Orthoamide und Iminiumsalze, LXXXVIII. Synthese N,N,N′,N′,N″,N″-persubstituierter Guanidiniumsalze aus N,N′-persubstituierten Harnstoff/Säurechlorid-Addukten**

1.1 Phosgenfreie Synthese für N,N,N′,N′,N″,N″-persubstituierte Guanidiniumsalze

N,N,N′,N′,N″,N″-persubstituierte Guanidiniumsalze haben in den letzten Jahren aus den verschiedensten Gründen das Interesse der Chemiker auf sich gezogen. Zum einen sind sie wertvolle Bausteine bei der Synthese von Orthoamid-Derivate der Kohlensäure [2, 3], der Ameisensäure [4, 5], aromatischer und heteroaromatischer Carbonsäuren [5, 6], Cyclopropan- sowie Alken- und Allencarbonsäuren [5] und Alkincarbonsäuren [5–10]. Zum anderen existiert eine Reihe von peralkylierten Guanidiniumsalzen, deren Schmelzpunkte unter 100 °C liegen, die daher definitionsgemäß auch als ionische Flüssigkeiten angesprochen werden können [11–16]. Peralkylierte Guanidiniumsalze lösen sich in vielen polaren und unpolaren aprotischen Lösungsmitteln sehr gut. So lassen sich z. B. Nitrile und Acylcyanide usw. aus Alkyl- bzw. Acylhalogeniden und N,N,N′,N′,N″,N″-Hexaethyl-guanidiniumcyanid in Benzol bzw. Dichlormethan herstellen [17]. Peralkylierte Guanidiniumsalze wurden auch als Phasentransferkatalysatoren in Betracht gezogen [13, 14, 17], und mittlerweile existiert eine reichhaltige Patenliteratur zu Umsetzungen, bei denen die katalytische Wirkung in zweiphasigen Systemen ausgenutzt wurde. Besondere katalytische Eigenschaften entfalten Guanidiniumchloride offenbar bei Carboxylierungsreaktionen mit Phosgen und Chlorameisensäurederivaten [18, 19]. Auch bei Halogenaustauschreaktionen an aromatischen und heteroaromatischen Systemen (Halex-Reaktionen) haben sich peralkylierte Guanidiniumsalze bewährt [20]. Peralkylierte Guanidiniumsalze wurden als nicht wässrige Elektrolyte in Batterien vorgeschlagen [21], sie sind auch mit gutem Erfolg als Elektrolyte in photoelektrochemischen Solarzellen verwendet worden [22].

Bei den effektivsten, nicht von Guanidin-Derivaten ausgehenden Synthesen, dienen N,N,N′,N′-Tetraalkylharnstoffe 1 bzw. Tetraalkylthiuramdisulfide 5 als Ausgangsmaterialien. Die Harnstoffe 1 werden aktiviert, indem sie z. B. mit Phosgen [11] bzw. Trifluormethansulfonsäureanhydrid [12] in Chlorformamidiniumchloride 2 bzw. Dikationenethersalze 4 übergeführt werden. Durch Anionenaustausch lassen sich aus den Chloriden 2 Chlorformamidiniumsalze 3 gewinnen [13]. Aus Tetraalkylthiuramdisulfiden 5 und elementarem Chlor sind die äußerst reaktiven Phosgeniminiumsalze 6 zugänglich [23–29] (Schema 1).

Schema 1

Darstellungsverfahren für Chlorformamidiniumsalze 2, 3, Dikationenethersalze 4 und Dichlormethylen-iminiumsalze 6.

Aus den Iminiumsalzen 2, 3, 4, 6 und sekundären Aminen bzw. Dialkyl-trimethylsilylaminen lassen sich N,N′,N″-peralkylierte Guanidiniumsalze 7 herstellen [11–13, 15, 16, 30–32] (Schema 2).

Schema 2

N,N,N′,N″-Peralkylierte Guanidiniumsalze 7 aus Iminiumsalzen 2–4, 6 und sekundären Aminen bzw. Dialkyl-trimethylsilylaminen.

Wir haben nun untersucht, ob sich N,N′-substituierte Harnstoffe durch andere Elektrophile in Iminiumsalze überführen lassen, die sich als Edukte zur Synthese von peralkylierten Guanidiniumsalzen eignen.

2.1 Aktivierung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Thionylchlorid

N,N-Dimethylformamid bildet mit Thionylchlorid ein Addukt 22, das beim Erwärmen unter reversibler Abspaltung von Schwefeldioxid in das Amidchlorid 21 übergeht [64] (Schema 10).

Schema 10

N,N-Dimethyl-chlormethyleniminium-chlorid (21) aus N,N-Dimethylformamid und Thionylchlorid [64].

Wir haben untersucht, ob sich, in Analogie zu dieser Reaktion, aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und Thionylchlorid bzw. Phosphorpentachlorid das Chlorformamidiniumchlorid 2a und daraus das Guanidiniumsalz 9c herstellen lässt (Schema 11).

Schema 11

Bildung des Chlorformamidiniumchlorids 2a aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und Thionylchlorid bzw. Phosphorpentachlorid sowie dessen Umwandlung in das Guanidiniumsalz 9c.

Wird ein Gemisch aus Thionylchlorid und N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) (Stoffmengenverhältnis ≥7:1) 24 h bei 80 °C gerührt, so erhält man das Iminiumsalz 2a mit 63 % Ausbeute. Die Ausbeute an 2a erhöht sich auf 88 %, wenn dem Ansatz ca. 8 ‰ Pyridin (bez. auf die Stoffmenge Thionylchlorid) zugesetzt werden. Zur Erzielung akzeptabler Ausbeuten an 2a scheint ein hoher Thionylchlorid-Überschuss erforderlich zu sein. Denn die Umsetzung von Thionylchlorid mit 1a im Stoffmengenverhältnis 1.3:1 in Gegenwart von 5 % Pyridin liefert 2a nur mit 25 % Ausbeute. Daneben entsteht ein nicht näher untersuchtes gelbes Öl, aus dem sich durch konsekutive Zugabe von trockenem Tetrahydrofuran noch weiteres 2a (ca. 15 %) ausfällen lässt. Wir nehmen an, dass bei der Bildung von 2a das Addukt 23 eine Zwischenstufe ist. Das daraus entstehende 2a lässt sich mit Dimethyl-trimethylsilylamin (15) in das Guanidiniumsalz 9c überführen. Das Guanidiniumsalz 9c lässt sich auch in einer Eintopfreaktion aus 1a, Thionylchlorid und Dimethylamin in Acetonitril herstellen. Dabei wird das bei der Umsetzung von 2a mit Dimethylamin neben 9c entstehende Dimethylaminhydrochlorid durch Zugabe äquivalenter Menge Natronlauge in das flüchtige Dimethylamin umgewandelt.

