolwerden durch Eindampfen zur Trockne 8,1 g rohen Mesylphenolserhalten (über 90 Proc. d. Th.).n . Mesylrß-naphtol. Hergestellt nach Methode 1 ,1: 2 g ^-Naphtol,20 ccm Pyridin, 1,07 ccm Mesyl-chlorid. Ausbeute an schön krystallisiertemEster 2 g. Schmelzpunkt nach dem Umfällen aus 13 ccmAceton durch Zusatz von 35 ccm Wasser: 105“.5,272 mg Subst.: 11,445 mg C 0 „ 2,080 mg H ,0.C„H,oOsS (222,14) Ber. C 59,42 H 4,54Gef. „ 59,21 „ 4,41.ITT. Di-mesyl-brenzcatechin. Die Substanz wird nach Methode 1 ,1hergestellt. 5 g Brenzcatechin, 25 ccm Pyridin, 20 g (fast 4 Mol.) Mesylchlorid:mit 100 ccm Wasser fallen 12 g der Dimesylverbindung, dassind fast 100 Proc. d. Th. in weißen Krystallen aus, die durch Umkrystallisiemngaus etwa 3 Teilen Eisessig rein, vom Schmelzpunkt104^—105“ erhalten werden.3,271 mg Subst.: 4,351 mg CO,, 1,146 mg H ,0 .CgH.oOjS, (266,20) Ber. C 36,06 H 3,79Gef. „ 36,28 „ 3,92.Die gleiche Substanz entsteht in annähernd gleicher Ausbeutenach der Methode I, 3.IV. Dimesyl-reaorcin. Die Substanz wird nach der Methode 1 ,1hergestellt. 3 g Eesorcin, 15 ccm Pyridin und 12 g Mesyl-chlorid. Ausbeute6,7 g, das sind 95 Proc. d. Th. Die Substanz läßt sich aus Alkoholoder aus wenig Eisessig umkrystallisieren. Sie schmilzt bei 87“.Die gleiche Substanz kann ebenfalls in guter Ausbeute nach derMethode I, 3 gewonnen werden.3,335 mg Subst.: 4,458 mg CO2 , 1,184 mg H ,0. — 4,629 mg Snbst.:9,820 mg Benzidinsulfat.CgH.oOeS, (266,20) Ber. C 86,06 H 3,79 S 24,09Gef. „ 36,46 „ 3,97 „ 24,10.V. Dimesyl-hydrochinon. Die Substanz wurde nach der Methode 1,1hergestellt. 5 g Hydrochinon, 40 ccm Pyridin, 10 g Mesyl-chlorid, gefälltmit etwa 160 ecm Wasser, ergaben 10 g (das sind 85 Proc. d. Th.)Dimesyl-hydrochinon. Nach dem Umkrystallisieren aus etwa 20 TeilenEisessig schmilzt die Substanz bei 167“.3,596 mg Subst.: 4,825 mg COj, 1,312 mg H ,0. — 3,642 mg Subst.:7,785 mg Benzidinsulfat.CsH,„0,S, (266,20) Ber. C 86,06 H 3,79 S 24,09Gef. „ 36,59 „ 4,08 „ 24,23.VI. Trimesyl-phloroglucin. Die Substanz wurde nach Methode 1, 1hergestellt. 1,88 g Phloroglucin (wasserfrei), 50 ccm I ’yridin, 5 , 7 7 g


Dte Maskierung phenolischer Hydroxylgruppen usw. 239Mesyl-chlorid, mit etwa 200 ccm Waaser gefällt; 4,10 g (das sind 76 Proc.d. Th.) an krystallisierter Substanz. Nach dem Umkrystallisieren aus etwa12 Teilen Eisessig zeigt die Substanz den Schmelzpunkt von 149,5“.5,042 mg Subst.: 5,580 mg C0„ 1,160mg H,0..— 14,021 mg Subst:27,210 mg BaSO,.C ^ „ 0 ,S , (360,27) Ber. C 29,98 H 3,36 S 26,70Gef. „ 30,18 „ 3,57 „ 26,65.V n. Trimetyl-pyrogallol. Die Substanz wird nach der Methode I, 1hergestellt. 2 g Pyrogallol (trocken), 50 ccm Pyridin, 5,5 g Mesylchlorid,mit etwa 250 ccm Wasser gefällt: Ausbeute 4,6 g (etwa 80 Proc.d. Th.) an krysttdlisierter Substanz, die nach dem Umkrystallisieren ausetwa 10 Teilen Eisessig (Carboraffin) den Schmelzpunkt von 159° zeigt.4,690 mg Subst: 5,185 mgCO,, 1,490mg H ,0 .— 15,839 mg Subst.:30,830 mg BaSO,.C ^ „ 0 ,S , (360,27) Ber. C 29,98 H 3,36 S 26,70Gef. „ 80,15 „ 3,55 „ 26,73.VTU. Trimesyl-oxyhydrochinoniDie Substanz wird nach Methode 1,1hergestellt 2 g Oiyhydrochinon in 70 ccm Pyridin mit 5,5 g Mesylchloridergaben beim Fällen mit etwa 300 ccm Wasser ein raschkrystallisierendes Öl. Ausbeute an dieser Trimesyl-Verbindung 4,65 gdas sind über 80 Proc. d. Th. Nach dem Umkrystallisieren aus etwa20 Volumteilen Methanol zeigt die Substanz den Schmelzp. 115°.4,495 mg Subst.: 4,990mg COj, 1,380mg H,0. — 17,430 mg Subst.:33,955 mg BaSO*.C ^ „ 0 ,8 , (360,27) Ber. C 29,98 H 3,36 S 26,70Gef. „ 30,28 „ 3,43 „ 26,75.Dimesyl-alizarin. Die Substanz wurde nach I, 1 dargestellt 2 gAlizarin in 60 ccm Pyridin mit 2 g Mesyl-chlorid ergaben beim Fällenmit 50 ccm Wasser 2,2 g (über 65 Proc. d. Th.) einer feinkörnigenkrystallinen Substanz. Nach dem Umkrystallisieren aus etwa 50 TeilenEisessig (Carboraffin) zeigt die gelbe krystalline Substanz einen Schmelzpunktvon 2 1 0 °.5,179 mg Subst.: 9,200mg COj, 1,440mg HjO.C „H „0,S, (396,21) Ber. C 48,46 H 3,05Gef. ., 48,45 „ 3,11 .IX. Monomesyl-hydrochinon.Zu einer Lösung von 10 g Hydrochinon in 60 ccm absolutemPyridin wird unter Kühlung mit Eis und dauerndemRühren eine frisch und unter guter Kühlung hergestellteLösung von 8 ,8 g Methansulfonsäurechlorid (= 1 Mol; 6 ccm)in 40 ccm absolutem Pyridin zugetropft. Nach 40-stündigem


240 H elferich und P ap alam brou,Auf bewahren bei etwa 0® werden 150 ccm Wasser zugegeben,die Mischung i. V. auf etwa 50 ccm eingedampftund der sich bei diesen Operationen abscheidende krystallineNiederschlag abgesaugt und mit 10 ccm Wasser gewaschen;2,05 g Dimesyl-hydrochinon. Das Fütrat wurde zweimal mitje 60 ccm Äther ausgezogen, der klar filtrierte Äther i. V.veijagt und der halbfeste Rückstand mit 10 ccm Wasserkalt verrührt und abgesaugt; 5,6 g vom Schmelzp. 74— 75®.Aus der Mutterlauge lassen sich noch weitere Portionen,im ganzen 1,4 g isolieren. Durch Umkrystallisieren auswenig Wasser wird die Substanz rein erhalten. Sie schmilztdann bei 76® und zeigt mitFeClj eine klare rotviolette Farbe.3,363 mg Subst.: 5,527 mg C 0„ 1,216 mg HjO. — 3,171 mg Subst.:4,938 mg Beuzidinsulfat.CjHsOjS (188,12) Ber. C 44,64 H 4,29 S 17,04Gef. „ 44,82 „ 4,05 „ 17,69.X. Dimesyl-phloroglucin undXI. Morwmesyl-phhroglucin.Eine Lösung von 10 g wasserfreiem Phloroglucin in 60 ccm absolutemPyridin wird unter Kühlung mit Kältemischung 'mit einerfrischen kalten Lösung von 9 g (= 6,1 ccm = 1 Mol.) Mesyl-chlorid imLauf von etwa 30 Min. unter gutem Rühren tropfenweise versetzt. Nachetwa 16-stündigem Aufbewahren im Kühlschrank wird die Lösung mitWasser versetzt, i. V. eingedampft, wieder mit Wasser versetzt undeingedampft, bis der Geruch nach Pyridin verschwunden ist. Der halbfesteRückstand wird mit 200 ccm Wasser und 300 ccm Äther durchgeschüttelt,dabei scheidet sich an der Trennungsschicht eine in beidenLösungsmitteln unlösliche Substanz aus, die nach mehrmaligem Schüttelnmit Wasser und Äther schließlich 1,5 g des Trimesyl-phloroglucins(vgl. oben Nr. VI) vom Schmelzp. 146" ergibt.Die vereinigten Ätherauszüge werden nach kurzem Schütteln mitCaClj zur Trockne verdampft und der ölige Rückstand durch Verreibenmit 30 ccm Wasser zur Krystallisation gebracht. Die Mutterlauge dientzur Gewinnung des Monomesyl-phloroglucins (vgl. unten). Die Substanz,ein Gemisch von Phloroglucin und Dimesyl-phloroglucin, wird abgesaugtund durch Auslaugen mit zweimal je 50 ccm Wasser vom Phloroglucinweitgehend befreit. Durch Umkrystallisieren der so erhaltenen 2,3 gaus 100 ccm heißem Wasser (Carboraffin) erhält man 1,5 g Dimesylphloroglucin,das durch weiteres Umkrystallisieren bis zu einemSchmelzpunkt von 118° gereinigt wird. Mit FeCl, gibt die Substanzeine schwach-rosa Farbe.


