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Synthèse hautement stéréosélective de 1,6-cétoesters médiée par des liquides ioniques: une réaction à trois composantes permettant l'accès rapide à une nouvelle classe de faible poids moléculaire Gelators

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DOI :

10.3791/53213

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27 novembre 2015

 ,  , 
1Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology

Dans cet article

Résumé

Les liquides ioniques (IL) permettent un accès rapide, simple et peu coûteux aux 1,6-cétoesters avec des diastéréosélectivités élevées et de bons rendements. Le protocole réactionnel est robuste et les 1,6-cétoesters peuvent être obtenus à l’échelle du gramme après un protocole de filtration simple. De plus, les 1,6-cétoesters sont de puissants gélifiants dans les solvants hydrocarbonés.

Résumé

En chimie organique, les liquides ioniques (IL) sont devenus des solvants de réaction sûrs et recyclables. En présence d’une base, les ILs peuvent être déprotonés pour former des carbènes N-hétérocycliques (NHC) catalytiquement actifs. Ici, nous avons utilisé les ILs comme précatalyseurs dans l’ajout d’aldéhydes α,β-insaturés aux chalcones pour former des 1,6-cétoesters, incorporant un groupement anti-diphényle de manière hautement stéréosélective. La réaction a un large éventail de substrats et plusieurs groupes fonctionnels et hétéroaromatiques peuvent être intégrés dans le squelette cétoester avec des rendements généralement bons avec une stéréosélectivité maintenue. Le protocole de réaction est robuste et évolutif. Les matériaux de départ sont peu coûteux et les produits peuvent être obtenus après une simple filtration, évitant ainsi la chromatographie exigeante en solvants. De plus, l’IL peut être recyclé jusqu’à 5 fois sans aucune perte de réactivité. De plus, le produit final du 1,6-cétoester est un puissant gélifiant dans plusieurs solvants à base d’hydrocarbures. La méthode permet d’accéder rapidement à une nouvelle classe de gélificateurs de faible poids moléculaire (LMWG) à partir de matériaux de départ recyclables et peu coûteux, et de l’évaluer.

Introduction

figure-introduction-1

(Ci-dessus) de la synthèse à trois composants de 1,6-cétoesters: une nouvelle classe de gelators de faible poids moléculaire.

Les liquides ioniques (ILS) ont une stabilité élevée, une faible volatilité, ininflammabilité et ont donc rendu l'attention que les médias de réaction sûrs et solvants idéaux pour le recyclage. 1-3 imidazoliums dialkyle sont un certain type de liquides ioniques qui, en présence d'une base , peut être déprotoné de rendre un carbène N-hétérocyclique (NHC). 4 Dans le domaine de organocatalyse, NHC, opérant sous les chemins de réaction distinctes, ont trouvé l'utilisation répandue dans un large éventail de réactions génériques. 5-11

Malgré cela, la connexion entre ILS et liaison CC forming NHC-catalyse est relativement inexploré. Néanmoins, NHC dérivé de ILs ont été rapportés pour catalyser les réactions de formation de liaison CC tels que la condensation de la benzoïne et le mélange réactionnel 12 à 22 Stetter Par exemple., Davis et al. Ont montré que les dérivés de LMG thiazoliums N-alkyl servent de pré-catalyseurs dans la formation de benjoin du benzaldéhyde. 12

Plus récemment, Chen et coll ce concept élargi au moyen d'un imidazolium basé IL, 1-éthyl-3-méthyl imidazolium acétate (EMIMAc), pour effectuer la condensation de la benzoïne, le 5-hydroxyméthylfurfural (HMF) pour produire 5,5 '-di (hydroxyméthyl) furoin (DHMF). Étant donné que 23 ILs sont commercialement disponibles et offrent un moyen peu coûteux de générer NHC, nous nous sommes intéressés à enquêter sur ce que les autres types de réactions ILs peuvent accomplir. À cette fin, nous avons constaté que les imidazoliums dialkyle peuvent être utilisés efficacement en tant que pré-catalyseurs dans le conjugué formel additisur des aldéhydes insaturés à chalcones (figure 1) en donnant 1,6-cétoesters. L'IL plus efficace, EMIMAc, favorise une réaction très stéréosélective entre cinnamaldehyde et chalcone. La réaction se produit avec une forte préférence pour la lutte contre les diastéréo-isomère et 1,6-cétoesters peut être isolé avec des rendements allant jusqu'à 92%. 24,25,26

figure-introduction-2
Figure 1: IL-médiée à trois composants, l'addition stéréosélective d'aldéhyde cinnamique pour la chalcone.

