Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Esterleri bir yeşil Steglich esterleşme Asetonitril içinde yolu ile sentezi

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

Summary

Değiştirilmiş bir Steglich esterleşme tepki küçük bir kütüphane ile birincil ve ikincil alkoller ester türevlerinin sentez için kullanıldı. Metodoloji sigara halojenliler ve yeşil çözelti, Asetonitril kullanır ve kromatografik arıtma için gerek kalmadan yüksek verimleri ürün yalıtım sağlar.

Abstract

Steglich esterleşme bir yaygın olarak kullanılan bir sentez için esterleri, karboksilik asitler ve alkoller tepkidir. Verimli ve hafif iken, sık gerçekleştirilen klorlu kullanarak veya insan sağlığı ve çevre için tehlikeli olduğu Amid solvent sistemleri reaksiyondur. Metodolojimiz Asetonitril olarak bir daha yeşil ve daha az tehlikeli çözücü sistemi kullanır. Bu iletişim kuralı oranları ve geleneksel solvent sistemleri için karşılaştırılabilir verimleri sergiler ve bir ayıklama ve ester ürün sütun Kromatografi ile arıtma ihtiyacını ortadan kaldırır yıkama sırası kullanır. Bu genel yöntem 1 ° ve 2 ° alifatik alkoller, benzylic ve allylic alkoller ve fenoller saf esterleri yüksek verimleri elde etmek için karboksilik asitler çeşitli çift için kullanılabilir. Burada ayrıntılı iletişim kuralı, akademik ve endüstriyel uygulamalarda ester sentezi için yararlı hizmet verebilecek bir ortak esterleşme tepki daha yeşil bir alternatif sunmak için hedeftir.

Introduction

Ester bileşikler lezzet bileşikleri, ilaç, kozmetik ve malzeme gibi uygulamalar için yaygın olarak kullanılır. Genellikle, reaktifler kaplin carbodiimide kullanımı bir ester oluşum karboksilik asit ve bir alkol1kolaylaştırmak için kullanılır. Örneğin, Steglich esterleşme dicyclohexylcarbodiimide (DCC) 4-dimethylaminopyridine (DMAP) aktif bir asit türevi kurmaya huzurunda karboksilik asit ile genellikle klorlu solvent sisteminde tepki veya dimethylformamide (DMF)2,3,4. Aktif asit türevi sonra nükleofilik açil ikame kromatografi ile genellikle saf ester ürün oluşturmak için bir alkol ile uğrar. Alkoller, sterically dahil olmak üzere ikincil ve üçüncül alkoller2,5,6engel ve Steglich esterleşme büyük, karmaşık karboksilik asitlerin hafif bağlantı sağlar. Bu eser bu ortak esterleşme tepki için yeşil bir sentetik seçenek sağlamak için standart Steglich esterleşme protokol değiştirmek için hedeftir.

Bir önemli yönü tasarım yeni sentetik metodoloji olarak kullanımı ve tehlikeli maddelerin oluşumunu en aza indirmek için talep etmektir. On iki ilkeleri yeşil kimya7 daha güvenli immobilizasyonu oluşturmak için bir kılavuz sağlamak için kullanılabilir. Biraz-in bunlar atık üretimi (ilkesi 1) önlenmesi ve daha güvenli çözücüler (ilke 5) kullanımını içerir. Özellikle, solventler ilaç üretim8malzemelerin sulu olmayan kütlesinin % 80-90 için hesap. Böylece, daha az tehlikeli bir çözücü kullanmak için bir iletişim kuralı değiştirme büyük etkisi bir organik reaksiyon yeşillik üzerinde yapabilirsiniz.

