68 A . Musfafa, M. I. Ali und A. A . El-Suyed

Liebigs Ann. Chem. 739, 68-74 (1970)

Bd. 739

Reaktionen rnit 5.6-Dihydro-benzimidazo[2.l-u]isochinolinon-(6)

von Ahmed Mustafa, Mohamed I. Ali und Abdou A. El-Sayed

Aus dem Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Cairo, U. A. R.

Eingegangen am 1. September 1969

Die Titelverbindung 1 wird rnit Diazonium-Salzen zu den 5-Arylazo-Verbindungen 8 umge- setzt, rnit aromatischen Aldehyden zu den 5-Aryliden-Derivaten 10 und mit p-Nitroso- dimethylanilin zum 5-Azomethin 13, das zum o-Chinon 14 hydrolysiert wird. Die 5-Bemyliden- Verbindung 10a wird zum 5-Benzyl-Derivat 11 reduziert. Der Pyridin-Ring in 1 wird durch Umsetzung rnit Phenylhydrazin und Benzylamin geaffnet. Das linear anellierte Analogon 2 von 1 ergibt rnit Diazonium-Salzen die 6-Arylazo-Verbindungen 17.

Reactions with Benzimidaro[2,1 -u]isoquinoline-6(5 H)-one

The title compound 1 couples with diazonium salts to give 5-arylazo derivatives 7, condenses with aromatic aldehydes to give 5-arylidene derivatives 10 and with pnitrosodimethylaniline to give the 5-azomethine derivative 13 which is hydrolysed to the o-quinone 14. The 5-benzyl- ideue compound 10a is reduced to the 5-benzyl derivative 11. The pyridine ring in 1 has been opened by the action of phenylhydrazine and benzylamine. The linear analogue 2 of 1 has been coupled with diazonium salts to give 6-arylazo derivatives 17.

Wie Bistrzycki und Fussler 1) berichten, reagiert Homophthalsaureanhydrid rnit o-Phenylen- diamin zu einem Produkt, dem sie Struktur 1 oder 2 zuschrieben. Kiirzlich wurde 2 auf an- derem Wege hergestelliz). Es war identisch mit dem Hauptprodukt von Bisfrzyckil).

Wie wir fanden, reagiert l-Thioxo-1.2.3.4-tetrahydro-isochinolinon-(3) (3) rnit o-Phenylendiamin bei 150 - 160" unter Schwefelwasserstoff- und Ammoniak-Ent- wicklung zu einer Verbindung, der wir die Struktur 5.6-Dihydro-benzirnidazo[2. I-a]- isochinolinon-(6)3) (1) zuordnen. Das Stickstoff-Analogon 4 von 1 entsteht durch Einwirkung von o-Phenylendiamin auf Isatosaurehydrid4).

1) A. Bisfrzycki und K. Fussler, Helv. chim. Acta 6, 527 (1923). 2) M. F. Sartori und H. E. Schroeder, J. org. Chemistry 31, 1498 (1966).

3.4) Sieha S . 69.

1970 Reaktionen rnit Benzimidazo [2.1 -u]isochinolinon 69

Da 1 in Ubereinstimmung rnit seiner Struktur im IR-Spektrum eine Absorption bei 1705 cm-1 (-CO-N)5) zeigt, aber keine bei 3000-3500 cm-1 (OH), kann Struktur 5 ausgeschlossen werden. Dariiber hinaus wird die Struktur von 1 durch sein NMR-Spektrum bestatigt, in dem das Singulett bei 5.37 ppm der 5-Methylen-Gruppe zugeordnet wird. Homophthalimid (6) zeigt bei 5.96 ppm ein Singulett fur die 4-Methylen-Gruppe6).

3 Q: + H2No H2N / - 1 -His, -NH3

S

1 kuppelt mit Aryldiazonium-Salzen zu den Azo-Derivaten 7, die auch als Tauto- mere 8 und 9 formuliert werden konnen.

