Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel IIA
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in der die punktierte Linie eine fakultative Doppelbin dung, A ein Wasserstoffatom oder einen oder mehrere der substituenten Halogen, niedriges Alkyl, Trifluoro- methyl, Alkoxy, Hydroxy oder Acyloxy in den Stellun gen 6, 7, 8 und/oder 9 und B eine Atomgruppierung, die zusammen mit den Kohlenstoffatomen, mit denen sie verknüpft ist, einen Pyridinring bildet, bedeuten, da durch gekennzeichnet, dass eine Styryl- oder Phenyl- äthylpyridincarbonsäure der allgemeinen Formel VIII,
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in der die punktierte Linie, A und B oben genannte Be deutung haben,
oder ein funktionelles Derivat davon einer intramolekularen Cyclisierung unterworfen wird.
Die Erfindung betrifft auch die- Verwendung der so erhaltenen Verbindungen der Formel IIA zur Herstellung von Aza-dibenzo [a,d] cycloheptenen der allgemeinen Formel
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i worin die punktierte Linie, B und A die oben angegebene Bedeutung haben dadurch gekennzeichnet, dass die Ke- togruppe zu CH2 reduziert wird.
Die Formeln IIA, und IIB umfassen die entsprechen den 1-aza-, 2-aza-, 3-aza- und 4-aza-Analogen, die alle unter die gegebene Definition von B fallen.
Die in dieser Beschreibung verwendete Nomenklatur basiert im wesentlichen auf der durch die Chemical Abstracts für Dibenzocycloheptene empfohlenen. Für die Bezifferung der Stellungen im dem tricyalischen Sy stem dient die folgende Formel für 4-aza-10, 11-Dihydro- -5H-dibenzo[a,d]-cyclohepten-5-on, eine der bevorzugten erfindungsgemässen Verbindungen, als Beispiel:
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Zur einfacheren Identifizierung werden im folgenden diejenigen der erfindungsgemäss erhältlichen Verbindun gen, die eine 5ständige Ketogruppe enthalten, mitunter als Verbindungen der Formel IIA die 5-unsubstituier- ten dagegen als Verbindungen der Formel IIB bezeich net.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungen der Formel IIA durch eine Friedel-Crafts- Cyclisierung einer ortho-Styryl- oder ortho-Phenyläthyl- pyridincarbonsäure (VIII) entsprechend dem folgenden Reaktionsschema:
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hergestellt. In dem voranstehenden Schema haben A, B und die punktierte Linie dieselbe Bedeutung wie oben beschrie ben. Die Cyclisierung der orthosubstituierten Pyridincar- bonsäure (VIII) wird vorzugsweise durch Erhitzen mit Polyphosphorsäure in einem Temperaturbereich von un gefähr 100 bis 160 C ausgeführt, wodurch das Keton IIA gebildet wird.
Die Wahl der Pyridincarbonsäure bestimmt, welches besondere Isomer gebildet wird. Wenn man z.B. von einer Verbindung VIIIA, wie 3-Styrylpicolinsäure oder 3-Phenyläthyl-picolinsäure, ausgeht, dann wird ein 4-aza-Keton (IIAd) gewonnen:
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Schwe felkohlenstoff, In ähnlicher Weise werden, wenn man von 4-Styryl- oder 4-Phenyläthylnikotinsäuren (VIIIB) ausgeht, die entsprechenden 3-aza-Ketone (IIAc) gewonnen; aus 3- -Styryl-oder 3-Phenyl-äthylisonikotinsäuren (VIIIC) wer den die 2-aza-Ketone (IIAB) erhalten; und aus 2-Styryl- oder 2-Phenyläthylenikatinsäuren (VIIID) werden 1-aza- -Ketone (IIAa) erhalten.
Die oben gezeigte Cyclisierung erfolgt an freien Py- ridincarbonsäuren (VIII). Andere und gleichwertige Me thoden sind für den Fachmann naheliegend. So kann die Säure durch eines ihrer funktionellen Derivate ersetzt werden, wie einen entsprechenden Ester, ein Amid, Nitril oder ein isomeres Lacton; oder die Carbonsäure kann zuerst, z.B. mit Hilfe eines Chlorierungsmittels wie Thio- nylchlorid, Phosphortrichlorid oder Oxalylchlorid, in ein Säurehalid, z.B.-chlorid, umgewandelt werden, das dann durch Behandlung mit einem Friedel-Crafts- wie Aluminiumchlorid, zur entsprechenden Verbindung gemäss Formel IIA cyclisiert wird.
Die Cyclisierung wird im allgemeinen entsprechend den Standardmethoden der Friedel-Crafts-Reaktion ausgeführt, nämlich indem man die Mischung in einem inerten Lösungsmittel, wie Petroläther, Benzol *) und dergleichen, er hitzt und das cyclisierte Produkt daraus isoliert. Andere Derivate der Pyridincarbonsäuren (VIII), wie gewisse Lactone, die weiter unten durch Beispiele erläutert sind, können in gleicher Weise als Ausgangsverbindungen für die Cyclisierung zu den Zwischenprodukten IIA verwen det werden.
Die als Ausgangsverbindungen verwendeten Phenyl- äthylpyridincarbonsäuren der allgemeinen Formel VIII können nach bekannten Methoden, wie z.B. durch ka talytische Hydrierung, aus den entsprechenden Styryl- pyridincarbonsäuren erhalten werden oder durch unab hängige Synthesen, wie weiter unten auseinandergesetzt wird. Wie gezeigt wird, werden in gewissen Fällen die 10,11-ungesättigten cyclischen Ketone (IIA) vorzugsweise aus den 10,11-Dihydroanalogen durch Dehydrierung mit Selendioxyd odder andere Methoden, die zum gleichen Ergebnis führen, wie z.B.
Behandlung mit N-Bromsuccin- imid oder Bromierung im Sonnenlicht, gefolgt von De- hydrohalogenierung mittels Triäthylamin, alkoholischem Kaliumhydroxyd oder anderen bekannten Dehydrohalo- genierungsmitteln, hergestellt.
Im besonderen werden die 1-aza-Ketone (IIAa) vor zugsweise nach einer der Varianten des folgenden Reak tionsschemas hergestellt. *) Benzol kann, genau genommen, in einer Friedel-Crafts-Re- aktion nicht als ainertr bezeichnet werden; praktisch kann es jedoch in dem vorliegenden Fall als inert betrachtet wer den.
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In dem voranstehenden Schema wird die Reaktion zwischen X und einem 2-Methyl-nikotinsäureester (IX), wie 2-Methyl-nikotinsäureäthylester, in siedendem Es sigsäureanhydrid unter Rückfluss ausgeführt und ergibt ein Lacton (XI).
Dieses kann durch Erhitzen mit Poly phosphorsäure direkt in das entsprechende cyclische Ke ton (IIAaα) umgewandelt werden. Es kann aber auch indirekt über eine 2-Styryl-nikotinsäure VIIIDa in das cyclische Keton (IIaα) überführt werden, wie oben ge zeigt. Reduktion des Lactons (XI) mit Phosphor und Jod in Wasser (oder mit 57%iger Jodwasserstoffsäure und Phosphor) oder Reduktion der 2-Styryl-nikotinsäu- re (VIIIDa) ergibt die entsprechende 2-Phenyläthyl-ni- kotinsäure (VIIIDb). Diese wird bei Erhitzen mit Poly phosphorsäure in das 10,11-Dihydroanaloge (IIAass) von IIAaα umgewandelt.
In der voranstehenden Reaktion ist die chemische Umwandlung von IX in XI für A gleich H seit langem bekannt, sie ist aber hier angeführt, um eine Basis für die Herstellung solcher cyclischen Ketone (HAaα) und ihrer 10,11-Dihydroanalogen (IIAass) zu bilden, bei de nen A nicht Wasserstoff ist.
Die 2-aza-Ketone (IIAb) werden vorzugsweise nach dem folgenden Reaktionsschema hergestellt:
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In dieser Reaktionsfolge wird ein 4-Methyl-nikotin- säureester (XII), wie z.B. 4-Methyl-nikotinsäureäthylester, mit einem Phenylacetonitril (XIII), vorzugsweise in Ge genwart eines basischen Katalysators, wie eines Alkali- metallalkoxyds, z.B. Natriumäthoxy in Äthanol, konden siert unter Bildung des entsprechenden Ketonitrils (XIV); es können auch andere Kondensationsmittel, wie Na- triumamid oder Natriumhydroxyd in Benzol oder Toluol als Lösungsmittel, verwendet werden.
Umwandlung in das Keton XV, wird durch Erhitzen von XIV mit einer starken Mineralsäure, vorzugsweise konzentrierte Brom wasserstoffsäure, erreicht. (Wahlweise kann diese Stufe durch Erhitzen von XIV mit konzentrierter Schwefelsäu re durchgeführt werden, wobei das entsprechende Säure amid entsteht, welches hydrolysiert und decarboxyliert werden kann, indem zu der Reaktionsmischung Wasser hinzugefügt und das Erhitzen fortgesetzt wird). Reduk tion des Ketons (XV) erfolgt vorzugsweise durch die wohlbekannte Wolff-Kishner-Reaktion, wobei XV mit Hydrazinhydrat in einem hochsiedenden polaren Lösungs mittel, wie Trimethylenglykol in Gegenwart von Alkali, z.B.
Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxyd, erhitzt wird. Anstelle der Wolff-Kishner-Reduktion kann die Re duktion mit Wasserstoff in Gegenwart von Kupferchro- mit in Dioxan bei 160 C unter ungefähr 100 Atmosphä ren Druck erfolgen. Diese Reduktion ergibt ein 3-Phe- nyläthyl-4-methylpyridin, XVI. Diese Verbindung kann durch Oxydation, z.B. mit Selendioxyd in Pyridin, in die entsprechende 3-Phenyläthyl-isonikotinsäure (VIIICb) umgewandelt werden, welche bei Erhitzen mit Poly phosphorsäure zum entsprechenden Keton IIAbss cycli- siert.
Selbstverständlich ergibt ein para-substituiertes Phe- nylacetonitril (XIII) schlussendlich ein cyclisches Keton (IIAbB), das besagten Substituenten in 7-Stellung enthält. Aus einem meta-substituierten Phenylacetontril (XIII) wird eine Mischung von Ketonen (IIAbp) erhalten, von denen das eine den Substituenten in 6-Stellung und das andere in 8-Stellung enthält. Diese Ketone können ent weder in dieser Endstufe getrennt werden, oder die in einem beliebig= Stadium der Reaktionsfolge vorliegen den isomeren Zwischenprodukte können nach Standard methoden, wie fraktionierte Destillation, fraktionierte Kristallisation oder Säulenchromatographie, getrennt wer den.