Steglich esterleşme reaksiyonlar genellikle susuz klorlu solvent sistemleri ve DMF kullanırlar; Ancak, çevre ve insan sağlığı için endişe bu maddeleri vardır. Diklorometan (CH2Cl2) ve kloroform (CHCl3) olası insan kanserojen ve üreme toksisitesi endişeleri9DMF vardır. Buna ek olarak, CH2Cl2 10tüketen ozon var. Böylece, daha az tehlikeli bir çözücü Steglich esterleşme için büyük yarar olacaktır. Değil olmakla birlikte henüz kutup aprotic solventler yerine yeşil, Asetonitril CH2Cl2, CHCl3ve DMF9için yeşil bir yedek olarak tavsiye edilir. Asetonitril Şu anda akrilonitril üretiminde yan ürün olarak elde edilir; Ancak, akademik bir ölçekte Biyokütleden Asetonitril yeşil bir sentezi bildirilen11oldu ve yeniden kullanımı ve atık akışları kurtarma için potansiyel seçenekleri incelenen12davranıyorsun. Asetonitril daha önce yeşil bir çözelti alternatif olarak katı fazlı peptid sentez reaksiyonları kaplin carbodiimide için Amid bağlantıları13oluşturmak için kullanılmıştır. Asetonitril Steglich esterifications için çözücü sistemi olarak kullanılmasını gösterdi14,oldu15,16,17,18,19, 20,21; Ancak, bu yöntemlerin çözücü yeşil yönü üzerinde duruldu değil ve ayrıca ek arıtma sütun Kromatografi ile istihdam.

Ayrıca bir arıtma adım olarak sütun Kromatografi gereksinimini azaltma tehlikeli solvent atık8en aza indirir. Daha az tehlikeli bir reaksiyon çözücü kullanmaya ek olarak, metodoloji kromatografi için gerek kalmadan son derece saf ürün yalıtım sağlar. Geleneksel olarak kullanılan dicyclohexylcarbodiimide (DCC) kaplin reaktif 1 ile yerine-etil - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hidroklorid (EDC). Temel Amin fonksiyonel grubu bu reaktif üzerinde tepki yan ve asidik ve temel yıkama adımları yolu ile kaldırılması için herhangi bir kalıntı kimyasalları sağlar.

Burada sunulan Protokolü asit ve alkol ortakları (Şekil 1) çeşitli ile kullanılabilir. Küçük bir kütüphane İlköğretim, ortaöğretim, Benzil ve alil alkoller ve fenoller22kullanarak cinnamyl ester türevlerinin sentez için kullanıldı. Ayrıca, Asetonitril esterleşme reaksiyon oranı klorlu içinde buna benzer olduğunu ve DMF solvent sistemleri, Kuru veya reaksiyon22önce Asetonitril damıtmak gerek olmadan. Tersiyer alkoller sentezlenmiş esterleri izole, henüz hangi Şu anda bir kısıtlamadır geleneksel Steglich esterleşme göre metodolojinin klorlu solvent23. Buna ek olarak, diğer asit değişken grupları asit yıkama adımları tarafından potansiyel olarak sütun Kromatografi Asetonitril çıkarıldıktan sonra arıtma gerektiren etkilenebilir. Bu sınırlamaları rağmen yüksek verimleri alkol ve karboksilik asit bileşenleri bir dizi kullanarak esterleri sentezi için facile ve genel bir yöntem reaksiyondur. Bir daha yeşil çözelti sistemi ve yüksek saflıkta Kromatografi adımları için gerek kalmadan kullanılmasını sağlamak bu geleneksel bir Steglich esterleşme için cazip bir alternatif iletişim kuralı.

Figure 1
Şekil 1. Genel tepki düzeni. Reaksiyon için genel düzeni ve kaplin karboksilik asit ve carbodiimide kaplin reaktifi kullanılarak yönetilir bir alkol içerir (1-etil - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hidroklorid veya EDC) ve 4-dimethylaminopyridine () DMAP) Asetonitril içinde. Reaksiyon etki derecesini göstermek için esterleri (6) birincil veya ikincil (7) alkol ile çeşitli asitler (1-5) kullanarak kuruldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dikkat: Bu yordamdaki kimyasalların kullanımı önce güvenlik bilgi formları (SDSs) başvurun. Splash dahil olmak üzere kullanım uygun kişisel koruyucu ekipmanı (PPE) gözlük, önlük ve nitril veya aşındırıcı veya yanıcı butil eldivenler birçok reaktifler ve çözücüler olarak. Bir duman başlıklı bütün tepkiler yerine getirir. Kuru cam veya azot atmosferi bu iletişim kuralı için kullanmak için gereksizdir.