N=N -C6H4 -R N=N -C6H4-R N-NH-CBH,-R

N N N

7 8 9

a: R = H; b: R = CH3(p); c: R = OCH3(o); d: R = NOz(o); e R = B d p )

In Eisessig + N-acetat reagiert 1 leicht mit Aldehyden zu den 5-Aryliden- Derivaten 10. Reduktion von 10a mit Zink-Pulver und Essigsaure fiihrt zur 5-Benzyl-

3) 3a) Bezifferung gemal3 The Ring Index, S. 593, RRI No. 4433, Amer. chem. SOC., Washington 1960. - 3b) Vgl. die Reaktion von I-Thioxo-1.2.3.4-tetrahydro-isochinoli- non-(3) mit einigen Aminen unter HzS-Entwicklung: A . Mustufu, M. I . Ali und A . A . El- Sayed, Liebigs Ann. Chem. 739, (1970), voranstehend. - 3c) Vgl. die Reaktion von Homophthalimid mit Aminen unter Bildung von N-substituierten Homophthalimiden: N. P . Burt-Hof, Bull. SOC. chim. France 1945, 3 13.

4) S. v. Niementowski, Ber. dtsch. chem. Ges. 32, 1456 (1899); E. C. Taylor und F. Yoneda, Angew. Chem. 79, 901 (1967); Angew. Chem., internat. Edit. 6, 878 (1967).

5 ) Ch. Sunnid und V. Poromski, Bull. SOC. chim. France 5 IS] 6, 1629 (1939); H. Lenormant, ebenda [ 5 ] 15, 33 (1948); Ann. Chimie [I21 5, 459 (1950).

6) J. M. Cox, J. E. Elvidge und P. E. Jones, J. chem. SOC. [London] 1964, 1423.

70 A . Mustafa, M. I. Ali und A . A. El-Sayed Bd. 139

Verbindung 11, die rnit Benzylchlorid bei Anwesenheit von Natriumhydroxid zur 5.5-Dibenzyl-Verbindung 12 umgesetzt wird. 12 kann auch direkt aus 1 rnit Benzyl- chlorid und Natriumhydroxid gewonnen werden.

C€l -R 10a: It = CEHS b: R = C&-OCH, (p ) C: R = CeH,-N(CH3)2(p) d: 11 : CsH,-NOz(o) e : R = CH=CH-C6H5

11 12

Mit p-Nitroso-dimethylanilin liefert 1 das 5-Azomethin 13, das mit Salzsaure zum o-Chinon 14 hydrolysiert wird. Wahrend 1 mit Phenylhydrazin unter Ringoffnung 15 liefert, reagiert die 5-Benzyliden-Verbindung 10a sowohl unter Abspaltung der Bemyliden-Gruppe wie unter Ringoffnung zu 15. Andererseits reagieren das Azo- methin-Derivat 13 und das Chinon 14 rnit Phenylhydrazin z m Azo-Derivat 8a. Die Reaktion von 14 entspricht der von Phthalonimiden mit Phenylhydrazin zu 4-Benzol- azo-homophthalimiden7). ~ Der Pyridin-Ring in I wird auch durch Einwirkung von Benzylamin zum Benzylamid 16 geoffnet.

13 HCI 4

10a 1

14

7) A . Meyer und R. Vittenet, Ann. Chimie [lo] 17, 272 (1932).

1970 Reaktionen rnit Benzimidazo [2.1 -a]isochinolinon 71

Wie gefunden wurde, kuppelt das lineare Analogon von 1, 11-0x0-6.1 l-dihydro- benzimidazo[l.2-b]isochinolin (2), rnit Aryldiazoniumsalzen zu den Arylazo-Deri- vaten 17 (oder Tautomeren). Die Verbindung 17a kann auch durch Einwirkung von Phenylhydrazin auf 6.11-Diazo-6.1 1-dihydro-benzimidazo[l .2-b]isochinolin (18) her- gestellt werden. Das Dion 18 bildet mit Hydroxylamin das entsprechende Oxim 19 (bzw. Tautomere).

0

17a: R = I3 b: R = CH3

Beschreibung der Versuche Die Schmelzpunkte sind nicht korrigiert.

