Síntese de ésteres através de uma esterificação Steglich mais verde em acetonitrila

O objetivo geral deste experimento é fornecer uma metodologia mais verde para uma reação de esterificação comum, que poderia servir útil para a síntese de estro em aplicações acadêmicas e industriais. Nosso método pode ser usado para síntese eficiente e leve de ésteres, acoplando ácidos carboxílicos com álcoois primários ou secundários ou fenóis. A principal vantagem desta técnica é que ela elimina o uso de solventes perigosos clorados ou de reação de amida e minimiza o desperdício de solventes durante a purificação sem sacrificar a taxa de reação ou a pureza do produto.

Demonstrando o procedimento estarão Andrew Lutjen e Mackenzie Quirk, pesquisadores de graduação do meu laboratório. Primeiro, combine ácido trans-cinnâmico, DMAP e EDC em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros. Adicione 15 mililitros de acetonitrilo, e 98 microliters de 3-Metoxibenzyl álcool à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética.

Aperte o frasco em um banho de água de 40 graus Celsius e mexa a reação. Monitore a reação do TLC, utilizando acetato etílico e hexanos. Uma vez que a reação esteja completa, remova a acetonitrila sob pressão reduzida usando um evaporador rotativo para obter um sólido bruto.

Ao resíduo, adicione 20 mililitros cada um de éter dietil e um molar de ácido clorídrico. Gire o frasco para dissolver o resíduo nas camadas de solventes. Em seguida, despeje a solução em um funil separador.

Enxágüe o frasco evaporando com cinco mililitros de éter dietil, e adicione a lavagem ao funil separador. Agite suavemente o funil separador para extrair o produto na camada éter, ventando periodicamente. Deixe as camadas se separarem e, em seguida, remova a camada aquosa drenando-a pela parte inferior do funil em um frasco de Erlenmeyer.

À camada orgânica que permanece no funil separador, adicione 20 mililitros de um ácido clorídrico molar e agite suavemente o frasco separador, ventando periodicamente. Deixe as camadas se separarem e, em seguida, remova a camada aquosa drenando-a da parte inferior do funil em um frasco de Erlenmeyer. Repita o procedimento de lavagem com bicarbonato de sódio saturado e cloreto de sódio saturado.

Após completar as etapas de lavagem, transfira a camada orgânica do funil separador para um frasco erlenmeyer limpo. Seque a camada com sulfato de magnésio. Em seguida, a gravidade filtra a solução através do papel filtro em um frasco de evaporação mascarado.

Na sequência, remova o solvente de éter dietil sob pressão reduzida, usando um evaporador rotativo. Analise uma amostra do produto por espectroscopia de prótons e carbono NMR em clorofórmio deuterado e por espectrometria de massa. Em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros, combine ácido trans-cinnâmico, DMAP e EDC.

Adicione 15 mililitros de acetonitrilo e 157 miligramas de Diphenylmethanol à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética. Aperte o frasco e mexa a reação à temperatura ambiente por 24 horas. Insira um condensador de ar no pescoço do frasco para minimizar a evaporação do solvente.

Uma vez que a reação esteja completa, siga o procedimento de extração e lavagem como descrito anteriormente. Em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros, combine ácido descônico, DMAP e EDC. Adicione 15 mililitros de acetonitrilo e 157 miligramas de Dithenylmethanol à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética.

Aperte o frasco e mexa a reação à temperatura ambiente por 24 horas. Insira um condensador de ar no pescoço do frasco para minimizar a evaporação do solvente. Uma vez que a reação esteja completa, siga o procedimento de extração e lavagem como descrito anteriormente.

Utilizando a reação de esterificação de Steglich modificada, 3-Methoxybenzyl cinnamate foi obtido em rendimento de 90% sem a necessidade de cromatografia de coluna, conforme confirmado pela Espectroscopia de Prótons e Carbono NMR. Compostos de nove a 17 foram sintetizados utilizando um protocolo semelhante, com rendimentos de 77 a 90%Todos os compostos foram analisados pela Espectroscopia NMR e espectrometria de massa de alta resolução, e encontrados como de pureza semelhante ao 3-Methoxybenzyl pela análise NMR. Pequenas alterações no protocolo de álcoois primários foram feitas para obter rendimentos ideais e pureza para compostos 12 a 17.

As reações secundárias de álcool foram executadas por mais tempo para permitir que a reação fosse concluída. Nas reações de ácido descônico, para os compostos éster 12 e 17, utilizando 1,2 equivalentes de ácido carboxílico a um equivalente de álcool para álcoois primários e secundários, rendeu ésteres com uma impureza de ácido decanoic. O problema de impureza foi resolvido usando uma relação molar de ácido descônico para álcool com um tempo de reação um pouco maior.

Essas condições produziram produtos éster puros, indicados pela perda do sinal de impureza em 2,35 partes por milhão no espectro de NMR de prótons. Como em qualquer método de síntese orgânica, devem ser consultadas folhas de dados de segurança para produtos químicos e devem ser utilizadas equipamentos e instalações de proteção individual adequadas durante a realização deste procedimento.