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イオン液体によって媒介1,6-ケトエステルの高立体選択的合成：低分子ゲル化剤の新しいクラスへの迅速なアクセスを有効にする三成分の反応

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DOI：

10.3791/53213

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2015年11月27日

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1Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology

この記事について

サマリー

イオン液体(IL)は、高いジアステレオ選択性と良好な収率で、1,6-ケトエステルへの迅速、簡便、安価なアクセスを仲介します。反応プロトコルは堅牢で、1,6-ケトーエステルは簡単なろ過プロトコルの後にグラムスケールで得ることができます。さらに、1,6-ケトーエステルは炭化水素溶媒中の強力なゲル化剤です。

要約

有機化学では、イオン液体(IL)が安全でリサイクル可能な反応溶媒として浮上しています。塩基の存在下では、ILを脱プロトン化して触媒活性のあるN-複素環式カルベン(NHC)を形成することができます。ここでは、ILを前触媒として、カルコンにα,β-不飽和アルデヒドを付加して1,6-ケトーエステルを形成し、抗ジフェニル部分を高度に立体選択的に組み込んでいます。この反応は基質範囲が広く、いくつかの官能基とヘテロ芳香族化合物をケトエステル骨格に組み込むことができ、立体選択性を維持しながら一般的に良好な収率を得ることができます。反応プロトコルは堅牢でスケーラブルです。 出発物質は安価で、簡単なろ過後に製品を得ることができるため、溶媒を必要とするクロマトグラフィーが不要です。さらに、ILは反応性を損なうことなく最大5回リサイクルできます。さらに、1,6-ケトエステルの最終生成物は、いくつかの炭化水素ベースの溶媒中の強力なゲル化剤です。この方法により、リサイクル可能で安価な出発材料から新しいクラスの低分子量ゲル化剤(LMWG)に迅速にアクセスし、評価することができます。

概要

figure-introduction-1

（上）1,6-ケトエステルの三成分合成：低分子量ゲル化剤の新しいクラス。

イオン液体（ILS）は、高安定性、低揮発性、非可燃性を有し、従って、リサイクルのための安全な反応媒体との理想的な溶剤として注目を描画している。1-3ジアルキルイミダゾリウムイオン性液体の特定のタイプであること、塩基の存在下で、N-複素環カルベン（NHC）をレンダリングするために脱プロトン化することができる。有機触媒の分野では4、NHCSは、明確な反応経路の下で動作し、一般的な反応の広い範囲に広範囲に使用を発見した。5月11日

これにもかかわらず、イオン液体およびCC結合forminとの間の接続G-NHC触媒反応は比較的未開拓です。それにもかかわらず、イオン液体由来NHCSは、ベンゾイン縮合とSTETTER反応などの反応を形成するC-C結合を触媒することが報告されている。12-22、例えば、DavisらN-アルキルthiazoliums由来のILがでプレ触媒として機能することを示しましたベンズアルデヒドからベンゾインを形成する。12

より最近では、Chenおよび共同研究者は、ILベースイミダゾリウムを使用してこの概念を拡張し、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート（EMIMAc）、5,5 'を生成するために、5-ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）にベンゾイン縮合を行うためにジ（ヒドロキシメチル）furoin（DHMF）。23のILは、市販されており、NHCSを生成する安価な方法を提供することを考えると、我々は反応のILの他の種類が行うことができるものを調査に興味を持っていました。この目的のために、我々は、ジアルキルイミダゾリウムを効率的に正式な共役additiでプレ触媒として使用することができることを見出しました1,6-ケトエステルを与えるカルコンに不飽和アルデヒド（ 図1）の上。最も効率的なIL、EMIMAcは、シンナムアルデヒドとカルコンの間で高度に立体選択的反応を促進します。反応は 、抗-ジアステレオマーのために高い優先的に発生し、1,6-ケトエステルは、92％までの収率で単離することができる。24,25,26

