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Chemistry

Synthese von Estern über ein grüner Steglich-Veresterung in Acetonitril

Published: October 30, 2018 doi: 10.3791/58803
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Chemistry and Biochemistry, Siena College

Summary

Eine modifizierte Steglich-Veresterung-Reaktion wurde verwendet, um eine kleine Bibliothek von Ester-Derivaten mit primären und sekundären Alkoholen zu synthetisieren. Die Methodik verwendet einen halogenfreien und grüner Lösungsmittel, Acetonitril und Produkt Isolierung in hohe Erträge ohne die Notwendigkeit für die chromatographische Reinigung ermöglicht.

Abstract

Die Steglich-Veresterung ist eine weit verbreitete Reaktion für die Synthese von Estern aus Carbonsäuren und Alkoholen. Effiziente und mild, ist die Reaktion häufig ausgeführte mit Chlor oder Amid Lösungsmittel Systeme, die gefährlich für die menschliche Gesundheit und die Umwelt sind. Unsere Methodik nutzt Acetonitril als eine grünere und weniger gefährlichen Lösungsmittelsystem. Dieses Protokoll stellt Zinssätze und Renditen, die herkömmliche Lösungsmittel Systeme vergleichbar sind und beschäftigt ein Absaug- und waschen-Sequenz, die eliminiert die Notwendigkeit für die Reinigung von Ester Produkt über Säulenchromatographie. Diese allgemeine Methode lässt sich eine Vielzahl von Carbonsäuren paar mit 1° und 2° aliphatische Alkohole, benzylic und allylic Alkohole und Phenole, reine Ester in hohen Ausbeuten zu erhalten. Das Ziel des hier beschriebenen Protokolls soll eine umweltfreundlichere Alternative zu einer gemeinsamen Veresterung Reaktion zur Verfügung zu stellen, die in akademischen und industriellen Anwendungen nützlich für Ester Synthese dienen könnten.

Introduction

Ester-Verbindungen sind für Anwendungen wie Aromastoffe, Arzneimittel, Kosmetika und Materialien verbreitet. Im Allgemeinen ist Carbodiimide Koppelung Reagenzien verwendet, eine Ester-Bildung aus einer Carbonsäure und ein Alkohol-1zu erleichtern. Z. B. in der Steglich-Veresterung Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) ist reagierte mit einer Carbonsäure in Gegenwart von 4-Dimethylaminopyridine (DMAP) zu einer aktivierten Säure Ableitung bilden in der Regel in einem chlorierten Lösungsmittel-System oder Dimethylformamid (DMF)2,3,4. Die aktivierte Säure Ableitung durchläuft dann eine nucleophilen Acyl-Substitution mit einem Alkohol Ester Produkt bilden, die in der Regel per Chromatographie gereinigt wird. Die Steglich-Veresterung ermöglicht eine milde Kopplung von großen, komplexen Carbonsäuren und Alkohole, einschließlich sterisch behindert sekundäre und tertiäre Alkohole2,5,6. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Steglich Veresterung das Standardprotokoll um eine grünere synthetische Option für diese gemeinsame Veresterung Reaktion zu ändern.

Ein wichtiger Aspekt bei der Gestaltung der neuen synthetischen Methodik soll versuchen, die Verwendung und die Bildung von gefährlichen Stoffen zu minimieren. Die zwölf Prinzipien der grünen Chemie7 kann verwendet werden, um einen Leitfaden für die Erstellung sicherer Synthesen bieten. Einige von Ihnen gehören die Prävention von Abfallaufkommen (Grundsatz 1) und die Verwendung sicherer Lösungsmittel (Prinzip 5). Insbesondere entfallen Lösungsmittel 80-90 % der nichtwässrigen Masse des Materials in der Arzneimittelherstellung8. So kann ein Protokoll, um eine weniger gefährliche Lösungsmittel verwenden ändern einen großen Einfluss auf das Grün einer organische Reaktion zu machen.