Das 10,11-Dehydroanaloge (IIAbα) von IIAbss wird vorzugsweise aus diesem durch Dehydrierung, z.B. mit tels Selendioxyd in Pyridin oder durch Behandlung von IIAbB mit N-Bromsuccinimid und Dehydrobromierung des gebildeten Zwischenproduktes hergestellt.
Um die 3-aza-Ketone (IIAc) herzustellen, wird vor zugsweise die folgende Reaktionsfolge angewendet:
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Dabei wird ein 4-Methyl-nikotinsäureester (XII), wie z.B. 4-Methyl-nikotinsäureäthylester, dieselbe Ausgangs verbindung, die in dem obigen bevorzugten Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der 2-aza Reihe ver wendet wird; mit X in siedendem Essigsäureanhydrid unter Rückfluss zu einem 4-Styrylnikotinsäureester, (VIIIBa') umgesetzt. Dessen Reduktion, vorzugsweise katalytisch, z.B. mit Wasserstoff in Gegenwart von Pal ladium, und anschliessende Hydrolyse der Estergruppe ergeben eine 4-Phenyläthyl-nikotinsäure (VIIIBb), wel che durch Erhitzen mit Polyphosphorsäure zu dem ent sprechenden 3-aza-Keton (IIAcp) cyclisiert wird.
Die l0,- 11-Dehydroanalogen (IIAcα) von IIAcB werden entwe der durch Dehydrierung des Ketons (IIAcss) selbst, wie oben beschrieben, oder durch Hydrolyse von VIIIBa' zu der entsprechenden freien Carbonsäure (VIIIBa) und de ren Erhitzen mit Polyphosphorsäure hergestellt. Wenn die Cyclisierung bei erhöhten Temperaturen im Bereich von ungefähr 190 C durchgeführt wird, wird vorwiegend IIAca erhalten. Bei niedrigeren Temperaturen wird ein Lacton, das 4-Aralkylisomere von XI, als Nebenprodukt gebildet.
Dieses Lacton seinerseits wird, wenn es mit Polyphosphorsäure entsprechend dem für die 1-aza-Rei- he beschriebenen Verfahren erhitzt wird, in das cyclische Keton (IIAcα) übergeführt.
Um die 4-aza-Ketone (IIAd) herzustellen, wird vor zugsweise die folgende Reaktionsfolge angewendet:
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Dabei wird ein Nikotinsäureester (XVII), vorzugswei se Nikotinsäureäthylester, analog dem für die entspre chenden Homoverbindungen bei der Herstellung der 2- -aza-Reihe Beschriebenen in ein 3-Phenyläthylpyridin (XX) umgewandelt. Die Kondensation von XVII mit einem Phenylacetonitril (XIII) erfolgt vorzugsweise in Äthanol bei Gegenwart von Natriumäthoxyd oder ande ren Kondensationsmitteln, wie sie in der oben beschrie benen Kondensation XII -f- XIII -> XIV angewendet werden.
Anstelle der Wolff-Kishner-Reduktion kann auch die Reduktion mit Wasserstoff in Gegenwart con Kupferchromit in Dioxan bei ungefähr 160 C unter einem Druck von etwa 100 Atmosphären vorgenom men werden. Das Phenyläthylpyridin (XX) wird mittels einer Peroxysäure, wie Wasserstoffperoxyd und Essig säure, in sein N-Oxyd (XXI) übergeführt. Reaktion von XXI mit Dimethylsulfat und anschliessend mit wässeri ger Natriumcyanidlösung ergibt ein 2-Cyano-3-phenyl- äthyl-pyridin (XXII).
Dieses kann durch Erhitzen mit Polyphosphorsäure direkt zu dem entsprechenden 4-aza- Keton (IIadp) cyclisiert werden, oder es kann zuerst zu der entsprechenden Carbonsäure (VIIIAb) hydrolysiert werden und diese dann cyclisiert werden. Die 10,11-De- hydroanalogen (IIAdα) von IIAdp können durch dessen direkte Dehydrierung z.B. mit Selendioxyd in Pyridin oder nach einer der in den folgenden Beispielen beschrie benen Methoden hergestellt werden.
Die N-Oxyde XXI sind für die Herstellung der 4- -aza-Ketone (IIAd) deswegen besonders wertvoll, weil sie auch noch anderen Umwandlungen unterworfen wer den können, die schliesslich ebenfalls zu solchen Ketonen (IIAd) führen. Im besonderen ergibt die Reaktion eines N-Oxyds (XXI) mit Essigsäureanhydrid das entspre chende 2-Acetoxy-3-phenyläthyl-pyridin, welches mit wässriger Mineralsäure, z.B. mit Chlorwasserstoffsäure, zu seinem Analogen mit einer freien Hydroxylgruppe in 2-Stellung hydrolysiert werden kann.
Dessen Hydroxyl gruppe kann (mit Phosphoroxybromid) durch Brom er setzt und das so gebildete 2-Brom-3-phenyläthyl-pyridin durch Umsetzung mit Butyllithium und dann mit Koh lendioxyd in eine Carbonsäure (VIIIAb) übergeführt werden, welche zu IIAdp cyclisiert werden kann.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass es zahl lose Variationen der voranstehenden Reaktionen gibt, welche alle Phenyläthyl- und Styrylpyrimidincarbonsäu- ren ergeben und als den beschriebenen Reaktionen che misch äquivalent betrachtet werden. So kann z.B. das Reaktionsschema zur Herstellung der 2-aza-Ketone (IIAb) für die Gewinnung eines 4-aza-Ketons (IIAd) an- gepasst werden, indem einfach ein 2 Methyl-nikotinsäure- ester, wie z.B. 2-Methyl-nikotinsäureäthylester, als Aus gangsstoff verwendet wird.
Die enge Analogie zwischen den Methoden zur Herstellung der 1-aza-Ketone (IIAa) und der 3-aza-Ketone (IIAc) ist ebenfalls klar ersichtlich.
Die Herstellung der aza-Dibenzocycloheptene (IIB) kann nach beliebigen bekannten Methoden für die Um wandlung einer Ketogruppe in eine Methylengruppe er folgen. Die Wolff-Kishner-Reduktion, nach der ein Ke ton (IIA) mit Hydrazin und einem Alkali, wie Kalium- hydrokyd. behandelt wird, ist die bevorzugte Methode. Andererseits kann die Ketogruppe von IU zuerst zur Hydroxylgruppe reduziert und das so erhaltene Carbinol zu der entsprechenden Verbindung IIB weiter reduziert werden. Die erste Stufe dieser Reaktionsfolge kann z.B.
durch Umsetzung des Ketons (IIA) mit Lithiumalumi- niumhydrid, mit Zinkstaub in Ammoniak oder durch ka talytische Reduktion an Platinoxyd oder Raney-Nickel ausgeführt werden. Die so erhaltenen Carbinole können dann durch Chlorierung mit Thionylchlorid und Ersatz des Chloratoms durch Wasserstoff (z.B. durch Rückflies- senlassen des chlorierten Zwischenproduktes in Gegen wart von Zinkstaub, Kaliumjodid und Essigsäure) in die Methylenverbindungen (IIB) umgewandelt werden; oder die Carbinole können direkt, zum Beispiel mit Jod und Phosphor in Eisessig reduziert werden. Andere Methoden können natürlich ebenfalls angewendet werden.
In den Fällen, in denen das aza-Dibenzocyclohepten-5-on-Zwi- schenprodukt (IIA) Halogen oder Trifluormethyl als Substituenten im Benzolring enthält, ist es besonders vor zuziehen, die Wolff-Kishner Reduktionsmethode anzu wenden.
<I>Beispiel 1</I> 1-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on und 1 aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on A. 2-(ss-Hydroxy-p-phenyl)-äthyl-nikotinsäurelacton-Hy- drochlorid Eine Mischung von 65 g 2-Methyhnikotinsäureäthyl- ester. 57 g Benzoldehyd und 37 ml Essigsäureanhydrid wird unter Rühren 20 Stunden lang unter Rückfluss zum Sieden erhitzt; dann wird abgekühlt und die Mischung in 2,0 n Salzsäure gegossen.
Nach Kristallisation wird der Feststoff abfiltriert und aus Äthanol umkristallisiert, und man erhält 13,5 g 2-(ss-Hydroxy-B-phenyl)-äthyl-nikotin- säurelacton-hydrochlorid, Fp. = 183-185 C. B. 2-Styrylnikotinsäure: 60 g roter Phosphor und 20 g Jod werden zu 1,5 Li ter Eisessig gegeben, und zu der so erhaltenen Mischung werden portionsweise 176 g 2-(ss-Hydroxy-ss-phenyl)-äthyl- -nikotinsäurelacton-Hydrochlorid gegeben. Es wird 20 Stunden lang am Rückflusskühler erhitzt, dann wird die heisse Lösung durch eine Glassinternutsche filtriert. Das Filtrat wird in Wasser gegossen und nachdem der Nie derschlag einige Zeit zur Bildung und Koagulation hatte, wird er abfiltriert.
Der abfiltrierte Niederschlag wird in 2 Liter warmer verdünnter, wässriger Ammoniaklösung (10- 15%ig) aufgelöst; es wird erneut filtriert und das Filtrat mit Essigsäure neutralisiert. Es wird abgekühlt und die ausgefallene 2-Styrylnikotinsäure abfiltriert und aus Ätha- nol umkristallisiert; Fp. = 219-221 C; Ausbeute: 130 g. C. 2-Phenyläthyl-nikotinsäure: (1) In einer Schüttelhydrierapparatur ('Darr) werden 22 g 2-Styrylnikotinsäure, 200 ml Äthanol und 20 ml 25%ige wässrige Natriumhydroxydlösung gemischt.
Die Mischung wird bei einem Wasserstoffdruck von unge fähr 3,6 Atmosphären unter Verwendung eines frisch be reiteten Raney-Nickel-Katalysators hydriert. Wenn die theoretische Menge Wasserstoff aufgenommen ist (1 Mol pro Mol Säure), d.h. gewöhnlich nach ungefähr 30 bis 60 Minuten, wird filtriert und das Filtrat durch Erhitzen auf einem Dampfbad eingeengt. Der Rückstand wird in Wasser aufgelöst, mit Essigsäure angesäuert und die rohe Phenyläthyl-nikotinsäure abfiltriert. Nach Umkristallisa tion aus Benzol/Hexan ist der Schmelzpunkt Fp. _ 162-163<B>0</B>C.
