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Síntese altamente Stereoselective de 1,6-cetoésteres Mediada por líquidos iônicos: A reacção de três componente permitindo o rápido acesso a uma nova classe de baixo peso molecular Gelators Peso

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DOI:

10.3791/53213

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27 de novembro de 2015

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

Neste artigo

Resumo

Líquidos iônicos (ILs) medeiam o acesso rápido, simples e barato a 1,6-cetoésteres em altas diastereosseletividades e bons rendimentos. O protocolo de reação é robusto e os 1,6-cetoésteres podem ser obtidos em escala de gramas após um protocolo de filtração simples. Além disso, os 1,6-cetoésteres são gelificadores potentes em solventes de hidrocarbonetos.

Resumo

Na química orgânica, os líquidos iônicos (ILs) surgiram como solventes de reação seguros e recicláveis. Na presença de uma base, os ILs podem ser desprotonados para formar carbenos N-heterocíclicos (NHCs) cataliticamente ativos. Aqui usamos ILs como pré-catalisadores na adição de aldeídos α,β-insaturados a chalconas para formar 1,6-cetoésteres, incorporando uma porção anti-difenil de uma forma altamente estereosseletiva. A reação tem um amplo escopo de substrato e vários grupos funcionais e heteroaromáticos podem ser integrados ao esqueleto do cetoéster em rendimentos geralmente bons com estereosseletividade mantida. O protocolo de reação é robusto e escalável. Os materiais de partida são baratos e os produtos podem ser obtidos após filtração simples, evitando cromatografia exigente em solvente. Além disso, o IL pode ser reciclado até 5 vezes sem perda de reatividade. Além disso, o produto final de 1,6-cetéter é um gelador potente em vários solventes à base de hidrocarbonetos. O método permite o acesso rápido e a avaliação de uma nova classe de gelificadores de baixo peso molecular (LMWGs) a partir de materiais de partida recicláveis e baratos.

Introdução

figure-introduction-1

(Acima) síntese Três-componente do 1,6-cetoésteres: uma nova classe de gelators baixo peso molecular.

Os líquidos iónicos (ILS) têm uma elevada estabilidade, baixa volatilidade, não inflamabilidade e, portanto, têm prestado atenção como meios de reacção seguras e solventes ideais para reciclagem. 1-3 imidazoliums dialquilo é um certo tipo de líquidos iónicos que, na presença de uma base, , pode ser desprotonado para renderizar um carbeno N-heterocíclicos (NHC) 4. No campo da organocatálise, NHCs, operando sob caminhos de reação distintas, têm encontrado uso generalizado em uma ampla gama de reações genéricas. 5-11

Apesar disso, a ligação entre TIs e ligação CC forming NHC-catálise é relativamente inexplorado. No entanto, NHCs derivado de ILS têm sido relatados para catalisar reacções de formação de ligações CC, tais como a condensação de benzoína e a reacção Stetter 12-22. Por exemplo, Davis et ai. Demonstraram que LIs thiazoliums derivados de N-alquilo servir como no precatalysts 12 formação de benzoína do benzaldeído.

Mais recentemente, Chen e colegas de trabalho expandido este conceito utilizando uma base imidazólio IL, 1-etil-3-metil imidazólio de etilo (EMIMAc), para efectuar a condensação de benzoína em 5-hidroximetilfurfural (HMF) para gerar 5,5 '-di (hidroximetil) furoin (DHMF). 23 Dado que as TIs estão disponíveis comercialmente e oferecem uma forma barata de gerar NHCs, estávamos interessados ​​em investigar o que os outros tipos de reações ILs poderia realizar. Para este fim, descobriu-se que de dialquilo imidazoliums poderia ser usado eficientemente como precatalysts no additi formal de conjugadode aldeídos insaturados em a calconas (Figura 1) para dar 1,6-cetoésteres. A IL mais eficiente, EMIMAc, promove uma reacção altamente estereosselectiva entre cinamaldeído e chalcona. A reacção ocorre com elevada preferência pelo anti -diastereero e os 1,6-cetoésteres pode ser isolado com rendimentos de até 92%. 24,25,26

figure-introduction-2
Figura 1: IL-mediada de três componentes, além estereosselectiva de cinamaldeído a calcona.

