Bull. S O C . Chim. Belg. vo1.86/nol-2/1977

ETUDE DE LA SYNTHESE ET DE LA STRUCTURE DE 2-ARYL-4-METHYL- ET -4-PHENYLOXAZOLINE-5-ONES.

A. MAQUESTIAU, Y. VAN HAVERBEKE, J.J. VANDEN EYNDE et G. CRUNELLE.

l i n i v e r s i t d d e 1 ' E t a t d Mona, S e r v i c e d e Chimie O r g a n i q u e , 7000 Mona ( B e l g i q w e ) .

Received 26/10/76 - Accepted 20/12/76.

ABSTRACT.

The dimerisation of 2-aryl-4-methyloxazolin-5-ones is observed a s main reaction when the synthesis occurs in pure acetic anhydride.The cyclisation of a few phenylbenzoylaminoacetic acids leads to the formation of separable tau- tomers. The equilibrium oxazolin-5-one = oxazolium-5-oxide is highly depen- dent o n the substituent at position 2 .

INTRODUCTION.

G. HOFLE, W. STEGLICH et H. DANIEL(') ont montre recemment que certaines 2-aryl-~-ph6nyloxazoline-5-ones sont isolables sous la forme 4H ou mgsoionique et que le passage d'une structure 3 l'autre peut s'effectuer selon le schgma:

4H X p-C1 ; H rngsoionique

Les r6sultats recueillis dans notre laboratoire au sujet de la synthsse et de la tautomgrie de diverses azlactones sont donnds ci-dessous.

RESULTATS EXPERIMENTAUX.

H, /CH3

H , N / C ' C so A c 2 0 I I - produit (voir tableau 1)

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La cyclisation dans l'anhydride ac6tique des trois N-benzoylalanines Btudiges conduit a la formation de produits dont la valeur 6lev6e de la fr6quence de vibration v(C=O) observee, en infra-rouge, tant 3 l'btat solide qu'en solution, caractbrise la forme 4H du noyau oxazolonique ( tableau 1A ) . Toutefois, en RMN protonique, le groupe mgthyle en position 4 de l'hbt6rocycle apparast, 2 6 = 1,8 ppm, sous la forme d'un singulet et l'hydrogsne labile n'a pu Stre d6tect6. Enfin, dans le cas des dbrives 2-para chloroph6nyl6 et 2-para toluoyl6, l'absen- ce de couplage 'J[C,-HI en RMN 13C ( tableaux 1B et 1C 1 , nous incite 1 proposer une structure de type 4,4'-bis"2-aryl-4-m6thyloxazoline-5-onel. Un dimsre semblable a d6ja 6tb isole par H. GOTTHARDT et ~011.'~) come produit secondaire de la synthsse de la 2,4-diphbnyloxazoline-5-one.

TABLEAU 1.