Bei der Umsetzung von Phosphorpentachlorid mit dem Harnstoff 1a in Acetonitril bei 0 bis 20 °C wird das Chlorformamidiniumchlorid 2a nicht kristallin, sondern – vermutlich durch Phosphorverbindungen verunreinigt – in Form eines hygroskopischen braunen Öls erhalten. Bei der entsprechenden, bei höheren Temperaturen in Tetrachlorkohlenstoff durchgeführten Umsetzung ließ sich rohes 2a mit einer Ausbeute von ca. 85 % gewinnen. Möglicherweise entsteht aus dem Harnstoff 1a und Phosphorpentachlorid primär das Addukt 24, das sich erst bei Temperaturerhöhung unter Abspaltung von POCl₃ in 2a umwandelt. Die, bei Versuchen zur Herstellung des Guanidiniumsalzes 9c in einer Eintopfsynthese aus dem Harnstoff 1a, PCl₅ und überschüssigem Silylamin 15 in Acetonitril, erzielten Ergebnisse, deuten ebenfalls in diese Richtung. Wird die Umsetzung von 1a mit PCl₅ bei 0–20 °C durchgeführt und das Gemisch mit dem Silylamin 15 behandelt, so erhält man als Reaktionsprodukt ein schwarzes Öl, das ca. 38 % des Guanidiniumsalzes 9c enthält. Dagegen lieferte die Umsetzung eines Gemisches, das durch einstündiges Erhitzen von 1a mit PCl₅ in Acetonitril erhalten wurde, mit dem Silylamin das Salz 9c mit einer Ausbeute um 70 %. Nach unseren Erfahrungen ist die Darstellung von 9c nach diesem Verfahren nicht empfehlenswert, weil die Ergebnisse nicht gut reproduzierbar sind. Möglicherweise sind dafür Wasserspuren verantwortlich, die eine gewisse Menge PCl₅ unter Freisetzung von Chlorwasserstoff hydrolysieren was zu unerwünschten Nebenreaktionen mit dem Lösungsmittel führen kann (wie z. B. Amidchloridbildung, Selbstkondensation, Phosphorylierung etc.).

2.2 Guanidiniumsalze und Guanidine aus N,N,N′,N′-tetrasubstituierten Harnstoffen, Phosphorylchlorid und Aminen

Die Vilsmeier-Haack-Synthese spielt sowohl im Labor, als auch im technischen Maßstab eine wichtige Rolle zur Synthese aromatischer Aldehyde [65]. Bei dieser Reaktion fungieren als Elektrophile Addukte 25 aus N,N-disubstituierten Formamiden und Phosphorylchlorid, deren Natur lange Zeit umstritten war und die auch als Vilsmeier-Haack-Salze bezeichnet werden (Abb. 1). NMR-spektroskopische Untersuchungen des N,N-Dimethylformamid/POCl₃-Addukts haben gezeigt, dass es sich dabei um ein Gleichgewichtsgemisch aus den Iminiumsalzen 27 und 28 handelt [66], wobei das Gleichgewicht nahezu vollständig auf der Seite von 28 liegt (Schema 12).

Abb. 1

Allgemeine Formulierung von Vilsmeier-Haack-Addukten und von Addukten aus N,N,N′,N′-Tetraalkylharnstoffen und POCl₃.

Schema 12

Verlauf der Bildung des Vilsmeier-Haack-Reagenzes.

Auch N,N,N′,N′-Tetraalkylharnstoffe bilden mit POCl₃ Addukte 26, bei denen es sich nach NMR-spektroskopischen Untersuchungen ebenso um Gleichgewichtsgemische von Iminiumsalzen 29 und 30 handeln dürfte [66] (Schema 13). Dabei wurde festgestellt, dass die Gleichgewichtseinstellung zwischen dem Harnstoff 1a und POCl₃ zu dem Addukt 29a langsam verläuft, wogegen sich das Gleichgewicht 29 ⇆ 30 schnell einstellt. In Methylenchlorid verlaufen die Reaktionen langsamer als im polaren Acetonitril. Die Reaktivität von Säureamiden bzw. Harnstoffen gegenüber POCl₃ ist folgendermaßen abgestuft: N,N-Dimethylformamid > N,N-Dimethylacetamid > N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff > N,N,N′,N′-Tetrabutylharnstoff.

Schema 13

Iminiumsalzgemische 29/30 aus Harnstoffen 1 und Phosphorylchlorid.

Für die Existenz von Addukten 29, 30 spricht auch, dass aus dem Addukt 26c und HPF₆ das Chlorformamidinium-hexafluorphosphat 31 entsteht, das sich mit Kaliumfluorid in das Fluorformamidinium-hexafluorphosphat 32 überführen lässt [67] (Schema 14).

Schema 14

Halogenformamidiniumsalze 31, 32 aus dem N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff/POCl₃-Addukt (26c) [67].

Die Addukte 26a–d wurden mit aromatischen Aminen umgesetzt. Aus den Kondensationsprodukten konnten mit Natronlauge die entsprechenden Guanidine 33 freigesetzt werden [68] (Schema 15). Später wurden aus dem Addukt 26c und aromatischen Aminen eine Vielzahl von N-Aryl-N′,N′,N″,N″-tetramethyl-guanidinen vom Typ 33 dargestellt [69, 70]. Diese Guanidinsynthese ist in der Folgezeit noch des öfteren genutzt worden [71–75].

Schema 15

N-Arylguanidine 33 aus Harnstoff/POCl₃-Addukten 26 und aromatischen Aminen.

In neuerer Zeit wurden vor allem Addukte aus heterocyclischen Harnstoffen wie Dihydroimidazolon [76–81] und Dihydro- und Tetrahydropyrimidon-Derivaten [82, 83] und POCl₃ mit Aminen zu Guanidinen umgesetzt, auch C–C-Verknüpfungen sind mit solchen Addukten an Indolen gelungen [84]. Anstelle von POCl₃ kann offenbar auch Phosphorsäuredimethylester-chlorid verwendet werden [85].

Wir haben nun untersucht, ob sich aus N,N,N′-Trialkyl-N′-aryl-harnstoffen (36a, b) N,N-Dialkyl-N′,N′-diaryl-harnstoffen 36c, d bzw. dem N,N,N′-triaryl-N′-methylharnstoff 36e und POCl₃ Addukte bilden, die mit aromatischen Aminen zu den entsprechenden Guanidinen umgesetzt werden können. Die dazu benötigten Harnstoffe 36 wurden aus den Carbamoylchloriden 34 und den entsprechenden Aminen 35 hergestellt (Schema 16).

Schema 16

N,N′-Persubstituierte Harnstoffe 36 aus N,N-disubstituierten Carbaminsäurechloriden 34 und sekundären Aminen 35.

Die Umsetzung von POCl₃ mit den Harnstoffen 36a, b in Benzol zu Addukten 29b, c verläuft nur unvollständig. Lässt man auf die Gleichgewichtsgemische die Aniline 37a–c einwirken, so erhält man nach der wässrig-alkalischen Aufarbeitung Gemische, die aus den Harnstoffen 36 den Guanidinen 38 und den Anilinen 37 bestehen. Aus diesen lassen sich die Aniline auswaschen, jedoch sind die Gemische aus dem Harnstoff 36a und den Guanidinen 38 nicht auf einfache Weise trennbar. Werden sie aber mit Methyliodid umgesetzt, so lassen sich die reinen Guanidiniumiodide 39a, b isolieren (Schema 17). Durch Auslesen wurden aus den Gemischen der Verbindungen 36a und 38b bzw. 36a und 38c Kristalle von 38b bzw. 38c erhalten, die Kristallstrukturanalysen ermöglichten, deren Ergebnisse bereits publiziert wurden (38b [86], 38c [87]).

Schema 17

Darstellung N,N′,N″-persubstituierter Guanidine 38 und deren Umwandlung in Guanidiniumiodide 39.