1. Carbodiimide kaplin tepki için birincil alkoller

  1. (E)yuvarlak alt şişesi 50 mL içinde birleştirmek-sinamik asit (151 mg, 1.02 mmol, 1.2 eşdeğeri), DMAP (312 mg, 2.55 mmol, 3 eşdeğeri) ve EDC (244 mg, 1.28 mmol, 1,5 eşdeğeri). Asetonitril (15 mL) ve 3-methoxybenzyl alkol (98 μL, 0,85 mmol, 1 eşdeğeri) bir heyecan bar ile birlikte karışıma ekleyin.
    Dikkat: Yanıcı bir çözücü Asetonitril var.
  2. 40 ° C su banyosu şişeye kelepçe ve reaksiyon karıştırın.
    Not: tepki bir aromatik alkol içeriyorsa, kaybı için tepki alkol ince katmanlı Kromatografi (TLC) 1:3 etil asetat/hekzan kullanarak üzerinden izlemek. Alkol nokta artık bir UV lamba ile ışınlama TLC plaka görünür olduğunda tam bir tepkidir.

2. çekme testleri

  1. TLC veya 45 dk sonra belirtildiği şekilde reaksiyon tamamlandıktan sonra bir rotary evaporatör ham sağlam bir elde etmek için kullanarak düşük basınç altında Asetonitril kaldırın.
    Not: Lütfen bir rotary evaporatör24,25kullanımı ile ilgili bilgi için ek kaynaklar bölümüne bakın.
  2. Kalıntı için dietil eter (20 mL) ve 1 M HCl (20 mL) ekleyin. Solvent katmanlara kalıntı çözülmeye şişeye girdap.
    Dikkat: son derece yanıcı bir çözücü dietil eter var.
    Not: solvent riski azaltmak için etil asetat dietil eter yerine kullanılabilir; Ancak, çıkarma ve yıkama adımları sırasında emülsiyon oluşumu için büyük bir potansiyel var.
  3. Çözüm HCI'yi bir huni dökün. Buharlaşma şişeye ek dietil eter (5 mL) ile durulayın ve durulama için HCI'yi huni ekleyin.
  4. Yavaşça ürünü düzenli aralıklarla havalandırma eter katmanına ayıklamak için HCI'yi huni sallamak. Ayırmak katmanları izin ve huni altından bir Erlenmeyer şişesi veya ölçek kabı çektiğini tarafından sulu katmanı kaldırın.
    Not: Lütfen çekimi ve HCI'yi huni24,25kullanımı ile ilgili bilgi için ek kaynaklar bölümüne bakın.

3. yıkama prosedürü

  1. HCI'yi hunide kalan organik katmanı için 1 M HCl (20 mL) ekleyin ve hafifçe düzenli aralıklarla havalandırma HCI'yi şişeye sallamak. Ayırmak katmanları izin ve huni altından bir Erlenmeyer şişesi veya ölçek kabı çektiğini tarafından sulu katmanı kaldırın.
  2. Doymuş sodyum bikarbonat solüsyonu (2 x 20 mL) ve sonra doymuş sodyum klorür solüsyonu (20 mL) çamaşır yordamı yineleyin.
  3. Organik katman HCI'yi huni üst kısmından bir temiz Erlenmeyer şişesi dökmek magnezyum sülfat ile katman kuru ve yerçekimi filtre filtre kağıdı ile çözüme massed buharlaşma şişesi.
    Not: Lütfen bir kurutma Ajan24,25çekimi ve magnezyum sülfat kullanımı ile ilgili bilgi için ek kaynaklar bölümüne bakın.
  4. Dietil eter solvent rotary evaporatör kullanarak düşük basınç altında kaldırın.
  5. 1H ve 13C NMR spektroskopisi CDCl3 ve kütle spektrometresi tarafından ürünün bir örneğini analiz.
    Not: Lütfen NMR Analizi24,25örnekleri hazırlanması ile ilgili bilgi için ek kaynaklar bölümüne bakın.

