방법 논문

이온 성 액체에 의해 매개 1,6- Ketoesters의 높은 입체 선택적 합성 : 저 분자량 젤 레이터의 새로운 클래스에 빠른 액세스를 가능하게하는 3 요소 반응

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⸱

DOI:

10.3791/53213

⸱

2015년 11월 27일

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

이 논문에서

요약

이온 액체(IL)는 높은 부분입체선택율과 우수한 수율로 1,6-케토에스테르에 대한 빠르고 간단하며 저렴한 접근을 매개합니다. 반응 프로토콜은 견고하며 1,6-케토에스테르는 간단한 여과 프로토콜 후에 그램 규모로 얻을 수 있습니다. 또한, 1,6-케토에스테르는 탄화수소 용매의 강력한 겔화제입니다.

초록

유기 화학에서 이온 액체(IL)는 안전하고 재활용 가능한 반응 용매로 부상했습니다. 염기가 있는 경우 IL을 탈양성자화하여 촉매 활성 N-헤테로사이클릭 카벤(NHC)을 형성할 수 있습니다. 여기서 우리는 칼콘에 α,β-불포화 알데히드를 첨가하여 1,6-케토에스테르를 형성하여 IL을 전촉매로 사용하여 고도로 입체선택적인 방식으로 안티-디페닐 부분을 통합했습니다. 이 반응은 광범위한 기질 범위를 가지며 여러 작용기 및 헤테로방향족 화합물을 케토에스테르 골격에 통합하여 입체선택성을 유지하면서 일반적으로 양호한 수율을 얻을 수 있습니다. 반응 프로토콜은 견고하고 확장 가능합니다. 출발 물질은 저렴하고 간단한 여과 후에 제품을 얻을 수 있어 용매가 많이 필요한 크로마토그래피를 피할 수 있습니다. 또한 IL은 반응성 손실 없이 최대 5회까지 재활용할 수 있습니다. 또한, 1,6-케토에스테르 최종 생성물은 여러 탄화수소 기반 용매의 강력한 겔화제입니다. 이 방법을 사용하면 재활용 가능하고 저렴한 출발 물질로부터 새로운 등급의 저분자량 겔레이터(LMWG)에 빠르게 접근하고 평가할 수 있습니다.

서론

figure-introduction-1

(위) 1,6- ketoesters의 3 성분계 합성 : 저 분자량 젤 레이터의 새로운 클래스.

이온 성 액체 (ILS)의 높은 안정성, 낮은 휘발성, 비 - 가연성을 가지므로 재활용 안전한 반응 매체와 이상적인 용매로서 관심을 표현하고있다. 1-3 디 알킬 imidazoliums은 이온 성 액체의 특정 유형임을, 염기의 존재하에 , organocatalysis의 분야에서 N- 헤테로 카르 벤 (NHC). (4)을 렌더링하기 위해 탈 수있는, NHCs, 서로 다른 반응 경로에서 작동, 일반적인 반응의 넓은 범위에서 광범위하게 사용을 발견했다. 5-11

그럼에도 불구하고, 대한 IL 및 CC 결합 formin 사이의 연결G NHC-촉매는 상대적으로 미개척입니다. 그럼에도 불구하고, IL을으로부터 유도 NHCs 그러한 벤조 축합 STETTER 반응으로 형성 반응 CC 결합을 촉진하는 것으로보고되고있다. 예를 들어 12-22, 데이비스 외. N - 알킬 thiazoliums로부터 유도의 IL이있는 precatalysts 역할을 보여 주었다 벤즈알데히드로부터 형성 벤조. 12

최근 첸과 동료 IL 기반 졸리움을 사용하여 이러한 개념을 확장, 1- 에틸 -3- 메틸이 미다 졸륨 아세테이트 (EMIMAc) '5,5 생성 5- hydroxymethylfurfural (HMF)에 벤조 축합을 수행하는 디 대한 IL 상업적으로 사용할 수 있으며, NHCs을 생성하는 저렴한 방법을 제공하는 점을 감안 (히드 록시 메틸) furoin (DHMF). (23), 우리는 반응에 대한 IL의 다른 유형 수행 할 수있는 것을 조사에 관심이 있었다. 이를 위해, 디 알킬 imidazoliums 효율적 공식 공액 additi에 precatalysts로서 사용될 수 있다는 것을 발견불포화 알데히드에 1,6- ketoesters을주는 칼콘 (그림 1)에. 가장 효율적인 IL, EMIMAc는 신남 및 칼콘 사이 높은 입체 선택적 반응을 촉진한다. 반응은 안티 -diastereomer에 대한 높은 선호도 발생 및 1,6- ketoesters은 최대 92 % 수율로 분리 할 수있다. 24,25,26

figure-introduction-2
그림 1 : 세 가지 구성 요소, 칼콘에 신남의 입체 추가 IL-매개.