(2) Wahlweise kann die 2-Phenyläthyl-nikotinsäure wie folgt hergestellt werden: 100 g des Lactons aus Teil A dieses Beispiels werden mit einem Liter 57%iger Jod- wasserstoffsäure erhitzt. während, über einen Zeitraum von zwei Stunden verteilt, 60 g roter Phosphor zugegeben werden. Die Mischung wird 18 Stunden lang unter Rück fluss gekocht und noch heiss filtriert.
Der grösste Teil der überschüssigen Jodwasserstoffsäure wird durch Kon zentrierung entfernt, und die zurückbleibende Lösung wird mit wässrigem Ammoniak neutralisiert, wobei 2- Phenyläthylnikotinsäure ausfällt. D. 1-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5- -on 50 g 2-Phenyläthyl-nikotinsäure werden mit 500 g Polyphosphorsäure gemischt, und fünf bis sechs Stunden lang unter Rühren auf 160-165 C erhitzt.
Dann wird ab gekühlt und die Mischung in Eiswasser gegossen und mit wässrigem Ammoniak neutralisiert. Es wird mit Äther extrahiert. Der ätherische Extrakt wird mit l0%iger Na triumhydroxydlösung gewaschen. Die ätherische Phase wird getrocknet und zu einem Rückstand eingeengt, der aus Hexan kristallisiert wird, um das gewünschte Keton, Fp. = 62-64 C, zu ergeben.
E. 1-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on (1) 20 g des Ketons von Teil D dieses Beispiels werden in 150 ml Essigsäure gelöst, .und es werden 40 ml 30%iges Wasserstoffperoxyd hinzugegeben. Es wird in einem Was serbad, das auf 65-70 C gehalten wird, 24 Stunden lang erhitzt, dann wird in Eiswasser gegossen. Man neutrali siert mit konzentrierter Natriumhydroxydlösung und lässt kristallisieren. Es wird abfiltriert, aus verdünntem Ätha- nol umkristallisiert und an der Luft getrocknet, man er hält das N-Oxyd des Ketons von Teil D.
(2) Zu 100 ml Essigsäureanhydrid, die am Rückfluss- kühler zum Sieden erhitzt werden, werden 15 g des N- Oxyds, welches entsprechend dem voranstehenden Ab satz hergestellt wurde, gegeben. Die Mischung wird 10 Stunden lang unter Rückfluss erhitzt, dann in Wasser gegossen. Es wird mehrere Stunden stehen gelassen (um einen etwaigen Überschuss an Anhydrid zu hydrolysie- ren), dann wird mit Natriumbicarbonat neutralisiert. Die Mischung wird mit Chloroform extrahiert und der Chlo roformextrakt zur Trockne eingedampft.
Der Rückstand wird mit 100 ml 48%iger Bromwasserstoffsäure und 100 ml Essigsäure behandelt, die Mischung wird dann 6 Stun den lang unter Rückfluss erhitzt. Es wird im Vakuum eingeengt. der Rückstand in Wasser aufgelöst und die Lösung mit wässrigem Ammoniak alkalisch gemacht. Die Mischung wird mit Äther extrahiert und der ätheri sche Extrakt zu einem Rückstand eingeengt. welcher aus Petroläther kristallisiert wird, um 1-aza-5H-Dibenzo-[a,d]- -cyclohepten-5-on, Fp. = 95-96 C, zu ergeben.
<I>Beispiel 2</I> 2-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a-d]-cyclohepten-5-on und 2-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on A.3-Phenyläthyl-isonikotinsäure, hergestellt über α-(4- -Methyl-nikotinoyl)-phenylacetonitril, Benzyl-(4-me- thyl-3-pyridyl)-keton und 3-Phenyläthyl-4-methyl- -pyridin: Vorzugsweise wird die 3-Phenyläthyl-isonikotinsäure wie folgt erhalten:
(1) Zuerst wird 3-Phenyläthyl-4-methyl-pyridin, aus gehend von 4-Methyl-nikotinsäureäthylester nach einem Verfahren analog dem weiter unten in Teil A (1 bis 3) des Betispiels 4 Beschriebenen über α-(4-Methylnikotinoyl)- -phenylacetonitril und Benzyl-(4-methyl-3-pyridyl)-keton hergestellt.
(2) Eine Mischung von 8,6 g des so erhaltenen 3-Phe- nyläthyl-4-methyl-pyridins, 50 ml trockenem Pyridin .und 12 g gepulvertem Selendioxyd werden dann 3 Stunden lang unter Rückfluss Bekocht, danach mit Chloroform verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird eingedampft, der Rückstand ;n verdünntem wässrigem Ammoniak aufge löst. und die Lösung wird mit Äther extrahiert. Die zu rückbleibende wässrige Phase wird dann mit Essigsäure angesäuert und der Niederschlag abfiltriert und aus Iso- propyläther umkristallisiert, und man erhält 3,9 g des ge wünschten Produktes, Fp. = 99-101 C.
B. Wahlweises Verfahren zur Herstellung von 3-Phenyl- äthylisonikotinsäure Wahlweise kann 3-Phenyläthyl-isonikotinsäure durch die nachstehende Folge von Reaktionsschritten erhalten werden: (1) Eine Lösung von 24,2 g 3-Styryl-4-nitro-pyridin- -N-oxyd in 250 ml Eisessig wird in einem Parr-Hydrier- apparat in Gegenwart von 10 g eines 5%igen Palladium -auf-Kohle-Katalysators bei 55-60 C und ungefähr 3,6 Atmosphären Druck hydriert. Die Reduktion erfordert üblicherweise ungefähr 6 Stunden.
Dann wird die Mi schung filtriert, das Filtrat auf einem Dampfbad im Va kuum eingedampft und der Rückstand in 150 ml 20%iger Salzsäure aufgelöst. Die saure Lösung wird zur Trockne eingedampft, und das so erhaltene rohe 3-Phenyläthyl-4- -amino-pyridiniumchlorid wird direkt für das Verfahren des folgenden Abschnitts 2 verwendet.
(2) a) Das Produkt des voranstehenden Abschnitts (1) wird in 100 ml 10%iger Chlorwasserstoffsäure aufgelöst, und die Lösung wird auf 0-5 C abgekühlt. Dann wird langsam eine Lösung, die 6,9 g Natriumnitrit in 50 ml Wasser enthält, zugegeben, wobei die Temperatur auf 0-5 C gehalten wird. Die so gebildete Diazoniumsalzlö- sung wird eine weitere halbe Stunde lang gerührt. Zwi schenzeitlich wird eine Lösung von 0,3 Mol Kupfer-I-cya- nid nach der in Organic Synthesis Vol. 1. p. 500, gege benen Vorschrift hergestellt, langsam auf 0 C abgekühlt und zu der obigen. gekühlten Diazoniumsalzlösung gege ben. Dann lässt man auf Zimmertemperatur erwärmen und rührt eine weitere Stunde lang.
Danach wird unter gründlicher Kühlung in einer Eis/Salz-Mischung die Lö sung durch vorsichtige Zugabe einer 50%igen wässrigen Natriumhydroxydlösung alkalisch gemacht. Das so ge bildete 3-Phenyläthyl-4-cyan-pyridin wird mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wird mit Wasser ge waschen, und das Chloroform wird abgedampft.
(b) Wahlweise kann die Diazoniumsalzlösung des vor anstehenden Unterabschnittes (a) zuerst durch Erhitzen mit 25%iger wässriger Schwefelsäure unter Rückfluss in das 3-Phenyläthyl-4-hydroxypyridin umgewandelt wer den; dieses wird durch sechsstündiges Erhitzen auf 160- 165 C mit der dreifachen Menge seines Gewichtes an Phosphoroxybromid in einem mit Glas ausgekleideten Autoklaven in sein 4-Bromanaloges umgewandelt, wel ches isoliert wird. indem man die Reaktionsmischung in Eiswasser giesst, mit Natriumcarbonat neutralisiert, mit Chloroform extrahiert und den Extrakt durch Eindamp fen vom Lösungsmittel befreit.
Die so erhaltene 4-Brom- verbindung wird weiter umgewandelt, indem sie in der vierfachen Menge ihres Gewichtes an wasserfreiem Pyr- idin aufgelöst, mit einer äquivalenten Menge Kupfer-I- cyanid versetzt, vorsichtig auf 110-115 C erhitzt wird, bis die anfänglich exotherme Reaktion vorüber ist, .und schliesslich im Vakuum bei einer Badtemperatur von 200 bis 220 C erhitzt wird, wobei das 3-Phenyläthyl-4-cyan- -pyridin abdestilliert, so wie es sich bildet.
(c) Wegen eines weiteren wahlweisen Weges, um 3- -Phenyläthyl-4-cyan-pyridin zu erhalten, siehe weiter un ten. am Ende des Unterabschnittes (a) in Teil A(5) des Beispiels 4.
(3) Eine Lösung, die 20,8 g 3-Phenvläthyl-4-cyan-pyr- id@n. 40 g Kaliumhydroxyd. 60 ml Wasser und 150 ml Äthanol enthält, wird unter Rühren 24 Stunden lang am Rückflusskühler gekocht, bis die Entwicklung von Am moniak aufhört. Die Hälfte des Volumens wird abge dampft und der Rückstand in Wasser gegossen. Die ent standene Lösung wird abgekühlt und mit Äther extra hiert.
Die wässrige Lösung wird sorgfältig mit Essigsäure neutralisiert, um die 3-Phenyläthyl-isonikotinsäure zur Kristallisation zu bringen, welche dann abfiltriert und aus Äthanol umkristallisiert wird.
C. 2-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten 5- -o2: (1) Vorzugsweise wird 2-aza-10,11-Dihydro-5H-di- benzo=[a,d]-cyclohepten-5-on durch Erhitzen von 3-Phe- nyläthylisonikotinsäure mit Polyphosphorsäure, in analo ger Weise wie in Teil D des Beispiels 1 beschrieben, her gestellt.