4. Carbodiimide kaplin tepki ikincil ve elektron-eksik alkoller için

  1. (E)yuvarlak alt şişesi 50 mL içinde birleştirmek-sinamik asit (151 mg, 1.02 mmol, 1.2 eşdeğeri), DMAP (312 mg, 2.55 mmol, 3 eşdeğeri) ve EDC (244 mg, 1.28 mmol, 1,5 eşdeğeri). Asetonitril (15 mL) ve diphenylmethanol (157 mg, 0,85 mmol, 1 eşdeğeri) bir heyecan bar ile birlikte karışıma ekleyin.
    Dikkat: Yanıcı bir çözücü Asetonitril var.
  2. Şişeye kelepçe ve tepki 24 h Ekle için oda sıcaklığında bir hava kondenser çözücü buharlaşma en aza indirmek için şişe boyun ilave edin.
  3. Çekme testleri ve yıkama 2-3 Yukarıdaki adımlarda açıklanan yordamı izleyin.

5. Carbodiimide kaplin reaksiyon uzun zincirli veya hidrofobik karboksilik asitler için

  1. Yuvarlak alt şişesi 50 mL, decanoic asit (146 mg, 0,85 mmol, 1 eşdeğeri), DMAP (312 mg, 2.55 mmol, 3 eşdeğeri) ve EDC (244 mg, 1.28 mmol, 1,5 eşdeğeri) birleştirir. Asetonitril (15 mL) ve diphenylmethanol (157 mg, 0,85 mmol, 1 eşdeğeri) bir heyecan bar ile birlikte karışıma ekleyin.
    Dikkat: Yanıcı bir çözücü Asetonitril var.
  2. Şişeye kelepçe ve tepki 24 h Ekle için oda sıcaklığında bir hava kondenser çözücü buharlaşma en aza indirmek için şişe boyun ilave edin. Birincil bir alkol kullandıysanız, tepki bir su banyosu 1 h için 40 ° C'de ilave edin.
  3. Çekme testleri ve yıkama 2-3 Yukarıdaki adımlarda açıklanan yordamı izleyin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Değiştirilmiş Steglich esterleşme bir asit-baz ayıklama testleri tarafından takip Asetonitril kullanarak, 3-methoxybenzyl cinnamate (8) sütun Kromatografi için gerek kalmadan bir açık sarı yağ (205 mg, % 90 verim) olarak elde edildi. 1 H ve 13C NMR spectra Şekil 2 ' de yapısı onaylamak ve saflık belirtmek için sunulmaktadır.

Bileşikler 9-17 sentezlenmiş 77-%90 verimleri ile benzer Protokolü (Şekil 3) kullanarak. Tüm bileşikleri 1H ve 13C NMR spektroskopisi ve yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi (HRMS) tarafından analiz ve 3-methoxybenzyl cinnamate için benzer saflık NMR Analizi tarafından bulundu. Tablo verileri için 8bileşikleri -17 Tablo 1' de bildirilmektedir.

En iyi verimi ve saflık bileşikler 12-17için elde etmek için birincil alkoller için genel iletişim kuralı için küçük değişiklikler yapıldı. İkincil alkol reaksiyonları tepki tamamlama22' ye gitmek izin vermek için oda sıcaklığında 24 saat işletilmiştir. Decanoic asit reaksiyonlar için birincil ve ikincil alkoller için karboksilik asit alkol 1 eşdeğerine 1.2 karşılıkları kullanarak esterleri decanoic asit kirlilik (Şekil 4) ile vermiştir. Uzun zincirli asit temel sulu yıkama katmanlarda çözünür değildir ve organik katmanda kalır. Diğer hidrofobik asitler benzer şekilde davranır. Bu sorun çözüldü tarafından kullanılan bir 1:1 molar oranını decanoic asit alkol, saf ester ürünler vermiştir. Biraz daha uzun tepki süresi (60 dk) 1:1 molar oranı reaksiyon tamamlanmasını gitmek birincil alkol reaksiyon için gerekli oldu.