Die Maskierung phenolischer Hydroxylgruppen usw. 2414,723 mg Subst.: 5,900 mg C0„ 1,610 mg H,0. — 4,520 mg Subst.:7,500 mg BaSO,.0,H,„0,S, (282,2) Ber. C 34,02 H 3,57 S 22,72Gef. „ 34,07 „ 3,81 „ 22,79.Die Mutterlauge vom Gemisch Phloroglucin'Dimesyl-verbindung(vgl. oben) wird mit Carboraffin geklärt, zur Trockne verdampft undder Rückstand mehrfach mit im ganzen 1100 ccm Benzol ausgekocht.Beim Abkühlen scheidet sich aus dem Benzol das Monomesyl-phloroglucinab, im ganzen 3,7 g vom Schmelzp. 125". Durch Umkiystallisierenaus 1200 ccm Benzol steigt der Schmelzpunkt auf 130,5“. DieSubstanz ist in vielen organischen Lösungsmitteln leicht löslich, inBenzol ist sie schwer, in CCl, so gut wie unlöslich. Ihre FeCl,-Färbungist rotviolett.3,454 mg Subst.: 5,280 mg C0„ 1,083 mg H ,0. — 3,216 mg Subst.:4,466 mg Benzidinsulfat.C,H,OsS (204,1) Ber. C 41,17 H 3,95 S 15,70Gef. „ 41,72 „ 3,51 „ 15,78.Verseifung von Mesyl-phenolestern mit A lkali.Je 0,5 g des Esters wurden in einem Gemisch von60 ccm Aceton, 20 ccm Wasser und 15,00 ccm n-NaOH gelöstnnd bei Zimmertemperatur — etwa 20® — t Stundenauf bewahrt. Dann wurde mit n-H,SO^ gegen Methylrotzurücktitriert. Die Differenz zwischen NaOH und HjSO,entspricht der abgespaltenen Methansulfonsäure.Substanz Zeit t


242Synthese des 3-(/3-d-Glucosido)-protocatechualdehydsund seine fermentative Spaltbarkeit;von Burckhardt Helferich und Panayotis Papalambrou.Bei der Einwirkung von Acetobromglucose auf Proto*catechualdehyd in alkalischer Lösung wurde bisher nur das4-Glucosid, mit dem Znckerrest an dem zur Aldehydgruppepara-ständigen Hydroxyl, gewonnen*). Da diese Substanzein durch Süßmandelemulsin besonders schnell spaltbares/S-Glucosid ist, schien es uns interessant, die isomere 3-Verbindungebenfalls herzustellen und auf ihre Spaltbarkeitdurch Süßmandelemulsin zu untersuchen.Dazu war zunächst ein Derivat des Protocatechualdehydsnötig, dessen 4-Hydroxyl so besetzt war, daß dieMaskierung die Glucosidsynthese aushielt, zum Schluß aberdoch, am besten durch müdes Alkali, wieder abgespaltenwerden konnte. W ir haben uns mit Erfolg dazu der in dervorstehenden Arbeit beschriebenen Methansulfonsäure-ester(im folgenden Mesylester genannt) bedient.Zu einem ähnlichen Zweck hat vor kurzem K. W. Merzdie Verätherung eines phenolischen Hydroxyls an Benzylalkoholund die hydrierende Spaltung nach erfolgter Synthesebeschrieben*).Der Gang unserer Synthese geht am kürzesten aus derfolgenden Formelübersicht hervor.Die für den Gang der Synthese wesentliche 3-Stellungdes freien Hydroxyls in der Verbindung III, dem 4-Mesylprotocatechualdehyd,wurde durch Methylieren zum MesylvanUlinund Verseifung zum Vanillin sichergestellt. Außerdemwurde der früher hergesteUte 4-(Tetra-acetyl-glucosido)-protocatechualdehyd*) mesyliert und das so gewonnene') B. H e lfe r ic h , H. E. S cheiber, R. Streeck u. F. Vorsatz,A. 518, 221 (1935).®) Die Naturwissenschaften 1941, S. 651.


Synthese des 3-{ß-d-Glucosido)-protocatechualdehyds usw. 243isomere 3-Mesyl-4-glucosid als sicher verschieden von dem4-Mesyl-3-glucosid dieser Arbeit (IV) gekennzeichnet./O C O .C H , ,OCOCH,0C-< V - O H\--- / I.) O C -//“ CV o0 - S O 0 ,.( , CH,\-- / II____ ^OH .O HOC iC - (\ -/ TTTAcetobromalkalUcherOC—^alkallactaeund Aoety\ -0-S0, • CH,H IBlucose lnLösung0 (C,H,0,[C0.CH8],)y ~0—so, • CH,IVVenelfungUerangMlnanreaPyridin0.(C,H,0,[C0CH.].) /0.(C,H „0.)alkalischeOC-^ ^ O C O C H , VenelfungDie Spaltbarkeit des neuen Glucosids, mit der ß-i-Glucosidogruppe in der 3-Stellung, durch Süßmandelemulsinist erheblich geringer als die der isomeren 4-Verbindung:Ein Fermentpräparat vom /9-Glucosidase-wert 1,1*) zeigtgegen das alte 4-Glncosid die Wertigkeit 10, während derneue 3-/9-d-Glucosido-protocatechualdehyd nur entsprechendeiner Wertigkeit 2,8 gespalten wird. Es ist dies ein neuesBeispiel für die empfindliche Abhängigkeit der /?-d-Glucosidasevon dem Bau seiner Substrate.Versuche.3-Acetyl-4-mesyl-proiocatechualdehyd (II).Die Substanz wurde aus 3-Aeetyl-protocatecbualdebyd [I] (12 g)in absolutem Pjridin (50 ccm) mit Mesylcblorid (6,2 ccm) unter Eis->) Pascu u. V. V argba, B. 69, 2821 (1926).*) Bestimmt nach W eidenhag en. Vgl. auch Erg. d. EnzymforschungVH, 84 (1938).16*


244 Helferich und P ap alam bro u ,kühlong nach Methode I, 1 der vorhergehenden Arbeit hergestellt.Durch Fällen mit Wasser (200 ecm) erhält man ein Öl, das bald krystaUinerstarrt. Ausbeute 15,5 g, das ist etwa 90 Proc. d. Th. [Ausder längere Zeit bei Zinunertemperatur auf bewahrten Mutterlauge läßtsich durch Eindampfen die entacetylierte Substanz, eine kleine Mengedes 4-Mesyl-protocatechnaldehyds (vgl. unten) gewinnen.] Die Acetylmesyl-verbindungwird durch Lösen in 5 Volumteilen Aceton, klärenmit Carboraffin und Versetzen mit dem gleichen Volumen Petrolätheroder durch Fällen der Lösung in 5 Volumteilen Alkohol mit viel Wassergereinigt. Sie schmilzt bei 97“, ist in kaltem Alkali nicht sofort löslichund gibt mit FeCl, keine Farbreaktion. Trotz der nicht scharfstimmenden Analyse macht sie einen einheitlichen Eindruck.5,244 mg Subst.: 8,750mg C 0„ 1,900mg HjO. — 11,369 mg Subst.;10,270 mg BaSO«.C,oH,oO,S (258,14) Ber. C 46,49 H 3,90 S 12,42Gef. „ 45,51 „ 4,05 „ 12,41.4-Mesyl-protocatechualdehyd (III).Die Abspaltung des Acetyls gelingt schon durch kurzes Erwärmenmit salzsaurem Pyridin. 3,8 g der 3-Acetyl-4-mesylverbindung (II) werdenin 40 ccm Pyridin mit 60 ecm n-HCl '/s Stunde auf dem siedendenWasserbad gekocht, die Lösung i. V. stark eingeengt — es scheidetsich dabei vorübergehend ein 0 1 ab —, zur möglichst vollständigenEntfernung des Pyridins nochmals mit Wasser versetzt — dabei fallenmanchmal schon Krystalle aus —, wieder i. V. eingedampft vmd schließlichgerade so viel Wasser zugegeben, daß die über der ausgefälltenSubstanz stehende Flüssigkeit bei weiterem Zusatz von Wasser klarbleibt. Beim mehrstündigen Auf bewahren im Kühlschrank krystallisiertdie Substanz in einer Ausbeute von 3 g, das ist über 90 Ptoc. d. Th.Durch Umkrystallisieren aus 120 ccm Benzol (Carboraffin) erhält man2,5 g der reinen Substanz vom Schmelzp. 127“ in farblosen Nadeln,die sich in Alkali sofort lösen und mit FeClj eine rotviolette Farbegeben. In Wasser ist sie etwas löslich.5,098 mg Subst.: 8,325 mg CO,, 1,750 mg H ,0. — 13,249 mg Subst.;15,315 mg BaSO«.CsHgOjS (216,12) Ber. C 44,42 H 3,73 S 14,83Gef. „ 44,52 ., 3,84 „ 15,76.Durch Acetylierung der Substanz mit Pyridin-Essigsäureanhydridwird der 3-Acetyl-4-mesyl-protocatechualdehyd znrückgewonnen.Die Aldehydgruppe läßt sich durch Überführung der Substanz inihr p-Nitrophenyl-hydrazon — Zugabe einer heißen Lösung von 0,3 gp-Nitrophenylhydrazin in 5 ccm absolutem Alkohol zu einer Lösungvon 0,5 g des Mesyl-aldehyds in 5 ccm absolutem Alkohol — nachweisen.


Synthese des 3-{ß-d-Glucosido)-protocatechualdehyds usw. 245Die rotgelben Krystalle schmelzen, nach dem Umkrystallisierenaus etwa 50 Volumteilen heißem absolutem Alkohol, bei 235°.4,404 mg Subst.: 0,451 ccm Stickstoff (22° u. 756 mm).C..H„0,N,S (351,1) Ber. N 11,97 Gef. N 11,79.Die Methylierung des oben beschriebenen Mesyl-protocatechualdehydsführt zn dem Mesyl-vanillin, das auch durchdirekte Mesylierung des Vanillins nach Methode 1,1 dervorstehenden Arbeit erhalten wird. Damit ist die 4-Stellungdes Mesyls im oben beschriebenen Mesyl-protocatechualdehydssichergestellt.Eine Lösung von 1 g 4-Mesyl-protocatechualdehyd in 300 ccmwarmen Äthers wird mit Diazomethan, gelöst in Äther (im Überschuß)etwa 15 Stunden bei Zimmertemperatur anfbewahrt (langsame Gasentwicklung).Der nach dem Verdampfen des Äthers hinterbleibendeRückstand wurde aus heißem Methanol (Carboraffin) umkrystallisiert.Durch Zugabe von Wasser wird die Abscheidung der Substanz vervollständigt.Die Verbindung schmilzt bei 89°.5,122 mg Subst.: 8,775 mg C0„ 2,070 mg HjO. — 13,520 mg Subst.:13,505mg BaSO,.C ^ i.O jS (230,1) Ber. C 46,93 H 4,38 S 13,93Gef. „ 46,75 „ 4,52 „ 13,72.3-{ Tetra-acetyl-ß-d-glucosido)-4-mesyl-protocatechvMldehyd (IV).Eine Lösung von 15 g (1 Mol.) 4-Mesyl-protocatechualdehydund 24 g (1 Mol.) Acetobromglucose in 90 ccmAceton wird mit 75 ccm n-NaOH versetzt. Nach kurzerZeit beginnt die Krystallisation der neuen Substanz (amsichersten wenn man die Mischung sofort animpfen kann).Nach 15-stündigem Aufbewahren bei Zimmertemperaturwird der Niederschlag abgesaugt, mit einem Gemisch von12 ccm Aceton und 10 ccm Wasser nachgewaschen — Ausbeute9,6 g, das ist 95 Proc. d. Th. — und aus etwa 35 VolumteilenAceton (Carboraffin) mit etwa dem gleichen VolumenWasser umgefäJlt. Die so gereinigte Substanz schmilztbei 172®.4,822 mg Subst.: 8,575 mg CO,, 2,090 mg H ,0.C „H „0„S (546,26) Ber. C 48,33 H 4,80Gef. „ 48,53 „ 4,85.[o]»,‘ = - 2,39 X 3,7285/0,1039 x 1 X 1,471 = - 58° (in Chloroform).