Steglich-Veresterung Reaktionen verwenden oft wasserfreie chlorierte Lösungsmittel Systeme oder DMF; Allerdings sind diese Lösungsmittel zur Sorge für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Dichlormethan (CH2Cl2) und Chloroform (KCHL3) sind wahrscheinlich menschlichen Karzinogene und DMF hat Reproduktionstoxizität Bedenken9. Darüber hinaus ist CH2Cl2 ozonschädigenden10. So würde eine weniger gefährliche Lösungsmittel für die Steglich-Veresterung von großem Nutzen sein. Es gibt, zwar nicht als Ersatz für polare aprotische Lösungsmittel noch grün wird Acetonitril als umweltfreundlicher Ersatz für CH2Cl2, KCHL3und DMF9empfohlen. Acetonitril wird derzeit als Nebenprodukt bei der Herstellung von Acrylnitril hergestellt; jedoch werden wurde eine grüne Synthese von Acetonitril aus Biomasse auf akademischer Ebene berichtet11, und mögliche Optionen für die Wiederverwendung und Verwertung von Abfallströmen untersuchten12. Acetonitril wurde zuvor als eine umweltfreundlichere Alternative Lösungsmittel für Carbodiimide Kupplung Reaktionen in der Festphasen-Peptidsynthese verwendet Amid Gestänge13zu bilden. Die Verwendung von Acetonitril als Lösungsmittel-System für Steglich Esterifications wurde gezeigt14,15,16,17,18,19, 20,21; Allerdings haben diese Methoden nicht auf der grüne Aspekt des Lösungsmittels und beschäftigen auch zusätzliche Reinigung durch Säulenchromatographie.

Verringerung des Bedarfs an Säulenchromatographie als Reinigungsschritt auch minimiert gefährliche Lösungsmittel Abfall8. Neben der Verwendung von weniger gefährlichen Reaktionslösungsmittel, ermöglicht die Methodik die Isolation der hochreines Produkt ohne die Notwendigkeit für die Chromatographie. Die traditionell verwendeten Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) Kupplung Reagenz wird ersetzt mit 1-Ethyl - 3-(3-Dimethylaminopropyl) Carbodiimide Hydrochlorid (EDC). Die grundlegende funktionelle Amingruppe auf dieses Reagenz ermöglicht die Nebenprodukte der Reaktion und alle verbleibenden Reagenzien über saure und basische Wäsche Schritte entfernt werden.

Das Protokoll enthaltenen kann mit einer Vielzahl von Partnern von Säure und Alkohol (Abbildung 1) verwendet werden. Es wurde verwendet, um eine kleine Bibliothek von Cinnamyl Ester Derivate mit Primar-, Sekundar-, Benzyl und Allyl Alkohole und Phenole22zu synthetisieren. Darüber hinaus die Rate der Veresterung Reaktion in Acetonitril ist vergleichbar mit dem in der chlorierten und DMF Lösungsmittel Systeme, ohne eine Notwendigkeit zu trocknen oder Acetonitril vor der Reaktion22zu destillieren. Ester aus tertiären Alkoholen synthetisiert wurden nicht isoliert, das ist derzeit eine Einschränkung der Methode im Vergleich zu den traditionellen Steglich-Veresterung in chlorierte Lösungsmittel23. Darüber hinaus könnte andere Säure-labile Gruppen der Acid-Waschung, betroffen werden möglicherweise erfordern Säulenchromatographie zur Reinigung nach Acetonitril Entfernung. Trotz dieser Einschränkungen ist die Reaktion eine einfache und allgemeine Methode für die Synthese von Estern in hohe Erträge mit einer Reihe von Alkohol und die Carbonsäure Komponenten. Die Verwendung einer grüneren Lösungsmittelsystem und hoher Reinheit ohne die Notwendigkeit für Chromatographie Schritte machen dies eine attraktive Alternative zu einem traditionellen Steglich-Veresterung zu Protokoll.

Figure 1
Abbildung 1: Allgemeine Reaktionsschema. Das allgemeine Schema für die Reaktion beinhaltet die Kopplung von einer Carbonsäure und ein Alkohol, der durch eine Carbodiimide Kupplung Reagenz erleichtert wird (1-Ethyl - 3-(3-Dimethylaminopropyl) Carbodiimide Hydrochlorid oder EDC) und 4-Dimethylaminopyridine () DMAP) in Acetonitril. Um die Reaktion Breite zu demonstrieren, wurden Ester gebildet mit verschiedenen Säuren (1-5) mit einem primären (6) oder sekundären (7) Alkohol. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Protocol

Achtung: Konsultieren Sie Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch von Chemikalien in diesem Verfahren. Verwendung geeigneter persönlicher Schutzausrüstung (PSA) einschließlich Splash goggles, Laborkittel und Nitril oder Butyl Handschuhe als viele der Reagenzien und Lösungsmitteln sind ätzend oder entzündlich. Führen Sie alle Reaktionen in einer Dampfhaube. Es ist unnötig, trockene Gläser oder Stickstoff-Atmosphäre für dieses Protokoll verwenden.