Figure 2
Şekil 2. 1 3-methoxybenzyl cinnamate (8) için H ve 13C NMR spectra. 1H NMR spektrumu(a)ve 13C NMR spektrumu (B) 3-methoxybenzyl cinnamate ürün yapısı ile gösterilir. Karşılık gelen atamaları her spektrumda gösterilir ve 1H -1H COSY, 1H -13C HSQC ve 1H -13C HMBC 2D NMR deneyler kullanarak teyit edildi. Spectra solvent kaldırıldıktan sonra elde edilmiştir; hiçbir ek arıtma adım kullanılmıştır. Bu bileşik saflığı bütün tepkiler test temsilcisidir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3. Ester yapıları metodoloji kullanarak sentezlenmiş. Beş asitler (1-5, Şekil 1) ya da bir birincil veya ikincil alkol ile kombine (6 ve 7, sırasıyla, Şekil 1). Ester yapıları (8-17) reaksiyon için yüzde verim ile birlikte gösterilir. Tepkiler alkol kaybı için TLC (1:3 etil asetat/hekzan) tarafından takip. Birincil alkol reaksiyonları esterleri 8-11 için 45 dk ve ester 12 için 60 dk için bir su banyosunda 40 ° C'de işletilmiştir. İkincil alkol reaksiyonları 24 saat oda sıcaklığında işletilmiştir. Decanoic asit reaksiyonlar (12 ve 17), karboksilik asit alkol 1 molar denk 1.2 eşdeğerleri yerine kullanılmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4. 1 H NMR spectra diphenylmethyl decanoate (17) 1:1.2 ve karboksilik asit alkol 1:1 molar karşılıkları kullanarak için. (A)Decanoic asit (1.2 eşdeğeri, üst veya 1 eşdeğeri, alt) ile diphenylmethanol (1 eşdeğeri), EDC tepki gösterdi (1,5 eşdeğeri) ve DMAP (3 eşdeğeri) Asetonitril içinde. Tepkiler için 24 saat oda sıcaklığında karıştırılır ve ester çıkarma ve yıkama protokolü üzerinden izole edildi. Karboksilik asit aşan, kullanıldığında artık decanoic asit temel sulu katmanda çözünür olmadığından üründe kalır. Sinyal 2.35 ilave gösterilen ppm, ürün örneklerinin kalan karboksilik asit gösterir. (B) 1:1 oran karboksilik asit alkol kullanımı 2.35 ppm, sinyal kaybı ile gösterilen ester, temiz bir yalıtım sağlar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Bileşik Rf (1:3 EtOAc/hex); Görünüm 1 H NMR (500 MHz, CDCl3) 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) HRMS
3-methoxybenzyl cinnamate (8) 3-methoxybenzyl alkol Rf = 0,27; Ürün Rf = 0,61; ışık sarı yağ Δ 7,77 (d, J 16.0 Hz, 1 H =), 7.60-7,50 (m, 2 H), 7,49 – (m, 3 H), 7,36 7.33 (t, J 7,8 Hz, 2 H =), 7,03 (ddd, J = 7.4, 1.5, 0,8 Hz, 1 H), 7,02 – (m, 1 H), 6.97 6,91 (ddd, J = 8,3, 2.6, 1.0 Hz, 1 H), 6,53 (d, J 16.0 Hz = 1 H), (s, 2 H) 5,26, 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 Hspln C17H16O3 (M + Na)+ 291.0992, için 291.0993 bulundu
3-methoxybenzyl phenylacetate (9) Rf = 0,57;
ışık sarı yağ		 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), (s, 3 H) 3.77, 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 Hspln C16H16O3 (M + Na)+ 279.0992, için 279.0990 bulundu
3-methoxybenzyl bütrat (10) Rf = 0,68;
renksiz petrol		 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 – (m, 1 H), 6.88 6.86 (ddd, J = 8,2, 2.6, 1.0 Hz, 1 H), 5,09 (s, 2 H), (s, 3 H) 3,81, 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 Hspln C12H16O3 (M + Na)+ 231.0992, için 231.0991 bulundu
3-methoxybenzyl hexanoate (11) Rf = 0,74;
renksiz petrol		 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 – (m, 1 H), 6.88 6.85 (ddd, J = 8,2, 2.6, 0,9 Hz, 1 H), (s, 2 H) 5,09, 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 Hspln C14H20O3 (M + Na)+ 259.1305, için 259.1304 bulundu
3-methoxybenzyl decanoate (12) Rf 0.71; =
renksiz petrol		 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 – (m, 1 H), 6.87 6.88 (ddd, J = 8,3, 2.5, 0,6 Hz, 1 H), 5,09 (s, 2 H), (s, 3 H) 3.80, 2,35 (t, J 7.6 Hz, 2 H =), 1.76-(m, 2 H), 1,52 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 Hspln C18H28O3 (M + Na)+ 315.1931, için 315.1931 bulundu
diphenylmethyl cinnamate (13) diphenylmethanol Rf 0,47; =
Ürün Rf = 0.66; beyaz katı		 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), (s, 1 H) 7.05, 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 Hspln C22H18O2 (M + Na)+ 337.1199, için 337.1191 bulundu
diphenylmethyl phenylacetate (14) Rf = 0.66;
ışık sarı yağ		 Δ 7,35-(m, 15H), 7.19 6.87 (s, 1H), (s, 2H) 3,72 δ 170.4, 140.1, 133.8, 129,4, 128.6, 128.5, 127.9, 127.1, 127.0, 77.2, 41.7 ESI Hspln C21H18O2 (M + Na)+ 325.1199, için 325.1201 bulundu
diphenylmethyl bütrat (15) Rf = 0,72;
ışık sarı yağ		 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 Hspln C17H18O2 (M + Na)+ 277.1199, için 279.1197 bulundu
diphenylmethyl hexanoate (16) Rf = 0,76;
ışık sarı yağ		 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-(m, 4 H), 1,21 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 Hspln C19H22O2 (M + Na)+ 305.1512, için 305.1509 bulundu
diphenylmethyl decanoate (17) Rf = 0,76;
ışık sarı yağ		 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 Hspln C23H30O2 (M + Na)+ 361.2138, için 361.2150 bulundu

