Yöntem makalesi

İyonik Sıvılar ARACILI 1,6-Ketoester son derece Stereoseçici Sentezi: Düşük Molekül Ağırlıklı Gelators Yeni Bir Sınıf Rapid Erişim etkinleştirilmesi A Üç bileşenli Tepki

9.4K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/53213

⸱

27 Kasım 2015

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

Bu makalede

Özet

İyonik sıvılar (IL'ler), yüksek diastereoseçiciliklerde ve iyi verimlerde 1,6-ketoesterlere hızlı, basit ve ucuz erişime aracılık eder. Reaksiyon protokolü sağlamdır ve 1,6-ketoesterler, basit bir filtrasyon protokolünden sonra gram ölçeğinde elde edilebilir. Ayrıca, 1,6-ketoesterler, hidrokarbon çözücülerde güçlü jelatörlerdir.

Özet

Organik kimyada iyonik sıvılar (IL'ler) güvenli ve geri dönüştürülebilir reaksiyon çözücüleri olarak ortaya çıkmıştır. Bir bazın varlığında, IL'ler katalitik olarak aktif N-Heterosiklik Karbenler (NHC'ler) oluşturmak için protondan arındırılabilir. Burada, α,β-doymamış aldehitlerin kalkonlara eklenmesinde ön katalizörler olarak 1,6-ketoesterler oluşturduk ve oldukça stereoseçici bir şekilde bir anti-difenil parçası ekledik. Reaksiyon, geniş bir substrat kapsamına sahiptir ve birkaç fonksiyonel grup ve heteroaromatikler, korunan stereoseçicilik ile genel olarak iyi verimlerde ketoester omurgasına entegre edilebilir. Reaksiyon protokolü sağlam ve ölçeklenebilirdir. Başlangıç malzemeleri ucuzdur ve ürünler, solvent gerektiren kromatografiden kaçınarak basit filtrasyondan sonra elde edilebilir. Ayrıca, IL herhangi bir reaktivite kaybı olmadan 5 defaya kadar geri dönüştürülebilir. Ayrıca, 1,6-ketoester son ürünü, çeşitli hidrokarbon bazlı çözücülerde güçlü bir jelleştiricidir. Yöntem, geri dönüştürülebilir ve ucuz başlangıç malzemelerinden yeni bir düşük moleküler ağırlıklı jelatör (LMWG) sınıfına hızlı erişim ve değerlendirme sağlar.

Giriş

figure-introduction-1

(Yukarıda) 1,6-ketoesterlerden üç bileşenli sentezi: düşük molekül ağırlıklı gelators yeni bir sınıf.

İyonik sıvılar (İS), yüksek stabilite, düşük bir uçuculuğa olmayan alev alma sahiptir ve bu yüzden dönüştürme için güvenli reaksiyon ortamı ve ideal çözücüler olarak dikkat hale getirmiştir. 1-3 Dialkil imidazolyumlar iyonik sıvılar belli bir tür olduğu, bir baz varlığında, , organobileşik alanında bir N-heterosiklik karben (NHC). 4 işlemek için deprotone edilebilir karbenlerin, farklı reaksiyon yolları altında faaliyet jenerik reaksiyonlar geniş bir yelpazede yaygın kullanım bulmuştur. 5-11

Buna rağmen, IL'lerin ve CC bağ formin arasındaki bağlantıg NHC-kataliz nispeten keşfedilmemiş olduğunu. Bununla birlikte, IL'lerin türetilen karbenlerin örneğin benzoin kondensasyon ve Stetter tepki olarak oluşturma reaksiyonlarında CC bağ katalize etmek için rapor edilmiştir. Örneğin, 12-22, Davis ve ark., N-alkil thiazoliums türetilen IL'ler içinde ihtiva eden ön katalizörler olarak hizmet göstermiştir Benzaldehitten benzoin oluşumu. 12

Daha yakın zamanlarda, Chen ve arkadaşları, IL dayanan bir imidazolyum kullanarak bu kavramı genişletilmiş, 1-etil-3-metil imidazolyum asetat (EMIMAc) '5,5 oluşturmak için 5-hidroksimetilfurfural (HMF) üzerine benzoin yoğunlaşma gerçekleştirmek için -di IL'ler piyasada mevcuttur ve karbenlerin üreten ucuz bir yol sunar göz önüne alındığında (hidroksimetil) furoin (DHMF). 23, biz reaksiyonlar IL'lerin diğer tip yerine ne olabilir soruşturma ilgilenmişlerdir. Bu amaçla, dialkil imidazolyumlar verimli formal konjügat Additi olarak ihtiva eden ön katalizörler olarak kullanılabileceğini buldukDoymamış aldehitlerin ilgili 1,6-ketoesterleri veren chalcone (Şekil 1). En verimli IL EMIMAc, sinamaldehid ve Kalkon arasında yüksek stereo reaksiyonu destekler. Reaksiyon, bir anti -diastereomeri yüksek tercihle oluşur ve 1,6-Ketoester 92 kadar% verimlerde izole edilebilir. 24,25,26

figure-introduction-2
Şekil 1: Üç bileşenli, Kalkon için sinamaldehid stereoselektif ek, IL-aracılı.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Metil 6-okso-3,4,6-triphenylhexanoate 1. Gram ölçekli sentezi

