Síntesis de ésteres mediante una esterificación Steglich más verde en acetonitrilo

El objetivo general de este experimento es proporcionar una metodología más ecológica para una reacción de esterificación común, que podría servir útil para la síntesis en aplicaciones académicas e industriales. Nuestro método se puede utilizar para la síntesis eficiente y suave de ésteres mediante el acoplamiento de ácidos carboxílicos con alcoholes primarios o secundarios o fenoles. La principal ventaja de esta técnica es que elimina el uso de disolventes peligrosos de reacción clorada o amida y minimiza los residuos de disolventes durante la purificación sin sacrificar la tasa de reacción ni la pureza del producto.

Demostrando el procedimiento serán Andrew Lutjen y Mackenzie Quirk, investigadores de pregrado de mi laboratorio. En primer lugar, combine el ácido trans-cinnámico, DMAP y EDC en un matraz de fondo redondo de 50 mililitros. Agregue 15 mililitros de acetonitrilo, y 98 microlitros de alcohol 3-Methoxybenzyl a la mezcla, junto con una barra de agitación magnética.

Sujete el matraz en un baño de agua Celsius de 40 grados y revuelva la reacción. Monitorear la reacción por TLC, utilizando acetato de etilo y hexanos. Una vez completada la reacción, retire el acetonitrilo bajo presión reducida utilizando un evaporador rotatorio para obtener un sólido crudo.

Al residuo, añada 20 mililitros cada uno de éter dietílico y un molar de ácido clorhídrico. Gire el matraz para disolver el residuo en las capas de disolvente. A continuación, vierta la solución en un embudo separador.

Enjuague el matraz evaporador con cinco mililitros de éter dietílico y añada el enjuague al embudo separador. Agitar suavemente el embudo separador para extraer el producto en la capa de éter, ventilando periódicamente. Permita que las capas se separen y, a continuación, elimine la capa acuosa drenando la parte inferior del embudo en un matraz Erlenmeyer.

A la capa orgánica que queda en el embudo separador, añadir 20 mililitros de un ácido clorhídrico molar y agitar suavemente el matraz separador, ventilando periódicamente. Permita que las capas se separen y luego elimine la capa acuosa escurriéndola de la parte inferior del embudo en un matraz Erlenmeyer. Repita el procedimiento de lavado con bicarbonato sódico saturado y cloruro de sodio saturado.

Después de completar los pasos de lavado, transfiera la capa orgánica del embudo separador a un matraz Erlenmeyer limpio. Seque la capa con sulfato de magnesio. A continuación, filtre la solución por gravedad a través del papel de filtro en un matraz de evaporación enmascarado.

Después de esto, retire el disolvente de éter dietílico bajo presión reducida, utilizando un evaporador rotatorio. Analizar una muestra del producto por espectroscopia de rmN de protones y carbono en cloroformo deuterado y por espectrometría de masas. En un matraz de fondo redondo de 50 mililitros, combine el ácido transnanámico, DMAP y EDC.

Añadir 15 mililitros de acetonitrilo y 157 miligramos de difenilmetanol a la mezcla, junto con una barra de agitación magnética. Sujete el matraz y remueva la reacción a temperatura ambiente durante 24 horas. Inserte un condensador de aire en el cuello del matraz para minimizar la evaporación del disolvente.

Una vez completada la reacción, siga el procedimiento de extracción y lavado como se describió anteriormente. En un matraz de fondo redondo de 50 mililitros, combine el ácido decanoico, DMAP y EDC. Añadir 15 mililitros de acetonitrilo y 157 miligramos de dithenylmethanol a la mezcla, junto con una barra de agitación magnética.

Sujete el matraz y remueva la reacción a temperatura ambiente durante 24 horas. Inserte un condensador de aire en el cuello del matraz para minimizar la evaporación del disolvente. Una vez completada la reacción, siga el procedimiento de extracción y lavado como se describió anteriormente.

Utilizando la reacción de esterificación de Steglich modificada, se obtuvo 3-Methoxybenzyl cinnamate en un rendimiento del 90% sin necesidad de cromatografía de columna, como lo confirma la espectroscopia de rmN de protones y carbono. Los compuestos de nueve a 17 fueron sintetizados utilizando un protocolo similar, con rendimientos de 77 a 90%Todos los compuestos fueron analizados por espectroscopia de RMN y espectrometría de masas de alta resolución, y se encontró que son de pureza similar al tilxibenzil cinnamato por el análisis de RMN. Se realizaron ligeros cambios en el protocolo para los alcoholes primarios para obtener rendimientos óptimos y pureza para los compuestos 12 a 17.

Las reacciones secundarias al alcohol se ejecutaron durante más tiempo para permitir que la reacción pasara a su fin. En las reacciones de ácido decanoico, para los compuestos de éster 12 y 17, utilizando 1,2 equivalentes de ácido carboxílico a un equivalente de alcohol para alcoholes primarios y secundarios, ésteres producidos con una impureza de ácido decanoico. El problema de la impureza se resolvió utilizando una relación molar uno a uno de ácido decanoico al alcohol con un tiempo de reacción ligeramente más largo.

Estas condiciones arrojaron productos de éster puro, indicados por una pérdida de la señal de impureza a 2,35 partes por millón en el espectro de RMN de protones. Al igual que con cualquier método de síntesis orgánica, se deben consultar las fichas de datos de seguridad de los productos químicos y se deben utilizar equipos e instalaciones de protección personal adecuados al realizar este procedimiento.