Hochstereoselektive Synthese von 1,6-Ketoester durch Ionische Flüssigkeiten vermittelte: Ein Dreikomponentenreaktion zur raschen Zugang zu einer neuen Klasse von niedermolekularen Gelbildner

Zusammenfassung

Ionic liquids (ILs) mediate fast, simple and cheap access to 1,6-ketoesters in high diastereoselectivities and good yields. The reaction protocol is robust and the 1,6-ketoesters can be obtained in gram scale after a simple filtration protocol. Moreover, the 1,6-ketoesters are potent gelators in hydrocarbon solvents.

Zusammenfassung

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form catalytically active N-Heterocyclic Carbenes (NHCs). Here we have used ILs as precatalysts in the addition of α,β-unsaturated aldehydes to chalcones to form 1,6-ketoesters, incorporating an anti-diphenyl moiety in a highly stereoselective fashion. The reaction has a broad substrate scope and several functional groups and heteroaromatics can be integrated into the ketoester backbone in generally good yields with maintained stereoselectivity. The reaction protocol is robust and scalable. The starting materials are inexpensive and the products can be obtained after simple filtration, avoiding solvent-demanding chromatography. Furthermore, the IL can be recycled up to 5 times without any loss of reactivity. Moreover, the 1,6-ketoester end product is a potent gelator in several hydrocarbon based solvents. The method enables rapid access to and evaluation of a new class of low molecular weight gelators (LMWGs) from recyclable and inexpensive starting materials.

Einleitung

(Oben) Drei-Komponenten-Synthese von 1,6-Ketoestern: eine neue Klasse von Gewichts Gelatoren niedrigem Molekulargewicht.

Ionische Flüssigkeiten (ILs) eine hohe Stabilität, geringe Volatilität, nicht-entflammbar und daher als sicher Reaktionsmedien und ideale Lösungsmittel für Recycling gemacht Aufmerksamkeit. ^1-3 Dialkyl imidazoliums sind eine bestimmte Art von ionischen Flüssigkeiten, die, in der Gegenwart einer Base kann deprotoniert, um ein N-heterocyclisches Carben (NHC). ⁴ Auf dem Gebiet der Organokatalyse übertragen werden, NHCs, die unter verschiedenen Reaktionswegen, haben eine weit verbreitete Nutzung in einer breiten Palette von generischen Reaktionen gefunden. ^5-11

Trotz dieser, die Verbindung zwischen ILs und CC-Bindung forming NHC-Katalyse ist relativ unerforscht. Dennoch NHC von ILs abgeleitet wurde berichtet, dass CC-Bindung bildenden Reaktionen wie der Benzoinkondensation und die Stetter-Reaktion katalysieren. ^12-22 beispielsweise Davis et al. Haben gezeigt, dass IL aus N-Alkyl Thiazoliumgruppen abgeleitet dienen als Präkatalysatoren in der Bildung Benzoin aus Benzaldehyd. ¹²

In jüngerer Zeit, Chen et al erweitert dieses Konzept unter Verwendung eines Imidazolium basierend IL, 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium-acetat (EMIMAc), um die Benzoinkondensation von 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) durch, um zu generieren 5,5 '-di (hydroxymethyl) Furoin (DHMF). ²³ Da ILs sind kommerziell erhältlich und bieten eine kostengünstige Möglichkeit der Erzeugung von NHCs, waren wir an die Untersuchung, was andere Arten von Reaktionen ILs durchführen könnte. Zu diesem Zweck haben wir festgestellt, daß Dialkylcarbonate imidazoliums könnte effizient wie Präkatalysatoren in der formalen Konjugat additi verwendet werdenon von ungesättigten Aldehyden Chalkone (Abbildung 1), was 1,6-Ketoester. Die effizienteste IL, EMIMAc, fördert eine hoch stereoselektive Reaktion von Zimtaldehyd und Chalkon. Die Umsetzung erfolgt mit hoher Präferenz für das anti-Diastereomer und die 1,6-Ketoester in Ausbeuten bis zu 92% isoliert werden. ^24,25,26

Abbildung 1: IL-vermittelte dreikomponentigen, stereoselektive Addition von Zimtaldehyd zu Chalkon.