246 H elferich und P ap alam bro u ,4-{Tetra-acetyl-ß-d-glucosido)-3 -mesylprotocatechualdehyd(IVa).Diese, der eben beschriebenen Substanz isomere Verbindung läßtsich leicht durch Mesylierung des schon bekannten 4 -(Tetra-acetyl-^-dglucosido)-protocatechualdehyds')nach der Methode 1 ,1 der vorhergehendenArbeit herstellen. Die in fast quantitativer Ausbeute entstehendeVerbindung schmilzt nach dem UmfSllen aus etwa 3 VolumteilenAceton mit etwa 2 Volumteilen Wasser bei 125“, ist also darinebenso wie in der Drehung sicher von der isomeren Substanz (vgl.oben) verschieden.4,735 mg Subst.: 8,425 mg CO,, 2,030 mg H ,0 .C iÄ ,O u S (546,26) Ber. C 48,33 H 4,80Gef. „ 48,53 „ 4,80.[o]« = _ 1,49 X 3,6941/0,0920 X 1 X 1,471 = - 40,7“ (in Chloroform).Penta-acetyl-3-ß-d-glucosido-protocatechualdehyd (V).3,0 g des 3-(Tetra-acetyl-/S-d-glucosido)-4-mesyl-protocatechualdehydswerden in 150 ccm reinem Methanol gelöst hzw.aufgeschlemmt und dazu 150,00 ccm einer genau titriertenetwa V2 normalen alkoholischen Natronlauge gegeben. Diehomogene schwach grüngelbe Lösung wird etwa 17 Stundenlang im Thermostaten bei 30® auf bewahrt und dann mitn-HjSO^ bis zum 4,2 neutralisiert (etwa 65 ccm). Nachdem Verdampfen i. V. zur Trockne wird der Rückstand mitetwa 125 ccm absolutem Alkohol ausgezogen, die brauneLösung mit Carboraffin geklärt und erneut i. V. zur Trockneverdampft. Aus diesem Rückstand gelang es nicht, dasGlucosid in reinem Zustand zu isolieren, da es mit Natriummesylatverunreinigt ist. Das Glucosid wurde daher zurvollständigen Acetylierung mit einem Gemisch von 20 ccmPyridin und 10 ccm Essigsäureanhydrid in Lösung gebracht,nach etwa 15-stündigem Aufbewahren bei Zimmertemperaturdurch Zusatz von 2 ccm Wasser das überschüssige Anhydridzerstört und die Penta-acetylverbindung durch Zusatz vonweiteren etwa 150 ccm Wasser ausgefällt. Nach längeremStehen, rascher nach dem Impfen, krystallisiert die Sub­') a. a. 0.


Synthese des 3-(ß-d-Glucosido)-j)rotocatechualdehyds usw. 247stanz in einer Ausbeute von etwa 2 g. Sie wird durchUmkrystallisieren aus etwa 2*/, Volumteilen Methanol, wennauch unter Verlust, gereinigt. Die Verbindung schmilzt bei134—135,5®.4,177 mg Subst: 8,366 mg C 0 „ 1,893 mg H,0.C,sH„0„ (510,2) Ber. C 54,10 H 5,14Gef. „ 54,63 „ 5,07.[o]{,’ = - 0,89 X 3,0377/0,0857 X 1 x 1,471 = - 21,4« (in Chloroform).Die aus dem schon früher hergestellten 4-(Tetra-acetyl-^d-glucosido)-protocateehnaldehydgewonnene isomere Penta-acetyl-Verbindungzeigt den Schmelzp. 120,5" und die Drehung (in Chloroform)[o]y =-28,8».3-ß-d-Glucosido-protocatechualdehyd (VI).2 g der Penta-acetyl-Verbindung, gelöst in 40 ccmwarmem absolutem Alkohol, werden nach dem Abkühlen mit120 ccm einer gegen Methylrot mit n-HjSO^ genau titrierten,etwa Vj n-alkoholischen Natronlauge, unter Stickstoff, vermischtund Vi Stunde bei Zimmertemperatur aufbewahrt.Nach Zugabe der äquivalenten Menge n-HjSO^ wird dieLösung i. V. (Bad 35—40®) zur Trockne verdampft. DerRückstand im Kolben zur möglichst vollständigen Entfernungvon Wasser und Essigsäure über PjO^ und festemKOH getrocknet und mit im ganzen 60 ccm absolutemAlkohol in 3 Portionen ausgezogen. Die vereinigten Auszügehinterlassen nach Reinigung mit Carboraffin und Verdampfeni. V. zur Trockne 0,8 g des freien, meist nochamorphen Glucosids. Die Substanz wird durch Kochen amRückflußkühler in 300 ccm Essigester in Lösung gebracht,die Lösung heiß mit Carboraffin geklärt und schließlich auf40 ccm eingedampft. Aus dieser Lösung krystallisieren imLaufe mehrerer Stunden, am besten nach Animpfen, fast0,5 g des 3-Glucosido-protocatechualdehyds aus.Die Substanz verliert beim Trocknen über P^Oj i. V. bei 100»etwas an Gewicht. Wahrscheinlich hängt es damit zusammen, daß dieVerbindung trotz ihrer krystallinen Struktur keinen scharfen Schmelzpunktzeigt: Sie beginnt gegen 125 » zu sintern und schmilzt bei 142—145°.


248 H elferich und P ap alam bro u, Synthese usw.4,249 mg Subst.: 7,960 mg C 0 „ 2,100 mg H ,0.C „ H „ 0 , (300,12) Ber. C 51,98 H 5,87Gef. „ 51,10 „ 5,53.= - 2,14 X 5,06/0,1048 X 1 = - 103«(in Acetat-Puffer etwa m/5, pn = 5,0).Die Aldehydgruppe im Glucosido-aldehyd lS£t sich leicht nachweisen.0,1 g des Glucoaids geben, einer heißen Lösung von 0,1 gp-Nitrophenylhydrazin in 3 ccm absolutem Alkohol zugesetzt, beimAbkfihlen 0,11 g des p-Nitro-phenylhydrazons, das, aus etwa 7 ccmabsolutem Alkohol umkrystallisiert, den Schmelzp. 235° zeigt.3,462 mg Subst.: 0,294 ccm Stickstoff (765 mm, 22“).C „ H „ 0 ^ , (435,16) Ber. N 9,65 Gef. N 9,89.Zur Bestimmung der Spaltbarkeit des Glucosids durchSüßmandelemulsin wurde eine Lösung von 0,0469 g Glucosidin 2,00 ccm Acetatpuffer (p^ = 5,0, Konzentration etwa m/5)mit 1,00 ccm Fermentlösung (=0,454 mg Trockensubstanz;/9-Glucosidasewert: 1,1) 15 Min. bei 30,0® anfbewahrt, danndurch Zusatz von 0,2 g festem K^CO, abgestoppt und durchBestimmung der Drehung im 1 dm-Rohr, a " = — 1,19®, eineSpaltung von 20,0 Proz. festgestellt. Als Wertigkeit des3-/?-d-Glucosido-protocatechualdehyds gegen dieses Süßmandelemulsinerrechnet sich aus diesen Daten *) W = 2,8.') a. a. O.


Über das Auftreten freier Radikalebei chemischen Reaktionen. X.Aromatische Diacylperoxyde und Triphenylmethyl;von Heinrich Wieland und Aurel Meyer.249[Ans dem Chem. Laboratorium der Bayer. Akad. der Wissenschaftenzu München.](Eingelaufen am 30. April 1942.)Über die Reaktion zwischen Dibenzoylperoxyd und Triphenylmethylin Benzollösung haben wir schon vor einigenJahren berichtet*). Sie liefert als Hauptprodukt Benzoesäure-triphenylmethylester,daneben tritt, wie schon vorherMedwedew und Alexejewa*) gefunden haben, in geringerMenge Tetraphenylmethan, begleitet von Benzoesäure, auf. DieHauptreaktion, die EsterbUdung, kommt aller Wahrscheinlichkeitnach in der Weise zustande, daß ein Mol Triphenylmethylmit einem Mol des Peroxyds primär sich umsetzt, wobeiunter Spaltung der -0-0-Brücke das Kohlenwasserstoff-Radikal sich mit einer Halbmolekel des Peroxyds vereinigt.I (C,H5),C- + 0-C0C,Hs -- ► (C,H5),C-0-C0C,H5I0 -C0 C.H50+ - O - Ü -C .H ,Die andere Hälfte, das Radikal Bemoxyl, wird wenigstensin gewissem Umfang ebenfaUs mit Triphenylmethyl zusammentreten,eine Annahme, die dadurch bestätigt wird, daßdie Menge des isolierbaren Esters mehr als 50 Proc. dernach Reaktion I zu erwartenden beträgt. Die Vorstellung,daß es sich von vornherein um eine binäre Radikalreaktionhandle, ist vollkommen auszuschließen, da eine Dissoziationvon Dibenzoylperoxyd, dazu noch bei Raumtemperatur, nichtdiskutierbar ist.>) A. 532, 179 (1937). ») B. 66, 137 (1932).


