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Synthese und Eigenschaften von (Hydroxymethyl)dimethylgerman und (Hydroxymethyl)diphenylgerman
(1988)
Die (Hydroxymethyl)diorganylgermane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wurden - ausgehend von GeCl\(_4\) - durch eine jeweils vierstufige Synthese mit einer Gesamtausbeute von 15 bzw. 32% dargestellt (GeCl\(_4\) ---+ Cl\(_3\)GeCH\(_2\)Cl -> R \(_2\)Ge(Cl)CH \(_2\)Cl ->R \(_2\)Ge(OAc)CH\(_2\)OAc--) R \(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH; R = CH\(_3\) bzw. C\(_6\)H\(_5\) ). Die chemische Reaktivität der Germane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wird durch deren Ge-H- und 0-H-Bindung bestimmt.
Die Synthese des (Hydroxymethyl)[(trimethylsilyl)methyl]silans (3) sowie des hiervon abzuleitenden Acetats 4 und Chlorformiats 6 wird beschrieben. 4 und 6 unterliegen einer thermisch induzierten Umwandlung zu den difunktionellen Silanen 5 bzw. 8. Die Umwandlungen 4 -> 5 und 6 -> 8 erfolgen gemäß einer Kinetik 1. Ordnung mit Halbwertszeiten von 10.0 bzw. 3.6 h (135 ° C, in C\(_6\)D\(_6\)).
Die Kristall- und Molekülstrukturen der Akarizide Chlortrineophylstannan (Ia), Chlortris[ ( dimethylphenylsilyl)methyl]stannan (tb) und Trineophyl(1,2,4-triazol-1- yl)stannan-hemihydrat (2a · 0.5H\(_2\)0) wurden durch Einkristall-Röntgenstrukturanalysen bestimmt. Zu V ergleichszwecken wurde ausserdem die Struktur des 2,5-Dimethyl-2,5-diphenylhexans (Bineophyl, 4) untersucht. Die Knüpfung von drei sehr raumerfüllenden N eophyl-Resten an ein Zinnatom führt zu einer deutlichen Verzerrung der tetraedrischen Geometrie [ta: C-Sn-C 117.2°, C-Sn-Cl99.7°; 2a·0.5H20: C-Sn-C 116.9° (Mittelwert), C-Sn-N 100.2° (Mittelwert)]. Austausch der zentralen Kohlenstoffatome in den Neophyt-Substituenten von la durch Siliciumatome führt zu einer Verringerung des Raumbedarfs und dadurch zu einer erkennbaren Angleichung an die tetraedrische Geometrie [lb: C-Sn-C 113.3° (Mittelwert), C-Sn-Cl 105.3° (Mittelwert)].
Durch Racematspaltung mit L-( + )- bzw. o-(-}-Weinsäure wurden die Enantiomere des Sila-Procyclidins (R}-1 b und (S}-1 b erhalten (>97% ce (NMR), 99.7% ee {DSC)]. Daraus wurden die Hydrochloride (R}-2b und (S)-lb und durch Umsetzung mit CH31 die Enantiomerc des Sila-Tricyclamol-iodids (R)-3b und (S}-3b [>96% ee (NMR)] hergestelll Die optisch aktiven Silanoie sind in k:ristalliner Form und in inerten Lösungsmitteln konfigurationsstabil. während sie in wässeriger Lösung raoemisieren (3 b schneller als 111). In. Analogie zur Stereoselektivität der antimuskarin. iscben Wirkung der Enantiomere der Kohlenstoff-Analoga Procyclidin (la) und Tricyclamol-iodid (3a) besitzen die (R)Enantiomere von 1 b und 311 eine größere Affinität zu den ilealen M2&- und atrialen M2ar-Muskarinrezeptorcn des Meerschwein,;, cbens als die (S)-Antipoden. Alle Silicium-Verbindungen sind stärker antiinuskarinisch wirksam als ihre Kohlenstoff-Analoga, deren Stereoselektivität jedoch stärker ausgeprägt ist. Die Unterschiede in der A1Tmität von (R}-1 b und (S)-1 b zu den ilealen und atrialen Muskarinrezeptoren bestätigen das Konzept der Heterogenität musk:arinis.cher M 2-Rezeptoren (M 2\(_\alpha\): atrialer Typ; M2\(_\beta\): ilealer Typ).
Sila-Procyclidin (1 b) sowie dessen Derivate 2b (Sila-Tribexyphenidyl), 3b und 4b (Sila-Cycrimin) wurden - ausgehend von Cl\(_3\)SiCH\(_2\)Cl - durch eine neue, sechsstufige Synthese mit einer Gesamtausbeute von 16 (lb), t9 (2b), 8 (3b) bzw. 7% (4b) dar· gestellt. - Vergleichende in-vivo-Untcrsuchungen (Maus, per-osApplikation) hinsichtlich der peripheren und zentralen auticholincrgen Wirkung haben gezeigt, daß die Silicium-Verbindung 1 b dem Kohlenstoff-Analogon Ia (Procyclidin) überlegen ist.