(2) Wahlweise werden zu 20,8 g 3-Phenyläthyl-isoni- kotinsäure 50 ml gereinigtes Thionylchlorid gegeben. Die Mischung wird auf einem Dampfbad eine halbe Stunde lang erwärmt. Das überschüssige Thionylchlorid wird im Vakuum entfernt, und der Rückstand wird in 2 Litern wasserfreiem Petroläther (Kp. 60-90 C) suspendiert. Un ter heftigem Rühren werden langsam 26g wasserfreie Aluminiumchloridkörnchen zugegeben. Die entstandene Mischung wird 4 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt und dann in eine Mischung von 2 kg Eis und 25 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure gegossen. Der Petroläther wird abgetrennt und verworfen. Die wässrige Lösung wird auf 5-10 C abgekühlt und mit 50%iger wässriger Natriumhydroxydlösung alkalisch gemacht.
Das Produkt 2-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohep- ten-5-on, wird mit Chloroform extrahiert, und das Chlo roform wird entfernt. Der Rückstand wird nach Verrei ben mit eiskaltem Petroläther aus einer Mischung von Benzol/Hexan umkristallisiert.
D. 2-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on: (1) Vorzugsweise wird 2-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclo- hepten-5-on durch Dehydrierung seines 10,11-Dihydro- analogen (erhältlich nach Teil C dieses Beispiels) in ana loger Weise. wie weiter unten in Teil C, Absatz (1), des Beispiels 4 beschrieben, hergestellt.
(2) Wahlweise kann die besagte Dehydrierung wie folgt ausgeführt werden: Eine Lösung von 19,7 g 2-aza- -10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on in 150 ml trockenem Tetrachlorkohlenstoff wird langsam und unter heftigem Rühren zu einer Suspension von<B>17,8</B> g N-Bromsuccinimid in 500 ml Tetrachlorkohlenstoff, die 0,1g Benzoylperoxyd enthält, gegeben. Nachdem die an fängliche exotherme Reaktion beendet ist, wird weitere 3 Stunden lang unter Rühren am Rückflusskühler ge kocht; das so gebildete Succinimid wird durch Filtration abgetrennt und die Tetrachlorkohlenstofflösung zur Trockne eingedampft. Es werden 300 ml Triäthylamin zu dem Rückstand gegeben und auf einem Dampfbad 18 bis 20 Stunden lang erwärmt.
Es wird filtriert, und das Filtrat wird zu einem Rückstand eingedampft, der in Wasser gegossen wird. Die erhaltene Mischung wird mit Chloroform extrahiert, das 2-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cy- clohepten-5-on aus dem Extrakt isoliert und durch Um kristallisation aus verdünntem Alkohol gereinigt.
<I>Beispiel 3</I> 3-aza 10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on- und 3-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on A. 4-Styryl-nikotinsäureäthylester: Eine Mischung von 165 g 4-Methyl-nikotinsäure- äthylester, 106 g Benzaldehyd und 1 Liter Essigsäurean- hydrid wird vier Stunden lang unter Rühren am Rück- flusskühler gekocht. Es wird auf Eis gegossen, filtriert und aus Benzol zu dem gewünschten Ester umkristalli- siert.
B. 4-Phenyläthyl-nikotinsäure: (1) Eine Mischung von 50 g des Esters von Teil A dieses Beispiels, 50 g Kaliumhydroxyd, 50 ml Wasser und 200 ml Äthanol wird 6 Stunden lang unter Rück- fluss gekocht.
Es wird eingedampft, um die Lösungs mittel zu entfernen und der Rückstand wird in 200 ml Wasser aufgelöst: Man. neutralisiert mit Essigsäure, lässt kristallisieren, filtriert ab und trocknet; dann werden 22 g der so erhaltenen 4-Styryl-nikotinsäure in analoger Weise wie in Teil C des Beispiels 1 hydriert.
(2) Wahlweise werden 20,2 g des Esters von Teil A dieses Beispiels in 200 ml 'Äthanol gelöst und in Gegen wart von 5 g eines 5%igen Palladium-auf-Kohle-Kataly sators bei Zimmertemperatur unter ungefähr 3,6 Atmo sphären Wasserstoffdruck hydriert. Der so erhaltene 4- P.henyläthyl-nikotinsäureäthylester wird in herkömmlicher Weise verseift.
C. 3-aka-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5- -on: 80 g 4-Phenyläthyl-nikotinsäure und 1 kg Polyphos phorsäure werden gemischt und nach einem Verfahren, welches dem in Teil D des Beispiels 1 beschriebenen Ver fahren analog ist, umgesetzt. Es wird aus Benzol/Petrol äther umkristallisiert; Fp. = 66-67 C.
D. 3-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on: (1) 50 g 4-Styryl-nikotinsäure [die Verbindung die in Absatz 1 des Teils B dieses Beispiels vor dem Hydrie rungsschritt erwähnt ist] werden mit 1 kg Polyphosphor säure gemischt und nach dem Verfahren des Teils D des Beispiels 1 verarbeitet: Umkristallisation erfolgt aus Ben- zol/Hexan; Fp. = 157-158 C.
(2) Wahlweise kann 3-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclo- hepten-5-on durch Dehydrierung der entsprechenden 10, 11-Dihydroverbindung (Produkt des Teils C dieses Bei spiels) in einer Weise, die der in Absatz 2 des Teils D des Beispiels 2 beschriebenen analog ist, erhalten wer den.
<I>Beispiel 4</I> 4-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on und 4-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on A. 2-Cyan-3-phenyläthyl-pyridin über α-Nikotinoyl-phe- nyl-acetonitril, Benzyl-(3-pyridyl)-keton, 3-Phenyl- äthyl-pyridin-N-oxyd: (1) Zu einer unter Rückfluss siedenden Lösung von 34 g metallischem Natrium in 500 ml absolutem Ätha nol wird tropfenweise eine Mischung von 260 -g Niko- tinsäureäthylester und 133 g Phenylacetonitril gegeben.
Nach vier Stunden wird die Mischung auf Eis gegossen und mit Äther extrahiert. Die wässrige Phase wird mit Essigsäure neutralisiert, und man lässt das Produkt kri stallisieren. Es wird filtriert, mit Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet. Das so erhaltene a-Nikotinoyl- -phenylacetonitril (Fp. = 137-141"C) wird ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe (2) verwendet.
(2) Das nach dem Verfahren des voranstehenden Ab satzes (1) erhaltene Nitril wird 16 Stunden lang mit 1,4 Liter konzentrierter Bromwasserstoffsäure unter Rück- fluss gekocht. Die Mischung wird über Eis gegossen, und man lässt kristallisieren. Das bromwasserstoffsaure Salz wird abfiltriert, in Wasser suspendiert und mit Natrium- carbonatlösung neutralisiert.
Man lässt kristallisieren, fil triert und trocknet an der Luft, um 126 g Benzyl-(3-pyri- dyl)-keton, Fp. = 53-56 C, zu erhalten.
(3) 26 g das nach dem Verfahren des vorangehenden Absatzes (2) erhaltenen Ketons, 11g Natriumhydroxyd, 11 ml 85%iges Hydrazinhydrat und 175 ml Diäthylen- glykol werden gemischt.
Die Mischung wird in eine De- stillationsapparatur eingefällt und drei bis vier Stunden auf 235-240 C erhitzt; wobei nach Belieben Destillation erfolgen kann. Dann wird abgekühlt und die Mischung und das Destillat mit Benzol extrahiert. Die vereinigten Benzolextrakte werden mit Wasser gewaschen und @im Vakuum destilliert, wobei die Fraktion mit einem Sie depunkt von 120-128 C/1 Torr aufgefangen wird; Aus beute 21 g.
(4) Eine Mischung von 183 g 3-Phenyläthyl-pyridin [das Produkt des voranstehenden Absatzes (3)], 120 ml 30%igem Wasserstoffperoxyd und 300 ml Eisessig wer den 20 bis 24 Stunden lang auf 60-65 C erhitzt. Dann wird in Eiswasser gegossen und mit wässrigem Ammo niak auf einen pH von 8 bis 9 eingestellt. Es wird abfil triert und der Niederschlag in Hexen aufgelöst; man er hält 150-158 g 3-Phenyläthyl-pyridin-N-oxyd; Fp. = 82- 89 C.
(5) a) 2-Cyan-3-phenyläthyl-pyridin wird vorzugs weise aus dem N-Oxyd des voranstehenden Abschnitts (4) wie folgt hergestellt: Unter Rühren werden 75,6 g Di- methylsulfat tropfenweise zu 118,8 g 3-Phenyläthyl-pyri- din N-oxyd gegeben. Die Mischung wird drei Stunden lang auf 85 C erhitzt. Es wird abgekühlt und in 180 ml Wasser aufgelöst.
Die wässrige Lösung wird tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 88,2 g Natriumcyanid in 250 ml Wasser gegeben; es wird unter einer Schutz gasatmosphäre von Stickstoff gearbeitet und die Reak tionstemperatur im Bereich von 0-5 C gehalten. Es wird sechs Stunden lang bei 0 C gerührt. Dann lässt man die Mischung über Nacht stehen, wobei sie sich auf Zimmer temperatur erwärmt. Es wird mit Chloroform extrahiert, die Extrakte werden mit Wasser gewaschen und im Va kuum destilliert, wobei die Fraktion, die zwischen 160 und 167 C bei 0,8 Torr destilliert, aufgefangen wird.
(Eine höher siedende Fraktion, 190-195 C/1,5 Torr, ent hält das 4-Cyanisomere, welches als Zwischenprodukt bei der Herstellung der 2-aza-Ketone von Nutzen ist; ver gleiche Teil B des Beispiels 2).
(b) Wahlweise werden 98 g 3-Phenyläthyl-pyridin-N- -oxyd zu 1 Liter Essigsäureanhydrid gegeben und 20 Stunden lang unter Rückfluss gekocht. Die überschüssi gen Lösungsmittel werden abgedampft und der Rück stand in Wasser gegossen. Die Mischung wird mit einer Base neutralisiert und das Produkt mit Chloroform extrahiert. Das Chloroform wird abgedampft, dann wer den zu dem Rückstand 200 ml 20%iger Natriumhy droxydlösung gegeben, und die entstandene Lösung wird sechs Stunden lang unter Rückfluss gekocht. Es wird abgekühlt, mit Essigsäure neutralisiert und kristallisie ren gelassen.
Das so erhaltene 2-Hydroxy-3-phenyläthyl- pyridin wird weiter in sein 2-Brom- und schliesslich in sein 2-Cyananaloges umgewandelt, analog der zweiten und dritten Stufe des Unterabschnitts b) von Teil B (2) des Beispiels 2.