1. Carbodiimide Kupplung Reaktion für primäre Alkohole

  1. In ein 50 mL Runde untere Kolben kombinieren (E)-Cinnamic Acid (151 mg, 1,02 Mmol, 1,2 Equiv), DMAP (312 mg, 2,55 Mmol, 3 Equiv) und EDC (244 mg, 1,28 Mmol, 1,5 Equiv). Die Mischung zusammen mit Stir Bar Acetonitril (15 mL) und 3-Methoxybenzyl Alkohol (98 μL, 0,85 Mmol, 1 Equiv) hinzufügen.
    Achtung: Acetonitril ist eine brennbare Lösungsmittel.
  2. Klemmen Sie die Küvette in einem 40 ° C-Wasserbad und rühren Sie die Reaktion.
    Hinweis: Wenn die Reaktion ein aromatischen Alkohols beinhaltet, überwachen Sie die Reaktion für den Verlust des Alkohols durch Dünnschichtchromatographie (TLC) mit 1:3 Ethylacetat/Hexan. Die Reaktion ist abgeschlossen, wenn der Alkohol-Spot nicht mehr auf die TLC Platte durch Bestrahlung mit UV-Licht sichtbar ist.

2. Gewinnung Aufarbeitung

  1. Sobald die Reaktion abgeschlossen, wie von TLC oder nach 45 min angegeben ist, entfernen Sie die Acetonitril unter vermindertem Druck mit einem Drehverdampfer, um festem Untergrund Rohöl zu erhalten.
    Hinweis: Finden Sie zusätzliche Ressourcen für Informationen über die Verwendung einer Drehverdampfer24,25.
  2. Der Rückstand fügen Sie hinzu, Diethylether (20 mL) und 1 M HCl (20 mL). Schwenken Sie die Flasche um die Rückstände in die Lösungsmittel Schichten aufzulösen.
    Achtung: Diethylether ist ein Lösungsmittel, Leichtentzündlich.
    Hinweis: Um die Lösungsmittel Gefahr zu verringern, kann Ethylacetat anstelle der Diethylether verwendet werden; Allerdings gibt es ein größeres Potenzial für Emulsionsbildung während der Extraktion und waschen Schritte.
  3. Gießen Sie die Lösung in einem separatory Trichter. Spülen Sie den verdampfenden Kolben mit zusätzlichen Diethylether (5 mL) und den separatory Trichter fügen Sie die Spülung hinzu.
  4. Schütteln Sie den separatory Trichter um das Produkt in den Äther-Layer, Entlüftung in regelmäßigen Abständen zu extrahieren. Ermöglichen Sie die Schichten zu trennen, und entfernen Sie dann die wässrige Schicht durch Entwässerung es heraus von der Unterseite des Trichters in einen Erlenmeyerkolben oder Becher.
    Hinweis: Finden Sie zusätzliche Ressourcen für Informationen bezüglich Extraktionen und die Verwendung einer separatory Trichter24,25.

(3) Waschvorgang

  1. Die organische Schicht noch in den separatory Trichter hinzugeben Sie 1 M HCl (20 mL) und schütteln Sie vorsichtig separatory Kolben, regelmäßig entlüften. Ermöglichen Sie die Schichten zu trennen, und entfernen Sie dann die wässrige Schicht durch Entwässerung es heraus von der Unterseite des Trichters in einen Erlenmeyerkolben oder Becher.
  2. Wiederholen Sie den Waschvorgang mit gesättigten Natriumbikarbonat Lösung (2 x 20 mL) und dann mit gesättigten Natriumchlorid-Lösung (20 mL).
  3. Ausgießen der organische Schicht von der Spitze des separatory Trichter in einem sauberen Erlenmeyerkolben Trocknen der Schicht mit Magnesiumsulfat und Schwerkraft filter die Lösung durch Filterpapier in einem massierten Verdampfungskolben.
    Hinweis: Finden Sie zusätzliche Ressourcen für Informationen bezüglich Extraktionen und der Einsatz von Magnesium-Sulfat als eine Trocknung Agent24,25.
  4. Entfernen Sie das Lösungsmittel Diethylether unter vermindertem Druck mit einem Drehverdampfer.
  5. Analysieren Sie eine Probe des Produktes von 1H und 13C-NMR-Spektroskopie in CDCl3 und durch Massenspektrometrie.
    Hinweis: Finden Sie zusätzliche Ressourcen für Informationen über die Vorbereitung der Proben für NMR-Analyse24,25.