Acetyldimethylphenylsilan (2) reagiert bei Raumtemperatur mit TBAF · 3H\(_2\)O in THF bzw. mit KF in DMSO/H\(_2\)O zu [(CH\(_3\))\(_2\)SiO]\(_x\) und 1-Phenylethanol (3), welches mit praktisch quantitativer Ausbeute isoliert werden kann. Dieses Reaktionsverhalten von 2 gegenüber F\(^-\) weicht drastisch ab von dem in der Literatur beschriebenen Verhalten einiger Aroyl- und Heteroaroyltrimethylsilane. Ein Reaktionsmcchanismus, der u.a. eine 1,2-Phenylverschiebung und eine BrookUmlagerung beinhaltet, wird zur Diskussion gestellt.
Die Synthese des selektiven Antimuskarinikums Cyclohexylpheny\{3-piperidinopropyl)sila· nol (1 b) wird beschrieben. 1 b wurde - ausgehend von (3·Chlorpropyl)trimethoxysilan - durch eine vierstufige Reaktionsfolge erhalten und als Hydrochlorid 2b mit einer Gesamtausbeute von etwa 45°/o isoliert. - 1 b ist aufgrund seiner großen pharmakologischen Se· lektivität zu einer Standardsubstanz in der experimentellen Pharmakologie bei der Differenzierung von Muskarinrezeptoren geworden.
A new in situ preparation of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (3) is described: 3 is generated by a thermally induced rearrangement of (dimethylsilyl)methyl trifluoromethanesulfonate (2), which can be prepared by reaction of (CH\(_3\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)OH (1) with (CF\(_3\)SO\(_2\))\(_2\)O. Starting with C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))Si(H)CH\(_2\)OH (5), the derivative (methylphenylsilyl)methyl trifluoromethanesulfonate (6) can be obtained by a similar method. Its thermally induced rearrangement Ieads to dimethylphenylsilyl trifluoromethanesulfonate (7). The rearrangements 2---> 3 and 6---> 7 were found to be first-order reactions with half-lifes at 80 oc of 0.75 and 1.7 h, respectively.
Die (Acyloxymethyl)diorganylsilane R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OC(O)R\(^3\) (2a- d) unterliegen einer thermisch induzierten Umlagerung zu den entsprechenden Acyloxy(methyl)diorganylsilanen R\(^1\)R\(^2\)Si(CH\(_3\))OC(O)R\(^3\) (3a- d). Diese Reaktion beinhaltet formal einen Austausch des am Silicium gebundenen Wasserstoffs mit dem am Kohlenstoff gebundenen Acyloxy-Rest. Bezüglich der 1,2- Wasserstoff-Verschiebung konnte experimentell ein intramolekularer Prozeß bewiesen werden.
Die Synthese der (2-Aminoethyl)cycloalkylphenylsilanole Sb (Sila-Trihexyphenidyl), 6b (SilaCycrimin), 7 b (Sila-Procyclidin) und Sb wird beschrieben. Sb- Sb wurden - ausgehend von Cl\(_2\)(C\(_6\)H\(_5\))SiCH = CH\(_2\) (9) - durch eine fünfstufige Reaktionsfolge mit einer Gesamtausbeute von 32- 40% erhalten. Am isolierten Ileum des Meerschweinchens wurden die C/Si-Paare Sa, b- 8a, b vergleichend auf ihre antimuskarinische Aktivität geprüft. Die durch die Sila-Substilution von Sa-8a erreichte Zunahme der Affinität zum Muskarinrezeptor ist deutlich weniger ausgeprägt als bei den strukturverwandten C/Si-Paaren I a, b- 4a, b.
(C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(H)CH\(_2\)X (1 a: X = Cl; 1 b: X = I) und C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))Si(H)CH\(_2\)CI (10) reagieren mit LiOCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (2b) zu den Alkoxysilanen (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Si(CH\(_3\))OCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (5) bzw. C\(_6\)H\(_5\)(CH\(_3\))\(_2\)SiOCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\) (12). Die Bildung dieser unerwarteten Reaktionsprodukte wird durch einen nucleophilen Angriff des Alkoxids am Si-Atom gedeutet. dem sich eine intramolekulare 1 ,2-Hydridverschiebung vom Si zum C und Eliminierung von Cl e anschließt. Mit weichen Basen, wie z. B. I (-) und (-)SCH\(_2\)CH\(_2\)N(CH\(_3\))\(_2\), wurden dagegen "normale" Substitutionsreaktionen am C-Atom der SiCH\(_2\)Cl-Gruppe beobachtet
The synthesis of the (hydroxymethyl)diorganylsilanes R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OH (4a: R\(^1\) = R\(^2\) = CH\(_3\), 2-silaisobutanol; 4b: R\(^1\) = CH\(_3\), R\(^2\) == C\(_6\)H\(_5\); 4c: R\(^1\) == R\(^2\) = C\(_6\)H\(_5\))is achieved bythereactionof R\(^1\)R\(^2\)Si(Cl)CH\(_2\)Cl (2a-c) with AcOH/NEt\(_3\) to R\(^1\)R\(^2\)Si(OAc)CH\(_2\)OAc (Ja-c), followed by treating with LiAlH\(_4\) and hydrolysis.