X l*pp$&x 11

0 0 0 0

~~~ ~~~~

Tableau 1A. Frbquence de vibration v ( C = O ) des 4,4'-bis 12-aryl-4-m6thyl- oxazoline-5-onesl. (en cm-l).

X p-c1 P-CH3 P-NOz Solv ant

K Br 1815 1812 1825 CHC 1 1820 1820 1825

Tableau 1B. Spectres de R.M.N.13C - dgplacements chimiques (en ppm). (solvant : CDC13).

X 6C2 6C,+ 6C5 6C6 6C7 6C8 6Cg 6Cl0 6Cll c1 162 72 176 17 124 129 129 140 - CH3 162 72 177 18 127 12 9 131 144 2 2

- Tableau 1C. Spectres de R.M.N.l3C - constantes de couplage 'J[C-H].(en Hz)

(solvant : CDC13).

X 'J[C6-H1 'J[C8-H1 'J[C,-HI '5 [C l-H1

c1 132 168 168 - 131 162 162 12 3 CH3

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RCalisQe en prCsence d'acide perchlorique selon la rnethode de G.V. BOYD et coll. ( 3 ) , la cyclisation conduit b la formation d'azlactones monom&res come le prouvent les analyses spectroscopiques realisees sur la 2-[parachloroph6- nyll-4-m~thyloxazoline-5-one (tableau 2). En RMN protonique, le groupement mC- thyle est coup16 b l'hydrogsne labile ; la valeur de la constante (7-8 Hz) tra- duit une interaction b travers 3 liaisons telle que celle que l'on s'attend b

trouver dans une structure carbonylee non conjuguge (4H). Cette structure est Qgalernent mise en Cvidence, en solution chloroformique, par l'existence des couplages 'J[C,-HI, 2J[C4-C-HI et 2J[C-C4-Hl.

TABLEAU 2.

Spectres de RMN de la 2-[parachloroph6nyll-4-m6thyloxazoline-5-one,

10 BA 0 N*H3 0 O CI

rableau 2A. : RMN protonique ( 6 en ppm).

Solvant CC14 CDC13 CD3CN CS2 C6H6 (CD3)2S0 (CD3)2C0 C5H5N

6C,-i(q) 4 , 4 4,5 495 4 7 3 3 9 8 4 97 4 $6 4 $7 6CH3 ( d ) 1,6 1,5 1,5 1,5 191 195 136 1,5 -

6 aromatique : entre 7,3 et 8,l ppm. ( q ) : quadruplet ; (d) : doublet ; J = 7-8 Hz.

:ableau 2B. : RMN 13C ; solvant : CDC13 ( 6 en ppm ; J en Hz).

C2 c4 c5 '6 c7 c8 c9 clo 6 161 61 179 17 125 129 12 9 139

- - - 'JLC-HI 14 5 13 1 173 17 3 - !J[C4-C6-AI = 4 Hz ; 'J[C -C -HI = 8 Hz. 6 4

X = p-C1 ; p-CH3 ; p-N02 ; m,m'-(N02)2

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Les spectres I.R. en phase solide des ddrives 2-paranitroph6nylB et 2-parachlo- rophenyle presentent les bandes d'absorption caracteristiques de la forme me- soionique carbonylge ( v(C=O)vers-1820

-1 cm ) .

L'intensite relative de ces pic6 depend des conditions expgrimentales (Tableau 3).

( v((fi2H) entre 2500 et 3 0 0 0 cm-l ) et

TABLEAU 3 . (+ 1

Intensite relative des bandes v(C=O) et v( N-H) en fonction de la temperature et du substituant ( I . R . - KBr).

X To du milieu Intensit6 Intensite (t)

V( N -HI reactionnel v(C-0)

P-NOz 6OoC nulle trBs intense 1 o o o c trss faible forte 130'C faible moyenne

p-c1 6OoC trSs intense nulle lO0OC moyenne faible 13OoC nulle intense

m,m '-(NOZ ) 2 6 O o C y 100°Cy 13OoC trBs intense nulle

P- CH3 6OoCy 100°Cy 130°C trSs intense nulle

Les deux structures isomsres sont sdparables par extraction au moyen d'un solvant inerte (CHC13, CC14). Par ailleurs, la forme 4H de la 2-[parachloroph&- nyll-4~ph~nyloxazoline-5-one ne tautomerise pas en solution 1 tempgrature ordi- naire (Tableau 4 ) .

TABLEAU 4 .

Spectres de RMN d e la Z-[paruchloroph~nyll-4-phdnyloxazoline-5-one (4H). (6 en ppm) .

Solvant CC14 CDC13 CD3CN C6D6 .(CH3)*CO (CH3l2SO HCON(CH312 CF3C02H

6Cq-H 5,4 5,5 5,7 4,9 5 y 9 5 ' 6 6 ,o 6 3 2

Garomatiques : entre 6,9 et 8,5.

L Le d6placement de l'equilibre nscessite par consequent le franchissement d'une barrisre inergetique trop importante. Ce n'est en effet qu'a haute temperature (130'C) que nous avons isold la 2-[pa- ranitroph~nylI-4-ph~nyloxazoline-5-one ( ¶ H I non ddcrite 2 ce jour.

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Le substituant en position 2 joue un rBle important dans la distribution des niveaux 6nerg6tiques. En effet, dans le cds des produits Z-phgnyle et 2-pa- rachlorophknyl6, les interactions solvant-solutk sont suffisantes pour stabili- ser l'isomsre 4H dans les milieux aromatiques''). Enfin, si les derives 2-paratoluoyl6 et 2-m,m'-dinitrophBny16 existent sous la seule forme carbonylee non conjuguee, ce fait est attribuable soit 2 la haute stabilit6 de cette structure, soit 1 la valeur 6lev6e de la barrisre 6nergkti- que qui sdpare les tautomsres.

CONCLUSIONS.

La cyclisation des N-benzoylalanines en la seule presence d'anhydride ac6- tique conduit 1 la formation de 4,4'-bis [2-aryl-Y-m6thyloxazoline-5-onesl. L'adjonction d'acide perchlorique au milieu rsactionnel permet d'isoler des az- lactones monom6res et de prevenir les hCt6rocyles de toute dggradati~n'~).

Par dgshydratation des derives N-benzoyl6s de la C-phgnylglycine, on ob- tient,selon les conditions exp6rimentales un melange d'isomsres 4H ou m6soioni- que separables par extraction et pouvant &re considgr6s comme produits cine- tique ou thermodynamique. Le dkplacement de 1'6quilibre vers l'une ou l'autre forme est li& principale- ment i la substitution en position '2 de l'oxazolone.

PARTIE EXPERIMENTALE.

1. Spectroscopie. Spectroscopie de RMN protonique : Varian XL 100-15. Spectroscopie de RMN I3c

Les frequences sont exprimdes par rapport au T.M.S., utilis6 comme referen- ce interne, Spectroscopie infra-rouge : Perkin-Elmer 1576. Les solvants employes sont de qualit6 Uvasol.

: Bruker WP 60.

Les essais sont rbalis6s en m6langeant des quantit6s 6quimol6culaires d'an- hydride acdtique et de N-benzoylalanines. Les reactions sont effectu6es pendant 90 minutes b 60, 100 ou 130'C. Les produits obtenus sont g6nGrale- ment contarnines par des acides benzoiques substitugs qui sont sdpares par extraction au chloroforme. 4,4'-bis [2-paratoluoyl-4-m6thyloxazoline-S-onel F. : 208-ll'C 4,4'-bis "2-parachloroph6nyl -Y-m~thyloxazol ine-5-onel F. : 166-8'c 4,4'-bis [2-paranitroph6nyl-4-m6thyloxazoline-5-onel F. : 137-8'c

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---- 2-aryl-4-ph6nyloxazoline-S-ones. ---- --- - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2-paranitroph6nyl-4-ph~nyloxazoline-5-one (4 .3 ' ) F. : 163-5OC. 2-rn,m'dinitroph6nyl-4-ph6nyloxazoline-5-one (4.3') F. : 1 7 5 - 7 O C

2-paratoluoyl-4-ph6nyloxazoline-5-one ( 4 H ) F. : 190-loC.

BIBLIOGRAPHIE.

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4. A.W. INGERSOLL, R. ADAMS, J. Amer. Chem. S o c . , 5, 2 9 3 3 ( 1 9 2 2 ) .

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