250 W ieland und M eyer,Dagegen läßt sich die Nebenreaktion, bei der Tetraphenylmethanentsteht, nur verstehen, wenn man gemäßSchema I als Produkt der Primärreaktion das intermediäreAuftreten des freien Radikals Benzoxyl zur Erklärungheranzieht. Die am nächsten liegende Vermutung, daßdieses Radikal in CgH^ und CO^ dissoziiere und daß dasPhenyl sich an Triphenylmethyl zu Tetraphenylmethan anlagere,haben wir dadurch widerlegt, daß sich nur ganzgeringe Mengen Kohlendioxyd (die vielleicht auf diesemWeg entstanden sind) feststellen ließen. Ferner wurde gefunden,daß bei der Umsetzung von Triphenylmethyl mitDi-p-phenylbenzoyl-peroxydC.H, • C.H. • C - 0 . 0 - C . CeH«. C.H,Ö Önicht, wie nach jener Annahme zu erwarten wäre, p-Phenyltetraphenylmethan(CgH5)3C.CgH4 .CgH5 entstanden war, sondernauch Tetra/phenylmethan.Das vierte Phenyl kann in diesem Fall nicht aus demPeroxyd stammen, auch die Loslösung eines Phenylrestesaus Triphenylmethyl wäre ohne Beispiel. Deshalb konntees nur von dem als Lösungsmittel verwendeten Bensol geliefertworden sein. Als treibendes Agens in dieser Reaktionsfolgeerscheint das Radikal Benzoxyl. Sein Zusammenstoßmit Benzol führt zur Absättigung mit Wasserstoff, alsderen Ergebnis Benzoesäure entsteht, die sich auch unterden Reaktionsprodukten befindet. Gleichzeitig tritt das freieRadikal Phenyl auf:I I C .H ^C - O - + C.H, — ► C .H ^.C - O H + C .H ^-ÖÖTriphenylmethyl und Phenyl vereinigen sich schließlich zuTetraphenylmethan:I I I (C,H.),C- + C .H , — »► (Cä )«C.Für die Herkunft der vierten Phenylgruppe aus demLösungsmittel war noch ein direkter Beweis erwünscht.Außerdem bestand das Bedürfnis zu prüfen, ob die eigenartigeReaktion sich verallgemeinern lasse. Die zur Durchführungdieser Absichten verwendeten Diacylperoxyde waren


Auftreten freier Radikale bei chemischen Reaktionen. X. 251Di-jhtoluyl/peroxyd und Dianisoylperoxyd, das Kohlenwasserstoff-Radikalwar Triphenylmethyl, eine Versuchsreihe wurdemit ]ß-Tritolyl-methyl durchgeführt.Das Hauptprodukt der Reaktion ist auch hier der Triphenylmethylesterder dem Peroxyd entsprechenden Säure.Bei der Umsetzung von Ditoluylperoxyd mit Triphenylmethylin Chlorhemol entstand der Erwartung gemäß p-Chlortetraphenylmethan,mit Benzoesäuremethylester als Lösungsmittelwurde der Methylester der Tetraphenylmethan-p-carbonsäureerhalten. Ließ man die Reaktion in Toluol verlaufen, sokonnte man p-Toly'l-triphenylmethan isolieren. Die Haftungder Methylgmppe wurde durch Oxydation des Kohlenwasserstoffszu der zuvor erwähnten Säure bewiesen. Dianisoylperoxydund Triphenylmethyl geben in Benzol nur Tetraphenylmethan,keine Spur seines Methoxylderivats. AusDi-p-toluylperoxyd und Tri-p-tolylmethyl in Toluol wurdeTeiratolylmethan gewonnen.Es scheint, daß nicht nur die Radikale aromatischerLösungsmittel mit Triphenylmethyl in dieser Weise zu Tetraarylmethanenzusammentreten können. Als wir die Reaktionzwischen Dibenzoylperoxyd undTriphenylmethyl inCyclohexanVornahmen, konnten wir einen schön krystallisierten Kohlenwasserstoffisolieren, dessen Analysenwerte auf die Formeldes Triphenyl-cyclohexylmethans (CjH5)3C.CjHji stimmten.Mit den gewonnenen Ergebnissen ist der oben erörterteReaktionsverlauf eindeutig bewiesen. Die Übertragung aufandere Diacylperoxyde und andere Radikale in verschiedenenLösungsmitteln wird die präparative Darstellung mancherTetraarylmethane erlauben, für die bisher geeignete Methodenfehlten. Die Ausarbeitung eines präparativen Verfahrensund das weitere Studium der Reaktion sind durchdie Zeitverhältnisse unterbunden worden.Versuche.1. Reaktion von Di-p-tolaylperozyd und Triphenylmethyl.Di-p-toluylperoxyd.Zu der Mischung von 10 ccm 30-proc. Hydroperoxydmit dem gleichen Volumen Aceton fügt man unter Eis-


252 W ieland und Meyer,kühlnng die Lösung von 5 g reinem p-Toluylchlorid in Aceton.Nun läßt man unter weiterer Kühlung und dauerndemSchütteln langsam 4 n-Natronlauge zutropfen, bis die Lösungschwach alkalisch reagiert. Dann wird mit Wasser verdünnt,das abgeschiedene Peroxyd abgesaugt, mit verdünnterNatronlauge und schließlich mit Wasser gewaschen und imExsiccator scharf getrocknet. Ausbeute etwa 80 Proc. d. Th.Zur Reinigung wird das Peroxyd in sehr wenig Chloroformgelöst und durch Zugabe von Methanol zum Auskrystallisierengebracht. Farblose, federförmige Krystalle vomSchmelzp. 143— 144® (unter heftiger Zersetzung und Gelbfärbung).3,781 mg Subst.: 9,918 mg C 0 „ 1,824 mg H ,0.(270) Ber. C 71,08 H 5,22 Gef. C 71,54 H 5,40.Bei der Titration des aus einer Acetonlösong von N aJ frei gemachtenJods wurden bei einem Einsatz von 0,2850 g Peroxyd 20,85 ccm"/„-NajSsOj verbraucht. Berechnet 21,18 ccm.Das für die Darstellung der Triphenylmethyl-Lösung erforderlicheTriphenyl-chlormethan wurde durch Hochvakuum-Destillation undnachfolgende Krystallisation aus Benzol-Petroläther (30—50") gereinigtund war vollkommen farblos.Die Versuche wurden zum Teil in der üblichen Apparatur,zum Teil auch in der von Schw ab und A gallid is*)angegebenen Anordnung ausgeführt. Während der Versuchewurde für strengsten Luftausschluß Sorge getragen. Erstnachdem mit dem Taschenspektroskop die vöUige Umsetzungdes Radikals festgestellt war, wurde diese Sicherung aufgehobenund die Reaktionslösung i. V. eingedampft. ZurBereitung der Radikale wurde molekulares SUber*) verwendet.Die näheren Angaben über die Versuchsanordnungfindet man in der Dissertation von A .M eyer, München 1940.a) D i-p-toluylperoxd und T rip h e n y lm e th y lin Toluol.Das aus 9 g Triphenylchlormethan mit 10,5 g mol.Silber gebildete Radikal wurde mit 4,0 g Peroxyd in Tolvol■) Ph. Ch. B. 41, 59 (1938).>) G o m b e rg u. Gone, B. 39, 3287 (1908).


Auftreten freier Radikale bei chemischen Reaktionen. X. 253zur Umsetzung gebracht. Nach beendeter Reaktion wurdedie Lösung rasch mit Bicarbonatlösung ausgeschüttelt, wodurchihr 0,855 g p-Toluylsäure (21,4 Proc. d. Th.) entzogenwurden. Dann wurde das Toluol i. V. abdestilliert. Derkrystalline Rückstand wurde in Benzol aufgenommen unddiese Lösung i. V. eingeengt; dabei schied sich wenig nichtumgesetzten Peroxyds ab. Aus dem weiter konzentriertenFiltrat krystallisierte auf Zugabe von Äther p-Toluylsäuretriphenylmethylesteraus, der nach dem Umkrystallisieren ausBenzol-Äther bei 187— 189® schmolz und mit einem synthetischdargestellten Präparat identisch war.Synthese von T oluylsäure-trip beny lm e th ylester.Silber-p-iolnat wurde durch Fällen einer mit Ammoniak neutralisiertenToluylsäorelösung mit der berechneten Menge Silbemitrat bereitetVon dem gut ausgewaschenen imd i. V. getrockneten Salzhinterließen 0,1340 g 0,0592 g = 44,18 Proc. Ag, ber. 44,41 Proc.Zur Bereitung des Esters wurden 3,5 g des Silbersalzes in einerkonz. Benzollösung von Triphenylchlormethan zwei Tage lang auf derMaschine geschüttelt, dann wurde die Lösung i. V. eingedampft, diehinterbleibenden Krystalle wurden aus Benzol-Äther umkrystallisiert.Schmelzp. 187—189».3,793 mg Subst.: 11,942 mg CO,, 2,052 mg H ,0.CrtH„0, (378) Ber. C 85,69 H 5,86Gef. „ 85,87 „ 6,05.Im Hochvakuum sublimiert die Substanz unzersetzt mit unverändertemSchmelzpunkt. Bad 170—180". Der Ester ist leicht verseif barAus dem oben beschriebenen Ansatz ließ sich dasgleichzeitig entstandene Tolyl-triphenylmethan nicht isolieren,da seine Abtrennung von dem Ester nicht gelingt.deshalb notwendig, den Ester vorher zu verseifen. Diesgeschah in besonderen Versuchen, in denen gleichzeitigermittelt werden sollte, in welchem Umfang der Ester beider Reaktion entsteht. Die eingesetzten Substanzmengenbetrugen '/s oben angegebenen. Nach Beendigung derReaktion wurde alles Toluol i. V. abdestilliert und der Rückstandmit 10 ccm 20-proc. methylalkoholischer Kalilauge2 Stunden lang unter Rückfluß gekocht. Nach Zugabe vonWasser wurde wiederholt ausgeäthert. Aus der wäßrigen