B. 4-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5- -on (1) 99 g 2-Cyan-3-phenyläthyl-pyridin und 5 kg Poly phosphorsäure werden unter Rühren 20 bis 24 Stunden lang auf 180 C erhitzt. Es wird auf Eis gegossen, mit 50%iger wässriger Natriumhydroxydlösung neutralisier und mit Chloroform extrahiert. Es wird zu einem Rück stand eingedampft, der mit Hexen verrieben und fil. triert wird, und man erhält das gewünschte Keton, Fp = 68-73 C. (2) Wahlweise kann die Cyclisierung in zwei Stufer wie folgt erreicht werden: (a) Eine Mischung die 25 g 2-Cyan-3-phenyläthyl.
pyridin, 25 g Kaliumhydroxyd (in 50 ml Wasser gelöst und 100 ml Äthanol enthält, wird 24 Stunden lang au: Rückflusstemperatur erhitzt. Dann wird in analoge; Weise, wie in Teil B (3) des Beispiels 2 beschrieben, wei. ter verfahren, um 3-Phenyläthyl-picolinsäure zu erhalten (b) Eine Mischung von 20 g 3-Phenyläthyl-picolinsäure und 200 g Polyphosphorsäure wird sechs Stunden lang auf 105-110 C erhitzt und in analoger Weise, wie in Teil D des Beispiels 1 beschrieben, aufgearbeitet.
C. 4-aza-5H-Dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on: (1) Eine Mischung von 15 g des nach Teil B diese; Beispiels erhaltenen Ketons, 15 g Selendioxyd und 60 m Pyridin wird vier Stunden lang unter Stickstoff am Rück flusskühler gekocht. Es wird abgekühlt, filtriert, und de: Niederschlag wird mit Äthanol gewaschen. Das Filtre und die Äthanol-Waschflüssigkeiten werden vereinigt u im Vakuum zu einem Rückstand eingedampft. Das Fil trat wird mit wässrigem alkalisch gemach und mit Chloroform extrahiert. Die Chloroformlösung wird mit Wasser gewaschen und zu einem Rückstand eingedampft. Es wird aus Isopropyläther oder Benzol, Hexen kristallisiert; Fp. = 118-119 C.
(2) Wahlweise kann die Dehydrierung in folgende Weise ausgeführt werden: Zu einer Lösung von 50 g 4 -aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten-5-on in 150 ml wasserfreiem Cymol werden 30 g eines 5%iges Palladium-auf-Kohle-Katalysators gegeben und 24 Stun den lang unter Rückfluss gekocht. Die entstandene Mi schung wird abgekühlt und vom Palladium und von de Kohle abfiltriert. Das Filtrat wird in 250 ml 10%ige Chlorwasserstoffsäure gegossen. Die Cymolphase wir( abgetrennt und verworfen. .Die zurückbleibende saun Lösung. wird mit wässrigem Ammoniak neutralisiert und das entstandene öl wird mit Chloroform extrahiert.
Da Chloroform wird entfernt und das Produkt aus verdünn tem Alkohol umkristallisiert.
Die voranstehenden Beispiele zeigen Methoden zu Synthetisierung von Ketonen der Formel IIA. Alle dies Beispiele ergeben aza-Dibenzocycloheptenone, die in Benzolring unsubstituiert sind. Wie weiter oben festge stellt, braucht man, um Ketone herzustellen, die eine Substituenten in einer oder mehreren der 6-, 7-, 8- und 9-Stellungen haben, nur die entsprechend substituierte Reaktanten zu verwenden. Die Beispiele 1 und 3 verwen den Benzaldehyd als einen der Ausgangsstoffe, währen die Beispiele 2 und 4 Phenylacetonitril verwenden. Fall diese Reaktanten substituiert sind, bleibt der Substituen bis zu dem entsprechenden aza-Dibenzocycloheptenon ei halten, wobei die Stellung von seiner Stellung in der Ausgangsstoff abhängt.
Zum Beispiel ergibt ein p-Sub stituent in dem Ausgangsstoff schliesslich ein 7-substi tuiertes aza-Dibenzocycloheptenon; ein o-Substituent ei scheint in der 9-Stellung; während ein m-Substituent ei Gemisch aus einem 6-substituierten und einem 8-substi tuierten aza-Dibenzocycloheptenon ergibt.
(Zur Trennun eines Gemisches von 6- und 8-substituierten aza-Dibenzc cycloheptenonen wird vorzugsweise die Säulenchromato graphie verwendet, wobei die Mischung an Tonerde ad sorbiert und mit Benzol/Hexan-Gemischen wechselnder Mengenverhältnisse eluiert wird;
die Vereinigung glei cher Eluate, die durch Infrarot-, Ultraviolett- und Dünn- schichtchromatographie-Methoden festgestellt werden, er möglicht die Trennung und Isolierung der entsprechen- den Isomeren.) Der Ausgangsstoff, d.h. das Benzalde hyd oder das Phenylacetonitril, kann also einen o-, m- oder p-Substituenten, wie z.B.
Methyl, Chlor, Brom, Tri- fluormethyl, Methoxy und dergleichen, enthalten, der dann in die entsprechende Stellung des sich bildenden aza-Dibenzocycloheptenons gelangt.
Die substituierten Ausgangsstoffe, wie p-Chlor-phenylacetonitril oder p-Tri- fluormethyl-benzaldehyd sind entweder bekannte Ver bindungen oder sind nach bekannten Methoden leicht erhältlich. <I>Beispiel 5</I> 4-aza-10,11-Dihydro-5H-dibenzo-[a,d]-cyclohepten Eine Mischung von 40 g 4-aza-10,11-Dihydro-5H-di- benzo-[a,d]-cyclohepten-5-on, 50 g Kaliumhydroxyd, 100 g Hydrazinhydrat und 350 ml Trimethylenglykol wird 24 Stunden lang unter Rückfluss gekocht.
Es wird im Vakuum auf 300/o des Ausgangsvolumens eingeengt und der Rückstand in Eiswasser gegossen. Es wird mit Äther extrahiert, die Ätherlösung wird mit Wasser ge waschen und zu einem Rückstand eingedampft. Es wird aus wässrigem Methanol kristallisiert.
In ähnlicher Weise können durch Verwendung belie- biger Ketone nach den Beispielen 1 bis 4 oder deren Substitutionsprodukten, wie in dem voranstehenden Ab schnitt beschrieben, und durch Umsetzung solcher Ke tone, wie in Beispiel 5 beschrieben, die entsprechenden aza-Dibenzocycloheptene erhalten werden.
The invention relates to a process for the preparation of compounds of the general formula IIA
EMI0001.0000
in which the dotted line is an optional double bond, A is a hydrogen atom or one or more of the substituted halogen, lower alkyl, trifluoromethyl, alkoxy, hydroxy or acyloxy in positions 6, 7, 8 and / or 9 and B is an atom group which, together with the carbon atoms to which it is linked, forms a pyridine ring, denoted by that a styryl or phenyl ethylpyridine carboxylic acid of the general formula VIII,
EMI0001.0005
in which the dotted line, A and B have the meaning given above,
or a functional derivative thereof is subjected to intramolecular cyclization.
The invention also relates to the use of the compounds of the formula IIA thus obtained for the preparation of aza-dibenzo [a, d] cycloheptenes of the general formula
EMI0001.0006
i where the dotted line, B and A have the meaning given above, characterized in that the keto group is reduced to CH2.
Formulas IIA, and IIB include the corresponding 1-aza, 2-aza, 3-aza, and 4-aza analogs, all of which fall under the definition of B given.
The nomenclature used in this description is essentially based on that recommended by Chemical Abstracts for dibenzocycloheptenes. The following formula for 4-aza-10, 11-dihydro--5H-dibenzo [a, d] -cyclohepten-5-one, one of the preferred compounds according to the invention, serves as an example for numbering the positions in the tricyalic system:
EMI0001.0011
For easier identification, those of the compounds obtainable according to the invention which contain a 5-position keto group are referred to below as compounds of the formula IIA, whereas the 5-unsubstituted compounds are referred to as compounds of the formula IIB.
In a preferred embodiment, the compounds of the formula IIA are obtained by a Friedel-Crafts cyclization of an ortho-styryl- or ortho-phenylethyl-pyridinecarboxylic acid (VIII) according to the following reaction scheme:
EMI0001.0019
manufactured. In the above scheme, A, B and the dotted line have the same meaning as described above. The cyclization of the orthosubstituted pyridinecarboxylic acid (VIII) is preferably carried out by heating with polyphosphoric acid in a temperature range of approximately 100 to 160 ° C., whereby the ketone IIA is formed.
The choice of pyridinecarboxylic acid determines which particular isomer is formed. If you e.g. starting from a compound VIIIA, such as 3-styrylpicolinic acid or 3-phenylethylpicolinic acid, then a 4-aza-ketone (IIAd) is obtained:
EMI0001.0024
EMI0002.0000
Carbon sulfur, in a similar way, starting from 4-styryl or 4-phenylethyl nicotinic acids (VIIIB), the corresponding 3-aza-ketones (IIAc) are obtained; from 3-styryl or 3-phenyl-ethylisonicotinic acids (VIIIC) who get the 2-aza-ketones (IIAB); and 1-aza- ketones (IIAa) are obtained from 2-styryl- or 2-phenylethylene ikatinsic acids (VIIID).
The cyclization shown above takes place on free pyridinecarboxylic acids (VIII). Other and equivalent methods are obvious to those skilled in the art. The acid can be replaced by one of its functional derivatives, such as a corresponding ester, an amide, nitrile or an isomeric lactone; or the carboxylic acid may first, e.g. with the help of a chlorinating agent such as thionyl chloride, phosphorus trichloride or oxalyl chloride, converted into an acid halide, e.g. chloride, which is then cyclized to the corresponding compound according to formula IIA by treatment with a Friedel-Crafts such as aluminum chloride.
The cyclization is generally carried out according to the standard Friedel-Crafts reaction methods, namely by heating the mixture in an inert solvent such as petroleum ether, benzene *) and the like and isolating the cyclized product therefrom. Other derivatives of pyridinecarboxylic acids (VIII), such as certain lactones, which are illustrated below by way of examples, can be used in the same way as starting compounds for the cyclization to the intermediates IIA.