Bei der Umsetzung von POCl₃ mit den Harnstoffen 36c–e scheinen sich – wenn überhaupt, dann nur in geringem Umfang – Addukte vom Typ 29 zu bilden. Denn bei der Einwirkung von Anilin auf die Gemische wurde keine signifikante Guanidinbildung beobachtet. Die dabei zurückgewonnenen Harnstoffe könnten allenfalls eine sehr geringe Menge der erwarteten Guanidine enthalten.

Da Thioharnstoffe leichter und selektiver zu Chlorformamidiniumchloriden reagieren als die Sauerstoffanaloga [49, 88], haben wir die Thioharnstoffe 41a, b in bekannter Weise durch Schwefelung der kommerziell verfügbaren Sauerstoffanaloga 40 mit P₄S₁₀ hergestellt (Schema 18).

Schema 18

Darstellung der Thioharnstoffe 41a, b aus Harnstoffen 40a, b und P₄S₁₀.

Versuche, die Thioharnstoffe 41a, b mit POCl₃ und Anilin zu den Guanidinen 42a, b umzusetzen, schlugen fehl (Schema 19).

Schema 19

Fehlgeschlagene Versuche zur Synthese der Guanidine 42 aus Thioharnstoffen 41, POCl₃ und Anilin.

Erfolgreicher verlief die Umsetzung von 41a mit Phosgen in Acetonitril. Das so erzeugte Chlorformamidiniumchlorid 43 wurde als Rohprodukt mit N-Methylanilin zum sehr hygroskopischen Guanidiniumchlorid 44a umgesetzt, das zur Charakterisierung in das Guanidiniumtetraphenylborat 44b überführt wurde (Schema 20).

Schema 20

Darstellung der Guanidiniumsalze 44 aus dem Thioharnstoff 41a über das Chlorformamidiniumchlorid 43.

Das Iodid 44c ist seit geraumer Zeit bekannt. Das Salz wurde durch Umsetzung von Methyliodid mit N,N′,N′-Triphenyl-guanidin in Gegenwart von Natriumhydrid in N,N-Dimethylformamid dargestellt [89].

In einer Diplomarbeit [90] ist die Synthese von N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethylguanidiniumchlorid (9c) aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) Phosphorylchlorid und Dimethyl-trimethylsilylamin (15) beschrieben (Schema 21). Auch in der Patentliteratur [74, 75] finden sich Synthesen für N,N′,N″-peralkylierte Guanidiniumsalze, die von N,N,N′,N′-Tetraalkylharnstoffen und POCl₃ ausgehen. Dabei werden die Harnstoff/POCl₃-Addukte durch Erhitzen der Edukte in Toluol (entweder 2 h bei 60 °C oder 1 h bei 70 °C) hergestellt und mit sekundären Aminen umgesetzt. In den dabei entstehenden Salzgemischen werden die Ammoniumsalze durch Zugabe äquivalenter Mengen Natronlauge in freie Amine übergeführt. Aus den verbleibenden Salzgemischen werden die Guanidiniumchloride mit organischen Lösungsmitteln wie Methylenchlorid herausgelöst. Die sehr effektive Trennmethode für derartige Salzgemische wurde bereits früher bei der Synthese von Guanidiniumsalzen aus Chloroformamidinium-chloriden ausgearbeitet [11]. In einigen orientierenden Versuchen haben wir geprüft, in welchem Umfang die Ausbeuten, mit denen das Guanidiniumsalz 9c erhalten wird, von den Reaktionsbedingungen, insbesondere vom Stoffmengenverhältnis der Edukte, beeinflusst werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Schema 21

Bildung von N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) aus dem N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff/POCl₃-Addukt (29a) und Dimethyl-trimethylsilylamin (15) – möglicherweise unter Beteiligung des Dikationenethersalzes 45.

Wie die Ergebnisse der Versuche 1, 3, 5 (Tabelle 2) – die alle unter gleichen Bedingungen durchgeführt wurden – zeigen, wirkt überschüssiger Harnstoff (1a) nicht ausbeutesteigernd. Bei den Versuchen 2 und 4 (Tabelle 2) bei denen hydrolytisch aufgearbeitet wurde, konnte das Guanidiniumsalz 9c mit besseren Ausbeuten gewonnen werden. Dies könnte bedeuten, dass bei einem Harnstoffüberschuss neben den Iminiumsalzen 29a, 30a im Gleichgewicht noch andere Iminiumsalze vorliegen – denkbar wären z. B. Dikationenethersalze 45, wie sie von Maas beschrieben wurden [12, 91], die sich dann mit dem bei der Hydrolyse freigesetzten Amin zu dem Guanidiniumsalz 9c umsetzen [12].

4.1 Umsetzung von 4-Nitrobenzoylchlorid (13) mit N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und Dimethyl-trimethylsilylamin

16.6 g (0.10 mol) 4-Nitrobenzoylchlorid (13) und 11.6 g (010 mol) Tetramethylharnstoff (1a) werden 4 h auf 80–85 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur lässt man über Nacht stehen, wobei der Ansatz fest wird. Nach dem Abkühlen auf 0 °C gibt man 50 mL trockenes Acetonitril zu und tropft innerhalb von 1.5 h langsam 11.7 g (0.10 mol) Dimethyl-trimethylsilylamin hinzu, wobei eine klare Lösung entsteht. Es wird 12 h bei Raumtemperatur gerührt. Die flüchtigen Anteile werden im Rotationsverdampfer im Vakuum entfernt. Der feste Rückstand wird mit siedendem Tetrahydrofuran weitgehend gelöst, die Lösung wird filtriert, beim Erkalten scheidet sich das Produkt ab. Man erhält N,N-Dimethyl-4-nitrobenzamid als leicht gelblichen Feststoff mit Schmp. 93 °C (Lit. [92]: Schmp. 95–97 °C). – IR (ATR): ν = 1689, 1631, 1596 cm^–1. – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 2.88, 3.04 (je s, je 3 H, NMe₂), 7.56–7.62, 8.15–8.28 (je m, je 2 H, Ar). – ¹³C NMR (63 MHz, CD₃CN): δ = 35.2, 39.5 (NMe₂), 124.6, 128.9, 144.3, 149.1 (Ar), 169.8 (CO). – C₉H₁₀N₂O₃ (194.19): ber. C 55.67, H 5.19, N 14.44; gef. C 55.67, H 5.24, N 14.31.

4.2 Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phthaloylchlorid (17) – Versuch zur Fällung der Addukte 18 bzw. 19

5.81 g (50 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und 10.15 g (50 mmol) Phthaloylchlorid (17) werden 5 h auf 90–95 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden dem Gemisch 1.98 g entnommen und mit 3.77 g (11 mmol) Kalignost in 10 mL Acetonitril versetzt. Es wird heiß abfiltriert und das Filtrat bis auf ungefähr die Hälfte eingeengt. Aus dem Filtrat scheiden sich 0.54 g rohe Phthalsäure in Form eines fast farblosen Feststoffs mit Schmp. 209 °C (ab 200 °C beginnende Zers.) (Lit. [93]: Schmp. 210–211 °C). – IR (ATR): ν = 1722, 1602, 1303, 1333 cm^–1. – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 7.93–8.07 (m, ArH). – ¹³C NMR (63 MHz, CD₃CN): δ = 126.4, 132.4, 137.3 (CH-Ar), 164.3 (C=O).

