מאמר שיטה

סינתזה מאוד Stereoselective של 1,6-Ketoesters מתווכת על ידי נוזלים יוניים: תגובת שלושה רכיבי הפעלה מהירה גישה לסוג חדש של נמוך Gelators משקל המולקולרי

9.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/53213

⸱

27 בנובמבר 2015

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

במאמר זה

סיכום

נוזלים יוניים (ILs) מתווכים גישה מהירה, פשוטה וזולה ל-1,6-קטואסטרים בדיאסטריאוסלקטיביות גבוהה ותשואות טובות. פרוטוקול התגובה חזק וניתן להשיג את ה-1,6-קטואסטרים בקנה מידה גרם לאחר פרוטוקול סינון פשוט. יתר על כן, ה-1,6-קטואסטרים הם ג'לטורים חזקים בממיסים פחמימניים.

תקציר

בכימיה אורגנית נוזלים יוניים (ILs) התגלו כממיסי תגובה בטוחים וניתנים למחזור. בנוכחות בסיס, ILs יכולים להיות דה-פרוטונים ליצירת קרבנים N-הטרוציקליים פעילים קטליטית (NHCs). כאן השתמשנו ב-ILs כזרזים מקדימים בתוספת של אלדהידים α,β-בלתי רוויים לכלקונים ליצירת 1,6-קטואסטרים, המשלבים חלק אנטי-דיפניל בצורה סטריאו-סלקטיבית ביותר. לתגובה יש היקף מצע רחב וניתן לשלב מספר קבוצות פונקציונליות והטרוארומטיות בעמוד השדרה של קטואסטר בתשואות טובות בדרך כלל עם סטריאוסלקטיביות נשמרת. פרוטוקול התגובה חזק וניתן להרחבה. חומרי המוצא זולים וניתן להשיג את המוצרים לאחר סינון פשוט, תוך הימנעות מכרומטוגרפיה הדורשת ממסים. יתר על כן, ניתן למחזר את IL עד 5 פעמים ללא כל אובדן תגובתיות. יתרה מכך, המוצר הסופי של 1,6-קטואסטר הוא ג'לטור חזק במספר ממיסים מבוססי פחמימנים. השיטה מאפשרת גישה מהירה והערכה של סוג חדש של ג'לטורים במשקל מולקולרי נמוך (LMWGs) מחומרי מוצא זולים הניתנים למיחזור.

מבוא

figure-introduction-1

סינתזת שלושה רכיבים של 1,6-ketoesters (לעיל): סוג חדש של gelators משקל המולקולרי הנמוך.

נוזלים יוניים (ILs) יש יציבות גבוהה, תנודתיות נמוכה, שאינו דליק ועל כן ניתנו תשומת לב כאמצעי תקשורת בטוחה תגובה וממסים אידיאליים למחזור. 1-3 imidazoliums dialkyl הוא סוג מסוים של נוזלים יוניים ש, בנוכחותו של בסיס , ניתן deprotonated כדי להבהיר קרבן N-הטרוציקלית (NHC). 4 בתחום organocatalysis, NHCs, הפועל תחת נתיבי תגובה שונים, מצאו שימוש נרחב במגוון רחב של תגובות גנריות. 5-11

למרות זאת, הקשר בין ILs ואג"ח CC forminז NHC-קטליזה היא יחסית לא נחקר. עם זאת, NHCs נגזר מILs דווח לזרז קשר CC יוצר תגובות כגון עיבוי בנזואין והתגובה שטטר. 12-22 לדוגמא, דייויס ואח '. הראה כי ILs נגזר מthiazoliums N-אלקיל לשמש precatalysts ב היווצרות של בנזואין מbenzaldehyde. 12

לאחרונה, חן ועמיתים לעבודה הרחיבו את המושג הזה באמצעות imidazolium IL מבוסס, אצטט imidazolium 1-אתיל-3-מתיל (EMIMAc), לבצע עיבוי בנזואין על 5-hydroxymethylfurfural (HMF) כדי ליצור 5,5 "-DI furoin (hydroxymethyl) (DHMF). 23 בהתחשב בכך שILs זמין מסחרי ומציע דרך זולה של יצירת NHCs, שהיינו מעוניין בחקירה מה סוגים אחרים של ILs תגובות יכולים לבצע. לשם כך, מצאנו כי dialkyl imidazoliums יכול לשמש ביעילות precatalysts בadditi המצומד הרשמיעל של אלדהידים לא רוויים לchalcones (איור 1) נותן 1,6-ketoesters. IL יעיל ביותר, EMIMAc, מקדם תגובת stereoselective ביותר בין cinnamaldehyde וchalcone. התגובה מתרחשת עם העדפה גבוהה -diastereomer אנטי ויכול להיות מבודדת 1,6-ketoesters בתשואות של עד 92%. 24,25,26

figure-introduction-2
איור 1: IL-תיווך שלושה רכיבים, בנוסף stereoselective של cinnamaldehyde לchalcone.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