6-Oxo-5.6-dihydro-benzirnidazo[2.I-a]isochinolin (1). -- Es wird nach Lit.3b) hergestellt und fluoresziert in alkalischer athanol. Losung gelblich. - IR-Spektrurn: 1705 (-CO -N-), keine Absorption bei 3000-3500 cm-1 (OH). - NMR-Spektrum: 5.37 ppm (s, 5-Methylen- Gruppe).

5-Arylazo-6-oxo-5.5-dihydro-benzimidazo[2.l-a]isochinoline 8a- e. - 0.5 g (2 mMol) 1 in 50 ccm Pyridin werden unter Eiskuhlung rnit der aquimolaren Menge des entsprechenden Aryldiazoniumsalzes (hergestellt aus 2 mMol Amin, 2 ccm konz. Salzsaure, 2 ccm Wasser und 0.2 g Natriumnitrit) 1 Stde. bei 0" stehengelassen und rnit 100 ccm Wasser verdiinnt. Der abfiltrierte Niederschlag wird mit Wasser gewaschen und umkristallisiert (Losungsmittel s. Tab. 1). Die Arylazo-Verbindungen 8a- e (Tab. 1) sind orangefarben und schmelzen unter Zersetzung.

6-0xo-5-benzyliden-5.6-dihydro-benzimidazo~2.l-a]isochinoline 10a- e. - 1 g 1 und 2 g Na-acetat (HzO-frei) in 100 ccm Eisessig werden rnit der aquimolaren Menge Aldehyd 2 Stdn. unter RiickfluR gekocht. Es wird abgekuhlt, rnit Wasser verdiinnt, filtriert und rnit Wasser gewaschen. Die Benzyliden-Derivate 10a-e (Tab. 2) sind gelb und farben sich rnit konz. Schwefelsaure rot.

6-Oxo-5-benzyl-5.6-dihydro-benzimidazo~2.I-a]isochinolin (11). - 0.5 g Benzyliden- Verbin- dung 10a werden in 50 ccm siedendem Eisessig gelost und heiR mit 1 g Zink-Pulver portions- weise versetzt. Es wird 1 Stde. unter RiickfluD gekocht, heiR filtriert und das Filtrat mit 25 ccm

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Wasser verdunnt. Der Niederschlag wird mit Wasser gewaschen und aus Athano1 umkristalli- siert. Ausbeute 0.3 g (60%) gelbe Kristalle vom Schmp. 125". Die alkalische athanol. Losung von 11 fluoresziert gelblichgrun.

C22H16N20 (324.4) Ber. C 81.46 H 4.97 N 8.64 Gef. C 81.52 H 4.82 N 8.56

Tabelle 1. 5-Arylazo-6-oxo-5.6-dihydro-benzimidazo[2.1 -a]isochinoline 8

Schmp. Ausbeute Summenformel Analysen Nr. (umkrist. aus) [ "/, d. Th.] (Mo1.-Gew.) C H N

8a 250"

b 245"

C 280"

d 321"

e 272"

(Dioxan)

(Essigsiure)

(Dioxan)

(Nitrobenzol)

(Essigsaurc)

82 CziH14N40 Ber. 74.54 4.17 16.56 (338.4) Gcf. 74.25 4.15 16.44

73 hN40 Ber. 74.98 4.58 15.90 (352.4) Gef. 74.77 4.45 16.12

88 C22H i 6 N 4 0 2 Ber. 71.72 4.38 15.21 (3 6 8.4) Gef. 71.54 4.33 15.13

77 CziHi3Ns03 Ber. 65.79 3.42 18.27 (3 83.4) Gef. 65.63 3.25 18.14

66 CXHI 3BrN40 Ber. 60.45 3.14 13.43 (41 7.3) Gef. 60.32 3.22 13.32

Tabelle 2. 6-0xo-5-benzyliden-5.6-dihydro-benzirnidazo[2.1 -a]isochinoline 10a - e