4. Carbodiimide Kupplung Reaktion für Sekundär- und Elektron-defizienten Alkohole

  1. In ein 50 mL Runde untere Kolben kombinieren (E)-Cinnamic Acid (151 mg, 1,02 Mmol, 1,2 Equiv), DMAP (312 mg, 2,55 Mmol, 3 Equiv) und EDC (244 mg, 1,28 Mmol, 1,5 Equiv). Die Mischung zusammen mit Stir Bar Acetonitril (15 mL) und Diphenylmethanol (157 mg, 0,85 Mmol, 1 Equiv) hinzufügen.
    Achtung: Acetonitril ist eine brennbare Lösungsmittel.
  2. Klemmen Sie den Kolben und rühren Sie der Reaktion bei Raumtemperatur für 24 h einfügen ein Luft-Kondensator in den Hals der Flasche Lösungsmittel verdampfen zu minimieren.
  3. Folgen Sie die Extraktion Aufarbeitung und Waschverfahren in Schritte 2 und 3 oben beschriebenen.

5. Carbodiimide Kupplung Reaktion für langkettige oder hydrophoben Carbonsäuren

  1. Kombinieren Sie in ein 50 mL Runde untere Kolben Decanoic Säure (146 mg, 0,85 Mmol, 1 Equiv), DMAP (312 mg, 2,55 Mmol, 3 Equiv) und EDC (244 mg, 1,28 Mmol, 1,5 Equiv). Die Mischung zusammen mit Stir Bar Acetonitril (15 mL) und Diphenylmethanol (157 mg, 0,85 Mmol, 1 Equiv) hinzufügen.
    Achtung: Acetonitril ist eine brennbare Lösungsmittel.
  2. Klemmen Sie den Kolben und rühren Sie der Reaktion bei Raumtemperatur für 24 h einfügen ein Luft-Kondensator in den Hals der Flasche Lösungsmittel verdampfen zu minimieren. Wenn ein primärer Alkohol verwendet wird, rühren Sie die Reaktion in einem Wasserbad bei 40 ° C für 1 h.
  3. Folgen Sie die Extraktion Aufarbeitung und Waschverfahren in Schritte 2 und 3 oben beschriebenen.

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Representative Results

Mit der veränderten Steglich-Veresterung in Acetonitril, gefolgt von einer Säure-Base-Extraktion-Aufarbeitung, erhielt 3-Methoxybenzyl Cinnamate (8) als hellgelbe Öl (205 mg, 90 % Ausbeute) ohne die Notwendigkeit der Säulenchromatographie. 1 H und 13C-NMR-Spektren sind in Abbildung 2 zu bestätigen, die Struktur und Reinheit anzuzeigen vorgestellt.

Verbindungen von 9-17 wurden synthetisiert mit Renditen von 77-90 % ein ähnliches Protokoll (Abbildung 3). Alle Verbindungen wurden von 1H und 13C-NMR-Spektroskopie und hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS) analysiert und festgestellt, dass ähnlich wie Reinheit, 3-Methoxybenzyl Cinnamate durch NMR-Analyse. Tabellarische Daten für Verbindungen 8-17 ist in Tabelle 1gemeldet.

Geringfügige Änderungen an den allgemeinen Protokolls für primäre Alkohole wurden gemacht, um optimale Erträge und Reinheit für Verbindungen 12-17zu erhalten. Sekundäre Alkohol Reaktionen wurden für 24 h bei Raumtemperatur ermöglichen die Reaktion zu gehen Abschluss22durchgeführt. Für die Decanoic Säure Reaktionen ergab mit 1,2 Äquivalente der Carbonsäure 1 Äquivalent von Alkohol für die primären und sekundären Alkoholen Ester mit einer Verunreinigung der Decanoic Säure (Abbildung 4). Die langkettigen Säure ist nicht löslich in den grundlegenden wässrigen waschen Schichten und bleibt in der organischen Schicht. Anderen hydrophoben Säuren könnten ähnlich verhalten. Dieses Problem wurde gelöst, von einem Molverhältnis von 1:1 der Decanoic Säure, Alkohol, die reine Ester-Produkte ergab verwendet. Eine etwas längere Reaktionszeit (60 min) bedurfte es für die Reaktion primärer Alkohol, bis zur Fertigstellung für die molare Verhältnis 1:1-Reaktion zu gehen.