  1. 10 mBar, 1 saat süre ile 40 ° C'de bir döner buharlaştırıcı üzerinde bir yuvarlak tabanlı şişe içinde kuru 1-etil-3-metil imidazolyum asetat (EMIMAc).
  2. Kuru EMIMAc 2.1 g ve 1,3-difenil-2-propen-1-on Manyetik bir karıştırıcı ile donatılmış 100 ml'lik bir tabanı yuvarlak bir şişeye, 1.0 g ekleyin.
  3. Metanol 2,019 ml ve şişeye sinamaldehid 2.3 g ekleyin.
  4. Oda sıcaklığında (22 ° C) 'de 1 dakika süre ile karıştırma ile 60 ml diklorometan içinde karışımın çözülür.
  5. Daha sonra 0,37 ml 1,8-diazabisiklo ekleyin [5.4.0] undek-7-en karıştırılan karışım (adım 1.4) ve tabanı yuvarlak bir şişe kapağı için (DBU).
  6. Oda sıcaklığında (22 ° C) 500 rpm bir hızda bir manyetik karıştırıcı ile karıştırın.
  7. 1 H NMR. 7,8 ppm alanında Kalkon'dan çift bağı ortadan kalkması için 24 Look ile reaksiyonun tamamlandığını edin.
  8. Reaksiyon ulaştığı zaman tamamlanması 10 mbar, 15 dakika boyunca 20 ° C'de bir döner buharlaştırıcı üzerinde, uçucu maddelerin ayrılması.
  9. Manyetik bir karıştırma çubuğu ile karıştırıldı EMIMAc çözünmesi için tortuya 50 ml metanol ekleyin.
  10. 30 dakika boyunca 750 rpm'lik bir hızda bir manyetik karıştırma çubuğu ile şiddetli karıştırma ile şişenin duvarları katı çıkarın. Gerekirse, duvarlar kalan katıların ayrılması için bir spatula kullanın.
  11. Bir frit (gözenek boyutu 3) Karışımı süzün.
  12. Metanol ilave 20 ml ile yıkayınız. EMIMAc dönüştürülmesi arzu edilirse metanolik filtrat buharlaştırılır. (adım 2.1).
  13. Yine frit üzerinde bir spatula ile hafifçe daha küçük parçalar halinde (adım 1,11 den) filtre keki bölmek ve bir önceden tartılmış yuvarlak tabanlı bir şişeye, bir toz hunisi üzerinden katı transferi ve vakum altında kurutulur.ıH.
  14. Şişeyi tartın ve verim hesaplar.
  15. 1H NMR (aşama 1,7) ürünü analiz edin. Rapor spektrumları ile karşılaştırın. 24
EMIMAc başlığı "> 2. Geri dönüşüm

  1. 30 dakika boyunca 40 ° C 'de, 10 mBar, indirgenmiş basınç altında (aşama 1,12 den)' den metanolik karışımdan uçucu çıkarın.
  2. EMIMAc mevcut olduğunu kontrol etmek için 1 H NMR ve 13C NMR ile elde edilen bir yağ analiz edin. 24
  3. Geri dönüştürülmüş EMIMAc adım 1.2 başlayarak kullanın.

3. Jelasyon

  1. Bir stok çözeltisinin hazırlanması
    1. Metil 6-okso-3,4,6-triphenylhexanoate (adım 1.15) ürünü ve şişeye bir manyetik karıştırma çubuğu 200 mg ekleyin. Ketoester eritmek için 2.0 ml diklorometan ekleyin. Her şey kadar karıştırın çözünmüş etti.
  2. Jelleşme
    1. 500 ml'lik bir behere heptan 50 ml ekleyin. Heptan stok çözeltisi 1.5 ml ilave edilir. Yeterince karışmasını sağlamak ve jelasyon meydana gelene kadar, ortam sıcaklığında karıştırmadan beklemeye izin hızla karıştırın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yukarıda örneklendiği gibi, EMIMAc chalcone için α, β-doymamış aldehit resmi eşleniği ilave olarak bir precatalyst olarak görev yaparlar. Örneğin 1-etil-3-metil-imidazolyum klorür (EMIMCl) ve 1-butil-3-metil-imidazolyum klorür (BMIMCl) gibi başka ticari olarak temin edilebilen imidazolyum göre IL'ler de incelenmiştir, ancak, asetat anyonu olabilir belirten düşük verimlerle devam bu reaksiyonların reaktivite (Tablo 1, giriş 1-3) için önemli. 27,28 *

