Synthese von Estern über ein grüner Steglich-Veresterung in Acetonitril

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, eine grünere Methodik für eine gemeinsame Veresterungsreaktion bereitzustellen, die für die Östrosynthese in akademischen und industriellen Anwendungen nützlich sein könnte. Unsere Methode kann zur effizienten und milden Synthese von Estern durch Kopplung von Carbonsäuren mit Primär- oder Sekundäralkoholen oder Phenolen eingesetzt werden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die Verwendung gefährlicher chlorierter oder amidierter Reaktionslösungsmittel eliminiert und Lösungsmittelabfälle während der Reinigung minimiert, ohne die Reaktionsgeschwindigkeit oder Produktreinheit zu opfern.

Demonstriert wird das Verfahren von Andrew Lutjen und Mackenzie Quirk, Studentenforschern aus meinem Labor. Kombinieren Sie zunächst Trans-Cinnamsäure, DMAP und EDC in einem 50-Milliliter-Rundkolben. Fügen Sie 15 Milliliter Acetonitril und 98 Mikroliter 3-Methoxybenzylalkohol in die Mischung, zusammen mit einem magnetischen Rührstab.

Den Kolben in einem 40-Grad-Celsius-Wasserbad einklemmen und die Reaktion rühren. Überwachen Sie die Reaktion durch TLC mit Ethylacetat und Hexanen. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, entfernen Sie das Acetonitril unter reduziertem Druck mit einem Rotationsverdampfer, um einen rohen Feststoff zu erhalten.

Zum Rückstand je 20 Milliliter Diethylether und einen Mol Salzsäure hinzufügen. Den Kolben verwirbeln, um den Rückstand in die Lösungsmittelschichten aufzulösen. Als nächstes gießen Sie die Lösung in einen Trenntrichter.

Spülen Sie den Verdampfungskolben mit fünf Millilitern Diethylether ab und fügen Sie die Spülung dem Trenntrichter hinzu. Schütteln Sie den Trenntrichter vorsichtig, um das Produkt in die Ätherschicht zu extrahieren, und entlüften Sie es periodisch. Lassen Sie die Schichten trennen, und entfernen Sie dann die wässrige Schicht, indem Sie sie den Boden des Trichters in einen Erlenmeyerkolben abtropfen lassen.

Auf die im Trenntrichter verbleibende organische Schicht 20 Milliliter einer mollaren Salzsäure geben und den Separatorenkolben vorsichtig schütteln und periodisch entlüften. Lassen Sie die Schichten trennen und entfernen Sie dann die wässrige Schicht, indem Sie sie vom Boden des Trichters in einen Erlenmeyerkolben abtropfen lassen. Wiederholen Sie den Waschvorgang mit gesättigtem Natriumbicarbonat und gesättigtem Natriumchlorid.

Nach Abschluss der Waschschritte die organische Schicht vom Trenntrichter in einen sauberen Erlenmeyerkolben übertragen. Trocknen Sie die Schicht mit Magnesiumsulfat. Dann filtert die Schwerkraft die Lösung durch Filterpapier in einen maskierten Verdampfungskolben.

Anschließend entfernen Sie das Lösungsmittel der Diethylether unter reduziertem Druck mit einem Rotationsverdampfer. Analysieren Sie eine Probe des Produkts durch Proton- und Kohlenstoff-NMR-Spektroskopie in deuteriertem Chloroform und durch Massenspektrometrie. Kombinieren Sie in einem 50-Milliliter-Rundbodenkolben Trans-Cinnamsäure, DMAP und EDC.

Fügen Sie 15 Milliliter Acetonitril und 157 Milligramm Diphenylmethanol in das Gemisch, zusammen mit einem magnetischen Rührstab. Den Kolben einklemmen und die Reaktion bei Raumtemperatur 24 Stunden rühren. Setzen Sie einen Luftkondensator in den Kolbenhals ein, um die Lösungsmittelverdunstung zu minimieren.

Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, folgen Sie dem Extraktions-Up- und Waschvorgang, wie zuvor beschrieben. Kombinieren Sie in einem 50-Milliliter-Rundbodenkolben Decaninsäure, DMAP und EDC. Fügen Sie 15 Milliliter Acetonitril und 157 Milligramm Dithenylmethanol in die Mischung, zusammen mit einem magnetischen Rührstab.

Den Kolben einklemmen und die Reaktion bei Raumtemperatur 24 Stunden rühren. Setzen Sie einen Luftkondensator in den Kolbenhals ein, um die Lösungsmittelverdunstung zu minimieren. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, folgen Sie dem Extraktions-Up- und Waschvorgang, wie zuvor beschrieben.

Mit Hilfe der modifizierten Steglich-Veresterungsreaktion wurde 3-Methoxybenzyl-Cinnaat in 90%iger Ausbeute ohne Säulenchromatographie erhalten, wie durch Proton- und Kohlenstoff-NMR-Spektroskopie bestätigt. Die Verbindungen neun bis 17 wurden mit einem ähnlichen Protokoll synthetisiert, mit Erträgen von 77 bis 90% Alle Verbindungen wurden durch NMR-Spektroskopie und hochauflösende Massenspektrometrie analysiert und fanden sich durch NMR-Analyse als ähnlich reinheitswert wie 3-Methoxybenzyl-Cinnamat heraus. Geringfügige Änderungen am Protokoll für Primäralkohole wurden vorgenommen, um optimale Erträge und Reinheit für die Verbindungen 12 bis 17 zu erhalten.

Sekundäre Alkoholreaktionen wurden länger durchgeführt, damit die Reaktion zum Abschluss gebracht werden konnte. Bei den Decanosäurereaktionen ergaben bei den Esterverbindungen 12 und 17 bei der Verwendung von 1,2 Äquivalenten Von Carbonsäure zu einem Äquivalent von Alkohol sowohl für Primär- als auch für Sekundäralkohole Ester mit einer Decanosäureunreinheit. Das Verunreinigungsproblem wurde gelöst, indem ein Eins-zu-Eins-Molar-Verhältnis von Dekansäure zu Alkohol mit einer etwas längeren Reaktionszeit verwendet wurde.

Diese Bedingungen ergaben reine Esterprodukte, die durch einen Verlust des Verunreinigungssignals bei 2,35 Teilen pro Million im Protonen-NMR-Spektrum angezeigt wurden. Wie bei jeder organischen Synthesemethode sollten Sicherheitsdatenblätter für Chemikalien konsultiert und bei der Durchführung dieses Verfahrens geeignete persönliche Schutzausrüstungen und -einrichtungen verwendet werden.