The phenyl ethylpyridine carboxylic acids of the general formula VIII used as starting compounds can be prepared by known methods, e.g. be obtained by catalytic hydrogenation, from the corresponding styryl pyridine carboxylic acids or by independent syntheses, as will be discussed below. As will be shown, in certain cases the 10,11-unsaturated cyclic ketones (IIA) are preferably prepared from the 10,11-dihydro analogs by dehydrogenation with selenium dioxide or other methods which lead to the same result, e.g.
Treatment with N-bromosuccinimide or bromination in sunlight, followed by dehydrohalogenation using triethylamine, alcoholic potassium hydroxide or other known dehydrohalogenating agents.
In particular, the 1-aza-ketones (IIAa) are preferably prepared according to one of the variants of the following reaction scheme. *) Strictly speaking, benzene cannot be designated as ainertr in a Friedel-Crafts reaction; in practice, however, it can be considered inert in the present case.
EMI0003.0000
In the above scheme, the reaction between X and a 2-methyl-nicotinic acid ester (IX), such as 2-methyl-nicotinic acid ethyl ester, is carried out under reflux in boiling esetic anhydride and gives a lactone (XI).
This can be converted directly into the corresponding cyclic ketone (IIAaα) by heating with polyphosphoric acid. However, it can also be converted into the cyclic ketone (IIa?) Indirectly via a 2-styryl-nicotinic acid VIIIDa, as shown above. Reduction of the lactone (XI) with phosphorus and iodine in water (or with 57% hydroiodic acid and phosphorus) or reduction of 2-styryl-nicotinic acid (VIIIDa) results in the corresponding 2-phenylethyl-nicotinic acid (VIIIDb). Upon heating with polyphosphoric acid, this is converted into the 10,11-dihydro analog (IIAass) of IIAa? converted.
In the foregoing reaction, the chemical conversion of IX to XI for A equals H has long been known, but is included here to provide a basis for the preparation of such cyclic ketones (HAaα) and their 10,11-dihydro analogs (IIAass) where A is not hydrogen.
The 2-aza-ketones (IIAb) are preferably prepared according to the following reaction scheme:
EMI0004.0005
In this reaction sequence, a 4-methyl-nicotinic acid ester (XII), e.g. 4-methyl-nicotinic acid ethyl ester, with a phenylacetonitrile (XIII), preferably in the presence of a basic catalyst such as an alkali metal alkoxide, e.g. Sodium ethoxy in ethanol, condensed to form the corresponding ketonitrile (XIV); it is also possible to use other condensing agents such as sodium amide or sodium hydroxide in benzene or toluene as solvents.
Conversion to the ketone XV is achieved by heating XIV with a strong mineral acid, preferably concentrated hydrobromic acid. (Optionally, this step can be carried out by heating XIV with concentrated sulfuric acid to produce the corresponding acid amide, which can be hydrolyzed and decarboxylated by adding water to the reaction mixture and continuing the heating). Reduction of the ketone (XV) is preferably carried out by the well known Wolff-Kishner reaction, wherein XV is treated with hydrazine hydrate in a high-boiling polar solvent such as trimethylene glycol in the presence of alkali, e.g.
Sodium hydroxide or potassium hydroxide. Instead of the Wolff-Kishner reduction, the reduction can be carried out with hydrogen in the presence of copper chromium in dioxane at 160 C under approximately 100 atmospheres pressure. This reduction gives a 3-phenylethyl-4-methylpyridine, XVI. This compound can be oxidized, e.g. with selenium dioxide in pyridine, are converted into the corresponding 3-phenylethyl-isonicotinic acid (VIIICb), which cyclizes to the corresponding ketone IIAbss when heated with polyphosphoric acid.
Of course, a para-substituted phenylacetonitrile (XIII) ultimately gives a cyclic ketone (IIAbB) which contains said substituents in the 7-position. A mixture of ketones (IIAbp) is obtained from a meta-substituted phenylacetone trile (XIII), one of which contains the substituent in the 6-position and the other in the 8-position. These ketones can either be separated in this final stage, or the isomeric intermediates present in any stage of the reaction sequence can be separated by standard methods such as fractional distillation, fractional crystallization or column chromatography.
The 10,11-dehydro-analog (IIAbα) of IIAbss is preferably obtained therefrom by dehydration, e.g. prepared with means of selenium dioxide in pyridine or by treating IIAbB with N-bromosuccinimide and dehydrobromination of the intermediate product formed.
To prepare the 3-aza-ketones (IIAc), the following reaction sequence is preferably used:
EMI0005.0010
A 4-methyl-nicotinic acid ester (XII), e.g. 4-methyl-nicotinic acid ethyl ester, the same starting compound which is used in the above preferred process for the preparation of compounds of the 2-aza series; reacted with X in boiling acetic anhydride under reflux to give a 4-styryl nicotinic acid ester (VIIIBa '). Its reduction, preferably catalytically, e.g. with hydrogen in the presence of palladium, and subsequent hydrolysis of the ester group result in a 4-phenylethyl-nicotinic acid (VIIIBb), which is cyclized by heating with polyphosphoric acid to the corresponding 3-aza-ketone (IIAcp).
The 10,11-dehydroanalogues (IIAcα) of IIAcB are prepared either by dehydrogenating the ketone (IIAcss) itself, as described above, or by hydrolyzing VIIIBa 'to the corresponding free carboxylic acid (VIIIBa) and heating it with polyphosphoric acid . When the cyclization is carried out at elevated temperatures in the range of about 190 ° C., IIAca is predominantly obtained. At lower temperatures a lactone, the 4-aralkyl isomer of XI, is formed as a by-product.
This lactone, in turn, is converted to the cyclic ketone (IIAcα) when heated with polyphosphoric acid according to the procedure described for the 1-aza series.
In order to prepare the 4-aza-ketones (IIAd), the following reaction sequence is preferably used:
EMI0006.0000
A nicotinic acid ester (XVII), vorzugswei se nicotinic acid ethyl ester, is converted into a 3-phenylethylpyridine (XX) in a manner analogous to that described for the corresponding homo compounds in the preparation of the 2- aza series. The condensation of XVII with a phenylacetonitrile (XIII) is preferably carried out in ethanol in the presence of sodium ethoxide or other condensation agents, as used in the above-described condensation XII -f- XIII -> XIV.
Instead of the Wolff-Kishner reduction, the reduction with hydrogen in the presence of copper chromite in dioxane at about 160 ° C. under a pressure of about 100 atmospheres can also be performed. The phenylethylpyridine (XX) is converted into its N-oxide (XXI) by means of a peroxy acid such as hydrogen peroxide and acetic acid. Reaction of XXI with dimethyl sulfate and then with aqueous sodium cyanide solution gives a 2-cyano-3-phenyl-ethyl-pyridine (XXII).
This can be cyclized directly to the corresponding 4-aza-ketone (IIadp) by heating with polyphosphoric acid, or it can first be hydrolyzed to the corresponding carboxylic acid (VIIIAb) and this can then be cyclized. The 10,11-dehydroanalogues (IIAdα) of IIAdp can by direct dehydration thereof e.g. with selenium dioxide in pyridine or by one of the methods described in the following examples.
The N-oxides XXI are particularly valuable for the production of the 4-aza-ketones (IIAd) because they can also be subjected to other transformations which ultimately also lead to such ketones (IIAd). In particular, the reaction of an N-oxide (XXI) with acetic anhydride gives the corresponding 2-acetoxy-3-phenylethyl-pyridine, which is treated with aqueous mineral acid, e.g. with hydrochloric acid, can be hydrolyzed to its analogue with a free hydroxyl group in the 2-position.
Whose hydroxyl group can (with phosphorus oxybromide) by bromine he sets and the 2-bromo-3-phenylethyl-pyridine thus formed by reaction with butyllithium and then with carbon dioxide can be converted into a carboxylic acid (VIIIAb), which can be cyclized to IIAdp.
It is obvious to the person skilled in the art that there are innumerable variations of the above reactions, which all give phenylethyl and styrylpyrimidinecarboxylic acids and are considered chemically equivalent to the reactions described. E.g. the reaction scheme for the preparation of the 2-aza-ketones (IIAb) for the production of a 4-aza-ketone (IIAd) can be adapted by simply adding a 2-methyl-nicotinic acid ester, e.g. 2-methyl-nicotinic acid ethyl ester, is used as starting material from.
The close analogy between the methods for preparing the 1-aza-ketones (IIAa) and the 3-aza-ketones (IIAc) is also clearly evident.
The aza-dibenzocycloheptene (IIB) can be prepared by any known methods for converting a keto group into a methylene group. The Wolff-Kishner reduction, according to which a ketone (IIA) with hydrazine and an alkali, such as potassium hydroxide. is the preferred method. On the other hand, the keto group of IU can first be reduced to the hydroxyl group and the carbinol thus obtained can be further reduced to the corresponding compound IIB. The first stage of this sequence of reactions can e.g.
by reacting the ketone (IIA) with lithium aluminum hydride, with zinc dust in ammonia or by catalytic reduction on platinum oxide or Raney nickel. The carbinols thus obtained can then be converted into the methylene compounds (IIB) by chlorination with thionyl chloride and replacement of the chlorine atom with hydrogen (e.g. by refluxing the chlorinated intermediate in the presence of zinc dust, potassium iodide and acetic acid); or the carbinols can be reduced directly, for example with iodine and phosphorus in glacial acetic acid. Other methods can of course also be used.
In cases in which the aza-dibenzocyclohepten-5-one intermediate (IIA) contains halogen or trifluoromethyl as substituents in the benzene ring, it is particularly preferable to use the Wolff-Kishner reduction method.
<I> Example 1 </I> 1-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one and 1-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten- 5-one A. 2- (ss-Hydroxy-p-phenyl) -ethyl-nicotinic acid lactone hydrochloride A mixture of 65 g of 2-methyl nicotinic acid ethyl ester. 57 g of benzenedehyde and 37 ml of acetic anhydride are refluxed for 20 hours while stirring; it is then cooled and the mixture is poured into 2.0 N hydrochloric acid.
After crystallization, the solid is filtered off and recrystallized from ethanol, and 13.5 g of 2- (β-hydroxy-B-phenyl) -ethyl-nicotinic acid-lactone hydrochloride are obtained, mp = 183-185 CB 2-styrylnicotinic acid: 60 g of red phosphorus and 20 g of iodine are added to 1.5 liters of glacial acetic acid, and 176 g of 2- (ß-hydroxy-ß-phenyl) ethyl nicotinic acid lactone hydrochloride are added in portions to the mixture thus obtained. It is heated on the reflux condenser for 20 hours, then the hot solution is filtered through a sintered glass suction filter. The filtrate is poured into water and after the precipitate has had some time to form and coagulate, it is filtered off.