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Ketoester 3 X-ışını analizi ile ve Bode ve işçiler 30 tarafından önerilen mekanik soruşturma belirlenen anti--konfigürasyonunda dayanarak aşağıdaki reaksiyon yolu (Şekil 5) önerilmektedir. IL protonasyonunun giderilmesi ve NHC türler oluşturan; NHC Breslow ara-ürün I. Breslow ara ürün oluşturmak üzere, doymamış aldehid ile reaksiyona girer ve kalkon dieni II oluşturulması için bir çapraz benzoin reaksiyona girmesi. Orta Düzey II anti-Odaklı stereojenik merkezleri III ayarı, ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

İsveç Araştırma Konseyi Formas'a cömert mali desteği için minnettarız.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
1-etil-3-metil imidazolyum asetatAldrich51053-100G-FBASF &ge tarafından üretilmiştir; %90, kullanımdan önce buharlaştırılan bir döner üzerinde kurutulur (10 mBar, 40 ° C; C, 1 saat) < br / > CAS NUMARASI: 143314-17-4
1,3-difenil-2-propen-1-onAldrich11970-100G%98.0
CAS NUMARASI: 94-41-7
trans-sinnamaldehit AldrichC80687-25G%99, kullanımdan önce nitrojen altında saklanır
CAS NUMARASI: 14371-10-9
1,8-Diazobisiklo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G%98
CAS NUMARASI: 6674-22-2
MetanolSigma-Aldrich32213N-2.5Lsaflık. PA, ACS reaktifi, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥ % 99,8 (GC) < br / > CAS NUMARASI: 67-56-1
DiklorometanFischer ChemicalD / 1852 / 17XAnalitik reaktif sınıfı, amilen < br / > ile stabilize edilmiştir CAS NUMARASI: 9/2/1975
n-HeptanFischer ChemicalH/0160/17XAnalitik reaktif sınıfı
CAS NUMARASI: 142-82-5