Nr. Schmp. Ausbeute Summenformel Analysen (umkrist. aus) [ % d. Th.] (Mo1.-Gew.) C H N

10a 176" 73 (Essigsaure)

b 185" 68 (Athanol)

C 118" 62 (waiBr. Dioxan)

d 240" 65 (Dioxan)

e 228" 72 (Dioxan)

Ber. 81.97 4.38 9.69 Gef. 81.74 4.47 8.33 Ber. 78.39 4.58 7.95 Gef. 78.11 4.62 7.72 Ber. 78.88 5.24 11.50 Cef. 78.65 5.20 11.43 Ber. 71.91 3.57 11.44 Gef. 71.84 3.64 11.25 Ber. 82.74 4.63 8.04 Gef. 82.77 4.46 8.21

6-0xo-5.5-dibenzyl-5.6-dihydro-henzimidazo~2.l-a]isochino~in (12). - a) Zu 0.5 g 11, gelost in 20 ccm khano l , und 0.15 g NaOH in 10 ccm Wasser werden in 0.25 g frisch dest. Benzyl- chlurid gegeben. Nach 2stdg. Kochen (RiickfluR) ist die Fluoreszcnz verschwunden; es wird mit Wasser verdunnt und abgekuhlt. Der Niederschlag wird aus khan01 umkristallisiert. Ausbeute 0.4 g (62.5 %) farblose Kristalle; Schmp. 137".

C29HzzN20 (414.5) Ber. C 84.03 H 5.35 N 6.76 Gef. C 83.75 H 5.41 N 6.62 b) Analog aus 1 g 1, gelost in 50 ccm khano l , 20 ccm Wasser und 0.25 g NaOH mit 1.1 g

dest. Eenzyichlorid. Schmp. 137", Misch-Schmp. ohne Depression mit dem nach a) herge- stellten Produkt.

1970 Reaktionen rnit Benzimidazo [2.1 -a]isochinolinon 73

6-Oxo-5-[p-dimethylamino-phenylimino]-5.6-dihydro-benzimidazo[2.I-ajisochinolin (13). - Eine Losung von 0.7 g p-Nitroso-dimethylanilin in 25 ccm Athano1 wird bei 5" rnit 2 n NaOH schwach alkalisch gemacht und mit 1.1 g 1 in 100 ccm Dimethylformamid versetzt. Es wird noch 30 Min. bei Raumtemperatur geriihrt. Nach Zugeben von Wasser fallen aus der dunkel- blauen Losung graugrune Nadeln aus. Ausbeute 0.9 g (57 %), Schmp. 232" (aus Dioxan).

Gef. C75.67 H4.76 N 15.11 C ~ ~ H I ~ N ~ O (366.4) Ber. C 75.38 H4.95 N 15.29

5.6-Dioxo-5.6-dihydro-benzimidazo[2.I-aJisochinolin (14). - Zu 5 g 13 in 125 ccm Essig- saure werden 20 ccm 2 n HCI getropft. Nach 30min. Ruhren bei Raumtemperatur werden 125 ccm Wasser zugegeben, und es wird 10 Min. geruhrt. Ausbeute 2.8 g (83 %) gelbe Nadeln vom Schmp. 255" (aus Nitrobenzol).

C15HsN202 (248.2) Ber. C 72.57 H 3.25 N 11.29 Gef. C 72.26 H 3.38 N 11.41

2-[o-Phenylhydrazinocarbonyfrnethyl-phenyl]-l H-benzimidazol (15). - a) 1 g 1 und 2 ccm Phenylhydrazin werden 1 Stde. auf 100" (Bad) erhitzt. Dann wird rnit wenig Athanol verrieben und aus #than01 umkristallisiert. Ausbeute 0.95 g (63.6 %) farblose Kristalle vom Schmp. 198-200°.