Tablo 1. Tablo veri için bileşikler 8-17. Kimyasal değişimler (δ) ppm bildirilir ve kaplin sabitleri (J) hertz (Hz) rapor edilmektedir. Sinyalleri singlet (s), gelir (d), üçlüsü (t), quartet (q), multiplet (m) veya yukarıda bileşimleri rapor edilir. HRMS veri mrapor edilmektedir /z.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Burada sunulan metodoloji tehlikeler daha yeşil bir çözücü sistemi kullanarak ve sütun Kromatografi8,9gereksinimini azaltma ile geleneksel bir Steglich esterleşme ilişkili çözücü üzerinden en aza indirmek için geliştirilmiştir. Benzer reaksiyon verimleri ve oranları Asetonitril kuru klorlu solventler veya DMF22yerine kullanımı ile elde edilebilir.

Birkaç temel adımı ürün kromatografi için gerek kalmadan etkili arınma etkinleştirin. Reaksiyon sonra Asetonitril ilk döner buharlaşma tarafından kaldırılır. Asetonitril karışan su ile reaksiyon bileşenlerini ayıklama sırasında bölümleme etkiler ve adımları yıkamak gibi solvent kaldırılması esastır. DMAP, EDC ve üre yan, dahil olmak üzere temel kirleri sonra asit yıkama adımlarla kaldırılır. Herhangi bir kalıntı karboksilik asit temel yıkama adımları sırasında kaldırılır. Böylece, tüm reaktifler ve kirleri, ester organik katmanının içinde bırakarak kaldırabilirsiniz. Sonraki kurutma ve çözücü Temizleme saf ester ürünleri yüksek verim için yol açtı.