The filtered precipitate is dissolved in 2 liters of warm, dilute, aqueous ammonia solution (10-15%); it is filtered again and the filtrate is neutralized with acetic acid. It is cooled and the precipitated 2-styrylnicotinic acid is filtered off and recrystallized from ethanol; Mp = 219-221 C; Yield: 130 g. C. 2-Phenylethyl-nicotinic acid: (1) 22 g of 2-styryl nicotinic acid, 200 ml of ethanol and 20 ml of 25% strength aqueous sodium hydroxide solution are mixed in a shaking hydrogenation apparatus ('Darr).
The mixture is hydrogenated at a hydrogen pressure of approximately 3.6 atmospheres using a freshly prepared Raney nickel catalyst. When the theoretical amount of hydrogen is taken up (1 mole per mole of acid), i.e. usually after about 30 to 60 minutes, filter and concentrate the filtrate by heating on a steam bath. The residue is dissolved in water, acidified with acetic acid and the crude phenylethyl-nicotinic acid is filtered off. After recrystallization from benzene / hexane, the melting point is mp 162-163 C.
(2) Alternatively, 2-phenylethyl-nicotinic acid can be prepared as follows: 100 g of the lactone from Part A of this example are heated with one liter of 57% strength hydroiodic acid. while, over a period of two hours, 60 g of red phosphorus are added. The mixture is refluxed for 18 hours and filtered while hot.
Most of the excess hydriodic acid is removed by concentration, and the remaining solution is neutralized with aqueous ammonia, 2-phenylethyl nicotinic acid precipitating out. D. 1-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5- -one 50 g of 2-phenylethyl-nicotinic acid are mixed with 500 g of polyphosphoric acid and stirred for five to six hours heated to 160-165 C.
It is then cooled and the mixture is poured into ice water and neutralized with aqueous ammonia. It is extracted with ether. The ethereal extract is washed with 10% sodium hydroxide solution. The ethereal phase is dried and concentrated to a residue which is crystallized from hexane to give the desired ketone, mp = 62-64 ° C.
E. 1-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one (1) 20 g of the ketone from Part D of this example are dissolved in 150 ml of acetic acid, and 40 ml of 30% hydrogen peroxide are added added. It is heated in a water bath kept at 65-70 C for 24 hours, then poured into ice water. It is neutralized with concentrated sodium hydroxide solution and allowed to crystallize. It is filtered off, recrystallized from dilute ethanol and air-dried; the N-oxide of the ketone from part D.
(2) To 100 ml of acetic anhydride, which is heated to boiling on the reflux condenser, 15 g of the N-oxide, which was prepared according to the preceding paragraph, are added. The mixture is refluxed for 10 hours, then poured into water. It is left to stand for several hours (in order to hydrolyze any excess of anhydride), then it is neutralized with sodium bicarbonate. The mixture is extracted with chloroform and the chloroform extract evaporated to dryness.
The residue is treated with 100 ml of 48% hydrobromic acid and 100 ml of acetic acid, the mixture is then refluxed for 6 hours. It is concentrated in vacuo. dissolved the residue in water and made the solution alkaline with aqueous ammonia. The mixture is extracted with ether and the ethereal extract concentrated to a residue. which is crystallized from petroleum ether to give 1-aza-5H-dibenzo- [a, d] - -cyclohepten-5-one, m.p. 95-96 ° C.
<I> Example 2 </I> 2-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [ad] -cyclohepten-5-one and 2-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5 -on A.3-phenylethyl isonicotinic acid, prepared via α- (4- methyl nicotinoyl) phenylacetonitrile, benzyl (4-methyl-3-pyridyl) ketone and 3-phenylethyl-4-methyl- -pyridine: 3-phenylethyl-isonicotinic acid is preferably obtained as follows:
(1) First, 3-phenylethyl-4-methyl-pyridine, starting from 4-methyl-nicotinic acid ethyl ester, is converted into α- (4-methylnicotinoyl) by a process analogous to that described below in Part A (1 to 3) of Example 4 ) - phenylacetonitrile and benzyl (4-methyl-3-pyridyl) ketone.
(2) A mixture of 8.6 g of the 3-phenylethyl-4-methyl-pyridine thus obtained, 50 ml of dry pyridine and 12 g of powdered selenium dioxide are then boiled under reflux for 3 hours, then diluted with chloroform and filtered . The filtrate is evaporated, the residue is dissolved in dilute aqueous ammonia. and the solution is extracted with ether. The remaining aqueous phase is then acidified with acetic acid and the precipitate is filtered off and recrystallized from isopropyl ether, giving 3.9 g of the desired product, melting point = 99-101 C.
B. Optional Process for Preparing 3-Phenylethylisonicotinic Acid Optionally, 3-phenylethyl isonicotinic acid can be obtained by the following sequence of reaction steps: (1) A solution of 24.2 g of 3-styryl-4-nitro-pyridine- -N Oxide in 250 ml of glacial acetic acid is hydrogenated in a Parr hydrogenation apparatus in the presence of 10 g of a 5% palladium-on-carbon catalyst at 55-60 ° C. and about 3.6 atmospheres pressure. The reduction usually takes about 6 hours.
The mixture is then filtered, the filtrate is evaporated on a steam bath under vacuum and the residue is dissolved in 150 ml of 20% hydrochloric acid. The acidic solution is evaporated to dryness and the crude 3-phenylethyl-4-amino-pyridinium chloride thus obtained is used directly for the procedure in Section 2 below.
(2) a) The product of (1) above is dissolved in 100 ml of 10% hydrochloric acid and the solution is cooled to 0-5 ° C. A solution containing 6.9 g of sodium nitrite in 50 ml of water is then slowly added, the temperature being kept at 0-5 ° C. The diazonium salt solution thus formed is stirred for a further half an hour. In the meantime, a solution of 0.3 mol of copper-I-cyanide according to the Organic Synthesis Vol. 1. p. 500, given specification, slowly cooled to 0 C and to the above. cooled diazonium salt solution given. Then allow to warm to room temperature and stir for a further hour.
Then the solution is made alkaline by carefully adding a 50% aqueous sodium hydroxide solution while being thoroughly cooled in an ice / salt mixture. The 3-phenylethyl-4-cyano-pyridine thus formed is extracted with chloroform. The chloroform extract is washed with water and the chloroform is evaporated.
(b) Optionally, the diazonium salt solution of the above subsection (a) can first be converted into the 3-phenylethyl-4-hydroxypyridine by heating with 25% strength aqueous sulfuric acid under reflux; this is converted into its 4-bromo analogue by heating it for six hours at 160-165 ° C. with three times its weight of phosphorus oxybromide in a glass-lined autoclave, which is isolated. by pouring the reaction mixture into ice water, neutralizing it with sodium carbonate, extracting it with chloroform and evaporating the extract from the solvent.
The 4-bromine compound obtained in this way is further converted by dissolving it in four times its weight in anhydrous pyridine, adding an equivalent amount of copper I-cyanide and carefully heating it to 110-115 ° C. until it is initially The exothermic reaction is over, and finally heated in vacuo at a bath temperature of 200 to 220 C, the 3-phenylethyl-4-cyano-pyridine distilling off as it forms.
(c) For another optional route to obtain 3--phenylethyl-4-cyano-pyridine, see below at the end of subsection (a) in Part A (5) of Example 4.
(3) A solution containing 20.8 g of 3-phenylethyl-4-cyano-pyrid @ n. 40 g potassium hydroxide. Contains 60 ml of water and 150 ml of ethanol, is refluxed with stirring for 24 hours until the development of ammonia ceases. Half of the volume is evaporated and the residue poured into water. The resulting solution is cooled and extracted with ether.
The aqueous solution is carefully neutralized with acetic acid in order to bring the 3-phenylethyl-isonicotinic acid to crystallization, which is then filtered off and recrystallized from ethanol.
C. 2-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten 5- -o2: (1) Preferably 2-aza-10,11-dihydro-5H-di-benzo = [ a, d] -cyclohepten-5-one by heating 3-phenylethylisonicotinic acid with polyphosphoric acid, in an analogous manner as described in Part D of Example 1, is produced.
(2) Alternatively, 50 ml of purified thionyl chloride are added to 20.8 g of 3-phenylethyl isonicotinic acid. The mixture is heated on a steam bath for half an hour. The excess thionyl chloride is removed in vacuo and the residue is suspended in 2 liters of anhydrous petroleum ether (boiling point 60-90 ° C.). With vigorous stirring, 26 g of anhydrous aluminum chloride granules are slowly added. The resulting mixture is stirred for 4 hours at room temperature and then poured into a mixture of 2 kg of ice and 25 ml of concentrated hydrochloric acid. The petroleum ether is separated off and discarded. The aqueous solution is cooled to 5-10 ° C. and made alkaline with 50% aqueous sodium hydroxide solution.
The product, 2-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohep- ten-5-one, is extracted with chloroform and the chloroform is removed. The residue is recrystallized after Verrei ben with ice-cold petroleum ether from a mixture of benzene / hexane.
D. 2-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one: (1) Preferably, 2-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one is obtained by dehydration its 10,11-dihydro analogue (obtainable according to Part C of this example) in an analogous manner. as described below in Part C, Paragraph (1) of Example 4.
(2) Optionally, said dehydrogenation can be carried out as follows: A solution of 19.7 g of 2-aza- -10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one in 150 ml of dry Carbon tetrachloride is added slowly and with vigorous stirring to a suspension of 17.8 g of N-bromosuccinimide in 500 ml of carbon tetrachloride containing 0.1 g of benzoyl peroxide. After the initial exothermic reaction has ended, the mixture is boiled for a further 3 hours with stirring on the reflux condenser; the succinimide thus formed is separated off by filtration and the carbon tetrachloride solution is evaporated to dryness. 300 ml of triethylamine are added to the residue and heated on a steam bath for 18 to 20 hours.
It is filtered and the filtrate is evaporated to a residue which is poured into water. The mixture obtained is extracted with chloroform, the 2-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one isolated from the extract and purified by recrystallization from dilute alcohol.
<I> Example 3 </I> 3-aza 10,11-dihydro-5H-dibenzo [a, d] -cyclohepten-5-one- and 3-aza-5H-dibenzo [a, d] -cyclohepten -5-one A. 4-Styryl-nicotinic acid ethyl ester: A mixture of 165 g 4-methyl-nicotinic acid-ethyl ester, 106 g benzaldehyde and 1 liter acetic anhydride is boiled for four hours with stirring on the reflux condenser. It is poured onto ice, filtered and recrystallized from benzene to give the desired ester.