254 W ieland und M eyer,Lösung wurde reine Toluylsäure isoliert. Die Lösung, diedie neutralen Stoffe enthielt, wurde eingedampft; der Rückstandwurde in Chloroform aufgenommen und aus dieserLösung das Triphenylcarbinol mit konz. Schwefelsäureheraus geschüttelt. Nachweis durch Schmelzpunkt undMischprobe.Die isolierten Mengen an Toluylsäure und Triphenylcarbinolbestätigen, daß die Bildung des Esters aus Triphenylmethylund Peroxyd sich nur zu etwa 70 Proc.abgespielt haben kann. Davon kommen 50 Proc. auf dieReaktion I, die übrigen 20 Proc. dürften sich aus der Vereinigungvon Triphenylmethyl und Benzoxyl gebildet haben.Nach der vollzogenen Trennung ist der gesuchte Kohlenwasserstoff,das Tolyl-triphenylmethan in der Chloroformlösunggeblieben. Sie wurde mit Sodalösuug ausgeschüttelt,getrocknet und eingedampft. Der Rückstand krystallisierteund wurde aus Chloroform-Alkohol umkrystallisiert zu farblosenDrusen vom Schmelzp. 157— 162®. Erneute Krystallisationaus Essigester erhöhte den Schmelzpunkt auf 163®,der auch nach der Sublimation der Substanz im Hochvakuum(Bad 180— 145®) konstant blieb.26,74 mg Subst.: 91,91 mg COj, 16,10 mg H ,0 .CjjH ,, (334) Ber. C 93,41 H 6,63Gef. „ 93,74 „ 6,74.Leicht löslich in Chloroform und Benzol, schwerer in Essigesterund Äther, ziemlich schwer in Petroläther, fast unlöslich in Alkohol.Nachdem der Kohlenwasserstoff einmal isoliert war,ließ er sich auch aus einer Versuchslösung, die nicht vorherverseift worden war, auf dem Weg der fraktioniertenKrystallisation gewinnen. Seine Überführung in Tetraphenylmethan-carbonsäurewird auf S. 256 beschrieben.b) D ito lu y lp e ro x y d und T rip h e nylm e th y lin C hlorbenzol.Die Radikallösung, die aus 6 g Triphenylchlormethanmit 7 g mol. Silber in Chlorbenzol bereitet war, wurde mit2,66 g Ditoluylperoxyd zur Reaktion gebracht. Nach derenBeendigung dampfte man das Lösungsmittel i. V. ab, nahm


Auftreten freier Radikale hei chemischen Reaktionen. X. 255in Benzol auf und isolierte daraus zuerst Toluylsäure, nachdem Einengen ihren Triphenylmethylester. Die benzolischeMutterlauge wurde mit methylalkoholischem Kali verseift,der Neutralteil wurde nach der üblichen Trennung in Chloroformgebracht und diese Lösung mit konz. Schwefelsäureausgeschüttelt. Die weitere Verarbeitung geschah in deroben beschriebenen Weise. Man erhielt so Chlor-tetraphenylmeihan,das aus Chloroform-Alkohol umkrystallisiert, bei194“ schmolz. Den gleichen Schmelzpunkt besaß die imHochvakuum (Bad 160—180“) sublimierte Verbindung.4,143 mg Subst.: 12,913 mg C0„ 1,987 mg H,0. — 3,441 mg Subst.:1,400 mg AgCI.C„H„C1 (354,5) Ber. C 84,63 H 5,40 Cl 10,00Gef. „ 85,01 „ 5,37 „ 10,06.Die Löslichkeit ist etwa die des zuvor beschriebenen Kohlenwasserstoffs.c) Ditoluyl-peroxyd und T riphenylm ethylin Benzoesäuremethylester.Angewandt wurden 4,8 g Triphenylchlormethan, 5,7 gmol. Silber und 2,13 g Peroxyd. Lösungsmittel war Benzoesäuremethylester.Nach dessen Entfernung i. V. wurde inBenzol aufgenommen. Durch fraktionierte Krystallisationwurden Toluylsäure und ihr Triphenylmethylester isoliert.Eine weitere KrystaUisation gelang nicht. Man verseiftedeshalb die benzolischen Restlösungen mit methylalkoholischemNatron. Nachdem alles Lösungsmittel durch Destillationentfernt war, zog man den Rückstand zur Beseitigungder neutralen Stoffe mehrfach mit Äther aus und fügtedann Wasser hinzu. Dabei blieb das Natriumsalz der Tetraphenylmethan-carhonsäureungelöst zurück. Es wurde unterÄther mit Salzsäure zersetzt, aus der Ätherlösung wurde durchSchütteln mit verdünnter Lauge erneut das Natriumsalzausgefällt, abgesaugt, in die Säure übergeführt und derenätherische Lösung mit Diazomethanlösung zusammengebracht.Der Ester wird zuerst als Lack erhalten, der aus Äther-Methanol zur KrystaUisation gebracht wurde. Schmelzp. 135®.


256 W ieland und Meyer,Um die krystallisierte Substanz für die Analyse lösungsmittelfreizu erhalten, wurde sie im Hochvakuum destilliert imd direkt verbrannt.3,829 mg Subst.: 12,036 mg CO,, 1,967 mg H jO .C „ H ,,0 , (378) Ber. C 85,68 H 5,86Gef. „ 85,73 „ 5,75.Dieser Ester erwies sich als identisch mit dem Methylesterder Säure, die durch Oxydation von p-Methyltetraphenylmethangemäß nachstehenden Angaben dargestelltwurde.O x ydatio n von p - M e th y ltetraphenylm e th anzu T etraphenylm ethan-carbonsäure.0,28 g des Kohlenwasserstoffs (S. 254) wurden mit 0,17 g— 20 Proc. mehr als berechnet — Selendioxyd in einemEinschmelzrohr zuerst 2 Stunden auf 220®, dann weitere2 Stunden auf 320“ erhitzt. Der Rohrinhalt wurde mit Eisessigausgezogen, der Eisessig verdampft und der Rückstand inÄther aufgenommen. Durch Ausschütteln der Ätherlösungmit Bicarbonatlösung wurde ein schwer lösliches Natriumsalzausgeschieden, das abfiltriert und unter Äther mit Salzsäurezersetzt wurde. Der mit Diazomethan bereitete Esterschmolz nach der Destillation im Hochvakuum und nachUmkrystallisieren aus Chloroform-Methanol bei 135* wiedas bei unserer Reaktion gewonnene Präparat.Tetraphenylmeihan-carbonsäure. Für die Darstellung derfreien Säure bildet die Verseifung des Esters die besteMethode. Man kocht einige Stunden mit methylalkoholischemNatron und trennt die Säure dann als Natriumsalz ab. DessenZersetzung geschieht wie schon erwähnt. Aus dem Äthererhält man nach dem Eindampfen eine Krystallisation, dieaus Chloroform oder Benzol oder Äther-Petroläther gereinigtwerden kann. Farblose, glänzende Nädelchen vomSchmelzp. 214® nach vorherigem Sintern. Die im Hochvakuum(Bad 170— 200®) sublimierte Säure schmilzt scharfbei 214®.3,914 mg Subst.: 12,250 mg CO,, 1,910 mg H ,0 .C„H ,„0, (364) Ber. C 85,68 H 5,49Gef. „ 85,36 „ 5,46.


Auftreten freier Radikale hei chemischen Reaktionen. X. 257Die Sake (Na, K, NH,, Ca, Ba) sind in Wasser schwer löslich.Decarboxylierung. Das Bariumealz wurde mit Bariumhydroxd undetwas Ferrum reductum gemischt in einem Glühröhrchen erhitzt. Dieheraus sublimierten Krystalle wurden aus Benzol umkrystallisiert.Schmelzp. 274—275“, Mischschmelzpunkt mit Tetraphenylmethan bei274—275“.2. Dianisoylperoxyd und Triphenylmethyl.Der Versuch wurde in Benzol ausgeführt und ergab keine nachweisbareMenge von p-Methoxy-tetraphenylmethan, sondern ausschlieBlichTetraphenylmethan. Die Isolierung des AnissSure-triphenylmethylestersmißlang wegen seiner leichten Verseifbarkeit, von der wir un.san der synthetisch dargestellten Substanz überzeugten. Statt seinerwurden bei der Aufarbeitung der Reaktionslösung Anissäure und Triphenylcarbinolangetro£Pen.Es wurde ein Versuch mit 6 g Triphenylchlormethan + 7,1 g mol.Silber und 2,96 g Anisoyiperoxyd ausgeführt. Nach der üblichen Aufarbeitungkonnte bereits aus der Benzollösung eine Krystallisation vonTetraphenylmethan erhalten werden, eine weitere Menge nach demmehrfach angewandten Verfahren. Schmelzp. 275“.Aniasäwe triphenylmethyleater. 2 g Triphenylchlormethan wurdenmit 3,8 g Silber-anisoat — Ag-Gehalt 41,78, ber. 41,66 Proc. — inBenzol 36 Stunden auf der Maschine geschüttelt. Die filtrierte Lösungwird i. V. eingeengt, der auskrystallisierte Ester aus Benzol oderBenzol-Äther umkrystallisiert. Schmelzp. 164“.4,377 mg Subst.: 13,226 mg CO,, 2,110 mg H ,0.C „H „0 , (394) Ber. C 82,20 H 5,58Gef. „ 82,41 „ 5,39.3. Ditoluylperoxyd and p-Tritolylmethyl.Da p-Tritolylmethyl sich ziemlich rasch verändert unddaher aus dem entsprechenden Chlormethan und Silber nmit mäßiger Ausbeute erhalten werden kann*), wurden dieReaktionskomponenten, 10 g Tritolylchlormethan, 10 g mol.SUber und 2,1 g Ditoluylperoxyd unmittelbar durch 12-stündigesSchütteln in Toluol zur Umsetzung gebracht. Es wardann kein Radikal mehr in der Lösung, die in der mehrfachbeschriebenen Weise aufgearbeitet wurde. Der erwarteteToluylsäure-tritolylester ließ sich auch hier nicht fassen.Dagegen konnte nach Verseifen des in der Lösung enthaltenenEsters und nach der Abtrennung des Tritolyl->) G om berg, B. 37, 1628 (1900).Aniialeu der Chemie. 661. Band. 17


268 W ie land und M eyer, Auftreten freier Radikale usw.carbinols mit konz. Schwefelsäure das Tetra-p-tolylmethanCXCgH^CHg)^ isoliert werden. Das Grundsätzliche des Verfahrensist schon geschildert. Die Krystallisation wurdedadurch erreicht, daß man den Inhalt der mit konz. Schwefelsäureausgeschüttelten Chloroformlösung in viel siedendemAlkohol aufnahm und diese Lösung mehrere Wochen sichselbst überließ. Die Krystalle wurden aus Äther-Methanolumkrystallisiert und hatten dann den auffallend niedrigenSchmelzpunkt von 130®. Durch Destillation im Hochvakuum(Bad 220®) wurde ein Lack erhalten, der mit Äther-Methanolwieder zu einem Präparat vom gleichen Schmelzpunktekrystallisierte.3,995 mg Snbst: 13,568 mg CO , 2,596 mg H jO .(376) Ber. C 92,55 H 7,45Gef. „ 92,63 „ 7,27.D ib e n z o y lp e r o x y d u n d T r ip h e n y lm e th y l in C y c lo h ex a n.Das aus 6 g Triphenylchlormethan mit 6 g mol. Silber bereiteteRadikal wurde mit 2,4 g DibenzoyIperoxyd umgesetzt W as nicht zurKrystallisation za bringen war, wurde in niedrig siedendem Petrolätheran Tonerde adsorbiert. Die Säule wurde gründlich mit Petrolätherausgewaschen. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels hinterbliebein zähes Harz, das beim Anreiben mit wenig Petrolätherkrystallisierte. Die Krystalle wurden aus viel Methanol umkrystaUisiert.Schmelzp. 143— 145“. Der Kohlenwasserstoff ließ sich bei 140"(Bad) zu großen Krystallen vom gleichen Schmelzpunkt sublimieren.3,735 mg Subst: 12,558 mg C 0„ 2,659 mg HjO.C „ H „ (326) Ber. C 91,97 H 8,03 Gef. C 91,70 H 7,96.Als 40 mg der Substanz mit 100 mg Selen auf 340" erhitzt wordenwaren, konnte kein Tetraphenylmethan, wohl aber Triphenylmethan(Schmelzp. 93", ebenso Mischprobe) isoliert werden.