Die Synthese der Organosilicium· Verbindungen 3 a- d wird erstmalig beschrieben. Sie wurden durch ihre physikalischen, chemischen und pharmakologischen Eigenschaften charakterisiert. Ja- d wirken als uKurzzeit-Muskelrelaxantien", deren Entgiftung durch Hydrolyse der Si- OeBindungen (Sollbruchstellen) erfolgt.
Es wurden Silanale RR'R"SiOH 7 dargestellt, die Carbinolen RR'R"COH 1 (R = CH\(_3\) , R' = CH\(_3\) , CH = CH\(_2\) , C\(_2\)H\(_5\) , R" = CH\(_2\)C\(_6\)H\(_5\) , CH\(_2\)CH\(_2\)C\(_6\)H\(_5\)) mit starker Duftwirkung im Bereich blumiger Noten (Maiglöckchen-Hyazinthe-Rose) analog waren. Ihr Syntheseweg verläuft über die Reaktionsschritte (3) mit teilweise bisher unbekannten Zwischenstufen 6. Die Sila-Riechstoffe 7 sind in Intensität und Duftbereich den Carbinolen 1 ähnlich, doch ist allgemein eine Verschiebung der Duftnote von Maiglöckchen zu Hyazinthe zu beobachten.
Das Sila-Dimetacrin (3a), ein Sila-Analogon des Psychopharmakons Dimetacrin (2), und sein N,N-Diethylderivat 3 b sowie sein 3-Chlorderivat 3 c wurden, von den o-Halogenanilinen 4 a- c ausgehend, über die teilweise unbekannten Stufen 5 a- c bis 10a- d synthetisiert, in ihren Eigenschaften beschrieben und in ihrer Struktur über Elementaranalysen, \(^1\)H-NMR- und Massenspektren sichergestellt. Die Synthese des Zwischenproduktes Bis(2-bromphenyl)amin (9a) konnte optimiert werden.
Die Organophosphorsäureester la-4a und ihre Sila-Analoga lb-4b des Typs R\(^1\)R\(^2\)P(O)( p-OC\(_6\)H\(_4\)ElMe\(_3\)) (EI = C, Si) wurden synthetisiert. Die Kohlenstoff-Verbindungen 1 a- 4a zeigen hinsichtlich ihrer Anticholinesterase-Aktivität die gleichen Struktur-Wirkungs-Beziehungen wie die Silicium-Verbindungen 1 b- 4 b. Letztere sind jeweils wirksamer als die entsprechenden C-Analoga.
Die potentiell curarewirksamen Silicium-Verbindungen Sa, Sc, Sd, Sg, Sh und 9a-9d wurden dargestellt. \(^1\)H-NMR-spektroskopische Untersuchungen ergaben Informationen über die Konformationen von 5 a- Sc in Lösung. Die Kristall- und Molekülstruktur von 5 c wurde röntgenstrukturanalytisch bestimmt. Die muskelrelaxierenden Eigenschaften von S a- 5 h und 9 a-9 d wurden vergleichend an der Maus (i.v., LD50-Werte) untersucht. Die ermittelten Struktur-WirkungsBeziehungen werden in Hinblick auf die unterschiedlichen kovalenten Radien des Kohlenstoffund Siliciumatoms und die hieraus resultierenden N ... N-Abstände diskutiert.
Sila-Tiemoniumiodid (16b), ein Sila-Analogon des Anticholinergicums Tiemoniumiodid (16a), und das Sila-Analogon 14b der entsprechenden Tiemonium-Base 14a wurden erstmalig synthetisiert.14b und 16b sowie die Vorstufen 10-13 und 15 wurden in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften charakterisiert und in ihrer Struktur durch Elementaranalysen sowie \(^1\)H-NMR- und Massenspektren sichergestellt. Die spasmolytischen Eigenschaften der Paare 14a/14b und 16a/16b wurden am isolierten Meerschweinchendarm vergleichend untersucht.
Sila-Pridinol (2 b), ein Sila-Analogon des Anticholinergicums Pridinol (2a), wurde auf zwei verschiedenen Wegen dargestellt. Die Kristall- und Molekülstrukturen von 2 a und 2 b wurden röntgenstrukturanalytisch bestimmt. 2a bildet im festen Zustand intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen aus, während sich in kristallinem 2 b zentrosymmetrische, durch intermolekulare H-Brückenbindungen verknüpfte cyclische Dimere finden. IR- und \8^1\)H-NMR-spektroskopische sowie kryoskopische Untersuchungen ergaben Informationen über die Strukturen von 2a und 2 b in verschiedenen Lösungsmitteln. - Die pharmakologischen und toxikologischen Eigen" schaften von 2a und 2b wurden unter dem Gesichtspunkt bekannter Struktur-Wirkungs-Beziehungen vergleichend untersucht. 2 b erwies sich als ein etwa fünfmal so starkes Anticholincrgicum wie 2a.