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Protocole

Synthèse 1. Gram-échelle de méthyle 6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate

  1. Sec 1-éthyl-3-méthyl acétate d'imidazolium (EMIMAc) dans un ballon à fond rond sur un évaporateur rotatif à 10 mbar, 40 ° C pendant 1 heure.
  2. Ajouter 2,1 g de EMIMAc sec et 1,0 g de 1,3-diphényl-2-propène-1-one à 100 ml ballon à fond rond équipé d'un agitateur magnétique.
  3. Ajouter 2.019 ml de methanol et 2,3 g de cinnamaldéhyde dans le ballon.
  4. A température ambiante (22 ° C) dissoudre le mélange dans 60 ml de dichlorométhane en agitant pendant 1 min.
  5. Ensuite ajouter 0,37 ml de 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undéc-7-ène (DBU) au mélange sous agitation (étape 1.4) et boucher le flacon à fond rond.
  6. Remuer avec une barre d'agitation magnétique à une vitesse de 500 tours par minute à température ambiante (22 ° C).
  7. Vérifiez achèvement de la réaction avec 1 H RMN. 24 Rechercher disparition de double liaison de la chalcone dans la zone de 7,8 ppm.
  8. Lorsque la réaction a atteint achèvement supprimer les matières volatiles sur un évaporateur rotatif à 10 mbar, 20 ° C pendant 15 min.
  9. Ajouter 50 ml de méthanol au résidu pour dissoudre le EMIMAc par agitation avec un barreau d'agitation magnétique.
  10. Retirer les solides des parois du ballon en agitant violemment avec une barre d'agitation magnétique à une vitesse de 750 tours par minute pendant 30 min. Si nécessaire, utiliser une spatule pour éliminer les matières solides restantes des murs.
  11. Filtrer le mélange sur une fritte (des tailles de pores 3).
  12. Laver avec 20 ml supplémentaires de methanol. Si le recyclage du EMIMAc on souhaite évaporer le filtrat méthanolique. (étape 2.1).
  13. Toujours sur la fritte, il faut diviser doucement le gâteau de filtration (étape 1.11) en petits morceaux avec une spatule et transférer les solides par l'intermédiaire d'un entonnoir à poudre dans un ballon à fond rond pré-pesé et sécher les solides sous vide.
  14. Peser le ballon et calculer le rendement.
  15. Analyser le produit par RMN 1 H (étape 1.7). Comparez avec les spectres déclarés. 24
titre "> 2. Le recyclage des EMIMAc

  1. Retirez les substances volatiles du mélange méthanol (1.12) de l'étape sous pression réduite de 10 mbar, à 40 ° C pendant 30 min.
  2. Analyser l'huile obtenue par RMN 1 H et 13 C RMN pour vérifier que EMIMAc est présent. 24
  3. Utilisez le EMIMAc recyclé à partir de l'étape 1.2.

3. La gélification

  1. Préparation d'une solution mère
    1. Ajouter 200 mg de 6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate (le produit de l'étape 1.15) et une barre d'agitation magnétique dans un flacon. Ajouter 2,0 ml de dichlorométhane pour dissoudre le cétoester. Remuer jusqu'à ce que tout soit dissous.
  2. Gélification
    1. Ajouter 50 ml d'heptane à un bêcher de 500 ml. Ajouter 1,5 ml de la solution mère à l'heptane. Remuer rapidement pour assurer un mélange adéquat et laisser reposer sans agitation à température ambiante jusqu'à ce que la gélification se produit.

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Résultats

Comme illustré ci-dessus, EMIMAc servir dans le précatalyseur addition conjuguée formel de α, β-aldéhyde insaturé de chalcones. Autres disponibles dans le commerce ILs base d'imidazolium tels que le chlorure de 1-éthyl-3-méthylimidazolium (EMIMCl) et chlorure de 1-butyl-3-méthylimidazolium (BMIMCl) ont également été étudiés, cependant, ces réactions sont déroulées dans des rendements plus faibles indiquant que l'anion acétate peut être réactivité importante pour (tableau 1, entr...

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Discussion

Sur la base de l'anticorps anti configuration a déterminé par analyse aux rayons X de cétoester 3 et sur ​​l'enquête mécaniste proposé par Bode et ses collaborateurs 30 le chemin réactionnel suivant est proposé (Figure 5). Déprotonation de l'IL génère espèces NHC; le NHC réagit avec l'aldéhyde insaturé pour former l'intermédiaire Breslow Breslow I. L'intermédiaire et le chalcone réagir dans une réaction croisée benjoin pour former diène II. Intermédiaire II su...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Nous remercions le Conseil suédois de la recherche Formas pour son généreux soutien financier.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Acétate de 1-éthyl-3-méthylimidazoliumAldrich51053-100G-FProduit par BASF &ge ; 90 %, séché sur un rotatif évaporé avant utilisation (10 mBar, 40 ° ; C, 1 h)
NUMÉRO CAS : 143314-17-4
1,3-diphényl-2-propène-1-oneAldrich11970-100G98,0 %
NUMÉRO CAS : 94-41-7
trans-cinnamaldéhyde  ;AldrichC80687-25G99 %, stocké sous azote avant utilisation
NUMÉRO CAS : 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98 %
NUMÉRO CAS : 6674-22-2
MéthanolSigma-Aldrich32213N-2.5Lpuriss. P.a., réactif ACS, reag. ISO, reag. Ph. Eur. &ge ; 99,8 % (GC)
NUMÉRO CAS : 67-56-1
DichlorométhaneFischer ChemicalD/1852/17XGrade de réactif analytique, stabilisé avec de l’amylène
NUMÉRO CAS : 9/2/1975
n-HeptaneFischer ChemicalH/0160/17XGrade de réactif analytique
NUMÉRO CAS : 142-82-5

Références

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