Binäre Systeme, zusammengesetzt aus Titantetrachloridund Nitroverbindungen;von N. A. Puschin, Lj. Nikolić, A. Radojiinund T. Voroponova.Mit 5 Fignren im Text.[Aue dem Institut für Physikalische Chemie nnd Elektrochemieder Universität Belgrad.](Eingelaufen am 10. April 1940).259Titantetrachlorid unterscheidet sich von seinen nächstenAnalogen, Tetrachlorkohlenstoff und Siliciumtetrachlorid,durch die Fähigkeit viele gut ausgeprägte Molekülverbindungenmit organischen Substanzen zu bilden. Das Vermischendes CCl^ und SiCl* mit Nitroverbindungen, Nitrilen,Phenolen und Ketonen ist von keinem merklichen Wärmeeffektbegleitet. Dagegen verläuft die Reaktion des TiCl^mit Vertretern der genannten Gruppen unter starker Wärmeentwicklungund dabei bilden sich mehr oder weniger hochschmelzende Verbindungen. Bisweilen bleibt die Reaktionnicht bei der Bildung von Additionverbindungen stehen,sondern geht infolge der Temperaturerhöhung weiter undfährt zu tiefergehenden Umsetzungen.Von den Verbindungen des Titantetrachlorids sind ammeisten die Verbindungen mit Aminen und ihren Derivatenuntersucht*). Mit Nitroverbindungen wurden bis jetzt nur3 Kombinationen untersucht, und zwar mit Nitrobenzol*-“)und mit m- nnd p-Dinitrobenzol* *).In dieser Arbeit wird über Ergebnisse berichtet, welchebei der Untersuchung von Schmelzdiagrammen binärerSysteme, zusammengesetzt aus TiCl^ nnd verschiedenen') O. C. D erm er u. W . C. F e rn e liu s, Z. a. Ch. 221, 83 (1925).>) H. R e ih le n n. A. H ake, A. 462, 47 (1927).») H. U lic h , E. H ertel u. W . N e s p ita l, Ph. Ch. B. 17, 21 (1932).


260 P u sc h in , N ik o lié , Ita d o jiin und Voroponova,Nitroverbindungen, gewonnen wurden. Systematisch, mitHilfe der Methode der thermischen Analyse, wurden11 Systeme untersucht, und zwar: mit Nitrobemol, m- undp-Chlomitrobemol, m-Bromnitrobemol, o-, m- und ]^-Nitrotoluol,1,3,4-Nitroxylol, m-Dinitrobemol, m-Dinitroioluol undTrinitrotoluol. Dagegen qualitativ wurden Kombinationenmit vielen Nitroverbindungen ausprobiert, wobei sich zeigte,daß viele Kombinationen für die Untersuchung mittels derMethode der thermischen Analyse ungünstig sind. So bildensich, zum Beispiel, beim Vermischen des TiCl^ mit a-Nitronaphtalin,o-Nitroanisol, Dinitroanisol, o-Nitroanilin, m-Nitrobenzoesäuresofort charakteristische Verbindungen, aberbeim Versuch sie zu schmelzen, zersetzen sie sich. BeimVermischen des TiCl^ mit o-Nitrophenol, Trinitrophenol oderp-Nitrosodimethylanilin kommt es sofort oder beim schwachenErwärmen zu Explosionen.Die Verbindungen, welche bei den zuerst genanntenKombinationen entstehen, könnten in reinem Zustand durchKrystallisieren aus entsprechenden Lösungsmitteln gewonnenwerden.Die meisten Verbindungen, welche TiCl^ mit Nitroverbindungenbildet, sind von gelber Farbe. Bei mehrfachwiederholtem Schmelzen nehmen die gelben Krystalle —unter allmählicher Zersetzung — grüne und später dunkleFarbe an.Bei der Untersuchung der Schmelzdiagramme wurdenfür die meisten Mischungen vollständige Abkühlungskurvenuntersucht. Niedrige Temperaturen wurden mittels Thermoelementgemessen. In Fällen, in welchen sich die Mischungenleicht zersetzen, wurde für jede Konzentration eine frischbereitete Mischung genommen. Bei Mischungen, welcheleicht unterkühlt werden, wurde, zwecks genauer Bestimmungder Krystallisationstemperatur, mit den entsprechendenKrystallen geimpft, und außerdem wurde nicht nur dieKrystallisationstemperatur, sondern auch die Temperaturdes vollständigen Schmelzens bestimmt.Wasser zerlegt die Verbindungen des TiCl^ mit Nitroverbindungenziemlich stürmisch. Da die Mischungen auch


gegenüber der Einwirkung der Luftfeuchtigkeit empfindlichsind, so war die Apparatur so eingerichtet, daß die zuuntersuchenden Mischungen völlig vor der Außenluft geschütztwaren.Die gewonnenen Resultate sind in den Tabellen 1— 11nnd Figuren 1—5 wiedergegeben. In den Tabellen bedeuten:& die Temperatur des vollständigen Schmelzens derkrystallisierten Mischung, «9-, die Temperatur des Zerlegensder flüssigen Phase in zwei Schichten, tj die Temperaturdes Ausscheidens der ersten Krystalle, f, die Temperaturder vollständigen Krystallisation der Mischung.Tabelle 1.TiCl, + Nitrobenzol (mit Lj. N ikolić).N i S i ^ l } 0 22 25.5 38,5 45,5 48,5 51,5 58,5t, -23,5 63,5 68,5 — 74 75 75 75 73,5


262 Puschin, Nikolii, Radojiin und Voroponova,T a b e lle 4.2iC l, + m-Bromnitrobemol (mit L j. N ik o liö ).Molproc.„ Q _m-Bromnitrobenzol ’t , -23 55m - B ro Ä ie „ .o ll 88.5 95 10051 53 56Molproc.o-NitrotolaoltiUT a b e lle 5.Molproc.m-NitrotolnolMolproc.m-Nitrotoluol


Binäre Systeme usw. 263Wie ans den Fignren 1—3 ersichtlich ist, sind dieSchmelzdisgramme der vier Systeme, welche ans TiCl^ undFig. 2.Nitrobenzol, o- und m-Nitrotoluol und 1 :3 :4-Nitroxylol zusammengesetztsind, untereinander sehr ähnlich. Jedes vondiesen besteht aus einer Kurve, welche vom Schmelzpunkt


264 P u schin , N ik o lic , R a d o jiin und Voroponova,des reinen TiCl^ steil anfsteigt, ein sehr flaches Maximumbei 50 Molproc. jeder Komponente bildet, und daraufhin zumSchmelzpunkt der entsprechenden Nitroverbindung fällt.Die Zustandsdiagramme der anderen vier Systeme, welcheaus TiCl< und m- und p-Chlornitrobenzol, m-Bromnitrobenzolund p-Nitrotoluol zusammengesetzt sind, bestehen aus zweiÄsten, welche sich in den bei den Konzentrationen 92 Molproc.m-Chlornitrobenzol und 39“, 60 Molproc. p-Chlornitrobenzolund 50“, 95 Molproc. m-Bromnitrobenzol und 53®und 80 Molproc. p-Nitrotoluol und 45® liegenden eutektischenPunkten schneiden. Im übrigen sind diese letzten Diagrammeden vorhergehenden sehr ähnlich und werden durch einähnliches steiles Aufsteigen der Kurve von TiCl^ aus, unddurch ein ähnliches flaches Maximum bei der Konzentrationvon 50 Molproc. jeder Komponente charakterisiert.Aus dem Gesagten geht hervor, daß Titantetrachloridmit Nitrobenzol, m- und p-ChlornitrobenzoI, m-Bromnitrobenzol,o-, m- und p-Nitrotoluol und 1 : 3 :4-Nitroxylol gutausgeprägte äquimolekulare Verbindungen bildet.Die Verbindung mit Nitrobenzol TiCl^.CgHjNOj kryistallisiertbei 75®. Diese Verbindung haben seinerzeit


Binäre Systeme usw. 265Reihlen und Hake auf präparativem Wege gewonnennnd deren Schmelztemperatur zu 77,5® ermittelt. Etwasspäter haben U lich, H ertel und Nespital die Existenzdieser Verbindung durch Untersuchung der Molekulargewichts-und Polarisationskurven bewiesen.Die Krystallisationstemperaturen der anderen 7 Verbindungensind folgende:TiCl,.in-ClC,H.NO, . . .61» T iC l..m-CH,.C.H^NO, . . 75«TiCl,.p-ClC,H.NO, . . . 54,5« TiCl«.p-CH,.C,H,NO, . . 72,3“’nCl,.m -BrC,H.NO, . . .72» T iC l,. 1 :3 :4-(CH3),C,H,NO, 64»'nC l..o-CH ,.C ,H ,N O , . . 62,5«Die Büdung von festen Lösungen wurde in keinemSystem beobachtet: die Krystallisation des reinen TiCl^,sowie der reinen Nitroverbindungen, wurde in jedem Systemin großem Konzentrationsbereich beobachtet.T abelle 9.TiClf + m-Dinitrobenzol (mit Lj. N ik o lii)., l 0 5 ]0 15 20 25 30 33,3 40 45in-Uimtrobenzol |t, -23 +50 57 59,5 60,5 60,2 60,5 60 61 60,6f, ----24 - -------- 25 - - -Molproc.48 50 56,3 66,2 76,5 8 6 100in-Dinitrobenzolt, ' 60,8 60 64 70 75,5 81,5 90i, — — 57 51 48 47T abelle 10.TiCl, + m-Dinitrotoluol (mit T. Voroponova).Molproc. 1m-üinitrotoluolj; ,, j 3 . ¿ 2 3 3 30 35 38 45 50 55


