Methodenartikel

Hochstereoselektive Synthese von 1,6-Ketoester durch Ionische Flüssigkeiten vermittelte: Ein Dreikomponentenreaktion zur raschen Zugang zu einer neuen Klasse von niedermolekularen Gelbildner

DOI:

10.3791/53213

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27. November 2015

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1Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Ionische Flüssigkeiten (ILs) ermöglichen einen schnellen, einfachen und kostengünstigen Zugang zu 1,6-Ketoestern bei hohen Diastereoselektivitäten und guten Ausbeuten. Das Reaktionsprotokoll ist robust und die 1,6-Ketoester können nach einem einfachen Filtrationsprotokoll im Grammmaßstab gewonnen werden. Darüber hinaus sind die 1,6-Ketoester potente Gelatoren in Kohlenwasserstofflösungsmitteln.

Zusammenfassung

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In der organischen Chemie haben sich ionische Flüssigkeiten (ILs) als sichere und recycelbare Reaktionslösungsmittel herausgestellt. In Gegenwart einer Base können ILs deprotoniert werden, um katalytisch aktive N-heterocyclische Carbene (NHCs) zu bilden. Hier haben wir ILs als Präkatalysatoren in der Zugabe von α,β-ungesättigten Aldehyden zu Chalkonen verwendet, um 1,6-Ketoester zu bilden, wobei eine Anti-Diphenyl-Einheit in einer hochgradig stereoselektiven Weise eingebaut wurde. Die Reaktion hat ein breites Substratspektrum und mehrere funktionelle Gruppen und Heteroaromaten können in das Ketoester-Rückgrat integriert werden, was im Allgemeinen gute Ausbeuten bei gleichbleibender Stereoselektivität ermöglicht. Das Reaktionsprotokoll ist robust und skalierbar. Die Ausgangsstoffe sind kostengünstig und die Produkte können nach einfacher Filtration gewonnen werden, wodurch eine lösungsmittelintensive Chromatographie vermieden wird. Darüber hinaus kann das IL bis zu 5 Mal recycelt werden, ohne dass es zu einem Verlust der Reaktivität kommt. Darüber hinaus ist das 1,6-Ketoester-Endprodukt ein wirksamer Gelator in mehreren lösungsmittelbasierten Lösungsmitteln. Die Methode ermöglicht den schnellen Zugang und die Bewertung einer neuen Klasse von niedermolekularen Gelatoren (LMWGs) aus recycelbaren und kostengünstigen Ausgangsmaterialien.

Einleitung

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(Oben) Drei-Komponenten-Synthese von 1,6-Ketoestern: eine neue Klasse von Gewichts Gelatoren niedrigem Molekulargewicht.

Ionische Flüssigkeiten (ILs) eine hohe Stabilität, geringe Volatilität, nicht-entflammbar und daher als sicher Reaktionsmedien und ideale Lösungsmittel für Recycling gemacht Aufmerksamkeit. 1-3 Dialkyl imidazoliums sind eine bestimmte Art von ionischen Flüssigkeiten, die, in der Gegenwart einer Base kann deprotoniert, um ein N-heterocyclisches Carben (NHC). 4 Auf dem Gebiet der Organokatalyse übertragen werden, NHCs, die unter verschiedenen Reaktionswegen, haben eine weit verbreitete Nutzung in einer breiten Palette von generischen Reaktionen gefunden. 5-11

Trotz dieser, die Verbindung zwischen ILs und CC-Bindung forming NHC-Katalyse ist relativ unerforscht. Dennoch NHC von ILs abgeleitet wurde berichtet, dass CC-Bindung bildenden Reaktionen wie der Benzoinkondensation und die Stetter-Reaktion katalysieren. 12-22 beispielsweise Davis et al. Haben gezeigt, dass IL aus N-Alkyl Thiazoliumgruppen abgeleitet dienen als Präkatalysatoren in der Bildung Benzoin aus Benzaldehyd. 12

In jüngerer Zeit, Chen et al erweitert dieses Konzept unter Verwendung eines Imidazolium basierend IL, 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium-acetat (EMIMAc), um die Benzoinkondensation von 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) durch, um zu generieren 5,5 '-di (hydroxymethyl) Furoin (DHMF). 23 Da ILs sind kommerziell erhältlich und bieten eine kostengünstige Möglichkeit der Erzeugung von NHCs, waren wir an die Untersuchung, was andere Arten von Reaktionen ILs durchführen könnte. Zu diesem Zweck haben wir festgestellt, daß Dialkylcarbonate imidazoliums könnte effizient wie Präkatalysatoren in der formalen Konjugat additi verwendet werdenon von ungesättigten Aldehyden Chalkone (Abbildung 1), was 1,6-Ketoester. Die effizienteste IL, EMIMAc, fördert eine hoch stereoselektive Reaktion von Zimtaldehyd und Chalkon. Die Umsetzung erfolgt mit hoher Präferenz für das anti-Diastereomer und die 1,6-Ketoester in Ausbeuten bis zu 92% isoliert werden. 24,25,26

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Abbildung 1: IL-vermittelte dreikomponentigen, stereoselektive Addition von Zimtaldehyd zu Chalkon.