סינתזה 1. גרם קנה מידה של מתיל-6 אוקסו-3,4,6-triphenylhexanoate

  1. אצטט 1-אתיל-3-מתיל יבש imidazolium (EMIMAc) בבקבוק תחתון עגול במאייד סיבובי בשעת 10 mbar, 40 מעלות צלזיוס במשך שעה 1.
  2. להוסיף 2.1 גרם של EMIMAc היבש ו1.0 גרם של 1,3-2-propen diphenyl-1-אחד לבקבוק 100 מיליליטר עגול תחתון מצוידים בבוחש מגנטי.
  3. להוסיף 2.019 מיליליטר של מתנול ו -2.3 גרם של cinnamaldehyde לבקבוק.
  4. בטמפרטורת חדר (22 מעלות צלזיוס) לפזר את התערובת ב -60 מיליליטר של dichloromethane ידי ערבוב 1 דקות.
  5. בהמשך מוסיף 0.37 מיליליטר של 1.8 diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ENE (DBU) לתערובת ערבוב (שלב 1.4) ומכסה את הבקבוק התחתון העגול.
  6. מערבבים עם בר ומערבבים מגנטי במהירות של 500 סל"ד בטמפרטורת חדר (22 מעלות צלזיוס).
  7. בדוק השלמת התגובה עם 1 H NMR. 24 חפשו היעלמותו של קשר כפול של chalcone באזור 7.8 עמודים לדקה.
  8. כשהגיעה התגובה השלמה להסיר נדיפים על מאייד סיבובי בשעת 10 mbar, 20 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות.
  9. הוסף 50 מיליליטר מתנול לשאריות לפזר EMIMAc על ידי ערבוב עם בר ומערבבים מגנטי.
  10. הסר את המוצקים מהקירות של הבקבוק על ידי ערבוב באלימות עם בר ומערבבים מגנטי במהירות של 750 סל"ד במשך 30 דקות. במידת צורך, להשתמש במרית כדי להסיר מוצקים שנותרו מהקירות.
  11. סנן את התערובת על frit (גודל נקבובית 3).
  12. לשטוף עם 20 מיליליטר נוסף של מתנול. אם מחזור של EMIMAc הוא רצוי להתאדות תסנין methanolic. (שלב 2.1).
  13. עדיין על frit, בעדינות לחלק את עוגת הסינון (מצעד 1.11) לחתיכות קטנות יותר עם מרית ולהעביר את המוצקים באמצעות משפך אבקה לבקבוק תחתון עגול שקל מראש ולייבש את המוצקים תחת ואקום.
  14. לשקול את הבקבוק ולחשב את התשואה.
  15. נתח את המוצר על ידי 1 H NMR (שלב 1.7). השווה עם ספקטרום דיווח. 24
כותרת "> 2. מחזור של EMIMAc

  1. הסר את נדיפים מתערובת methanolic (מצעד 1.12) תחת לחץ מופחת של 10 mbar, ב 40 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.
  2. נתח את השמן וכתוצאה מכך על ידי 1 H NMR ו- 13 NMR C כדי לבדוק שEMIMAc קיים. 24
  3. השתמש בEMIMAc הממוחזר החל מהשלב 1.2.

3. gelation

  1. הכנת פתרון מניות
    1. הוסף 200 מ"ג של מתיל-6 אוקסו-3,4,6-triphenylhexanoate (המוצר מצעד 1.15) ובר ומערבבים מגנטיים לבקבוקון. להוסיף 2.0 מיליליטר dichloromethane לפזר ketoester. מערבבים עד שהכל נמס.
  2. Gelation
    1. להוסיף 50 מיליליטר של heptane לכוס 500 מיליליטר. להוסיף 1.5 מיליליטר של פתרון המניות לheptane. מערבבים במהירות כדי להבטיח ערבוב נאות ולתת לעמוד ללא ערבוב בטמפרטורת הסביבה עד gelation מתרחשת.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