Figure 2
Abbildung 2. 1 H und 13C-NMR-Spektren für 3-Methoxybenzyl Cinnamate (8). 1H-NMR-Spektrum (A) und 13C-NMR-Spektrum (B) der 3-Methoxybenzyl Cinnamate werden mit der Produktstruktur angezeigt. Entsprechenden Zuordnungen sind auf jedem Spektrum bezeichnet und waren mit 1H -1H-COSY, 1H -13C HSQC- und 1H -13C HMBC 2D NMR-Experimente bestätigt. Spektren stammen nach Lösungsmittel entfernen; keine zusätzliche Reinigungsschritte dienten. Die Reinheit dieser Verbindung ist repräsentativ für alle Reaktionen getestet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3. Ester Strukturen synthetisiert mit der Methodik. Fünf Säuren (1-5, Abbildung 1) verbanden sich mit einer primären oder sekundären Alkohol (6 und 7, jeweils, Abbildung 1). Die Ester-Strukturen (8-17) werden zusammen mit der prozentuale Ertrag für die Reaktion gezeigt. Reaktionen wurden für den Verlust des Alkohols von TLC (1:3 Ethylacetat/Hexan) überwacht. Primärer Alkohol Reaktionen wurden bei 40 ° C in einem Wasserbad für 45 min für Ester 8-11 und 60 min für Ester 12 laufen. Sekundäre Alkohol Reaktionen wurden für 24 h bei Raumtemperatur durchgeführt. Decanoic Säure Reaktionen (12 und 17) war 1 molare Äquivalent der Carbonsäure Alkohol statt 1,2 Äquivalente verwendet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4. 1 H-NMR-Spektren für Diphenylmethyl Decanoate (17) mit 1:1.2 und 1:1 molare Entsprechungen von Alkohol an Carbonsäure. (A) Decanoic Säure (1,2 Equiv, Spitze oder 1 Equiv unten) wurde reagierte mit Diphenylmethanol (1 Equiv), EDC (1.5 Equiv), und DMAP (3 Equiv) in Acetonitril. Die Reaktionen waren bei 24 h bei Raumtemperatur gerührt und dann die Ester isoliert über die Gewinnung und waschen-Protokoll. Decanoic Restsäure im Produkt verbleibt bei der Carbonsäure im Übermaß verwendet wird da es nicht löslich in wässrigen Grundschicht. Das Signal bei 2,35 ppm gezeigt im Einschub zeigt verbleibende Carbonsäure in die Produktprobe. (B) ermöglicht die Verwendung von einem 1:1 Verhältnis von Carbonsäure Alkohol eine saubere Isolierung des Esters, gekennzeichnet durch den Verlust des Signals bei 2,35 ppm. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Verbindung Rf (1:3 EtOAc/Hex); Aussehen 1 H-NMR (500 MHz, CDCl-3) 13 C-NMR (126 MHz, CDCl-3) HRMS
3-Methoxybenzyl Cinnamate (8) 3-Methoxybenzyl Alkohol Rf = 0,27; Produkt Rf = 0,61; hellgelbes Öl Δ 7,77 (d, J = 16,0 Hz, 1 H), 7,60 – 7,50 (m, 2 H), 7,49-7.36 (m, 3 H), 7,33 (t, J = 7,8 Hz, 2 H), 7.03 (Ddd, J = 7,4, 1,5, 0,8 Hz, 1 H), 7.02 – 6,97 (m, 1 H), 6,91 (Ddd, J = 8,3, 2.6, 1,0 Hz, 1 H), 6,53 (d, J = 16,0 Hz 1 H), 5,26 (s, 2 H), 3,86 (s, 3 H) Δ 166,8, 159,8 145,2, 137,6, 134,4, 130,4, 129,7, 128,9, 128,1, 120,4, 117,9, 113,8, 113,7, 66,2, 55,3 ESI betr. C17H16O3 (M + Na)+ 291.0992, gefunden 291.0993
3-Methoxybenzyl Phenylacetate (9) Rf = 0,57;
hellgelbes Öl		 Δ 7,35 – 7,27 (m, 5H), 7,25 (t, J = 8,6 Hz, 1 H), 6,89 (Ddd, J = 7,4, 1,5, 0,8 Hz, 1 H), 6.85 (Ddd, J = 8,3, 2.6, 1,0 Hz, 1 H), 6,83 – 6.81 (m, 1 H), 5.11 (s, 2 H), 3,77 (s, 3 H), 3,68 (s, 2 H) Δ 171,3, 159,8, 137.4, 133,9, 129,6, 129,3, 128,6, 127,1, 120,2, 113,9, 113,3, 66,4, 55.2, 41,4 ESI betr. für C16H16O3 (M + Na)+ 279.0992, gefunden 279.0990