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Protocolo

1. Síntese Gram-escala de metil-6-oxo-l, 3,4,6-triphenylhexanoate

  1. Seco 1-etil-3-metil imidazólio de etilo (EMIMAc) em um balão de fundo redondo sobre um evaporador rotativo a 10 mbar, 40 ° C durante 1 h.
  2. Adicionar 2,1 g de EMIMAc seco e 1,0 g de 1,3-difenil-2-propen-1-ona A uma balão de 100 ml de fundo redondo equipado com um agitador magnético.
  3. Adicionar 2,019 ml de metanol e 2,3 g de cinamaldeído para o balão.
  4. À temperatura ambiente (22 ° C) dissolver a mistura em 60 ml de diclorometano por agitao durante 1 min.
  5. Subsequentemente adiciona 0,37 ml de 1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno (DBU) à mistura em agitação (passo 1.4) e a tampa do frasco de fundo redondo.
  6. Agita-se com uma barra de agitação magnética, a uma velocidade de 500 rpm à temperatura ambiente (22 ° C).
  7. Verificar se completar a reacção com 1 H-RMN. 24 olhar para o desaparecimento da ligação dupla do chalcona na área de 7,8 ppm.
  8. Quando a reacção atingiu conclusão remover os voláteis num evaporador rotativo a 10 mbar, 20 ° C durante 15 min.
  9. Adicionar 50 ml de metanol ao resíduo para o dissolver EMIMAc por agitação com uma barra de agitação magnética.
  10. Remover os sólidos a partir das paredes do balão por agitação violenta com uma barra de agitação magnética, a uma velocidade de 750 rpm durante 30 min. Se necessário, utilizar uma espátula para remover os sólidos restantes das paredes.
  11. Filtra-se a mistura sobre um filtro poroso (dimensão de poro 3).
  12. Lava-se com 20 ml adicionais de metanol. Se a reciclagem do EMIMAc é desejado evaporar o filtrado metanólico. (passo 2.1).
  13. Ainda sobre a frita, dividir suavemente o bolo de filtração (a partir do passo 1.11) em pedaços pequenos com uma espátula e transferir os sólidos através de um funil de pó para um balão de fundo redondo pré-pesados ​​e secar os sólidos sob vácuo.
  14. Pesa-se o balão e o cálculo do rendimento.
  15. Analisar o produto por RMN de 1 H (passo 1.7). Compare com espectros relatado 24.
title "> 2. Reciclagem de EMIMAc

  1. Remover os voláteis a partir da mistura de metanol (a partir do passo 1.12) sob pressão reduzida de 10 mbar, a 40 ° C durante 30 min.
  2. 24 Analisar o óleo resultante por 1 H RMN e 13 C RMN para verificar se está presente EMIMAc.
  3. Use a EMIMAc reciclado a partir do passo 1.2.

3. Gelation

  1. Preparação de uma solução stock
    1. Adicionar 200 mg de metil-6-oxo-l, 3,4,6-triphenylhexanoate (o produto do passo 1.15) e uma barra de agitação magnética a um frasco. Adicionar 2,0 ml de diclorometano para dissolver o cetoéster. Mexa até que tudo se dissolva.
  2. Gelificação
    1. Adicionar 50 ml de heptano a um copo de 500 ml. Adicionar 1,5 ml de solução de estoque para o heptano. Agita-se rapidamente para assegurar uma mistura adequada e deixe repousar sem agitação à temperatura ambiente até que a gelificação ocorre.

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Resultados

Tal como exemplificado antes, EMIMAc servir como um pré-catalisador na adição conjugada de formal de α, β-aldeído insaturado de chalconas. Outros LIs disponíveis comercialmente imidazólio base, tais como cloreto de 1-etil-3-metilimidazólio (EMIMCl) e cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio (BMIMCl) também foram investigados, no entanto, estas reacções decorreram de rendimentos mais baixos, indicando que o anião de etilo pode ser importante para a reactividade (Tabela 1, entrada 1-3). ...

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Discussão

Com base na configuração- anti determinado por análise de raios-X de cetoéster 3 e na investigação mecanicista proposto por Bode e colegas de trabalho 30 o seguinte caminho reaccional é sugerido (Figura 5). A desprotonação do IL gera espécies NHC; o NHC reage com o aldeído insaturado, para formar o intermediário I. O Breslow Breslow intermédia e a calcona reagir numa reacção cruzada benzoína para formar dieno II. Intermediário II sofre um rearranjo oxi-Cope via estado de transição ba...

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

Agradecemos ao Conselho Sueco de Pesquisa Formas pelo generoso apoio financeiro.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Acetato de 1-etil-3-metil imidazólioAldrich51053-100G-FProduzido pela BASF ≥ 90%, seco em um rotativo evaporado antes do uso (10 mBar, 40 ° C, 1 hr)
NÚMERO CAS: 143314-17-4
1,3-difenil-2-propen-1-onaAldrich11970-100G98.0%
NÚMERO CAS: 94-41-7
trans-cinamaldeído AldrichC80687-25G99%, armazenado sob nitrogênio antes do uso
NÚMERO CAS: 14371-10-9
1,8-Diazobiciclo[5.4.0]undec-7-enoAldrich139009-25G98%
NÚMERO CAS: 6674-22-2
MetanolSigma-Aldrich32213N-2.5Lpuriss. P.a., reagente ACS, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥ 99,8% (GC)
NÚMERO CAS: 67-56-1
DiclorometanoFischer ChemicalD/1852/17XGrau de reagente analítico, estabilizado com amileno
NÚMERO CAS: 02/09/1975
n-HeptanoFischer ChemicalH/0160/17XGrau de reagente analítico
NÚMERO CAS: 142-82-5

Referências

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