כפי שהודגם לעיל, EMIMAc לשמש precatalyst בתוספת המצומד הרשמית של α, β-אלדהיד בלתי רווי לchalcones. ILs אחר זמין מסחרי imidazolium מבוסס כגון כלוריד 1-אתיל-3-methylimidazolium (EMIMCl) וכלוריד 1-בוטיל-3-methylimidazolium (BMIMCl) גם נחקרו, לעומת זאת, התגובות האלה המשיכו בתשואות נמוכות יותר מצביעים על כך שאניון אצטט יכול להיות חשוב לתגובתיות (טבלת 1, כניסה 1-3). 27,28 *

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

בהתבסס על -configuration אנטי נקבע על ידי ניתוח רנטגן של ketoester 3 ועל החקירה מכניסטית שהוצעה על ידי בודה ועמיתים לעבודה 30 בדרך התגובה הבאה הוא הציע (איור 5). Deprotonation של IL מייצר מיני NHC; NHC מגיב עם אלדהיד בלתי רווי ליצירת Breslow ביניים I. Breslow ביניים וchalcone להגיב בתגובת בנזואין הצולב כדי ליצור diene השני. ביניים השני עובר סידור מחדש Oxy-קופ באמצעות המדינה מעבר סירה (TS), הגדרת מרכזי stereogenic -oriented אנטי III. לא...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

אנו מודים לפורמות של מועצת המחקר השוודית על התמיכה הכספית הנדיבה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
1-אתיל-3-מתיל אימידזוליום אצטטאולדריץ'51053-100G-Fמיוצר על ידי BASF ≥ 90%, מיובש על סיבובי התאדה לפני השימוש (10 mBar, 40 ° C, 1 hr)
מספר CAS: 143314-17-4
1,3-diphenyl-2-propen-1-oneAldrich11970-100G98.0%
מספר CAS: 94-41-7
trans-cinnamaldehyde אולדריץ'C80687-25G99%, מאוחסן תחת חנקן לפני השימוש
מספר CAS: 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98%
מספר CAS: 6674-22-2
מתנולסיגמא-אולדריץ'32213N-2.5Lpuriss. PA, מגיב ACS, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥ 99.8% (GC)
מספר CAS: 67-56-1
דיכלורומתאןפישר כימיקלD/1852/17Xדרגת ריאגנט אנליטי, מיוצב עם עמילן
מספר CAS: 9/2/1975
n-HeptaneFischer ChemicalH/0160/17Xמגיב אנליטי דרגה
מספר CAS: 142-82-5