3-Methoxybenzyl Butyrat (10) Rf = 0.68;
farbloses Öl		 Δ 7,27 (t, J = 7,7 Hz, 1 H), 6,93 (Ddd, J = 7,5, 1.6, 0,8 Hz, 1 H), 6.90 – 6,88 (m, 1 H), 6,86 (Ddd, J = 8.2, 2.6, 1,0 Hz, 1 H), 5,09 (s, 2 H), 3.81 (s, 3 H), 2.35 (t, J = 7,4 Hz, 2 H), 1,68 (h, J = 7,4 Hz, 2 H), 0,95 (t J = 7,4 Hz, 3 H). Δ 173,5, 159,8, 137,7, 129,6, 120,3, 113,7, 113,6, 65,9, 55.2, 36,2, 18,5, 13,7 ESI betr. C12H16O3 (M + Na)+ 231.0992, gefunden 231.0991
3-Methoxybenzyl Hexanoate (11) Rf = 0,74;
farbloses Öl		 Δ 7,27 (d, J = 7,7 Hz, 1 H), 6,93 (Ddd, J = 7,5, 1.6, 0,6 Hz, 1 H), 6.90 – 6,88 (m, 1 H), 6,85 (Ddd, J = 8.2, 2.6, 0,9 Hz, 1 H), 5,09 (s, 2 H), 3.81 (s, 3 H), 2.35 (t, J = 7,5 Hz, 2 H), 1,74 – 1,56 (m, 2 H), 1,39 – 1,25 (m 4 H), 0,89 (t, J = 7,1 Hz, 3 H) Δ 173.6, 159,8, 137,7, 129,6, 120,3, 113,7, 113,6, 65,9, 55.2, 34,3, 31,3, 24,7, 22,3, 13,9 ESI betr. C14H20O3 (M + Na)+ 259.1305, gefunden 259.1304
3-Methoxybenzyl Decanoate (12) Rf = 0,71;
farbloses Öl		 Δ 7,27 (t, J = 7,9 Hz, 1 H), 6,93 (Ddd, J = 7,5, 1.6, 0,6 Hz, 1 H), 6.90 – 6,87 (m, 1 H), 6,88 (Ddd, J = 8,3, 2,5, 0,6 Hz, 1 H), 5,09 (s, 2 H), 3.80 (s, 3 H), 2.35 (t, J = 7,6 Hz, 2 H), 1,76 – 1,52 (m, 2 H), 1.42-1.12 (m 12 H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 3 H) Δ 173.7, 159,8, 137,7 129,6, 120,3, 113,7, 113,6, 65,9, 55,2, 34,3, 31,9, 29,4, 29,3, 29.2, 25,0, 22,7, 14,1 ESI betr. C18H28O3 (M + Na)+ 315.1931, gefunden 315.1931
Diphenylmethyl Cinnamate (13) Diphenylmethanol Rf = 0,47;
Produkt Rf = 0,66; weißer Körper		 Δ 7,79 (d, J = 16,0 Hz, 1 H), 7,60 – 7,54 (m, 2 H), 7,46 – 7.36 (m, 11 H), 7,35 – 7.30 (m, 2 H), 7,05 (s, 1 H), 6.60 (d, J = 16,0 Hz, 1 H) Δ 166,0, 145,4 140,3, 134,4, 130,4, 128,9, 128,5, 128,2, 127,9, 127,2, 118,0, 77,0 ESI betr. C22H18O2 (M + Na)+ 337.1199, gefunden 337.1191
Diphenylmethyl Phenylacetate (14) Rf = 0,66;
hellgelbes Öl		 Δ 7,35 – 7.19 (m, 15H), 6,87 (s, 1H), 3,72 (s, 2H) Δ 170.4, 140.1, 133,8, 129,4, 128,6, 128,5, 127,9, 127,1, 127,0, 77,2, 41,7 ESI betr. C21H18O2 (M + Na)+ 325.1199, gefunden 325.1201
Diphenylmethyl Butyrat (15) Rf = 0,72;
hellgelbes Öl		 Δ 7,37 – 7.30 (m, 10H), 7,29 – 7,25 (m, 2H), 6,89 (s, 1H), 2.40 (t, J = 7,5 Hz, 2 H), 1.69 (h, J = 7,4 Hz, 2 H), 0,93 (t, J = 7,4 Hz, 3 H) Δ 172.6, 140,4 128.5 127,8, 127,1, 76,6, 36,5, 18,5, 13,7 ESI betr. C17H18O2 (M + Na)+ 277.1199, gefunden 279.1197
Diphenylmethyl Hexanoate (16) Rf = 0,76;
hellgelbes Öl		 Δ 7,36 – 7,29 (m, 8H), 7,29 – 7,24 (m, 2H), 6,89 (s, 1H), 2.41 (t, J = 7,5 Hz, 2 H), 1,72 – 1.60 (m, 2 H), 1,36 – 1.21 (m, 4 H), 0,87 (t, J = 7,0 Hz, 3 H) Δ 172.8, 140,4 128.5 127,8, 127,1, 76,6, 34,6, 31,3, 24,6, 22,3, 13,9 ESI betr. C19H22O2 (M + Na)+ 305.1512, gefunden 305.1509
Diphenylmethyl Decanoate (17) Rf = 0,76;
hellgelbes Öl		 Δ 7,35 – 7,29 (m, 8H), 7,29 – 7,23 (m, 2H), 6,89 (s, 1H), 2.41 (t, J = 7,5 Hz, 2 H), 1,71 – 1,59 (m, 2 H), 1,33 – 1.18 (m, 12 H), 0,87 (t, J = 7,0 Hz, 3 H) Δ 172.8, 140,4 128.5 127,9, 127,1, 76,6, 34,6, 31,9, 29,4, 29,3, 29.1, 25,0, 22,7, 14,1 ESI betr. C23H30O2 (M + Na)+ 361.2138, gefunden 361.2150