4.3 Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phthaloylchlorid (17) und Dimethyl-trimethylsilylamin (15) im Stoffmengenverhältnis 2:1:2

11.62 g (100 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und 10.15 g (50 mmol) Phthaloylchlorid (17) werden 6 h auf 90–95 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird auf 0 °C abgekühlt, dann werden 50 mL Acetonitril zugegeben. Anschließend tropft man langsam (1.5 h) 11.72 g (100 mmol) N,N-Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zu. Man lässt über Nacht bei Raumtemperatur rühren. Der Ansatz wird im Vakuum (Ölbad 40 °C) eingeengt und der Niederschlag abgetrennt. Das Rohprodukt wird aus DMF umkristallisiert. Man erhält 3.25 g (18 mmol), 36 %) N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) mit Schmp. 285–286 °C, (Lit. [11]: Schmp. 293 °C). – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 2.92 (s, 18 H, NMe₂). – ¹³C NMR (63 MHz, CD₃CN): δ = 40.34 (NMe₂), 164.13 (CN₃).

4.4 N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidinium-tetraphenylborat (9d)

2.02 g (11 mmol) 9c werden in 5 mL Acetonitril gelöst und 3.42 g (10 mmol Natriumtetraphenylborat in 10 mL heißem Acetonitril hinzugegeben, wobei Natriumchlorid ausfällt. Die heiße Lösung wird filtriert. Aus dem Filtrat scheiden sich 2.92 g (63 %) N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethylguanidinium-tetraphenylborat mit Schmp. >300 °C (Zers.) ab. – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 2.83 (s, 18 H, NMe₂), 6.81–6.87 (m, 4 H, Ph), 6.96–7.02 (m, 8 H, Ph), 7.24–7.30 (m, 8 H, Ph). – C₃₁H₃₈BN₃ (463.47): ber. C 80.34, H 8.26, N 9.07; gef. C 80.25, H 8.27, N 9.17.

4.5 N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) durch Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phthaloylchlorid (17) und Dimethyl-trimethylsilylamin (15) im Stoffmengenverhältnis 3:1:3

17.40 g (0.150 mol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und 10.15 g (0.050 mol) Phthaloylchlorid (17) werden 6 h auf 90–95 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird auf 0 °C abgekühlt und es werden 30 mL Acetonitril zugegeben. Anschließend tropft man langsam 17.6 g (0.150 mol) N,N-Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zu. Man lässt noch 2 h bei Raumtemperatur rühren. Der Ansatz wird im Vakuum (Ölbad 40 °C) eingeengt und der Niederschlag abgesaugt. Das Rohprodukt wird aus DMF umkristallisiert. Man erhält 5.08 g (28 mmol, 57 %) N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) mit Schmp. 285–286 °C, (Lit. [11]: Schmp. 293 °C). – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 2.92 (s, 18 H, NMe₂). – ¹³C NMR (63 MHz, CD₃CN): δ = 40.3 (NMe₂), 164.1 (CN₃).

4.6 N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid 9c durch Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phthaloylchlorid (17) und Dimethyl-trimethylsilylamin (15) im Stoffmengenverhältnis 6:1:6

34.8 g (0.30 mol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und 10.15 g (0.050 mol) Phthaloylchlorid (17) werden 4 h auf 90–95 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird auf 0 °C gekühlt und 50 mL Acetonitril zugegeben. Anschließend tropft man langsam 35.2 g (0.30 mol) N,N-Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zu. Man lässt über Nacht bei Raumtemperatur rühren. Der Ansatz wird im Vakuum (Ölbad 40 °C) eingeengt und der Niederschlag abgesaugt. Das Rohprodukt wird aus DMF umkristallisiert. Man erhält 4.3 g (24 mmol, 48 %) N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) mit Schmp. 285 °C. – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN): δ = 2.92 (s, 18 H, NMe₂). – ¹³C NMR (63 MHz, CD₃CN): δ = 40.3 (NMe₂), 164.1 (CN₃).

4.7 In situ-Erzeugung des Chloroformamidiniumchlorids 2a aus 1a und 17 sowie dessen Umsetzung mit 15 zum Guanidiniumsalz 9c

9.63 g (83 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und 8.53 g (42 mmol) Phthaloylchlorid (17) werden 24 h auf 90–95 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird dreimal mit Ether digeriert. Der Rückstand wird bei 0 °C mit 30 mL trockenem DMF versetzt. Zu dem Gemisch tropft man bei 60 °C unter Rühren 9.96 g (85 mmol) Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zu. Das Gemisch wird noch 12 h bei Raumtemperatur gerührt. Das ausgefallene Guanidiniumsalz 9c wird abgetrennt und mit Aceton gewaschen. Ausb.: 4.15 g (55 %) mit Schmp. 284–286 °C.

4.8 N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a) aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und Phthaloylchlorid (17)

Zu 11.6 g (0.10 mol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) tropft man bei Ausschluss von Feuchtigkeit unter Rühren 22.3 g (0.11 mol) Phthaloylchlorid (17). Das Gemisch wird 48 h auf 90 °C erhitzt. Das stark hygroskopische Reaktionsprodukt wird dreimal mit je 40 mL trockenem THF intensiv digeriert, mit 50 mL trockenem Ether gewaschen und dann getrocknet. Ausb.: 11.7 g (68 %) 2a. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.28 (s, 6 H, NMe₂). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 44.5 (NMe₂), 158.8 (C⁺).

4.9 Verlauf der Bildung von N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a) aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und Phthaloylchlorid (17)

Die für die spektroskopischen Untersuchungen erforderlichen Gemische werden analog der nachstehenden typischen Arbeitsvorschrift hergestellt und gegebenenfalls präparativ aufgearbeitet, wobei die dabei erzielten Ausbeuten bis zu 15 % unter denen liegen können, die spektroskopisch ermittelt wurden. Tropft man 6.10 g (30 mmol) 17 bei 90 °C zu 3.50 g (30 mmol) 1a und rührt 17 h bei dieser Temperatur, so erhält man nach dreimaligem Waschen des Produkts mit je 50 mL trockenem THF und einmaligem Waschen mit 50 mL trockenem Ether nach Trocknen im Vakuum 3.4 g (66 %) 2a. Den äquimolaren Gemischen aus 1a und 17 werden zu den in Tabelle 3 genannten Zeiten Proben entnommen und darin ¹H NMR-spektroskopisch der Gehalt an 2a bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

4.10 N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a) aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) und überschüssigem Thionylchlorid (Stoffmengenverhältnis 1:7) in Gegenwart katalytischer Mengen Pyridin

Bei Ausschluss von Feuchtigkeit werden zu 41.6 g (0.35 mol) Thionylchlorid und 0.25 mL (3 mmol) Pyridin unter Rühren 5.8 g (50 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) getropft. Das Gemisch wird unter Rühren 24 h auf 80 °C erhitzt. Das überschüssige Thionylchlorid wird im Wasserstrahlpumpenvakuum (ca. 15 Torr) durch Erwärmen (60 °C) entfernt. Der farblose feste Rückstand wird dreimal mit je 50 mL trockenem Tetrahydrofuran gewaschen und im Ölpumpenvakuum getrocknet. Ausb.: 7.4 g (88 %) stark hygroskopisches N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a).

Wird der Versuch ohne Pyridin durchgeführt, so erhält man 5.4 g (63 %) Chlorformamidiniumchlorid (2a).