286 P u schin , N ik o li6 , R a d o jiin und Voroponova,andere von 50 Molproc. bis zum reinen TiCl^ geht. Derzweite Ast in beiden Systemen geht im Intervall 50— 80 Molproc.TiCl^ fast horizontal, aber im System TiCl^ -|-m-Dinitrotolnolist anf diesem Aste ein sehr flaches Maximum bei67 Molproc. TiCl^ bemerkbar. In dem System TiCl^ + m-Dinitrobenzol kann die KrystaUisation des reinen m-Dinitrobenzolnur im Intervall 100— 50 Molproc. beobachtet werden.In Mischungen, welche an TiCl^ reicher sind, läßt sie sichFig. 4.nicht mehr bemerken. In dem System TiCl^ -t-m-Dinitrotoluolkonnte trotz aller Bemühungen in keiner Mischungdie eutektische KrystaUisation des m-Dinitrotoluols beobachtetwerden. Aus dem erwähnten kann man schließen,daß m-Dinitrobenzol, sowie auch m-Dinitrotoluol, mit Titantetrachloridje eine äquimolekulare Verbindung geben.Außerdem bUdet m-Dinitrotoluol ohne Zweifel, und m-Dinitrobenzolwahrscheinlich, mit TiCl^ noch je eine Verbindung,welche zwei Molekeln TiCl^ auf ein Molekül der Dinitroverbindungenthält.In dem System TiCl^ m-Dinitrotoluol krystallisiertdie Verbindung m-CH3 .CgH3{N0 2 ),.2 TiCl^ welche, wie oben


Binäre Systeme usw. 267erwähnt, durch ein flaches Maximum charakterisiert ist, bei46®. Die äquimolekulare Verbindung m-CHj.CjH,(NOj),.TiCl^krystallisiert bei 43®. Sie ist das Analogon der äquimolekularenVerbindung des TiCl^ mit m- und p-Dinitrotoluol,von welchen die letzte R eihlen und H ake beschriebenhaben, die sie auf präparativem Wege erhielten.Die Verbindung des m-Dinitritoluols mit zwei MolekelnTiCl^ scheint beim Schmelzen in bedeutendem Maße zudissociieren, wodurch auch die Existenz des fast horizontalenTeiles auf dem Diagramm im Bereich 50—80 Molproc.TiCl^ zu erklären ist.In dem System TiCl^ m-Dinitrobenzol ist die Verbindungmit zwei Molekelen TiCl^ noch mehr dissociiert, alsdie entsprechende Verbindung im vorhergehenden System,und deshalb hat hier der mittlere Teil kein merkbaresMaximum und nähert sich noch mehr der Horizontalen. IhreKrystallisationstemperatur, sowie die der äquimolekularenVerbindung TiCl,.m-CgH,(NOj), beträgt 60—61®. Die Verbindungmit 2 Molekeln Titantetrachlorid m-CjH^(N0j).2TiCI^haben seinerzeit Reihlen und Hake auf präparativem Wegegewonnen und deren Schmelztemperatur zu 64® bestimmt.Die Mischungen des Titantetrachlorids mit m-Dinitrobenzolwaren vor einigen Jahren Gegenstand der Untersuchungenseitens H ertel und Demmer, welche zur Untersuchungnicht nur den präparativen Weg, sondern auch dieMethode der thermischen Analyse nach Rheinboldt^) angewandthaben. Diese Forscher behaupten, daß es ihnengelungen sei, mit Hilfe der thermischen Analyse die Existenzvon vier Verbindungen nachzuweisen, mit dem stöchiometrischenVerhältnis des TiCl^ zu m-Dinitrobenzol 1:1, 2:3, 3:2und 3:1, und außerdem auf präparativem Wege drei Verbindungenmit dem Verhältnis der Komponenten 1:1, 2:1und 4:1 erhalten zu haben. In ihrem Schmelzdiagramm,welches zum Vergleich in Fig. 4 wiedergegeben ist, gehtder Ast von 22— 15 Molproc. TiCl^ aufwärts zur Temperaturachseund erreicht bei der Konzentration von 15 Molproc.1) J. pr. Chem. [2] 111, 242 (1925).


268 P u schin , N ik o lić , R a d o jiin und Voroponova,TiCl^ die Temperatur von 110®, während das reine m-Dinitrobenzolbei 91 ® schmilzt. Darans soUte man schließen, daßdie Komponenten außer den sechs Verbindungen, welcheH ertel nnd Demmer anführen, mindestens noch eine Verbindungbilden, welche an m-Dinitrobenzol reicher ist als2 TiC1^.3 m-CgH^(NOj)2, und welche mindestens 85 Molproc.Dinitrobenzol enthalten soll. Auf diese Weise würde TiCl^mit m-Dinitrobenzol nach H e rte l nnd Dem m er mindestenssieben Molekülverbindungen verschiedener Zusammensetzungbilden.Wie aus der vorhergehenden Darstellung ersichtlichist, unterscheidet sich das Schmelzdiagramm, welches wirn x 20 X 40 X 60 n 80 io zFig. 6 .für das System TiCl^ 4 -m-Dinitrobenzol gewonnen haben(Fig. 4), und welches dem Schmelzdiagramm TiCl^ m-Dinitrotoluolähnlich ist, wesentlich von dem Diagramm von H e rte lund Dem m er (Fig. 4). Nach sehr sorgfältiger Überprüfungdes Schmelzdiagramms unter Ermittelung der vollständigenAbkühlungskurven konnten wir die Ergebnisse von H e rte lund Dem m er nicht bestätigen. Die Ursache für diese Unstimmigkeitin den Resultaten liegt wahrscheinlich darin,daß sich die Verbindungen des TiCl^ mit m-Dinitrobenzol,sogar bei leichtem Erwärmen, zersetzen, unter Bildungschwerer schmelzender Substanzen, wobei die gelbe Farbeder Krystalle in braun übergeht. Verschiedene Schmelztemperaturenüber 1 0 0 ®, welche H e rte l und Dem m er beobachtethaben, sind wahrscheinlich den Zersetzungsproduktendieser Verbindungen zuzuschreiben. Was die Ver-


Binäre Systeme usw. 269bindangen anbetrifift, welche sie auf präparativem Wegeerhalten haben, so stimmen zwei von diesen Verbindungen,mit dem Verhältnis TiCl^ zu m-Dinitrobenzol 1:1 und 2:1,in ihrer Zusammensetzung mit unseren Verbindungen überein,während von der Existenz der dritten Verbindung mitdem Verhältnis 4:1 anscheinend die Autoren selbst nichtganz überzeugt sind.T abelle 11.TiCl^ + Trinitrotoluol (mit A. B a d o jiin und N. Vasovii).Gew.-Proc.0 7,1 8,5 11,6 17.1 33,8 40 44 54,5Trinitrotoluold, ■ — — 77 82 88 93,5 — 92,5 —


270 P u sc h in , N ik o lić , R a d o jiin und Voroponova,Die obere kritische Temperatur, oberhalb welcher diebeiden flüssigen Schichten zu einer zusammenfließen, beträgt93,5® und entspricht der Konzentration des TiCl^ von65 Gew.-Proc.D is k u s s io n .Aus den in dieser Arbeit wiedergegebenen Diagrammenersieht man, düß Titantetrachlorid mit Nitroverbindungengut ausgeprägte Verbindungen bildet, während es mitKohlenwasserstoffen, wie Naphtalin und anderen — zumUnterschied von Aluminium- und Antimonhalogeniden —keine Verbindungen eingeht, wie an anderem Ort dargelegtwird. Daraus kann man schließen, daß die Moleküle desTitantetrachlorids an die Moleküle der Nitroverbindungennicht über die Kohlenstoflfatome der Kohlenstoffradikale,sondern über die Nitrogruppen gebunden sind. Ausgehendvon der Koordinationszahl 6 für Titan, kann man dieStruktur der gewonnenen äquimolekularen Verbindungendurch die Formeldarstellen.R-NC"VTICI,Alle Kombinationen der aromatischen Mononitroverbindungenmit Titantetrachlorid, welche wir untersucht haben,ergaben Verbindungen von äquimolekularer Zusammensetzung.Die Verbindungen des Mononitromethans undMononitroäthans mit Titantetrachlorid haben nach R e ih lenund H ake ebenfalls äquimolekulare Zusammensetzung. Esist natürlich vorauszusetzen, daß Dinitroverbindungen, welchezwei Nitrogruppen enthalten, zwei Moleküle Titantetrachloridbinden können. Und in der Tat geben m-Dinitrobenzol undm-Dinitrotoluol außer der äquimolekularen auch noch Verbindungenmit zwei Molekeln Titantetrachlorid. Ihre Strukturkann durch die Formel


Binäre Systeme usw. 271dargestellt werden. Die Verbindungen mit Dinitroderivatenkommen aber, wie aus dem Diagramm (Fig. 4) ersichtlichist, viel schwächer zum Ausdruck nnd sind weniger stabilals die mit Mononitroderivaten.Die Fähigkeit Verbindungen mit Trinitroderivaten zubilden ist beim Titantetrachlorid schon derart geschwächt,daß es mit Trinitrotolnol nicht nur keine Verbindung eingeht,sondern daß es sich mit demselben in gewissen Grenzenselbst in flüssigem Znstand nicht mischt. Die Reaktion desTitantetrachlorids mit Trinitrophenol hat zweifellos ihrenstürmischen Verlauf nur der Anwesenheit der Hydroxylgruppezn verdanken.