Tabelle 1. Tabellarische Daten für Verbindungen 8-17. Chemische Verschiebungen (δ) werden in ppm gemeldet und Kupplung konstanten (J) werden in Hertz (Hz) gemeldet. Signale werden als Singulett (s), Wams (d), Triplet (t), Quartett (Q), Multiplet (m) oder Kombinationen der oben genannten gemeldet. HRMS Daten ausgewiesen als m/Z.

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Discussion

Die hier vorgestellte Methodik wurde entwickelt, um die Gefahren von Lösungsmittel, die im Zusammenhang mit einer traditionellen Steglich-Veresterung mithilfe einer grüneren Lösungsmittelsystem und reduzieren die Notwendigkeit für Spalte Chromatographie8,9zu minimieren. Vergleichbare Reaktion Erträge und Preise können mit dem Einsatz von Acetonitril anstelle von trockenen chlorierte Lösungsmittel oder DMF22erreicht werden.

Mehrere wichtige Schritte ermöglichen die effiziente Reinigung des Produktes ohne die Notwendigkeit für die Chromatographie. Nach der Reaktion wird das Acetonitril zuerst durch rotary verdampfen entfernt. Das Entfernen des Lösungsmittels ist wichtig, wie Acetonitril mischbar mit Wasser ist und beeinflussen die Partitionierung der Reaktionskomponenten während der Extraktion und Schritte zu waschen. Grundlegenden Verunreinigungen, einschließlich DMAP, EDC und Harnstoff Nebenprodukte werden dann mit den Acid-Waschung Schritten entfernt. Jede verbleibende Carbonsäure wird während der grundlegenden waschen Schritte entfernt. Somit können alle Reagenzien und Verunreinigungen entfernt werden Ester in der organischen Schicht verlassen. Anschließendes Trocknen und Lösungsmittel entfernen führten zu hohen Erträgen des reinen Ester-Produkte.