Protokoll

1. Gramm-Maßstab Synthese von Methyl-6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate

1. Trocken 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium-acetat (EMIMAc) in einem Rundkolben am Rotationsverdampfer bei 10 mbar, 40 ° C für 1 Stunde.
2. Hinzufügen von 2,1 g Trocken EMIMAc und 1,0 g 1,3-Diphenyl-2-propen-1-on Zu einer 100 ml-Rundkolben mit einem Magnetrührer ausgestattet war.
3. Hinzufügen 2,019 ml Methanol und 2,3 g Zimtaldehyd in den Kolben.
4. Bei Raumtemperatur (22 ° C) auflösen des Gemisches in 60 ml Dichlormethan unter Rühren für 1 min.
5. Anschließend fügen 0,37 ml 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-en (DBU) zu dem gerührten Gemisch (Schritt 1.4) und der Rundkolben begrenzen.
6. Zugegeben und mit einem Magnetrührer bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute bei Raumtemperatur (22 ° C).
7. Überprüfen Beendigung der Reaktion mit ^{1 H-NMR. 24} Suchen Sie nach Verschwinden der Doppelbindung des Chalcon in der 7,8 ppm-Bereich.
8. Wenn die Reaktion erreicht hat Abschluss Die flüchtigen Bestandteile werden am Rotationsverdampfer bei 10 mbar, 20 ° C für 15 min.
9. 50 ml Methanol zu dem Rückstand, um die EMIMAc durch Rühren mit einem magnetischen Rührstab aufzulösen.
10. Entfernen der Feststoffe von den Wänden des Kolbens durch Rühren heftig mit einem Magnetrührer bei einer Drehzahl von 750 Upm für 30 min. Falls erforderlich, verwenden Sie einen Spachtel, um verbleibenden Feststoffe von den Wänden entfernen.
11. Das Gemisch wird auf einer Fritte (Porengröße 3).
12. Mit zusätzlichen 20 ml Methanol waschen. Ist eine Wiederverwertung des EMIMAc gewünscht verdampfe das methanolische Filtrat. (Schritt 2.1).
13. Noch auf der Fritte, sanft teilen den Filterkuchen (aus Schritt 1.11) in kleinere Stücke mit einem Spatel und übertragen die Feststoffe über einen Pulvertrichter in eine vorgewogene Rundkolben gegeben und die Feststoffe unter Vakuum filtriert.
14. Wiegen Sie die Kolben und die Berechnung der Ausbeute.
15. Analysieren Sie das Produkt durch ^{1 H-NMR} (Schritt 1.7). Vergleichen mit berichteten Spektren. ²⁴

title "> 2. Recycling von EMIMAc

1. Entfernen der flüchtigen Stoffe aus der methanolischen Mischung (aus Schritt 1.12) unter vermindertem Druck von 10 mbar, bei 40 ° C für 30 min.
2. Analysieren Sie die erhaltene Öl durch ^{1 H-NMR} und ^{13 C-NMR,} um zu überprüfen, dass EMIMAc vorhanden ist. ²⁴
3. Verwenden Sie das recycelte EMIMAc ab Schritt 1.2.

3. Die Gelierung

1. Herstellung einer Stammlösung
   1. 200 mg Methyl-6-oxo-3,4,6-triphenylhexanoate (das Produkt von Schritt 1.15), und einem magnetischen Rührstab in ein Fläschchen. 2,0 ml Dichlormethan, um die Ketoester aufzulösen. Rühren bis alles gelöst ist.
2. Gelierung
   1. 50 ml Heptan in einen 500 ml Becher. 1,5 ml der Stammlösung zu dem Heptan. Rühren Sie schnell auf eine ausreichende Durchmischung zu gewährleisten und stehen lassen, ohne Rühren bei Raumtemperatur, bis Gelierung auftritt.

Ergebnisse

Wie oben beispielhaft, EMIMAc dienen als Präkatalysator in der formalen konjugierte Addition von α, β-ungesättigten Aldehyd zu Chalkone. Andere im Handel erhältliche imidazolium IFs wie 1-Ethyl-3-methylimidazolium Chlorid (EMIMCl) und 1-Butyl-3-methylimidazolium Chlorid (BMIMCl) wurden ebenfalls untersucht, jedoch sind diese Reaktionen geringere Ausbeuten anzeigt, dass das Acetatanion sein kann gangen ^{27,28 *} wichtig für die Reaktivität (Tabelle 1, 1-3).

Diskussion

Bezogen auf die anti-Konfiguration durch Röntgenanalyse -Ketoester 3 und auf der Untersuchung des Reaktionsmechanismus von Bode et al vorgeschlagenen ³⁰ bestimmt die folgenden Reaktionspfad vorgeschlagen (Figur 5). Deprotonierung des IL erzeugt NHC Arten; das NHC reagiert mit dem ungesättigten Aldehyds der Breslow-Intermediat I. Der Breslow-Intermediat zu bilden, und die Chalcon reagieren in einer Quer Benzoin Reaktion auf Dien II bilden. Mittelstufe II durchläuft eine Oxy-Cope-Um...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1-ethyl-3-methyl imidazolium acetate	Aldrich	51053-100G-F	Produced by BASF ≥90%, dried on a rotary evaporated before use (10 mBar, 40 °C, 1 hr) CAS NUMBER: 143314-17-4
1,3-diphenyl-2-propen-1-one	Aldrich	11970-100G	98.0% CAS NUMBER: 94-41-7
trans-cinnamaldehyde	Aldrich	C80687-25G	99%, stored under nitrogen prior to use CAS NUMBER: 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-ene	Aldrich	139009-25G	98% CAS NUMBER: 6674-22-2
Methanol	Sigma-Aldrich	32213N-2.5L	puriss. P.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥99.8% (GC) CAS NUMBER: 67-56-1
Dichloromethane	Fischer Chemical	D/1852/17X	Analytic reagent grade, stabilized with amylene CAS NUMBER: 9/2/1975
n-Heptane	Fischer Chemical	H/0160/17X	Analytic reagent grade CAS NUMBER: 142-82-5