882 Auterhoff, Jaschik und Schollmeyer Arch. Pharm.

Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 882-888 (1977)

Harry Auterhoff, Reinhard Jaschik') und Otmar Schollmeyer2)

Zur Kenntnis der Erythrochinreaktion

Aus dem Pharmazeutischen Institut der Universitat Tubingen (Eingegangen am 22. November 1976)

Es wurden die Bedingungen der Erythrochinreaktion rnit Chinin systematisch variiert, und es wurde eine neue Vorschrift erarbeitet, die cine maximale Farbung ergibt. Aus der Modellsubstam 6-Methoxychinolin wurde die fur die Farbreaktion verantwortliche Substanz rein isoliert und auf ihre Konstitution hin untersucht. Alle Befunde sprechen dafur, daf3 der Substanz die dirnere Pa- rachinonstruktur I1 zukommt. - Es ist wahrscheinlich, d& die Farbreaktion rnit Chinin zu einem analogen Produkt fuhrt, das seiner Labilitat wegen nur nicht in reiner Form gewonnen merden konnte.

The so-called Erythroquine Reaction

' f i e conditions of the erythroquine reaction were systematically changed. The result was a new procedure which gives maximum colour. With 6-methoxyquinoline as a model the pure coloured product was isolated and investigated. All properties indicate that the coloured substance has the dimeric paraquinone structure II.With quinine itself the colour reaction probably leads to an analogous substance.

Versetzt man eine Chininsalzlosung mit Chlor- oder Bromwasser und anschliefiend mit Kaliumhexacyanoferrat(II), so entsteht beim Alkalisieren eine Rotfarbung; schut- telt man den Ansatz mit Chloroform, so farbt sich die Chloroformphase rot. Diese von VogeZ3) eingefiihrte sogenannte Erythrochinreaktion ist im Lauf der Zeit sehr haufig modifiziert worden. Eine wesentliche Verbesserung brachte die Einfuhrung der Verwendung von Kaliumhexacyanoferrat(II1) durch RosenthaZer4).

Wir haben die Reaktionsbedingungen systematisch variiert und gefunden, daB man beim Chinin fur eine maximale Farbbildung doppelt so vie1 Brom oder Chlor wie beim Hydrochinin benotigt. Durch Zugabe von Kaliumhexacyanoferrat(II1) (die etwa funffache Menge der Chinineinwaage) wird das Auftreten der Rotfarbung

1 R. Jaschik, Dissertation Tiibingen 1974. 2 0. Schollmeyer, Dissertation Tiibingen 1976. 3 A. Vogel, Justus Liebigs Ann. Chem. 73, 222 (1850). 4 L. Rosenthaler, Sci. Pharm. 7, 59 (1936), ref. in Chem. Zentralbl. 1936, 3333.

averlag Chemie, GrnbH, Weinheim 1977

31 O/ 77 Ery throchinreaktion 883

beim Alkalisieren mit einem beliebigen Alkali beschleunigt ; ein groi3er Alkaliiiber- schui3 muB dabei vermieden werden. Die einzelnen Reaktionsschritte mussen zur Er- zielung der maximalen Farbung rasch nacheinander erfolgen. Die Farbung ist nur kur- ze Zeit bestandig. So ausgefuhrt ist die Reaktion etwa 10 ma1 empfindlicher als die Thalleiochinreaktion.

formuliert. Hurgreaues postulierte, dai3 Voraussetzung des positiven Ausfalls der Re- aktion eine oxidierbare Gruppe in 6-Stellung des Chinolinringsystems sei. Hurgreaves und Burkouz7f glaubten, da5 ein 5,6-Orthochinon fur die Farbung verantwortlich ist.

Da das Farbprodukt der Erythrochinreaktion mit Chinin labil ist und das Chinin- molekiil auch nicht variiert werden kann, arbeiteten wir zur Klarung des Reaktions- mechanismus mit einfachen Chinolinderivaten. Die Versuche mit den Modellsubstan- Zen zeigten, da5 unter Erythrochinbedingungen nur dann eine typische Rotviolett- farbung auftritt, wenn das Chinolinderivat eine 6-Methoxygruppe tragt und im glei- chen Ring praktisch keine anderen Substituenten vorhanden sind (Tab. 1).