272Über die „sogenannte“ Isosaccharose.Eine EntKegnang ;von Alfred Georg.[Aus dem Chemischen Institut der UniversitSt Genf.](Eingelaufen am 22. April 1942.)Vor kurzem haben H. H. Schiubach und B. M id d e l­hoff in dieser Zeitschrift*) eine Arbeit veröfiFentlicht, ausderen Ergebnissen sie den Schluß ziehen, daß der bisher alsIsosaccharose bezeichnete Zucker von Ir v in e , O ldham undS kinner — identisch mit „Saccharose D“ von P ic te t undV ogel — in Wirklichkeit ein reduzierendes Disaccharid seiund als „Isoturanose“ bezeichnet werden müsse.Leider sind den Verfassern zwei Arbeiten über die Isosaccharosescheinbar entgangen, bei deren Kenntnis siewohl gezögert haben würden, aus ihren Experimentalergebnissenso weitgehende Schlüsse zu ziehen, wie sie es getanhaben. Die erste dieser beiden Arbeiten stammt von mir*),die zweite von J. C. Irv in e und D. Routledge*).In meiner oben erwähnten Arbeit habe ich den Nachweiserbracht, daß die Isosaccharose — unter der Voraussetzung,daß sie ein Glucopyranosido-fructofuranosid sei —die Konfiguration eines /9-d-Glucopyranosido-a-d-fructofuranosidsbesitzen muß, da das nach den Hudsonschen Regelnfür diese Konfiguration berechnete Drehungsvermögen sehrgenau mit dem bei der Isosaccharose beobachteten übereinstimmt.Daß meine Voraussetzung über die Konstitution derIsosaccharose zutreffend ist, beweist meines Erachtens dieArbeit von Ir v in e und R outledge. Diese haben bei derhydrolytischen Spaltung der vöUig methylierten Isosaccharose') A. 660, 134 (1942).») A. G eo rg, Helv. 17, 1566 (1934).») Am. Soc. 67, 1411 (1935); vgl. Nature 184, 143 (1934).


über die „sogetumnte“ Isosaccharose. 273einerseits die normale krystallisierte Tetramethyl-glucopyranoseund andrerseits eine Tetramethyl-fructose erhalten,deren Konstanten genau mit demjenigen der ans Oktamethylsaccharoseisolierten übereinstimmen, nnd die wie diese beider Oxydation mit Salpetersäure den Dimethyl-äther der1-Weinsänre (als krystallisiertes Diamid identifiziert) ergibt.Die Struktur des Glucose-Anteils der Isosaccharose ist damiteinwandfrei festgelegt, und auch für den Fructose-Anteilerscheint es mir zum mindesten äußerst schwierig, eineandere Ansicht zu verteidigen, als die von Äen Verfassernvertretene.Damit wird aber die Auffassung der Isosaccharose als„Isotnranose“ unhaltbar, denn eine solche müßte nach Methylierungund Spaltung eine Trimethyl-frnctose ergeben,es sei denn, man fasse sie als Fructosederivat mit offenerKette anf. Aber selbst in diesem FaU bliebe der Zuckerein Glncopyranosid, dessen äußerst leichte Spaltbarkeit allembisher aus der Zuckerchemie Bekanntem widersprechenwürde. Der von Schiubach und M iddelhoff selbst alsungenügend empfundene Versuch, dieses Verhalten durchdas Vorliegen einer leichter hydrolysierbaren Form derGlucose zu erklären, wird durch die Ergebnisse von Irvineund Routledge ausgeschlossen.Dagegen erklärt sich die außerordentlich leichte Hydrolysierbarkeitder Isosaccharose ohne weiteres, wenn mansie, meiner Ansicht entsprechend, als Derivat der «-Fructofuranoseauffaßt. Daß die Halbwertszeit der Säurehydrolysenoch unter dei^enigen des a-Methyl-fructofuranosids liegt,kann nicht verwundern, wenn man bedenkt, daß ja gewöhnlichder Methylrest fester haftet als die meisten anderenAglykone.Auch die Nichtspaltbarkeit der Isosaccharose durch dieWeidenhagensche Invertase (/i-Frnctofnranosidase) wirddurch die von mir angenommene Konfiguration erklärt; nichtohne weiteres dagegen die Nichtspaltbarkeit durch Emulsin.Das Verhalten dieser beiden Enzyme gegenüber der Isosaccharosehabe ich übrigens schon 7 Jahre vor Schiubachund M iddelhoff beobachtet und in meiner bereits zitiertenAnnslen der Chemie. SCI. Band. 18


274 Georg,Arbeit beschrieben. Darüber hinaus ist es mir jedoch gelungen,die enzymatische Spaltung der Isosaccharose durcheinen Auszug aus AspergUlus niger festzustellen, und dieIdentität des spaltenden Enzyms mit der /9-Glucosidasedieses Pilzes zum mindesten wahrscheinlich zu machen.Das Versagen der /S-Glucösidase des Emulsins erklärte ichmir mit einer sterischen Hinderung, ähnlich deijenigen, diedie enzymatische Spaltung der a,a-Trehalose durch vielea-Glucosidasen verhindert. Ob diese Erklärung nach denErgebnissen der Versuche von Schiubach und M id d e l­hoff an /S,/9-Isotrehalose mit Emulsin noch stichhaltig istoder ob sie durch eine andere ersetzt werden muß, bleibevorläufig dahingestellt.Bleibt als Hauptargument gegen die von mir vertreteneAuffassung über die Struktur der Isosaccharose nur nochderen Keduktionsvermögen. Auch ich habe dasselbe schonvor Jahren — wenn auch nur qualitativ — beobachtet.Wenn ich diese Beobachtung damals nicht publiziert habeund ihr auch keine besondere Bedeutung beimaß, so hattedas folgende Gründe: Einmal trat die beobachtete Reduktion— entgegen dem Fall der „wahren“ reduzierendenZucker — beim Erhitzen der Isosaccharose oder ihres Acetatesmit Fehlingscher Lösung nie sofort ein, sondernerst nach einiger Zeit und auch dann nur schwach; undzweitens hatte ich gelegentlich beobachtet, daß auch Saccharosebei längerem Erhitzen mit verdünnter F e h lin g ­scher Lösung ein schwaches Reduktionsvermögen entwickelt.Ich erklärte mir den Vorgang folgendermaßen: die großeEmpfindlichkeit dieser Fructofuranoside gegen hydrolytischeAgenzien bewirkt bei längerem Erhitzen mit F e h lin g scherLösung trotz alkalischer Reaktion bereits eine geringfügigeHydrolyse des Disaccharids, und die entstandenen Spaltproduktewirken dann natürlich reduzierend auf die Kupferlösungein.Auch heute noch halte ich diese Erklärung des Reduktionsvermögensder Isosaccharose für die wahrscheinlichste,wenn auch die Ergebnisse von S chiubach undM iddelhoff zeigen, daß die Spaltbarkeit der Isosaccharose


über die „sogenannte" Isosaccharose. 275in heißer Fehlingscher Lösung dann noch bedeutendgrößer sein mnß, als ich es damals angenommen hatte. Anfjeden Fall erscheint mir diese Annahme, trotz bisher unzureichenderPräzedenzfälle *), als weit weniger abwegig alsdiejenige eines abnorm leicht hydrolysierbaren Glucopyranosids,welche die Auffassung der Isosaccharose als Isoturanosefordern würde.Daß das Reduktionsvermögen der Isosaccharose tatsächlichauf eine andere Ursache zurückzuführen ist als dasjenige„normaler“ reduzierender Disaccharide, zeigt folgenderhalbqnantitativer Versuch, den ich kürzlich zur Prüfungdieser Frage ansführte:Je 5 mg der Oktacetate der ß-Maltose, Isosaccharoseund Saccharose (Tnranose als Vergleichsobjekt hatte ichleider nicht zur Verfügung, ebensowenig a-Methyl-fructofuranosid,dessen Verhalten in dieser Beziehung interessantzu prüfen gewesen wäre), wurden in je 0,2 ccm Aceton gelöstnnd diese Lösungen mit je 2 ccm Fehlingscher Lösung(nach Bertrand) versetzt. Die Reagenzgläser mit denLösungen wurden sodann in ein auf 60® erhitztes Wasserbadgestellt und dieses allmählich weiter erhitzt. Nach5 Min. (Bad 80®) war in dem Glas mit der Maltose schoneine deutliche Verfärbung zu beobachten, in den beidenanderen nicht. Nach 10 Min. (t = 96®) hatte sich im Maltose-Glas schon ein erheblicher Niederschlag von Kupferoxydnlabgesetzt, während im Isosaccharose-Glas kaum die erstenSpuren beginnender Reduktion zu bemerken waren. Nach15 Min. (f = 99®) war auch bei der Isosaccharose einschwacher Niederschlag von CujO sichtbar, aber erst nachetwa 72 Stunde hatte er schätzungsweise denjenigen bei') Vielleicht könnte jedoch die leichte Isomerisierbarkeit desn-Methyl-fructofuranosids sowie des o-Methyl-fructopyranosids und des|?-Methyl-sorbopyrano0 ids bei der alkalischen Methylierung [vgl. Schlubachund O lters, A. 560, 141 (1942)] in diesem Sinne gedeutet werden;auch die alkalische Spaltung verschiedener Glucoside zu Aglykon uudLävoglucosan (Tanret, Bull. [3] 11, 949 (1894); V ongerichten u.M üller, B. 39, 241 (1906)) verdient in diesem Zusammenhang Erwäbnung.18*


276 Georg, Über die „sogenannte" Isosaccharose.der Maltose größenordnungsmäßig erreicht. Im Saccharose-Glas war nach V2 Stunde, als das Experiment aus äußerenGründen abgebrochen werden mußte, noch keinerlei Reduktionzu verzeichnen; nach dem Vergleich der Halbwertszeitender Säurehydrolyse von Saccharose und Isosaccharosewäre eine wahrnehmbare Reduktion wohl auch erst nachbedeutend längerer Erhitzungsdauer zu erwarten gewesen.Summa summarum ist meine Schlußfolgerung die, daßauch heute noch die von mir im Jahre 1934 vorgeschlageneKonstitution der Isosaccharose die wahrscheinlichste fürdiesen Zucker bleibt. Daraus ergibt sich, daß auch dieEinwände von S chiu b ach und M id d e lh o ff gegen die Möglichkeit,auf dem von P ic te t und V ogel eingeschlagenenWeg zum Rohrzucker zu gelangen, hinfällig werden.Nachschrift bei dier Eorrektnr.Während diese Entgegnung im Druck war, ist eineArbeit von H. S. Is b e ll über die Hydrolyse von Turanosein alkalischer Lösung im Zentralblatt-Auszug zu meinerKenntnis gelangt. Ihre Ergebnisse stellen eine bemerkenswerteStütze für meine Erklärung des Reduktionsvermögensder Isosaccharose dar. Ä. 6 .') C. 19 4 2 ,1, 2133.(AbgeBchloesen am d. Juni 1942.)

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