B. 4-Phenylethyl-nicotinic acid: (1) A mixture of 50 g of the ester from Part A of this example, 50 g of potassium hydroxide, 50 ml of water and 200 ml of ethanol is refluxed for 6 hours.
It is evaporated to remove the solvents and the residue is dissolved in 200 ml of water: Man. neutralized with acetic acid, allowed to crystallize, filtered off and dried; 22 g of the 4-styryl-nicotinic acid thus obtained are then hydrogenated in a manner analogous to that in Part C of Example 1.
(2) Optionally, 20.2 g of the ester of Part A of this example are dissolved in 200 ml of ethanol and spheres in the presence of 5 g of a 5% palladium-on-carbon catalyst at room temperature below about 3.6 Atmo Hydrogen pressure hydrogenated. The 4-phenylethyl-nicotinic acid ethyl ester obtained in this way is saponified in a conventional manner.
C. 3-aka-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5- -one: 80 g of 4-phenylethyl-nicotinic acid and 1 kg of polyphosphoric acid are mixed and according to a method which the The process described in Part D of Example 1 is implemented analogously. It is recrystallized from benzene / petroleum ether; Mp = 66-67 C.
D. 3-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one: (1) 50 g of 4-styryl-nicotinic acid [the compound mentioned in paragraph 1 of Part B of this example prior to the hydrogenation step ] are mixed with 1 kg of polyphosphoric acid and processed according to the procedure in Part D of Example 1: recrystallization takes place from benzene / hexane; Mp = 157-158 C.
(2) Optionally, 3-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclo- hepten-5-one by dehydrating the corresponding 10, 11-dihydro compound (product of part C of this example) in a manner that of the is analogous described in paragraph 2 of part D of Example 2, who obtained the.
<I> Example 4 </I> 4-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one and 4-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cycloheptene -5-one A. 2-cyano-3-phenylethyl-pyridine via α-nicotinoyl-phenyl-acetonitrile, benzyl- (3-pyridyl) -ketone, 3-phenyl-ethyl-pyridine-N-oxide: ( 1) A mixture of 260 g of ethyl nicotinate and 133 g of phenylacetonitrile is added dropwise to a refluxing solution of 34 g of metallic sodium in 500 ml of absolute ethanol.
After four hours, the mixture is poured onto ice and extracted with ether. The aqueous phase is neutralized with acetic acid and the product is allowed to crystallize. It is filtered, washed with water and air-dried. The α-nicotinoyl-phenylacetonitrile (melting point = 137-141 "C) obtained in this way is used in the next step (2) without further purification.
(2) The nitrile obtained by the procedure of paragraph (1) above is refluxed with 1.4 liters of concentrated hydrobromic acid for 16 hours. The mixture is poured over ice and allowed to crystallize. The hydrobromic acid salt is filtered off, suspended in water and neutralized with sodium carbonate solution.
The mixture is allowed to crystallize, filtered and air-dried to obtain 126 g of benzyl (3-pyridyl) ketone, melting point 53-56 ° C.
(3) 26 g of the ketone obtained by the method of the preceding paragraph (2), 11 g of sodium hydroxide, 11 ml of 85% hydrazine hydrate and 175 ml of diethylene glycol are mixed.
The mixture is poured into a distillation apparatus and heated to 235-240 ° C. for three to four hours; distillation can be carried out at will. It is then cooled and the mixture and the distillate are extracted with benzene. The combined benzene extracts are washed with water and vacuum distilled, the fraction being collected with a point of 120-128 C / 1 Torr; From booty 21 g.
(4) A mixture of 183 g of 3-phenylethyl-pyridine [the product of the preceding paragraph (3)], 120 ml of 30% hydrogen peroxide and 300 ml of glacial acetic acid are heated to 60-65 C for 20 to 24 hours. It is then poured into ice water and adjusted to a pH of 8 to 9 with aqueous ammonia. It is filtered off and the precipitate is dissolved in hexene; he holds 150-158 g of 3-phenylethyl-pyridine-N-oxide; Mp = 82-89 C.
(5) a) 2-Cyano-3-phenylethyl-pyridine is preferably prepared from the N-oxide of the preceding section (4) as follows: With stirring, 75.6 g of dimethyl sulfate are added dropwise to 118.8 g of 3- Phenylethylpyridine N-oxide given. The mixture is heated to 85 ° C. for three hours. It is cooled and dissolved in 180 ml of water.
The aqueous solution is added dropwise with stirring to a solution of 88.2 g of sodium cyanide in 250 ml of water; It is operated under a protective gas atmosphere of nitrogen and the reaction temperature is kept in the range of 0-5 C. It is stirred at 0 C for six hours. The mixture is then left to stand overnight, during which time it warms to room temperature. It is extracted with chloroform, the extracts are washed with water and distilled in vacuo, the fraction which distills between 160 and 167 ° C. at 0.8 torr is collected.
(A higher boiling fraction, 190-195 C / 1.5 Torr, contains the 4-cyano isomer, which is useful as an intermediate in the preparation of the 2-aza-ketones; compare Part B of Example 2).
(b) Optionally, 98 g of 3-phenylethylpyridine-N-oxide are added to 1 liter of acetic anhydride and the mixture is refluxed for 20 hours. The excess solvents are evaporated and the residue is poured into water. The mixture is neutralized with a base and the product extracted with chloroform. The chloroform is evaporated, then who added 200 ml of 20% sodium hydroxide solution to the residue, and the resulting solution is refluxed for six hours. It is cooled, neutralized with acetic acid and allowed to crystallize.
The 2-hydroxy-3-phenylethylpyridine obtained in this way is converted further into its 2-bromine and finally into its 2-cyano analogue, analogously to the second and third stage of subsection b) of part B (2) of Example 2.
B. 4-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5- -one (1) 99 g of 2-cyano-3-phenylethyl-pyridine and 5 kg of poly phosphoric acid are stirred Heated to 180 C for 20 to 24 hours. It is poured onto ice, neutralized with 50% strength aqueous sodium hydroxide solution and extracted with chloroform. It is evaporated to a residue that is rubbed with witches and fil. is trated, and the desired ketone is obtained, mp = 68-73 C. (2) Alternatively, the cyclization can be achieved in two stages as follows: (a) A mixture of 25 g of 2-cyano-3-phenylethyl.
pyridine, 25 g of potassium hydroxide (dissolved in 50 ml of water and contains 100 ml of ethanol, is heated to reflux temperature for 24 hours. The procedure is then analogous to that described in Part B (3) of Example 2), to obtain 3-phenylethyl-picolinic acid (b) A mixture of 20 g of 3-phenylethyl-picolinic acid and 200 g of polyphosphoric acid is heated to 105-110 ° C. for six hours and worked up in a manner analogous to that described in Part D of Example 1 .
C. 4-aza-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one: (1) A mixture of 15 g of the part B of these; The ketone obtained in the example, 15 g of selenium dioxide and 60 m of pyridine is refluxed for four hours under nitrogen. It is cooled, filtered, and the precipitate is washed with ethanol. The filter and ethanol washes are combined and evaporated in vacuo to a residue. The filtrate is made alkaline with aqueous and extracted with chloroform. The chloroform solution is washed with water and evaporated to a residue. It is crystallized from isopropyl ether or benzene, hexene; Mp = 118-119 C.
(2) Alternatively, the dehydrogenation can be carried out in the following way: To a solution of 50 g of 4-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cyclohepten-5-one in 150 ml of anhydrous cymene Given 30 g of a 5% palladium-on-carbon catalyst and refluxed for 24 hours. The resulting mixture is cooled and the palladium and carbon are filtered off. The filtrate is poured into 250 ml of 10% hydrochloric acid. The cymene phase is separated and discarded. The remaining sauna solution is neutralized with aqueous ammonia and the resulting oil is extracted with chloroform.
Since chloroform is removed and the product recrystallized from dilute alcohol.
The preceding examples show methods for synthesizing ketones of the formula IIA. All of these examples result in aza-dibenzocycloheptenones which are unsubstituted in the benzene ring. As noted above, in order to prepare ketones which have a substituent in one or more of the 6-, 7-, 8- and 9-positions, only the correspondingly substituted reactants must be used. Examples 1 and 3 use benzaldehyde as one of the starting materials, while Examples 2 and 4 use phenylacetonitrile. If these reactants are substituted, the substituent remains up to the corresponding aza-dibenzocycloheptenone, the position depending on its position in the starting material.
For example, a p-sub stituent in the starting material ultimately results in a 7-substituted aza-dibenzocycloheptenone; an o-substituent ei appears in the 9-position; while an m-substituent yields a mixture of a 6-substituted and an 8-substituted aza-dibenzocycloheptenone.
(Column chromatography is preferably used to separate a mixture of 6- and 8-substituted aza-dibenzc cycloheptenones, the mixture being adsorbed on alumina and eluted with benzene / hexane mixtures of varying proportions;
the combination of the same eluates, which are determined by infrared, ultraviolet and thin-layer chromatography methods, enables the separation and isolation of the corresponding isomers.) The starting material, i.e. the benzaldehyde or the phenylacetonitrile, can therefore have an o-, m- or p-substituent, e.g.
Methyl, chlorine, bromine, trifluoromethyl, methoxy and the like contain, which then reaches the corresponding position of the aza-dibenzocycloheptenone which is formed.
The substituted starting materials, such as p-chlorophenylacetonitrile or p-trifluoromethylbenzaldehyde, are either known compounds or are easily obtainable by known methods. <I> Example 5 </I> 4-aza-10,11-dihydro-5H-dibenzo- [a, d] -cycloheptene A mixture of 40 g of 4-aza-10,11-dihydro-5H-di-benzo - [a, d] -cyclohepten-5-one, 50 g of potassium hydroxide, 100 g of hydrazine hydrate and 350 ml of trimethylene glycol are refluxed for 24 hours.
It is concentrated in vacuo to 300 / o of the initial volume and the residue is poured into ice water. It is extracted with ether, the ethereal solution is washed with water and evaporated to a residue. It is crystallized from aqueous methanol.
In a similar manner, the corresponding aza-dibenzocycloheptenes can be obtained by using any ketones according to Examples 1 to 4 or their substitution products, as described in the preceding section, and by converting such ketones, as described in Example 5.