Vermutungen uber den Reaktionsmechanismus haben Hurgreuuess) und Barkouiz6)

Tab. 1: Die Erythrochinreaktion mit Modellsubstanzen

Substanz Reaktion

6-Hydroxychinolin 6,7-Dihydroxychinolin 6,7-Dimethoxychinolin 6-Methoxychinolin 4-Methyl-6-methoxychinolin 2-Methyl-6-methoxychinolin

6-Methoxy-7-hy droxychinolin 4-Methyl-6-methoxy-7-hydroxy- chinolin 8-Hydroxychinolin

keine Farbung keine Farbung keine Farbung

rotviolett rotviolett rotviolett

orange

orange keine Farbung

Wurde mit 6-Methoxychinolin die Erythrochinreaktion durchgefiihrt, so wurden aus der Chloroformphase in 1,6proz. Ausbeute braunviolette, diinnschichtchromatogra- phisch einheitliche Kristalle gewonnen, die sich in Chloroform mit tiefroter Farbe losen und das gesuchte Farbprodukt darstellen. Das Produkt ist methoxygruppenhal- tig und damit scheidet die lange Zeit postulierte 5,6-0rthochinonstruktur aus, eben- so aber auch die denkbare 6,7-Orthochinonstruktur.

Die dritte Moglichkeit, dai3 sich ein 7,8-Orthochinon gebildet haben konnte, schlossen wir in der Weise aus, dai3 wir unser Farbprodukt mit der Substanz I vergli-

5 G. W. Hargreaves, J. Am. Pharm. Assoc. Sci. Ed. 15, 100 (1926). 6 D. Barkovi;, Acta Pharm. Jugosl. I , 73 (1951), ref. in Chem. Zentralbl. 1953, 6730.

8 84 Auterhoff, Jaschik und Schollmeyer Arch. Pharm.

chen, die nach Teu ber und Benz7) aus 4-Methyl-6-methoxy-7-hydroxy-chinolin durch Umsetzung mit Kaliumnitrosodisulfonat hergestellt wurde:

h I

Das 7,8-Orthochinonderivat I unterschied sich deutlich von der unter ,,Erythrochin- bedingungen" aus 6-Methoxychinolin erhaltenen farbigen Substanz 11. I hat im Elek- tronenspektrum Maxima bei 340 und 480 nm, I1 bei 380 und 505 nm, wobei noch die Extinktionswerte stark differieren. I hat im IR-Spektrum eine scharfe CO-Bande bei 1680/cm, I1 bei 1635icm. Verschieden liegen auch die IR-Banden der aromati- schen Ringschwingungen.

deln, weil auch die allgemeinen Orthochinonreaktionen (Bamberger Rk, Rhenazin- und Brenzkatechinbildung) negativ ausfallen.

kulargewicht von I1 dafur, daB auch I1 ein Dimerprodukt ist. Es mui3 in I1 aber eine Parachinonstruktur vorliegen, denn die CO-Bande bei 1635/cm hat die gleiche Lage wie bei der Modellsubstanz 6-Methoxy-5,8 chinolinchinon. Da in einem Chnolin-p- chinon die 7-Stellung aktiviert ist, wenn die 6-Stellung einen Substituenten tragt'), und im 6-Methoxychinolin die 5-Stellung fur Substitutionen besonders zugiinglich istg), kommt Substanz 11, dem Produkt aus der Erythrochinreaktion des 6-Methoxy- chinolins, nach allen Befunden die folgende Struktur zu:

SchlieBlich kann es sich bei I1 uberhaupt nicht um eine Orthochinonstruktur han-

Andererseits ist aber eine Xhnlichkeit von I1 mit I vorhanden, so spricht das Mole-

7 H. J. Teuber und S. Benz, Chem. Ber. 100, 2077 (1967). 8 Y. Pratt und N. Drake, J. Am. Chem. SOC. 77, 39 (1955). 9 P. D. de la Mare u. Mitarb., J. Am. Chem. SOC. 116, 561 (1960); M. J. S. Dewar u. Mitarb.,

J. Chem. SOC. 1957, 2521.

310177 Erythrochinreaktion 885

250 360 350 4&l 4% 3% rml mm 1 A

Abb. 1: Elektronenspektrum von I1 (-I, 6-Methoxychinolin (- - - -) und I (. , . . )

WAVELENGTH IN MICRONS 25 3 3 5 4 L 5 5 55 6 6 5 7 7 5 8 9 I l l 1 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 5 3 0 4 0

100 90

70 & 60

50 LO 30 20 10

4wo 3000 2000 1800 16W lUB 1200 WO 800 6a) 503 4Cll 3Ml

z 8.0

z

w

01

m WAVENUMBER CM

Abb. 2: IR-Spektrum von I1

t

Abb. 3: Massenspektrum von I1

886 Auterhoff, Jaschik und Schollmeyer Arch. Pharm.

Das Massenspektrum zeigt eine Massenzahl von 348 an, die urn zwei Einheiten hoher liegt a ls die Berechnung fur die Formel I1 ergibt. Diese Erscheinung tritt bei Chinonderivaten verschiedentlich auf, denn es kommt bei diesen zu Disproportionierungsreaktionen").