Anpassungen des Protokolls waren nötig, um hohe Erträge von Ester Produkt für den Einsatz von sekundären Alkoholen oder sehr hydrophoben Carbonsäuren zu erhalten. Die Rate der Reaktion für sekundäre oder Elektron unzulänglich Alkohole ist langsamer als die primäre Alkohole, so es notwendig ist, entweder die Reaktionstemperatur (60 ° C) zu erhöhen oder die Reaktion für längere Zeit bei Raumtemperatur durchführen. Darüber hinaus fanden wir, dass überschüssige Carbonsäure kann nicht verwendet werden, wenn die Säure in den gesättigten Natriumbicarbonat Waschlösung unlöslich ist. Für langkettigen Carbonsäuren, wie Decanoic Säure hätte das Reaktionsgemisch ein 1:1 Verhältnis von Alkohol zu Carbonsäure Reagenzien, eine Carbonsäure Verunreinigung im Endprodukt zu vermeiden.

Verschiedenen Karboxylhaltige Säuren und Alkohol-Partner können bei der Bildung von Estern, hier und in früheren Arbeiten22gezeigt verwendet werden. Ester von tertiären Alkoholen wurden jedoch nicht mit der aktuellen Methode isoliert. Wie die Fähigkeit zu paar Karboxylhaltige Säuren, sterisch gehinderten tertiäre Alkohole eine häufige Anwendung der Steglich-Veresterung23ist, ist die Unfähigkeit, Ester mit tertiären Alkoholen erhalten eine Einschränkung der aktuellen Methode. Wir verfolgen NMR-Kinetik-Studien untersuchen den Mechanismus und Einschränkungen dieser Reaktion in Acetonitril -d3 und Chloroform -d. In Zukunft hoffen wir, die Methode um die Synthese von Estern mit tertiären Alkoholen zu ermöglichen.

Diese Arbeit beschreibt Zusammenfassend lässt sich sagen eine grünere Steglich-Veresterung-Protokoll, die für die Synthese von Ester von verschiedenen Carbonsäuren mit primär-, sekundär-, benzylic und allylic Alkohole und Phenole genutzt werden kann. Die Methode liefert eine weniger gefährliche Alternative zu einer gemeinsamen Veresterung Reaktion.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Diese Forschung wurde von Siena College und das Zentrum für Undergraduate Research und schöpferische Tätigkeit unterstützt. Wir bedanken uns bei Dr. Thomas Hughes und Dr. Kristopher Kolonko für hilfreiche Gespräche, Frau Allycia Barbera für frühen Stadium arbeiten auf dieser Methodik, und die Siena College Stewart erweiterte Instrumentierung und Technologiezentrum (SAInT) für Instrumentierung Ressourcen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
trans -cinnamic acid Acros Organics 158571000
butyric acid Sigma-Aldrich B103500 Caution: corrosive
hexanoic acid Sigma-Aldrich 153745-100G Caution: corrosive
decanoic acid Sigma-Aldrich 21409-5G Caution: corrosive
phenylacetic acid Sigma-Aldrich P16621-5G
3-methoxybenzyl alcohol Sigma-Aldrich M11006-25G
diphenylmethanol Acros Organics 105391000 Benzhydrol
chloroform-d Acros Organics 166260250 99.8% with 1% v/v tetramethylsilane, Caution: toxic
hexane BDH Chemicals BDH1129-4LP Caution: flammable
ethyl acetate Sigma-Aldrich 650528 Caution: flammable
diethyl ether Fisher Scientific E138-500 Caution: flammable
acetonitrile Fisher Scientific A21-1 ACS Certified, >99.5%, Caution: flammable
4-dimethylaminopyridine Acros Organics 148270250 Caution: toxic
magnesium sulfate Fisher Scientific M65-3
hydrochloric acid, 1 M Fisher Scientific S848-4 Caution: corrosive
sodium chloride BDH Chemicals BDH8014
sodium bicarbonate Fisher Scientific S25533B
1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride Chem-Impex 00050 Caution: skin and eye irritant
thin layer chromatography plates EMD Millipore 1055540001 aluminum backed sheets
Note: All commercially available reagents and solvents were used as received without further purification.

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