מקורות

  1. Hallett, J. P., Welton, T. Room-Temperature Ionic Liquids: Solvents for Synthesis and Catalysis. 2. Chem. Rev. 111, 3508-3576 (2011).
  2. Welton, T. Room-Temperature Ionic Liquids. Solvents for Synthesis and Catalysis. Chem. Rev. 99, 2071-2084 (1999).
  3. Vora, H. U., Wheeler, P., Rovis, T. Exploiting acyl and enol azolium intermediates via N-hetero- cyclic carbene-catalyzed reactions of α-reducible aldehydes. Adv. Synth. Catal. 354, 1617-1639 (2012).
  4. Holloczki, O., et al. Carbenes in ionic liquids. New J. Chem. 34, 3004-3009 (2010).
  5. Enders, D., Balensiefer, T. Nucleophilic Carbenes in Asymmetric Organocatalysis. Acc. Chem. Res. 37, 534-541 (2004).
  6. Enders, D., Niemeier, O., Henseler, A. Organocatalysis by N-Heterocyclic Carbenes. Chem. Rev. 107, 5606-5655 (2007).
  7. List, B. Enamine Catalysis Is a Powerful Strategy for the Catalytic Generation and Use of Carbanion Equivalents. Acc. Chem. Res. 37, 548-557 (2004).
  8. Nair, V., Bindu, S., Sreekumar, V. N-Heterocyclic carbenes: Reagents, not just ligands! Angew. Chem. Int. Ed. 43, 5130-5135 (2004).
  9. Marion, N., Dìez-González, S., Nolan, S. P. N-Heterocyclic Carbenes as Organocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 2988-3000 (2007).
  10. Biju, A. T., Kuhl, N., Glorius, F. Extending NHC-Catalysis: Coupling Aldehydes with Unconventional Reaction Partners. Acc. Chem. Res. 44, 1182-1195 (2011).
  11. Bugaut, X., Glorius, F. Organocatalytic umpolung: N-heterocyclic carbenes and beyond. Chem. Soc. Rev. 41, 3511-3522 (2012).
  12. Davis, hj Jr., Forrester, K. J. Thiazolium-ion based organic ionic liquids (OILs).1,2 Novel OILs which promote the benzoin condensation. Tetrahedron Lett. 40, 1621-1622 (1999).
  13. Xu, L. -W., Gao, Y., Yin, J. -J., Li, L., Xia, C. -G. Efficient and mild benzoin condensation reaction catalyzed by simple 1-N-alkyl-3-methylimidazolium salts. Tetrahedron Lett. 46, 5317-5320 (2005).
  14. Jiang, F. S., Yu, H., Gao, G., Xie, R. G. Benzoin condensation in imidazolium based room-temperature ionic liquids. Chin. Chem. Lett. 16, 321-324 (2005).
  15. Estager, J., Lévêque, J. M., Turgis, R., Draye, M. Solventless and swift benzoin condensation catalyzed by 1-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids under microwave irradiation. J. Mol. Catal. A: Chem. 256, 261-264 (2006).
  16. Estager, J., Lévêque, J. -M., Turgis, R., Draye, M. Neat benzoin condensation in recyclable room-temperature ionic liquids under ultrasonic activation. Tetrahedron Lett. 48, 755-759 (2007).
  17. Orsini, M., Chiarotto, I., Elinson, M. N., Sotgiu, G., Inesi, A. Benzoin condensation in 1,3-dialkylimidazolium ionic liquids via electrochemical generation of N-heterocyclic carbene. Electrochem. Commun. 11, 1013-1017 (2009).
  18. Dunn, M. H., Cole, M. L., Harper, J. B. Effects of an ionic liquid solvent on the synthesis of [gamma]-butyrolactones by conjugate addition using NHC organocatalysts. RSC Advances. 2, 10160-10162 (2012).
  19. Kelemen, Z., Holloczki, O., Nagy, J., Nyulaszi, L. An organocatalytic ionic liquid. Org. Biomol. Chem. 9, 5362-5364 (2011).
  20. Yu, F. -L., Zhang, R. -L., Xie, C. -X., Yu, S. -T. Synthesis of thermoregulated phase-separable triazolium ionic liquids catalysts and application for Stetter reaction. Tetrahedron. 66, 9145-9150 (2010).
  21. Aupoix, A., Vo-Thanh, G. Solvent-free synthesis of alkylthiazolium-based ionic liquids and their use as catalysts in the intramolecular Stetter reaction. Synlett. , 1915-1920 (2009).
  22. Yu, F. -L., Jiang, J. -J., Zhao, D. -M., Xie, C. -X., Yu, S. -T. Imidazolium chiral ionic liquid derived carbene-catalyzed conjugate umpolung for synthesis of [gamma]-butyrolactones. RSC Advances. 3, 3996-4000 (2013).
  23. Liu, D., Zhang, Y., Chen, E. Y. X. Organocatalytic upgrading of the key biorefining building block by a catalytic ionic liquid and N-heterocyclic carbenes. Green Chem. 14, 2738-2746 (2012).
  24. Ta, L., Axelsson, A., Bijl, J., Haukka, M., Sundén, H. Ionic Liquids as Precatalysts in the Highly Stereoselective Conjugate Addition of α,β-Unsaturated Aldehydes to Chalcones. Chem. Eur. J. 20, 13889-13893 (2014).
  25. Nair, V., et al. Nucleophilic Heterocyclic Carbene Catalyzed Annulation of Enals to Chalcones in Methanol: A Stereoselective Synthesis of Highly Functionalized Cyclopentanes. Org. Lett. 11, 2507-2510 (2009).
  26. Ma, J., Huang, Y., Chen, R. N-Heterocyclic carbene-catalyzed (NHC) three-component domino reactions: highly stereoselective synthesis of functionalized acyclic ϵ-ketoesters. Org. Biomol. Chem. 9, 1791-1798 (2011).
  27. Domingo, L. R., Saez, J. A., Arno, M. A DFT study on the NHC catalysed Michael addition of enols to α,β-unsaturated acyl-azoliums. A base catalysed C-C bond-formation step. Org. Biomol. Chem. 12, 895-904 (2014).
  28. Kaeobamrung, J., Mahatthananchai, J., Zheng, P., Bode, J. W. An Enantioselective Claisen Rearrangement Catalyzed by N-Heterocyclic Carbenes. J. Am. Chem. Soc. 132, 8810-8812 (2010).
  29. Zweep, N., van Esch, J. H. Functional Molecular Gels. , The Royal Society of Chemistry. 1-29 (2014).
  30. Chiang, P. -C., Kaeobamrung, J., Bode, J. W. Enantioselective, Cyclopentene-Forming Annulations via NHC-Catalyzed Benzoin−Oxy-Cope Reactions. J. Am. Chem. Soc. 129, 3520-3521 (2007).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

NHC1NMR

מאמרים קשורים