Kaynaklar

  1. Hallett, J. P., Welton, T. Room-Temperature Ionic Liquids: Solvents for Synthesis and Catalysis. 2. Chem. Rev. 111, 3508-3576 (2011).
  2. Welton, T. Room-Temperature Ionic Liquids. Solvents for Synthesis and Catalysis. Chem. Rev. 99, 2071-2084 (1999).
  3. Vora, H. U., Wheeler, P., Rovis, T. Exploiting acyl and enol azolium intermediates via N-hetero- cyclic carbene-catalyzed reactions of α-reducible aldehydes. Adv. Synth. Catal. 354, 1617-1639 (2012).
  4. Holloczki, O., et al. Carbenes in ionic liquids. New J. Chem. 34, 3004-3009 (2010).
  5. Enders, D., Balensiefer, T. Nucleophilic Carbenes in Asymmetric Organocatalysis. Acc. Chem. Res. 37, 534-541 (2004).
  6. Enders, D., Niemeier, O., Henseler, A. Organocatalysis by N-Heterocyclic Carbenes. Chem. Rev. 107, 5606-5655 (2007).
  7. List, B. Enamine Catalysis Is a Powerful Strategy for the Catalytic Generation and Use of Carbanion Equivalents. Acc. Chem. Res. 37, 548-557 (2004).
  8. Nair, V., Bindu, S., Sreekumar, V. N-Heterocyclic carbenes: Reagents, not just ligands! Angew. Chem. Int. Ed. 43, 5130-5135 (2004).
  9. Marion, N., Dìez-González, S., Nolan, S. P. N-Heterocyclic Carbenes as Organocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 2988-3000 (2007).
  10. Biju, A. T., Kuhl, N., Glorius, F. Extending NHC-Catalysis: Coupling Aldehydes with Unconventional Reaction Partners. Acc. Chem. Res. 44, 1182-1195 (2011).
  11. Bugaut, X., Glorius, F. Organocatalytic umpolung: N-heterocyclic carbenes and beyond. Chem. Soc. Rev. 41, 3511-3522 (2012).
  12. Davis, hj Jr., Forrester, K. J. Thiazolium-ion based organic ionic liquids (OILs).1,2 Novel OILs which promote the benzoin condensation. Tetrahedron Lett. 40, 1621-1622 (1999).
  13. Xu, L. -W., Gao, Y., Yin, J. -J., Li, L., Xia, C. -G. Efficient and mild benzoin condensation reaction catalyzed by simple 1-N-alkyl-3-methylimidazolium salts. Tetrahedron Lett. 46, 5317-5320 (2005).
  14. Jiang, F. S., Yu, H., Gao, G., Xie, R. G. Benzoin condensation in imidazolium based room-temperature ionic liquids. Chin. Chem. Lett. 16, 321-324 (2005).
  15. Estager, J., Lévêque, J. M., Turgis, R., Draye, M. Solventless and swift benzoin condensation catalyzed by 1-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids under microwave irradiation. J. Mol. Catal. A: Chem. 256, 261-264 (2006).
  16. Estager, J., Lévêque, J. -M., Turgis, R., Draye, M. Neat benzoin condensation in recyclable room-temperature ionic liquids under ultrasonic activation. Tetrahedron Lett. 48, 755-759 (2007).
  17. Orsini, M., Chiarotto, I., Elinson, M. N., Sotgiu, G., Inesi, A. Benzoin condensation in 1,3-dialkylimidazolium ionic liquids via electrochemical generation of N-heterocyclic carbene. Electrochem. Commun. 11, 1013-1017 (2009).
  18. Dunn, M. H., Cole, M. L., Harper, J. B. Effects of an ionic liquid solvent on the synthesis of [gamma]-butyrolactones by conjugate addition using NHC organocatalysts. RSC Advances. 2, 10160-10162 (2012).
  19. Kelemen, Z., Holloczki, O., Nagy, J., Nyulaszi, L. An organocatalytic ionic liquid. Org. Biomol. Chem. 9, 5362-5364 (2011).
  20. Yu, F. -L., Zhang, R. -L., Xie, C. -X., Yu, S. -T. Synthesis of thermoregulated phase-separable triazolium ionic liquids catalysts and application for Stetter reaction. Tetrahedron. 66, 9145-9150 (2010).
  21. Aupoix, A., Vo-Thanh, G. Solvent-free synthesis of alkylthiazolium-based ionic liquids and their use as catalysts in the intramolecular Stetter reaction. Synlett. , 1915-1920 (2009).
  22. Yu, F. -L., Jiang, J. -J., Zhao, D. -M., Xie, C. -X., Yu, S. -T. Imidazolium chiral ionic liquid derived carbene-catalyzed conjugate umpolung for synthesis of [gamma]-butyrolactones. RSC Advances. 3, 3996-4000 (2013).
  23. Liu, D., Zhang, Y., Chen, E. Y. X. Organocatalytic upgrading of the key biorefining building block by a catalytic ionic liquid and N-heterocyclic carbenes. Green Chem. 14, 2738-2746 (2012).
  24. Ta, L., Axelsson, A., Bijl, J., Haukka, M., Sundén, H. Ionic Liquids as Precatalysts in the Highly Stereoselective Conjugate Addition of α,β-Unsaturated Aldehydes to Chalcones. Chem. Eur. J. 20, 13889-13893 (2014).
  25. Nair, V., et al. Nucleophilic Heterocyclic Carbene Catalyzed Annulation of Enals to Chalcones in Methanol: A Stereoselective Synthesis of Highly Functionalized Cyclopentanes. Org. Lett. 11, 2507-2510 (2009).
  26. Ma, J., Huang, Y., Chen, R. N-Heterocyclic carbene-catalyzed (NHC) three-component domino reactions: highly stereoselective synthesis of functionalized acyclic ϵ-ketoesters. Org. Biomol. Chem. 9, 1791-1798 (2011).
  27. Domingo, L. R., Saez, J. A., Arno, M. A DFT study on the NHC catalysed Michael addition of enols to α,β-unsaturated acyl-azoliums. A base catalysed C-C bond-formation step. Org. Biomol. Chem. 12, 895-904 (2014).
  28. Kaeobamrung, J., Mahatthananchai, J., Zheng, P., Bode, J. W. An Enantioselective Claisen Rearrangement Catalyzed by N-Heterocyclic Carbenes. J. Am. Chem. Soc. 132, 8810-8812 (2010).
  29. Zweep, N., van Esch, J. H. Functional Molecular Gels. , The Royal Society of Chemistry. 1-29 (2014).
  30. Chiang, P. -C., Kaeobamrung, J., Bode, J. W. Enantioselective, Cyclopentene-Forming Annulations via NHC-Catalyzed Benzoin−Oxy-Cope Reactions. J. Am. Chem. Soc. 129, 3520-3521 (2007).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

NHC nc lleri1Proton NMR AnaliziSolvent Geri Kazan mKromatografisiz lemeJelat r Olu umu

İlgili makaleler