figure-introduction-2
図1：三成分、カルコンにシンナムアルデヒドの立体選択的付加を、IL-媒介。

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プロトコル

メチル6-オキソ3,4,6- triphenylhexanoateの1グラムスケールの合成

  1. 10ミリバール、1時間、40℃でロータリーエバポレーター上で丸底フラスコ中で乾燥した1-エチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート（EMIMAc）。
  2. 100 mlの乾燥EMIMAc 2.1gのと1.0gの1,3-ジフェニル-2-プロペン-1-オンを追加し、マグネチックスターラーを備えた丸底フラスコ。
  3. フラスコにメタノールの2.019ミリリットルとシンナムアルデヒドの2.3グラムを追加します。
  4. 室温（22℃）で1分間撹拌し、ジクロロメタン60ml中の混合物を溶解します。
  5. 続いて攪拌混合物（ステップ1.4）に1.8 mlの0.37ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン（DBU）を追加し、丸底フラスコをキャップ。
  6. 室温（22℃）で500回転の速度で磁気攪拌棒で攪拌します。
  7. 1 H-NMR。7.8 ppmの領域でカルコンの二重結合の消失のための24ルックとの反応の完了を確認してください。
  8. 反応に達したとき完成は10ミリバール、15分間20℃で回転蒸発器上で揮発性物質を除去。
  9. 磁気撹拌棒で撹拌することによりEMIMAcを溶解残渣にメタノール50mlを追加します。
  10. 30分間750回転の速度で磁気攪拌棒を激しく撹拌することにより、フラスコの壁から固形物を除去します。必要に応じて、壁から残りの固形物を除去するために、スパチュラを使用しています。
  11. フリット（孔径3）の混合物をフィルタリングします。
  12. 追加のメタノール20mlで洗浄します。 EMIMAcのリサイクルを希望する場合は、メタノールろ液を蒸発させます。 （ステップ2.1）。
  13. それでもフリットで、穏やかにスパチュラで小片に（ステップ1.11）からフィルターケーキを分割し、予め秤量した丸底フラスコに粉末漏斗を介して固体を移し、真空下で固体を乾燥させます。
  14. フラスコの重量を測定し、歩留まりを計算します。
  15. 1 H NMR（ステップ1.7）で製品を分析します。報告のスペクトルと比較してください。24
EMIMAcのタイトル "> 2。リサイクル

  1. 30分間40℃で、10ミリバールの減圧下で（ステップ1.12から）のメタノール混合物から揮発性物質を除去します。
  2. EMIMAcが存在することを確認するには、1 H NMRおよび13 C NMRによって得られた油を分析します。24
  3. ステップ1.2から始まるリサイクルEMIMAcを使用してください。

3.ゲル化

  1. ストック溶液の調製
    1. バイアルにメチル6-オキソ3,4,6- triphenylhexanoate（ステップ1.15）からの生成物および磁気撹拌棒を200mg追加します。ケトエステルを溶解させるために2.0ミリリットルのジクロロメタンを追加します。すべてが溶解するまで撹拌します。
  2. ゲル化
    1. 500ミリリットルのビーカーに50mlのヘプタンを追加します。ヘプタンにストック溶液1.5mlを加えます。十分な混合を確保し、ゲル化が起こるまで周囲温度で撹拌することなく放置する迅速に攪拌します。

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結果

上記例示したように、EMIMAcはカルコンのα、β不飽和アルデヒドの正式な共役付加における触媒前駆体としての役割を果たす。例えば1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド（EMIMCl）及び1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド（BMIMCl）などの他の市販のイミダゾリウムベースのイオン液体も調べたが、酢酸アニオンがあってもよいことを示すより低い収率で進行し、これらの反応反応性（ 表1、エントリー1-3）のために重要。27,28 *

*この反応におけるアニオンの役割は現時点では不明です。 NHC-触媒における​​アニオンの役割に関する研究のために参照、27と28を参照します。

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ディスカッション

ケトエステル3のX線分析およびボード線図および共同研究者30により提案されたメカニズムの調査に決定抗 -配置に基づいて、次の反応経路は、（ 図5）を提案しています。 ILの脱プロトン化は、NHC種を生成します。 NHCは、ブレスロー中間I.ザブレスロー中間体を形成する不飽和アルデヒドと反応し、カルコンはジエンIIを形成するために、クロスベンゾイン反応で反応します。中間体II は 、抗配向立体中心III設定、ボート遷移状態（TS）を介してオキシコープ転位を受けます。互変異性化した後、アシルアゾリウムIVは、製品と触媒の再生を提供するためにメタノールと反応します。

figure-discussion-1
図5：シンナムアルデヒドへのカルコンのNHC触媒付加の触媒サイクル（Rは、エミー=）。再び参...

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開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

寛大な財政的支援に対して、スウェーデン研究評議会Formas

に感謝します。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
1-エチル-3-メチル酢酸イミダゾリウムAldrich51053-100G-FBASF製 &ge90%、使用前にロータリーで乾燥させた(10 mBar、40°C;C、1時間)
CAS番号:143314-17-4
1,3-ジフェニル-2-プロペン-1-ワンAldrich11970-100G98.0%
CAS番号:94-41-7
trans-cinnamaldehyde AldrichC80687-25G99%、使用前に窒素下で保存
CAS番号:14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98%
CAS番号:6674-22-2
メタノールSigma-Aldrich32213N-2.5Lpuriss. P.a.、ACS試薬、reag.ISO、リーグ。Ph. Eur. ≥99.8% (GC)
CAS 番号: 67-56-1
ジクロロメタンフィッシャー ケミカルD/1852/17X分析試薬グレード、アミレン
で安定化 CAS 番号: 1975/9/2
n-ヘプタンフィッシャー ケミカルH/0160/17X分析試薬グレード
CAS 番号: 142-82-5

参考文献

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