Ayarlar iletişim kuralı için ikincil alkoller veya çok hidrofobik karboksilik asit ester ürünün yüksek verim elde etmek için ihtiyaç vardı. Ortaokul veya elektron eksik alkoller için reaksiyon hızı birincil alkoller, yavaş bu da reaksiyon ısısı (60 ° C) artırmak için veya daha uzun süreler için tepki oda sıcaklığında çalıştırmak için gerekli bu yüzden. Buna ek olarak, bulduğumuz o aşırı karboksilik asit asit doymuş sodyum bikarbonat yıkama çözümde çözünmez ise kullanılamaz. Uzun zincirli karboksilik asit, decanoic asit gibi için tepki karışımı alkol karboksilik asit kirlilik nihai ürün olarak önlemek için karboksilik asit reaktifler için 1:1 oranında olmalıdır.

Çeşitli karboksilik asitler ve alkol ortakları esterleri, önceki çalışma22burada görüldüğü oluşumu kullanılabilir. Ancak, Tersiyer alkol esterleri geçerli metodoloji ile izole olmamıştır. Sterically engel Tersiyer alkoller iki karboksilik asitler için yeteneği Steglich esterleşme23ortak bir uygulama olduğu için yetersizlik esterleri Tersiyer alkoller ile elde etmek için geçerli metodoloji bir kısıtlamasıdır. Bu reaksiyon her iki Asetonitril -d3 ve kloroform -dkısıtları ve mekanizması araştırmaya NMR kinetik çalışmalar devam ediyor. Gelecekte, esterler Tersiyer alkoller ile sentezi etkinleştirmek için yöntem uyum istiyoruz.