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Protokoll

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1. Gramm-Maßstab Synthese von Methyl-6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate

  1. Trocken 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium-acetat (EMIMAc) in einem Rundkolben am Rotationsverdampfer bei 10 mbar, 40 ° C für 1 Stunde.
  2. Hinzufügen von 2,1 g Trocken EMIMAc und 1,0 g 1,3-Diphenyl-2-propen-1-on Zu einer 100 ml-Rundkolben mit einem Magnetrührer ausgestattet war.
  3. Hinzufügen 2,019 ml Methanol und 2,3 g Zimtaldehyd in den Kolben.
  4. Bei Raumtemperatur (22 ° C) auflösen des Gemisches in 60 ml Dichlormethan unter Rühren für 1 min.
  5. Anschließend fügen 0,37 ml 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-en (DBU) zu dem gerührten Gemisch (Schritt 1.4) und der Rundkolben begrenzen.
  6. Zugegeben und mit einem Magnetrührer bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute bei Raumtemperatur (22 ° C).
  7. Überprüfen Beendigung der Reaktion mit 1 H-NMR. 24 Suchen Sie nach Verschwinden der Doppelbindung des Chalcon in der 7,8 ppm-Bereich.
  8. Wenn die Reaktion erreicht hat Abschluss Die flüchtigen Bestandteile werden am Rotationsverdampfer bei 10 mbar, 20 ° C für 15 min.
  9. 50 ml Methanol zu dem Rückstand, um die EMIMAc durch Rühren mit einem magnetischen Rührstab aufzulösen.
  10. Entfernen der Feststoffe von den Wänden des Kolbens durch Rühren heftig mit einem Magnetrührer bei einer Drehzahl von 750 Upm für 30 min. Falls erforderlich, verwenden Sie einen Spachtel, um verbleibenden Feststoffe von den Wänden entfernen.
  11. Das Gemisch wird auf einer Fritte (Porengröße 3).
  12. Mit zusätzlichen 20 ml Methanol waschen. Ist eine Wiederverwertung des EMIMAc gewünscht verdampfe das methanolische Filtrat. (Schritt 2.1).
  13. Noch auf der Fritte, sanft teilen den Filterkuchen (aus Schritt 1.11) in kleinere Stücke mit einem Spatel und übertragen die Feststoffe über einen Pulvertrichter in eine vorgewogene Rundkolben gegeben und die Feststoffe unter Vakuum filtriert.
  14. Wiegen Sie die Kolben und die Berechnung der Ausbeute.
  15. Analysieren Sie das Produkt durch 1 H-NMR (Schritt 1.7). Vergleichen mit berichteten Spektren. 24
title "> 2. Recycling von EMIMAc

  1. Entfernen der flüchtigen Stoffe aus der methanolischen Mischung (aus Schritt 1.12) unter vermindertem Druck von 10 mbar, bei 40 ° C für 30 min.
  2. Analysieren Sie die erhaltene Öl durch 1 H-NMR und 13 C-NMR, um zu überprüfen, dass EMIMAc vorhanden ist. 24
  3. Verwenden Sie das recycelte EMIMAc ab Schritt 1.2.

3. Die Gelierung

  1. Herstellung einer Stammlösung
    1. 200 mg Methyl-6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate (das Produkt von Schritt 1.15), und einem magnetischen Rührstab in ein Fläschchen. 2,0 ml Dichlormethan, um die Ketoester aufzulösen. Rühren bis alles gelöst ist.
  2. Gelierung
    1. 50 ml Heptan in einen 500 ml Becher. 1,5 ml der Stammlösung zu dem Heptan. Rühren Sie schnell auf eine ausreichende Durchmischung zu gewährleisten und stehen lassen, ohne Rühren bei Raumtemperatur, bis Gelierung auftritt.

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Ergebnisse

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Wie oben beispielhaft, EMIMAc dienen als Präkatalysator in der formalen konjugierte Addition von α, β-ungesättigten Aldehyd zu Chalkone. Andere im Handel erhältliche imidazolium IFs wie 1-Ethyl-3-methylimidazolium Chlorid (EMIMCl) und 1-Butyl-3-methylimidazolium Chlorid (BMIMCl) wurden ebenfalls untersucht, jedoch sind diese Reaktionen geringere Ausbeuten anzeigt, dass das Acetatanion sein kann gangen 27,28 * wichtig für die Reaktivität (Tabelle 1, 1-3).

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Diskussion

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Bezogen auf die anti-Konfiguration durch Röntgenanalyse -Ketoester 3 und auf der Untersuchung des Reaktionsmechanismus von Bode et al vorgeschlagenen 30 bestimmt die folgenden Reaktionspfad vorgeschlagen (Figur 5). Deprotonierung des IL erzeugt NHC Arten; das NHC reagiert mit dem ungesättigten Aldehyds der Breslow-Intermediat I. Der Breslow-Intermediat zu bilden, und die Chalcon reagieren in einer Quer Benzoin Reaktion auf Dien II bilden. Mittelstufe II durchläuft eine Oxy-Cope-Umlag...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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Wir danken dem Schwedischen Forschungsrat Formas für die großzügige finanzielle Unterstützung.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetatAldrich51053-100G-FHergestellt von BASF ≥ 90%, getrocknet auf einem Rotationsgetriebe, das vor Gebrauch verdampft wird (10 mBar, 40 ° C, 1 Std.)
CAS-NUMMER: 143314-17-4
1,3-diphenyl-2-propen-1-onAldrich11970-100G98.0%
CAS-NUMMER: 94-41-7
trans-zimtaldehyd AldrichC80687-25G99%, vor Gebrauch unter Stickstoff gelagert
CAS-NUMMER: 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98%
CAS-NUMMER: 6674-22-2
MethanolSigma-Aldrich32213N-2.5Lpuriss. P.a., ACS-Reagenz, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥ 99,8 % (GC)
CAS-NUMMER: 67-56-1
DichlormethanFischer ChemicalD/1852/17XAnalytische Reagenzqualität, stabilisiert mit Amylen
CAS-NUMMER: 02.09.1975
n-HeptanFischer ChemicalH/0160/17XAnalytische Reagenzqualität
CAS-NUMMER: 142-82-5

Referenzen

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