4.11 Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Thionylchlorid (Stoffmengenverhältnis 1:1.3) in Gegenwart katalytischer Mengen Pyridin

7.7 g (65 mmol) Thionylchlorid und 0.25 mL (3 mmol) Pyridin werden mit 5.8 g (50 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a), wie vorstehend beschrieben, umgesetzt. Der nach dem Abdestillieren des überschüssigen Thionylchlorids (15 Torr, 60 °C) verbleibende ölige Rückstand wird mit 50 mL trockenem Tetrahydrofuran überschichtet. Nach ca. 2 h werden die ausgeschiedenen Kristalle abgetrennt und im Ölpumpenvakuum getrocknet. Ausb.: 1.5 g (25 %) 2a. Wird das Filtrat im Vakuum erneut eingeengt, so erhält man 4.9 g eines leicht gelb gefärbten öligen Rückstands, aus dem sich durch fortlaufende Zugabe von trockenem Tetrahydrofuran und anschließendem Absaugen noch ca. 1.1 g (15 %) weiteres 2a gewinnen lassen.

4.12 Umsetzung des aus Thionylchlorid und N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) gewonnenen N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorids (2a) mit Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zu N,N,N′, N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid (9c) – Allgemeine Vorschrift

Zu einer Lösung von 5.1 g (30 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a) in 100 mL trockenem Acetonitril lässt man bei Eiskühlung unter Rühren und Feuchtigkeitsausschluss Dimethyl-trimethylsilylamin (15) tropfen. Das Gemisch wird 16 h gerührt, 0.5 h unter Rückfluss erhitzt und dann im Rotationsverdampfer im Vakuum eingedampft. Der feste Rückstand wird abgesaugt und mit 20 mL trockenem Tetrahydrofuran und 20 mL trockenem Aceton gewaschen. Ausb.: 4.5 g (84 %) N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid 9c, gelbstichige Kristalle mit Schmp. 285–286 °C.

4.13 N,N,N′,N′,N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid 9c aus N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a), Thionylchlorid und Dimethylamin

In einem Dreihalskolben bekannter Masse tropft man zu 833 g (7 mol) Thionylchlorid ein Gemisch aus 116 g (1.0 mol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff und 4 g (60 mmol) Pyridin und kocht das Gemisch bei Ausschluss von Feuchtigkeit unter Rühren 18 h unter Rückfluss. Danach destilliert man zunächst im Wasserstrahlvakuum bei 100 °C Badtemperatur und dann im Ölpumpenvakuum bei derselben Badtemperatur das überschüssige Thionylchlorid ab. Durch Wiegen des Kolbens wird überprüft, ob das überschüssige Thionylchlorid vollständig entfernt ist. Die zurückbleibenden gelb-braunen Kristalle werden in ca. 250 mL trockenem Acetonitril gelöst. Unter Rühren leitet man bei max. 10–20 °C ca. 100 g (ca. 2.2 mol) trockenes Dimethylamin ein. Das Gemisch wird 1 h unter Rückfluss erhitzt. Das Acetonitril wird abdestilliert und der Rückstand unter Rühren mit einer kalten Lösung von 10 g (1.0 mol) NaOH in 120 mL Wasser versetzt, wobei Dimethylamin entweicht. Danach wird im Vakuum im Rotationsverdampfer zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit 200 mL trockenem Acetonitril versetzt und das Gemisch auf 40 °C erwärmt. Das ausgeschiedene Kochsalz wird abgesaugt und das klare Filtrat im Vakuum eingedampft. Das so erhaltene rohe Guanidiniumsalz 9c wird aus trockenem Dimethylformamid umkristallisiert und nach Waschen mit trockenem Aceton und trockenem Diethylether im Vakuum getrocknet. Das wasserfreie Salz ist äußerst hygroskopisch und besitzt einen Schmp. von 293 °C. Für Umsetzungen genügt ein Produkt mit Schmp. 286–287 °C. Durch Einengen der Mutterlauge auf die Hälfte des Ausgangsvolumens erhält man weiteres 9c. Ausb.: 151 g (84 %) schwach gelbstichige Kristalle mit Schmp. 291–293 °C.

4.14 Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phosphorpentachlorid in Acetonitril

Zu 10.41 g (50 mmol) PCl₅ in 100 mL Acetonitril werden bei 0 °C 5.81 g (50 mmol) Tetramethylharnstoff 1a zugetropft und anschließend 3 h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird im Rotationsverdampfer bei 30 mbar und einer Temperatur von ∼90 °C eingeengt. Zu dem erhaltenen braunen Öl werden 100 mL Chloroform gegeben und nach 1 h Rühren der Feststoff abgetrennt. Das Filtrat wird im Rotationsverdampfer eingeengt und mit trockenem Tetrahydrofuran gewaschen. Man erhält 5.09 g eines hygroskopischen braunen Öls, das im Wesentlichen aus 2a besteht (¹H-NMR), was einer Ausbeute von ca. 59 % entspricht.

4.15 Reaktion in Tetrachlorkohlenstoff

Zu einer Suspension aus 10.41 g (50 mmol) PCl₅ in 100 mL Tetrachlorkohlenstoff werden bei 0 °C 5.81 g (50 mmol) des Harnstoffs 1a zugetropft, wobei sich sofort ein flockiger Niederschlag bildet. Zunächst wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt und dann 1 h bei 80 °C. Der Niederschlag wird abgesaugt und mit 230 mL trockenem Chloroform aufgenommen. Die Lösung wird filtriert, das Filtrat eingedampft und der Rückstand mit 100 mL trockenem Tetrahydrofuran gewaschen, dann in Acetonitril aufgenommen und abermals filtriert. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 7.30 g (85 %) N,N,N′,N′-Tetramethyl-chlorformamidiniumchlorid (2a).

4.16 Umsetzung von N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) mit Phosphorpentachlorid und Dimethyl-trimethylsilylamin (15)

Umsetzung in Acetonitril bei Raumtemperatur Zu 20.82 g (100 mmol) PCl₅ in 100 mL Acetonitril werden bei 0 °C 11.62 g (100 mmol) Tetramethylharnstoff (1a) zugetropft und anschließend 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Dann werden bei 0 °C 46.91 g (40 mmol) N,N-Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zugetropft und 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Aus dem Reaktionsgemisch wird das gebildete Chlortrimethylsilan über eine Vigreux Kolonne abdestilliert und der Rückstand eingeengt. Man erhält ein schwarzes Öl, welches ca. 38 % 9c enthält (¹H-NMR).

Umsetzung in Acetonitril bei erhöhter Temperatur Zu 20.82 g (100 mmol) Phosphorpentachlorid in 100 mL trockenem Acetonitril werden unter Rühren bei Eiskühlung 11.62 g (100 mmol) Tetramethylharnstoff (1a) zugetropft. Das Kühlbad wird entfernt und das Reaktionsgemisch 1 h unter Rückfluss erhitzt. Dann werden unter Eiskühlung 46.91 g (400 mmol) Dimethyl-trimethylsilylamin (15) zugetropft und anschließend 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Aus dem Reaktionsgemisch wird das entstandene Chlortrimethylsilan über eine 30 cm Vigreux Kolonne abdestilliert und der Rückstand im Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt. Der gelb-braune Feststoff wird nochmals mit Aceton ausgekocht, nach dem Abkühlen abfiltriert und mit Diethylether nachgewaschen. Man erhält 12.6 g (70 %) 9c farbloser Feststoff mit Schmp. 290–291 °C, (Lit. [11]: Schmp. 293 °C). – IR (KBr): ν = 1595 (C=N)⁺ cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 2.92 (s, 18 H, NMe₂). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 40.5 (NMe₂), 164.3 (C⁺).