Fiihrt man die Erythrochinreaktion mit Chinin selbst durch, so lafit sich kein ein- heitliches Farbprodukt gewinnen, denn die Substanz ist sehr labil und zudem in den Loslichkeitseigenschaften dem Ausgangsalkaloid zu ahnlich. Die Elektronenspektren des Erythrochinproduktes aus Chinin und von I1 sind einander sehr ahnlich. Die Ver- schiebung des Maximums im sichtbaren Bereich um 30 nm nach langeren Wellenlan- gen kann mit der gleichzeitigen Oxidation der sekundaren Alkoholgruppe im Chinin und Entstehung von Chininon erklart werden. Das Erythrochinprodukt aus Chininon gleicht dem aus Chinin.

1

200 360 4 0 500 a n m rn 1-

Abb. 4: Elektronen-Spektren der Erythrochinprodukte aus Chinin ( - - - - ), aus Chininon (.......) und I1 (-)

Wir danken dem Fonds Chemie fur die Unterstiitzung dieser Arbeit.

Experiment eller Teil

Durchfuhrung der Erytkrochinreaktion ')

a) Allg. Vorschrijt. Einer Hydrochininsalzlosung (Chininsalzlosung) wird so vie1 Bromwasser zu- gesetzt, d d fur ein Aquivalent Hydrochinin (Chinin) zwei (vier) Aquivalente Brom zur Verfugung stehen. Man gibt die zwei Mol entsprechende Menge K3 [Fe(CN)6] in wabriger Losung hinzu. Beim sofort anschlieflenden Versetzen mit verdiinnten Alkalien tritt Rotfarbung auf, die bei pH> 8 vollstandig mit Chloroform extrahierbar ist.

10 H. Kienitz, Massenspektrometrie, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstr. 1968; A. Buch- ler und Mitarb., Angew. Chem. 78, 1021 (1966); R. P. Burns und Mitarb., J. Chem. Phys. 32, 1336 (1960).

310177 Ery throch inreaktion 887

b) Beispiel. 10 mg Hydrochininhydrochlorid werden in 1 ml Wasser gelost. Die Losung wird mit 1 ml einer Losung von 0,4 g Brom in 100 ml Wasser versetzt. Nach Umschwenken werden 0,5 ml 5proz. K3 [Fe(CN)b]-Losung zugesetzt, anschlieknd wird 1 mlO,1 N NaOH zugetropft. Beim Schutteln mit 2 ml Chloroform geht die Farbung vollkommen in die Chloroformphase. - So nachweisbar sind noch 0,05 mg Hydrochininhydrochlorid. Fur eine erkennbare Thalleio- chinreaktion miissen mindestens 0,4 mg Hydrochininhydrochlorid vorliegen.

6-Methoxychinolin

39 g p-Anisidin, 25 g Nitrobenzol und 160 g wasserfreies Glycerin (durch Erhitzen entwassert) werden gemischt und mit 60 g konz. HzSO4 versetzt. Man erwarmt 2 Std. Nach Zusatz der do- pelten Menge Wasser wird das Nitrobenzol durch Wasserdampfdestillation entfernt, der Riick- stand mit 6 N NaOH alkalisiert und mit Ather extrahiert. Das Produkt aus dem Ather wird i. Vak. (125-130°, 6,5 mbar) destilliert. Ausbeute: 25 g (66 % d. Th.).

Erythrochinprodu k t aus 6-Methoxychinolin(II)

500 mg 6-Methoxychinolinhydrochlorid werden in 50 ml Wasser gelost. Die Losung wird rnit 50 ml0,4proz. Bromlosung (g/ml) versetzt, geschiittelt und rnit 25 ml 5prOZ. Kaliumhexacyano- ferrat(II1)-Losung versetzt. Es wird rasch rnit einer Mischung aus 90 ml Chloroform und 10 ml konz. NH3 alkalisiert, wobei sich die Chloroformphase tief rot-violett farbt. Auf diese Weise erreicht man, dal3 der rote Farbstoff sofort nach dem Entstehen ohne langere Verweildauer in der w&rigen Phase extrahiert wird. Die waDrige Phase wird nochmals rnit 2 x 50 ml Chloroform ausgeschiittelt.