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프로토콜

메틸 -6- 옥소 -3,4,6- triphenylhexanoate 1. 그램 규모의 합성

  1. 10 mbar에서, 1 시간 동안 40 ℃에서 회전 증발기에서 둥근 바닥 플라스크에 건조 1- 에틸 -3- 메틸이 미다 졸륨 아세테이트 (EMIMAc).
  2. 건조 EMIMAc 2.1 g 및 1,3- 디 페닐 -2- 프로 펜 -1- 온 마그네틱 교반기가 구비 된 100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1.0 g을 추가한다.
  3. 메탄올 2.019 mL의 플라스크에 신남 2.3 g을 넣고.
  4. 실온 (22 ℃)에서 1 분 동안 교반하여 디클로로 메탄 60 mL의 혼합물에 용해.
  5. 그 후 0.37 mL의 1.8 디아 자비의 추가 [5.4.0] 운덱 -7- 엔, 교반 혼합한다 (단계 1.4) 및 둥근 바닥 플라스크를 캡핑 (DBU).
  6. 상온 (22 ° C에서)에서 500 rpm의 속도에서 자기 교반 막대로 교반 하였다.
  7. 1 H NMR. 7.8 ppm의 영역에서 칼콘의 이중 결합의 실종 24 표정으로 반응 종료를 확인합니다.
  8. 반응물에 도달 할 때 완성 10 밀리바, 15 분 동안 20 ℃에서 회전 증발기에서 휘발성 물질을 제거한다.
  9. 자기 교반 막대로 교반 EMIMAc을 용해 잔사에 50㎖의 메탄올을 첨가한다.
  10. 30 분 동안 750 rpm의 속도에서 자기 교반 막대로 격렬하게 교반하여 플라스크의 벽에서 고형물을 제거한다. 필요할 경우, 벽에서 남은 고형물을 제거하기 위해 주걱을 사용한다.
  11. 프릿 (기공 크기 3)의 혼합물을 필터링합니다.
  12. 메탄올의 추가 20 ㎖로 세척. EMIMAc 재활용이 요구되는 경우 메탄올 성 여액을 증발시켰다. (2.1 단계).
  13. 여전히 프릿에 부드럽게 주걱 작은 조각으로 (단계 1.11)에서 필터 케이크를 나누어 미리 칭량 둥근 바닥 플라스크에 분말 깔때기를 통해 고체를 전송하고, 진공하에 고체를 건조.
  14. 플라스크의 무게를 측정하고 수율을 계산한다.
  15. 1 H NMR (스텝 1.7)에 의해 생성물을 분석한다. 보고 스펙트럼 비교. (24)
EMIMAc의 제목 "> 2. 재활용

  1. 30 분 동안 40 ° C에서 10 밀리바의 감압 (단계 1.12)에서 메탄올 혼합물로부터 휘발성 물질을 제거한다.
  2. EMIMAc가 있는지 확인하기 위해 1 시간 NMR 및 13 C NMR에 의해 생성 된 오일을 분석한다. (24)
  3. 재활용 EMIMAc 단계 1.2부터 사용합니다.

3. 겔화

  1. 원액의 제조
    1. 메틸 -6- 옥소 -3,4,6- triphenylhexanoate (단계 1.15에서 제품) 및 유리 병에 자기 교반 막대의 200 mg을 추가합니다. 케토 에스테르를 용해 2.0 ml의 디클로로 메탄을 추가합니다. 모든 때까지 저어은 해산했다.
  2. 동결
    1. 500㎖의 비이커에 헵탄 50 mL로 추가한다. 헵탄에 원액의 1.5 ML을 추가합니다. 적절한 혼합을 보장하고 겔화가 일어날 때까지 실온에서 교반없이 서 있도록 신속하게 교반한다.

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결과

상기 예시 된 바와 같이, EMIMAc은 칼콘에 α, β 불포화 알데히드 공식 공액 또한 예비 촉매 역할을한다. 1- 에틸 -3- 메틸이 미다 졸륨 클로라이드 (EMIMCl) 및 1- 부틸 -3- 메틸이 미다 졸륨 클로라이드 (BMIMCl)와 같은 다른 시판 졸리움 계의 IL은 조사했다, 그러나, 아세테이트 음이온이있을 수 있음을 나타내는 낮은 수율로 진행 이들 반응 반응성 (표 1, 항목 1-3) 중요. 27, 28 *

* 본 반응에 음이온의 역할은 불분명하다 순간. NHC - 촉매 작용에 음이온의 역할에 대한 연구는보고를 들어, 27 및 28 참조.

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토론

케토 에스테르 (3)의 X 선 분석 및 보데 및 동료 (30)에 의해 제안 된 기전 조사하여 결정 안티 배위에 기초하기 반응 경로는 (도 5)를 제안한다. IL의 탈 양성자는 NHC 종을 생성; NHC는 Breslow 중간 I. Breslow 중간체 형성하는 불포화 알데히드와 반응은 칼콘 디엔 II를 형성하도록 상호 벤조 반응에서 반응한다. 중급 II는 안티 지향 입체 센터 III를 설정, 보트 전이 상태 (TS)를 통해 산소 대처 재 배열을 겪는다. tautomerization 후에 아실 azolium IV 제품을 제공하는 메탄올 및 촉매를 재생하여 반응한다.

figure-discussion-1
그림 5 : 신남에 칼콘의 NHC...

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공개 사항

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감사의 글

우리는 관대한 재정 지원을 해준 스웨덴 연구 위원회 Formas에 감사드립니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1- 에틸 -3- 메틸 이미 다졸륨 아세테이트Aldrich51053-100G-FBASF 생산 ≥ 90%, 사용 전에 증발된 회전식에서 건조(10 mBar, 40 ° C, 1 hr)
CAS 번호: 143314-17-4
1,3-diphenyl-2-propen-1-oneAldrich11970-100G98.0%
CAS 번호: 94-41-7
트랜스-신남알데히드 AldrichC80687-25G99%, 사용 전 질소 아래에 보관
CAS 번호: 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98%
CAS 번호: 6674-22-2
메탄올시그마-알드리치32213N-2.5Lpuriss. P.a., ACS 시약, reag. ISO, 재조정. Ph. Eur. ≥ 99.8 % (GC)
CAS 번호 : 67-56-1
DichloromethaneFischer ChemicalD / 1852 / 17X분석 시약 등급, 아밀렌 < br / >로 안정화 CAS 번호 : 9/2/1975
n-HeptaneFischer 화학H / 0160 / 17X분석 시약 등급
CAS 번호 : 142-82-5

참고문헌

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