N,N,N′-Trimethyl-N′-phenylharnstoff (36a) Zu einer Lösung von 5.36 g (50 mmol) N-Methylanilin und 5.5 g (54 mmol) Triethylamin in 10 mL trockenem Acetonitril werden bei 0 °C langsam 5.4 g (50 mmol) Dimethylcarbamoylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril zugetropft. Nach 10-stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch auf 0 °C gekühlt, das ausgefallene Salz abfiltriert und das Filtrat im Rotationsverdampfer bei 50 °C/15 mbar von den flüchtigen Bestandteilen befreit. Der ölige Rückstand wird mit 100 mL Wasser versetzt und fünfmal mit 50 mL Diethylether ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden über Magnesiumsulfat getrocknet und eingedampft. Der ölige Rückstand wird im Ölpumpenvakuum destilliert. Ausb.: 7.6 g (86 %), gelbliches Öl mit Sdp. 105 °C/0.005 mbar (Lit. [94]: Schmp.: 74 °C). Die spektroskopischen Daten sind im Einklang mit den Literaturangaben. – IR (ATR): ν = 1643 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.68 (s, 6 H, NMe₂), 3.19 (s, 3 H, NMe₂), 6.94–7.08 (m, 3 H, ArH), 7.26–7.38 (m, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 37.8 (2 NMe), 39.4 (NMe₂), 123.4, 124.0, 129.3 (Ar-C), 146.8 (Ar-C), 161.6 (C=O).

N,N,N′-Trimethyl-N′-(4-methoxyphenyl)-harnstoff (36b) Wie bei 36a beschrieben, werden 6.9 g (50 mmol) N-Methyl-4-methoxyanilin und 5.5 g (54 mmol) Triethylamin 5.4 g (50 mmol) Dimethylcarbamoylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril umgesetzt. Der nach dem Entfernen der Lösungsmittel verbleibende feste Rückstand wird aus Methyl-tert.-butylether umkristallisiert. Ausb.: 8.2 g (80 %) 36b, farblose Kristalle mit Schmp. 59–60 °C. – IR (ATR): ν = 1638 (C=O) cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 2.63 (s, 6 H, NMe₂), 3.14 (s, 3 H, NMe), 3.79 (s, 3 H, OMe), 6.86 (d, J = 4 Hz, 2 H, ArH), 7.01 (d, J = 4 Hz, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 37.8 (NMe₂), 40.1 (NMe), 55.2 (OMe), 114.5 (ArC), 125.4 (ArC), 127.1 (ArC), 139.9 (ArC), 156.4 (ArC), 162.1 (C=O). – MS ((+)-ESI): m/z = 231.1111 (ber. 231.1104 für C₁₁H₁₆N₂O₂Na, [M+Na]⁺).

N,N-Dimethyl-N′,N′-diphenyl-harnstoff (36c) Wie vorstehend beschrieben, erhält man bei der Umsetzung von 6.7 g (150 mmol) Dimethylamin und 5.5 g (54 mmol) Triethylamin in 30 mL trockenem Acetonitril mit 11.5 g (50 mmol) N,N-Diphenylcarbamoylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril nach dem Entfernen der Lösungsmittel einen öligen Rückstand, der im Vakuum destilliert wird (Sdp. 100 °C/30 mbar). Das ölige Destillat erstarrt beim Stehen zu einem farblosen Feststoff. Ausb.: 9.2 g (77 %) 36c mit Schmp. 71–74 °C (Lit: [95] Schmp.: 70–75 °C). – IR (ATR): ν = 1643 (C=O) cm^–1. – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 37.8 (NMe₂), 40.1 (NMe), 125.4, 127.1, 139.9, 156.4 (ArC), 162.1 (C=O).

N,N-Diethyl-N′,N′-diphenyl-harnstoff (36d) Aus 3.65 g (50 mmol) Diethylamin und 5.5 g (54 mmol) Triethylamin in 30 mL trockenem Acetonitril und 11.5 g (50 mmol) N,N-Diphenylcarbamoylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril erhält man wie bei 36c beschrieben ein Öl, das im Ölpumpenvakuum destilliert wird. Das ölige Destillat erstarrt beim Stehen. Ausb.: 10.8 g (81 %) 36d mit Sdp. 119 °C (0.005 mbar), Schmp. 55 °C (Lit: [96] Schmp. 54 °C). – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 1.04 (t, J = 6.6 Hz, 6 H, Me), 3.23 (q, J = 6.6 Hz, 4 H, NCH₂), 6.87–6.96 (m, 2 H, ArH), 6.99–7.18 (m, 6 H, ArH), 7.22–7.30 (m, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 13.0 (Me), 42.6 NCH₂), 124.4, 126.1, 129.2, 145.0 (ArC), 160.3 (C=O).

N,N-Diphenyl-N′-methyl-N′-(4-methoxy)phenyl-harnstoff (36e) Wie bei der Synthese von 36b beschrieben werden 6.9 g (50 mmol) N-Methyl-4-methoxyanilin und 5.5 g (54 mmol) Triethylamin in 10 mL trockenem Acetonitril mit 11.5 g (50 mmol) Diphenylcarbamoylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril umgesetzt. Der nach dem Entfernen der flüchtigen Bestandteile verbleibende feste Rückstand wird aus Methyl-tert.-butylether umkristallisiert. Ausb.: 13.7 g (83 %) 36e. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.31 (s, 3 H, NMe), 3.62 (s, 3 H, OMe), 6.51–6.57 (m, 2 H, ArH), 6.71–6.79 (m, 2 H, ArH), 6.81–6.89 (m, 4 H, ArH), 6.91–7.01 (m, 2 H, ArH), 7.94–7.12 (m, 4 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 39.6 (NMe), 55.4 (OMe), 114.0 (ArC), 124.6 (ArC), 125.5 (ArC), 127.1 (ArC), 128.7 (ArC), 137.7 (ArC), 144.8 (ArC), 157.4 (ArC), 160.5 (C=O). – MS ((+)-ESI): m/z = 333.1605 (ber. 333.1598 für C₂₁H₂₁N₂O₂, [M+Na]⁺). – C₂₁H₂₀N₂O₂ (332.39): ber. C 75.88, H 6.06, N 8.43; gef. C 75.71, H 6.02, N 8.48.

N,N,N′,N″-Tetramethyl-N′,N″-diphenyl-guanidiniumiodid (39a) Zu einer Lösung von 8.90 g (50 mmol) N,N,N′-Trimethyl-N′-phenylharnstoff (36a) in 30 mL trockenem Benzol werden langsam 7.67 g (50 mmol) POCl₃ in 10 mL Benzol getropft. Nach 8-stündigem Rühren bei Raumtemperatur werden langsam 4.65 g (50 mmol) Anilin in 20 mL trockenem Benzol zugetropft. Der Ansatz wird 18 Stunden bei 80 °C gerührt und danach die flüchtigen Bestandteile im Rotationsverdampfer im Vakuum bei 80 °C/15 mbar entfernt. Der ölige Rückstand wird mit 8.0 g (0.2 mol) NaOH in 50 mL Wasser versetzt und dreimal mit je 50 mL Benzol ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden über MgSO₄ getrocknet und im Rotationsverdampfer eingedampft. Der Rückstand wird mit Methyl-tert.-butylether gewaschen, um die Aminreste zu entfernen. Das Gemisch aus Guanidin und Harnstoff wird mit 14.2 g (0.1 mol) Methyliodid in 20 mL trockenem Acetonitril versetzt und 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand dreimal mit je 20 mL Ethylacetat gewaschen und getrocknet. Ausb.: 12.1 g (61 %) 39a, farbloses Pulver mit Schmp. 112–113 °C. – IR (ATR): ν = 2998, 2929, 1601, 1574, 1521, 1452, 1402, 1253, 1115, 1023 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.10 (br s, 6 H, NMe₂), 3.56 (br s, 6 H, NMe₂), 7.17–7.27 (m, 6 H, ArH), 7.33–7.48 (m, 2 H, ArH), 8.13–8.24 (m, 2 H, ArH. – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 41.9, 42.1 (NMe), 122.6 (ArC), 127.0 (ArC), 130.0 (ArC), 141.6 (ArC), 161.4 (C=N⁺). – C₁₇H₂₂IN₃ (395.29): ber. C 51.66, H 5.61, I 32.10, N 10.63; gef. C 51.78, H 5.62, I 31.95, N 10.63.

N,N,N′,N″-Tetramethyl-N′-(4-methoxyphenyl)-N″-phenyl-guanidiniumiodid (39b) Die gleiche Menge des Gemischs aus POCl₃ und dem Harnstoff 36a werden, wie bei der Darstellung von 39a beschrieben, mit 6.15 g (50 mmol) 4-Methoxyanilin 13 h umgesetzt und aufgearbeitet. Der nach dem Abdampfen des Benzols erhaltene Rückstand wird über Kieselgel filtriert und mit Methyl-tert.-butylether ausgewaschen, um die Aminreste zu entfernen. Das Gemisch aus Guanidin und Harnstoff wird mit 14.2 g (0.1 mol) Methyliodid in 20 mL trockenem Acetonitril versetzt und 22 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand dreimal mit je 20 mL Ethylacetat gewaschen und getrocknet. Ausb.: 8.7 g (41 %) 39b, farbloses Pulver mit Schmp. 134–135 °C. – IR (ATR): ν = 2996, 2910, 1598, 1574, 1507, 1447, 1297, 1248, 1112, 1028 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.07 (br s, 6 H, NMe₂), 3.53, 3.54 (je s, je 3 H, NMe₂), 3.83 (s, 3 H, OMe), 6.87–6.91 (m, 2 H, ArH), 7.11–7.28 (m, 5 H, ArH), 7.38–7.48 (m, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 41.8 (NMe), 42.6 (NMe), 55.7 (OMe), 115.2 (ArC), 122.5, 124.5 (ArC), 126.9 (ArC), 130.2 (ArC), 134.4 (ArC), 141.8 (ArC), 158.4, 161.3 (C=N⁺). – MS ((+)-ESI): m/z = 298.1913 (ber. 298.1914 für C₁₈H₂₄N₃O, [M–I]⁺. – C₁₈H₂₄IN₃O (425.32): ber. C 50.83, H 5.69, I 29.84, N 9.88; gef. C 50.73, H 5.69, I 29.83, N 9.65.

N,N,N′,N″-Tetramethyl-N′-(4-nitrophenyl)-N″-phenyl-guanidiniumiodid (39c) Wie bei 39b beschrieben wird das Reaktionsgemisch aus POCl₃ und dem Harnstoff 36a mit 6.9 g (50 mmol) 4-Nitroanilin umgesetzt und aufgearbeitet. Das Gemisch aus Guanidin und Harnstoff wird mit 28.4 g (0.2 mol) Methyliodid in 20 mL Acetonitril versetzt und 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand dreimal mit je 20 mL Ethylacetat gewaschen und getrocknet. Ausb.: 5.3 g (31 %) 39c, gelbes Pulver mit Schmp. 121–128 °C. – IR (ATR): ν = 2931, 2837, 1638, 1508, 1442, 1371, 1286, 1241, 1128, 1029 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.19 (br s, 6 H, NMe₂), 3.59, 3.69 (je s, je 3 H, NMe₂), 7.14–7.29 (m, 5 H, ArH), 7.36–7.44 (m, 2 H, ArH), 8.18–8.24 (m, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 41.5 (NMe), 42.8 (NMe), 122.3, 123.1, 125.6 (ArC), 127.8 (ArC), 130.3 (ArC), 141.2 (ArC), 144.8 (ArC), 147.1 (ArC), 161.2 (C=N⁺). – C₁₇H₂₁IN₄O₂ (440.29): ber. C 46.38, H 4.81, I 28.82, N 11.73; gef. C 46.49, H 4.93, I 29.32, N 11.33.

N,N,N′,N″-Tetramethyl-N′-(4-methoxy)phenyl)-N″-(4-nitro)phenyl-guanidiniumiodid (39d) Zu einer Lösung von 8.3 g (40 mmol) N,N,N′-Trimethyl-N′-(4-methoxyphenyl)-harnstoff 36b in 25 mL Benzol werden langsam 6.12 g (40 mmol) POCl₃ in 10 mL Benzol zugetropft. Nach 6 Stunden bei Raumtemperatur werden langsam 5.5 g (40 mmol) 4-Nitroanilin in 20 mL Benzol zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird bei 80 °C 20 Stunden gerührt; danach werden im Rotationsverdampfer im Vakuum (15 mbar) bei 80 °C die flüchtigen Bestandteile entfernt. Der ölige Rückstand wird mit 8.0 g (0.2 mol) NaOH in 50 mL Wasser versetzt, danach wird mit Benzol ausgeschüttelt. Die organische Phase wird über MgSO₄ getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird über Kieselgel filtriert und mit Methyl-tert.-butylether ausgewaschen, um Aminreste zu entfernen. Das Gemisch aus Guanidin und Harnstoff wird mit 14.2 g (0.1 mol) Methyliodid in 20 mL trockenem Acetonitril versetzt. Nach 22-stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand dreimal mit je 20 mL Ethylacetat gewaschen und getrocknet. Ausb.: 6.7 g (36 %) 39d, farbloses Pulver, mit Schmp. 128–130 °C. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.18 (br s, 6 H, NMe₂), 3.68 (br s, 6 H, NMe₂), 3.81 (s, 3 H, OMe), 6.82–6.96 (m, 2 H, ArH), 7.12–7.32 (m, 2 H, ArH), 7.38–7.63 (m, 2 H, ArH), 8.18–8.26 (m, 2 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 42.6 (NMe), 42.8 (NMe), 43.3 (NMe), 55.6 (OMe), 115.3 (ArC), 122.0, 124.8 (ArC), 125.6, 133.8, 144.6, 147.3 (ArC), 158.9 (C=N⁺). – MS ((+)-ESI): m/z = 343.1749 (ber. 343.1765 für C₁₈H₂₃N₄O₃, [M–I]⁺). – C₁₈H₂₃IN₄O₃ (470.32): ber. C 45.97, H 4.93, I 26.98, N 11.91; gef. C 45.02, H 5.02, I 27.11, N 11.05.