Die vereinigten Chloroformextrakte werden mit Natriumsulfat getrocknet, das Chloroform i. Vak. abgezogen und der Riickstand in 30 ml Aceton und 5 ml Wasser aufgenommen. Beim vor- sichtigen Einengen i. Vak. fallt I1 amorph an. Auf der Glasfritte wird rnit 100 ml l0proz. Essig- saure gewaschen. Ausbeute: 8 mg (1,6 % d. Th.). - Da groBere Ansatze schlechtere Ausbeuten brachten, wurde die Reaktion rnit den angegebenen Mengen vielfach wiederholt. CmH14N~04 Ber.: C 69,7 H 4,07 N 8,l 0 18,4 OCH3 17,81 Mo1.-M. 346,3 Gef. (Mittelwerte): C 68,l H 4,9 N 7,5 0 18,l OCH3 14,9 Mo1.-M. 348 Gef. (umgerechnet auf gef. OCH3 Gehalt): C 69,3 H 3,9 N 8,2 0 18,6 OCH3 14,9.

Spektrometrische Messungen

Elektronenspektren: Beckman DB n. DB-GT. Losungsmittel: Chloroform/Methanol 1 + 1. IR-Spektren: Beckman IR 20, A-X und Acculab T.M2 KBr-F'reBlinge. Massenspektrometer: Varian CH-7.70 eV.Probe: 210°, Ionenquelle 250- 270'.

Dunnschichtchromatographie:

Kieselgel F29-Fertigplatten Merck. FlieBmittel: Benzol/Methanol 95 + 5. Rf-Werte: 6-Methoxy- chinolin: 0,45, 11: 0,37.

Orthochinonreaktionen

a) Reaktion nach Bamberger

5 mg I1 wurden in 5 ml Athanol gelost und zum Sieden erhitzt. Auf Zusatz von 0,5 ml 0,5 N athanol. KOH hatte sich die heiBe Losung dunkelrot bis braun farben miissen. Der Farbton an- derte sich nicht.

888 Reisch und Seeger Arch. P h m .

b) Phenazin-Reaktion

174 mg I1 wurden mit 21 5 mg o-Phenylendiamin in 75 ml Eisessig versetzt und 1 Std. kriftig geschiittelt. Dann erwarmte man das Gemisch 1 Std. unter RiickfluB. Nach dem Abkuhlen wur- de mit 1 Oproz. NH, alkalisiert und das Gemisch chromatographisch untersucht. Dabei konnte ein Umsetzungsprodukt von I1 mit 0-Phenylendiamin nicht gefunden werden.

c) Brenzkatechin-Reaktion

50 mg I1 wurden in 3 ml konz. Salzsaure gelost. In die Losung wurden einige Zinkgranalien gege- ben. Nach 30 Min. wurde filtriert und das Filtrat mit einer l0proz. NaHC03-Losung neutrali- siert. 3 ml der neutralisierten Losung wurden mit 1 ml l0proz. FeCla-Losungversetzt. Das Gemisch farbte sich violett-rot, nicht aber g u n .

Anschrift: Prof. Dr. H. Auterhoff, Auf der Morgenstelle, 74 Tubingen [Ph 7901

Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 888-893 (1977)

Johannes Reisch und Ulrich Seeger

*) **) Metabolismus des 7-(Butin-(3')-yl)-theophyllins in Ratten

Aus dem Institut fur Pharmazeutische Chemie der Westfalischen Wilhelms-Universitat, Munster (Eingcgangen am 2 2 . November 1976)

Wistar-Ratten metabolisieren 7-(Butin-(3')-yl)-theophyllin zum 7-(2'-Hydroxy-butin-(3')-yl-theo- phyllin, dessen Struktur durch Synthese bewiesen wurde.

Metabolism of 7-(3-Butynyl) theophylline in Rats

7-(3-Butynyl) theophylline is metabolized to 7-(2-hydroxy-3-butynyl)-theophyUlne in Wistar rats. The structure of the metabolite was confirmed by synthesis.

Wie kurzlich mitgeteilt' 1, wird 7-Xthinyl-theophyllin (1) und 7-Propinyl-theophyllin (2) in der Ratte zu labilen Zwischenprodukten metabolisiert und mit dem Urin als Theophyllin (3) ausgeschieden. Nach diesen Befunden sollte bei einer Verlangerung

*) 14. Mitt. Zur Synthese und Wirkung potentieller Arzneistoffe; 13. Mitt.: J. Reisch und U. Seeger, Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 851 (1977).

**) Teilergebnisse der Dissertation U. Seeger, Munster 1973. 1 J. Reisch und U. Seeger, Arch. Pharm. (Weinheim) 310, 851 (1977).

Over lag Chemie, GmbH, Weinheim 1977