C~lH18N40 (342.4) Ber. C 73.66 H 5.29 N 16.36 Gef. C 73.55 H 5.48 N 16.24

b) Analog aus 1 g 10a und 2 ccm Phenylhydrazin. Es wird rnit Petrolather (40-60") ver- rieben und aus Athano1 umkristallisiert. Ausbeute 0.6 g (56 %) farblose Kristalle; Schmp. 198", Misch-Schmp. ohne Depression mit dem nach a) hergestellten Produkt. - Die Mutterlauge enthalt Benzaldehydphenylhydrazon vom Schmp. und Misch-Schmp. 155" (aus khanol) .

Reaktion von 13 mit Phenylhydrazin: Eine Losung von 0.2 g 13 in 20 ccm Eisessig wird rnit 0.1 ccm Phenylhydrazin versetzt und 15 Min. gekocht (RiickfluR). Die urspriinglich dunkel- blaue Farbe verschwindet, und 0.12 g orangefarbene Kristalle fallen aus. Schmp. 248" (aus Dioxan), Mischprobe rnit 8 a ohne Depression.

Reaktion von 14 mit Phenyfhydrazin: Analog ergeben 0.2 g 14 in 20 ccm Eisessig mit 0.1 ccm Phenylhydrazin 0.15 g 8 a (Mischprobe) vom Schmp. 250" (aus Dioxan).

2-[o-Benzylcarbamoyfmethyl-phenyl]-l H-benzimidazol(l6). - 1 g 1 und 2 ccm Benzylamin werden 1 Stde. auf 100" (Bad) erhitzt, abgekiihlt und mit wenig Athanol verrieben. Ausbente 0.7 g (48 %) farblose Kristalle vom Schmp. 204" (aus Athanol).

C22H19N30 (341.4) Ber. C 77.39 H 5.61 N 12.31 Gef. C 77.06 H 5.40 N 12.56

6-Arylazo-lI-oxo-6.Il-dihydro-benzimidazo[l.2-b]isochinoline 17a- c. - Analog 8 (S. 71) aus ll-Oxo-6.11-dihydro-benzimidazo[l.2-b]isochinolin (2) und den entsprechenden Aryl- diazoniumsalzen. Die Verbindungen 17a- c werden aus Dioxan umkristallisiert. Sie sind gelb bis orangefarben und schmelzen unter Zersetzung.

Benzolazo-Verbindung 17a: Ausbeute 1.2 g (85 %), Schmp. 276". C21H14N40 (338.4) Ber. C 74.54 H 4.17 N 16.56 Gef. C 74.71 H 4.22 N 16.30

p-Tolylazo-Verbindung 17b: Ausbeute 1.2 g (SO%), Schmp. 298".

C22Hi6N40 (352.4) Ber. C 74.98 H 4.58 N 15.90 Gef. C 74.96 H 4.74 N 16.19

p-Brom-phenylazo- Verbindung 17c: Ausbeute I .28 g (72 %), Schmp. 260". Cz1H13BrN40 (417.3) Ber. C 60.45 H 3.14 N 13.43 Gef. C 60.22 H 3.25 N 13.61

74 A . Mustafa, M. I. Ali und A. A. El-Sayed Bd. 739

17a uus 6.1 I-Diazo-6.11-dihydro-benzimiduzo[~.2-b]isochino~in~~ (18): Eine Suspension von 0.2 g 18 in 10 ccm Eisessig wird mit 0.1 ccm Phenylhydruzin versetzt und 10 Min. unter RuckfluB gekocht. Ausbeute 0.18 g (66%) orangefarbene Kristalle vom Schmp. 275" (aus Dioxan); Mischprobe ohne Depression.

Il-Oxo-6-onirnino-6.II-dihydro-benzimiduzu~l.2-b~isochinolin (19). - 0.5 g 18 werden mit 0.5 g Hydroxylumin-hydrochlurid 4- 1 g Natriumacetat in 20 ccm Eisessig gelost und 1 Stde. unter Riickflun gekocht. Die gelblichen Kristalle werden abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Ausbeute 0.4 g (75 %) farblose Kristalle vom Schmp. 250-252" (aus Nitrobenzol).

Cl~HgN302 (263.3) Ber. C 68.43 H 3.44 N 15.96 Gef. C 68.51 H 3.59 N 15.81

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