N,N′-Dimethyl-N,N′-diphenylthioharnstoff (41a) Zu einer siedenden Suspension von 120 g (0.5 mol) N,N′-Dimethyl-N,N′-diphenylharnstoff (40a) in 1 L Toluol werden über 1 Stunde in fünf Portionen 111 g (0.25 mol) P₄S₁₀ zugegeben. Nach 24-stündigem Erhitzen unter Rückfluss wird das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur über Kieselgel filtriert. Das Filtrat wird im Rotationsverdampfer eingedampft und der Rückstand zweimal aus hochsiedendem Petrolether (Sdp. 110–140 °C) umkristallisiert. Ausb.: 88.5 g (69 %) 41a, gelbe Kristalle mit Schmp. 73.5 °C (Lit. [97]: Schmp.: 74 °C). – IR (ATR): ν = 3035, 2965, 2932, 1592, 1489, 1421, 1350, 1327, 1135, 1072 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.51 (s, 6 H, NMe₂), 6.62–6.69 (m, 4 H, ArH), 6.87–7.05 (m, 6 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 45.2 (NMe), 125.3, 125.4, 128.8, 147.5 (ArC), 190.8 (C=S). – C₁₅H₁₆N₂S (256.43): ber. C 70.28, H 6.29, N 10.93, S 12.51; gef. C 70.16, H 6.31, N 11.06, S 12.52.

N,N′-Diethyl-N,N′-diphenylthioharnstoff (41b) Wie bei der Synthese von 41a beschrieben werden 134 g (0.5 mol) N,N′-Diethyl-N,N′-diphenylharnstoff (40b) in 1 L Toluol mit 111 g (0.25 mol) P₄S₁₀ umgesetzt und aufgearbeitet. Ausb.: 89 g (61 %) 41b, gelbe Kristalle mit Schmp. 76 °C (Lit: [97] Schmp.: 79 °C). – IR (ATR): ν = 3035, 2965, 2932, 1592, 1489, 1421, 1350, 1327, 1135, 1072 cm^–1. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 1.34 (t, J = 6.8 Hz, 6 H, Me), 4.12 (q, J = 6.8 Hz, 4 H, NCH₂), 6.58–6.64 (m, 4 H, ArH), 6.89–7.04 (m, 6 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 12.7 (Me), 51.2 (NCH₂), 125.1, 126.0, 128.6, 145.9 (ArC), 189.3 (C=S). – C₁₇H₂₀N₂S (284.43): ber. C 71.79, H 7.09, N 9.85, S 11.27; gef. C 71.46, H 7.06, N 9.73, S 11.49.

N,N′-Dimethyl-N,N′-diphenyl-chlorformamidiniumchlorid (43) In eine Lösung von 256 g (1.0 mol) N,N′-Dimethyl-N,N′-diphenylthioharnstoff (41a) in 1050 mL trockenem Acetonitril werden unter Ausschluss von Feuchtigkeit bei 0 °C 124 g (1.25 mol) Phosgen eingeleitet. Der Ansatz wird 72 h bei Raumtemperatur gerührt, wobei CO₂ und Phosgen entweichen. Danach werden überschüssiges Phosgen und ca. 50 mL Acetonitril abdestilliert. Die so erhaltene ca. 1-molare Lösung von 43 wird bei den Umsetzungen verwendet.

N,N′,N″-Trimethyl-N,N′,N″-triphenyl-guanidiniumchlorid (44a) Zu einer Mischung aus Triethylamin (10 g, 0.10 mol) und N-Methylanilin (9.8 g, 0.10 mol) tropft man unter Rühren langsam bei 0 °C 29.5 g (0.1 mol) N,N′-Dimethyl-N,N′-diphenyl-chlorformamidiniumchlorid (43) in 100 mL Acetonitril. Nach 24 h Rühren bei Raumtemperatur wird das gebildete Hydrochlorid abfiltriert. Das Filtrat wird im Vak. eingedampft und der Rückstand in Tetrahydrofuran suspendiert. Der Feststoff wird abfiltriert und in Dichlormethan (ca. 100 mL) gelöst. Die Lösung wird mit Wasser ausgeschüttelt. Die organische Phase wird mit Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Ausb.: 20.8 g (57 %) stark hygroskopischer Feststoff. – ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 3.49 (s, 9 H, Me), 7.14–7.37 (m, 15 H, ArH). – ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃, TMS): δ = 41.9 (Me), 123.3, 127.5, 130.0, 141.9 (ArC), 161.3 (C⁺).

N,N′,N″-Trimethyl-N,N′,N″-triphenyl-guanidiniumtetraphenylborat (44b) Zu einer Lösung von 1.0 g (2.7 mmol) N,N′,N″-Trimethyl-N,N′,N″-triphenyl-guanidiniumchlorid in 10 mL siedendem Acetonitril gibt man unter Rühren eine Lösung von 923 mg (2.7 mmol) Natriumtetraphenylborat in 5 mL Acetonitril. Die Lösung wird kurz erhitzt und filtriert. Das Filtrat wird eingedampft und der farblose Rückstand im Vak. getrocknet. Ausb.: 1.1 g (62 %) 47b farbloses Pulver, mit Schmp. 200–201 °C. – ¹H NMR (250 MHz, CD₃CN, TMS): δ = 3.26 (s. 9 H, Me), 6.76–6.88 (m, 4 H, ArH), 6.90–7.05 (m, 9 H, ArH), 7.06–7.14 (m, 5 H, ArH), 7.16–7.38 (m, 17 H, ArH). – ¹³C NMR (62.9 MHz, CD₃CN, TMS): δ = 40.3 (Me), 121.4, 122.9, 125.2, 125.3, 127.1, 129.5, 135.4, 141.3 (ArC), 161.0 (C⁺), 163.8 (q, J = 49 Hz, C₄B). – C₄₆H₄₄N₃B (649.69): ber. C 85.04, H 6.83, N 6.47; gef. C 84.07, H 6.82, N 6.35.

N,N,N′,N′N″,N″-Hexamethyl-guanidiniumchlorid 9c aus dem N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff/POCl₃-Addukt und Trimethylsilylmethylamin (15) – Allgemeine Vorschrift (Versuche 1, 3, 5, Tabelle 3) Zu 15.3 g (0.1 mol) Phosphorylchlorid in 20 mL trockenem Acetonitril tropft man unter Rühren bei Raumtemperatur 11.6 g (0.1 mol), 23.2 g (0.2 mol) bzw. 17.4 g (0.15 mol) N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff (1a) zu und rührt noch 1 h bei Raumtemperatur. Danach werden 23.5 g (0.2 mol) des Silylamins 15 unter Rühren zugetropft und das Gemisch noch 15 h bei 60 °C gerührt. Die flüchtigen Bestandteile mit Sdp. <82 °C werden über eine 30 cm lange Vigreux Kolonne abdestilliert und der Rückstand im Rotationsverdampfer im Vakuum zur Trockene eingedampft. Das Produkt wird mit ca. 50 mL Aceton versetzt, filtriert, mit Ether gewaschen und aus N,N-Dimethylformamid umkristallisiert.

Allgemeine Vorschrift (Versuche 2, 4, Tabelle 3) Wie vorstehend beschrieben wird Phosphorylchlorid mit 1a umgesetzt, wobei der Harnstoff so zügig zugetropft wird, dass die Temperatur bis maximal 40 °C ansteigt, danach wird noch 0.5 h gerührt. Anschließend werden 11.7 g (0.1 mol) bzw. 23.5 g (0.2 mol) des Silylamins 15 bei 40 °C unter Rühren zugetropft. Nach anschließendem 4-stündigem Rühren bei 60 °C wird der Ansatz mit 10 %-iger Sodalösung versetzt, bis die Mischung deutlich alkalisch ist. Das Gemisch wird zweimal mit je 25 mL Methylenchlorid ausgeschüttelt. Die Wasserphase wird im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird noch 1 h im Vakuum bei 70 °C belassen und danach in einer Soxhlet-Apparatur mit Methylenchlorid extrahiert. Durch Eindampfen des Extrakts erhält man das Guanidiniumsalz.