Özet olarak, bu eser birincil, ikincil, benzylic ve allylic alkoller ve fenoller ile çeşitli karboksilik asit esterleri sentezi için yararlı olabilir daha yeşil bir Steglich esterleşme protokolünü açıklar. Metodoloji ortak bir esterleşme tepki daha az tehlikeli bir alternatif sağlar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu araştırma lisans araştırma ve yaratıcı etkinlik için Siena üniversite ve merkezi tarafından desteklenmiştir. Dr. Thomas Hughes teşekkür ediyoruz ve bu metodoloji ve Siena üniversite Stewart'ın gelişmiş araçları ve teknoloji (Aziz) Merkezi araçları kaynaklar için Dr Kristopher Kolonko yararlı görüşmeleri için Bayan Allycia Barbera erken evre için çalışır.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Williams, A., Ibrahim, I. T. Carbodiimide chemistry: recent advances. Chemical Reviews. 81 (6), 589-636 (1981).
  2. Höfle, G., Steglich, W., Vorbrüggen, H. 4-Dialkylaminopyridines as Highly Active Acylation Catalysts. [New synthetic method (25)]. Angewandte Chemie International Edition in English. 17 (8), 569-583 (1978).
  3. Neises, B., Steglich, W. Simple Method for the Esterification of Carboxylic Acids. Angewandte Chemie International Edition in English. 17 (7), 522-524 (1978).
  4. Tsvetkova, B., Tencheva, J., Peikov, P. Esterification of 7-theophyllineacetic acid with diethylene glycol monomethyl ether. Acta pharmaceutica. 56 (2), Zagreb, Croatia. 251-257 (2006).
  5. Tsakos, M., Schaffert, E. S., Clement, L. L., Villadsen, N. L., Poulsen, T. B. Ester coupling reactions - an enduring challenge in the chemical synthesis of bioactive natural products. Natural Product Reports. 32 (4), (2015).
  6. Morales-Serna, J., et al. Using Benzotriazole Esters as a Strategy in the Esterification of Tertiary Alcohols. Synthesis. 2010 (24), 4261-4267 (2010).
  7. Anastas, P., Eghbali, N. Green Chemistry: Principles and Practice. Chemical Society Reviews. 39 (1), 301-312 (2010).
  8. Constable, D. J. C., Jimenez-Gonzalez, C., Henderson, R. K. Perspective on solvent use in the pharmaceutical industry. Organic Process Research and Development. 11 (1), 133-137 (2007).
  9. Byrne, F. P., et al. Tools and techniques for solvent selection: green solvent selection guides. Sustainable Chemical Processes. 4 (1), 7 (2016).
  10. Hossaini, R., Chipperfield, M. P., Montzka, S. A., Rap, A., Dhomse, S., Feng, W. Efficiency of short-lived halogens at influencing climate through depletion of stratospheric ozone. Nature Geoscience. 8 (3), (2015).
  11. Corker, E. C., Mentzel, U. V., Mielby, J., Riisager, A., Fehrmann, R. An alternative pathway for production of acetonitrile: ruthenium catalysed aerobic dehydrogenation of ethylamine. Green Chemistry. 15 (4), 928-933 (2013).
  12. McConvey, I. F., Woods, D., Lewis, M., Gan, Q., Nancarrow, P. The Importance of Acetonitrile in the Pharmaceutical Industry and Opportunities for its Recovery from Waste. Organic Process Research & Development. 16 (4), 612-624 (2012).
  13. Jad, Y. E., et al. Peptide synthesis beyond DMF: THF and ACN as excellent and friendlier alternatives. Organic & Biomolecular Chemistry. 13 (8), 2393-2398 (2015).
  14. Williams, J., et al. Quantitative method for the profiling of the endocannabinoid metabolome by LC-atmospheric pressure chemical ionization-MS. Analytical Chemistry. 79 (15), 5582-5593 (2007).
  15. Benmansour, F., et al. Discovery of novel dengue virus NS5 methyltransferase non-nucleoside inhibitors by fragment-based drug design. European Journal of Medicinal Chemistry. 125, 865-880 (2017).
  16. Maier, W., Corrie, J. E. T., Papageorgiou, G., Laube, B., Grewer, C. Comparative analysis of inhibitory effects of caged ligands for the NMDA receptor. Journal of Neuroscience Methods. 142 (1), 1-9 (2005).
  17. Schwartz, E., et al. Water soluble azido polyisocyanopeptides as functional β-sheet mimics. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 47 (16), 4150-4164 (2009).
  18. Hangauer, M. J., Bertozzi, C. R. A FRET-Based Fluorogenic Phosphine for Live-Cell Imaging with the Staudinger Ligation. Angewandte Chemie International Edition. 47 (13), 2394-2397 (2008).
  19. Hsieh, P. -W., Chen, W. -Y., Aljuffali, I., Chen, C. -C., Fang, J. -Y. Co-Drug Strategy for Promoting Skin Targeting and Minimizing the Transdermal Diffusion of Hydroquinone and Tranexamic Acid. Current Medicinal Chemistry. 20 (32), 4080-4092 (2013).
  20. Moretto, A., et al. A Rigid Helical Peptide Axle for a [2]Rotaxane Molecular Machine. Angewandte Chemie International Edition. 48 (47), 8986-8989 (2009).
  21. Hanessian, S., McNaughton-Smith, G. A versatile synthesis of a β-turn peptidomimetic scaffold: An approach towards a designed model antagonist of the tachykinin NK-2 receptor. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 6 (13), 1567-1572 (1996).
  22. Lutjen, A. B., Quirk, M. A., Barbera, A. M., Kolonko, E. M. Synthesis of (E)-cinnamyl ester derivatives via a greener Steglich esterification (In Press). Bioorganic & Medicinal Chemistry. , (2018).
  23. Wang, Z. Steglich Esterification. Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ, USA. (2010).
  24. Padias, A. B. Making the Connections: A How-To Guide for Organic Chemistry Lab Techniques. , Hayden McNeil. Plymouth, MI. (2011).
  25. Zubrick, J. W. The Organic Chem Lab Survival Manual: A Student's Guide to Techniques. , 10th edition, John Wiley & Sons. (2015).

Tags

Kimya sayı: 140 kimya Steglich esterleşme carbodiimide bağlantı yeşil kimya cinnamyl ester türevleri butyric ester türevleri hexanoic ester türevleri decanoic ester türevleri
Esterleri bir yeşil Steglich esterleşme Asetonitril içinde yolu ile sentezi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lutjen, A. B., Quirk, M. A.,… More

Lutjen, A. B., Quirk, M. A., Kolonko, E. M. Synthesis of Esters Via a Greener Steglich Esterification in Acetonitrile. J. Vis. Exp. (140), e58803, doi:10.3791/58803 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter