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  • 参考文献
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要約

変更された転移のエステル化反応は、プライマリとセカンダリのアルコールとのエステル誘導体の小さなライブラリを総合に使用されました。方法論非ハロゲン化と環境に優しい溶剤、アセトニを使用し、製品分離クロマトグラフィーによる精製を必要とせず高収率でを有効にします。

要約

転移のエステル化反応は、広く使われている合成の反応エステル カルボン酸とアルコールからです。効率的な穏やかな、反応は塩素を使用して一般的に実行されるまたはアミド溶媒システムでは、人間の健康と環境に有害であります。我々 の方法論は、少ない有害溶剤システム、環境に優しいとしてアセトニ トリルを利用します。このプロトコルは、展示料金と、従来の溶剤系に匹敵する利回りと抽出、カラムクロマトグラフィーによるエステル製品の浄化のための必要性を排除する洗浄シーケンスを採用しています。1 ° と 2 ° 脂肪族アルコール、ベンジル、アリル アルコール、高収率で純粋なエステルを取得するフェノールとカルボン酸の様々 なをカップルには、この一般的な方法を使用できます。ここで詳細なプロトコルの目的は、学術および産業用アプリケーションのエステル合成に便利に役立つことができる共通のエステル化反応に環境に優しい代替を提供するためにです。

概要

エステル化合物は、フレーバー化合物、医薬品、化粧品、および材料などのアプリケーションに広く使用されます。一般的に、カルボジイミド カップリング剤の使用は、カルボン酸とアルコール1からエステルの形成を容易にするために使用されます。たとえば、転移のエステル化反応でヒドロキシサクシンイミド (DCC) と反応し、4-ジメチルアミノピリジン (DMAP) を形成する活性酸誘導体の存在下でカルボン酸一般的に塩素化溶媒系内やジメチルホルムアミド (DMF) の2,の3,4。活性酸誘導体は、クロマトグラフィーによる精製は通常エステルの製品を形成するアルコールの求核アシル置換を受けます。転移のエステル化反応によって、大規模で複雑なカルボン酸の穏やかな結合、立体を含むアルコールは二次および第三アルコール2,5,6を妨げた。この作品の目的は、この一般的なエステル化反応のため環境に優しい合成オプションを提供するために標準的な転移エステル化プロトコルを変更することです。

新しい合成方法論のデザインの 1 つの重要な側面は、使用と有害物質の生成を最小限に抑えることを求めることです。グリーンケミストリーの 12 原則7は、安全な合成を作成するためのガイドラインを提供するために使用できます。これらのいくつかは (原則 1) 廃棄物発生の防止と安全な溶剤 (原則 5) の使用もあります。特に、溶剤は、医薬品製造8材料の非水溶液の質量の 80-90% を占めています。したがって、危険の少ない溶剤を使用するプロトコルの変更、有機反応の未熟の大きい影響を作ることができます。

無水塩素化溶剤システムや DMF; 転移エステル化反応をよく使用します。ただし、これらの溶剤は環境および人間の健康両方についての心配のな。ありそうな人間の発癌物質は、クロロホルム (CHCl3) ジクロロ メタン (CH2Cl2)、DMF、生殖毒性の懸念9。また、CH2Cl2はオゾン層破壊10です。従って、偉大なユーティリティの転移のエステル化反応の危険の少ない溶媒であります。そこはまだ緑の極性非プロトン性溶媒の代替、アセトニ トリルを CH2Cl2CHCl3、および DMF9の環境に優しい代替品として推奨します。アセトニ トリル、アクリロニ トリル製造の副産物として現在生産します。ただし、学術的バイオマスからアセトニ トリルの緑の合成が報告された11をされている、再利用と廃棄物のストリームからの回復のための潜在的なオプションが検討した12をされています。アセトニ トリル以前使用されています環境に優しい溶剤代替としてカルボジイミド カップリング固相ペプチド合成における反応の13アミド結合を形成します。転移 esterifications の溶媒としてアセトニ トリルの使用が示された14,をされている、1916,17,18,15, 20,21;ただし、これらのメソッドはない溶媒の緑の側面に焦点を当てている、カラムクロマトグラフィーによる精製を追加採用します。

また浄化のステップとしてカラム ・ クロマトグラフィの必要性を減らす危険溶剤廃棄物8を最小限に抑えます。危険の少ない反応溶媒を使用するほかは、方法論は、クロマトグラフィーを必要とせず高純度製品の隔離を可能。 にします。伝統的に使用されたヒドロキシサクシンイミド (DCC) カップリング試薬は 1 に置き換えられます-エチル - 3-(3-dimethylaminopropyl) カルボジイミド塩酸塩 (EDC)。この試薬の基本的なアミン官能基により酸性および基本的な洗浄の手順を介して削除する任意の残留試薬と反応の副産物。

ここに提示されたプロトコルは、さまざまな酸とアルコールのパートナー (図 1) を使用できます。それは、プライマリ、セカンダリ、ベンジル、アリル アルコールとフェノール22を使用してシンナミル エステル誘導体の小さなライブラリを総合する使用されました。さらに、アセトニ トリル中でエステル化反応の速度は、塩素に匹敵して乾燥や反応22前にアセトニ トリルを蒸留する必要はなく、DMF 溶媒システム。分離されていない第三アルコールから合成されるエステル溶剤23現在で従来の転移のエステル化反応と比較して方法論の限界である塩素化します。さらに、他の酸解離性グループを受けます酸洗浄手順アセトニ トリルを除去した後の浄化のためのカラム ・ クロマトグラフィを施行した可能性があります。これらの制限にもかかわらず反応はアルコールとカルボン酸の両方のコンポーネントの範囲を使用して高収率でエステルの合成のための安易な一般的な方法です。環境に優しい溶剤システム、クロマトグラフィーの手順を必要とせずに高純度の利用は、このプロトコルは伝統的な転移のエステル化は魅力的な代替します。

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図 1。一般的な反応機構です。反作用のための一般的な方式には、カルボジイミド カップリング試薬を用いた促進されてアルコールとカルボン酸の結合が含まれます (1-エチル - 3-(3-dimethylaminopropyl) カルボジイミド塩酸塩、または EDC) や 4-ジメチルアミノピリジン (DMAP) アセトニ トリル中で。反応の幅広さを示すためには、エステルは、プライマリ (6) または二次 (7) アルコール各種酸 (1-5) を使用して形作られました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

プロトコル

注意: この手順では化学物質の使用の前に安全性データ シート (SDSs) を参照してください。使用適切な個人用保護具 (PPE) スプラッシュを含むゴーグル、白衣、ニトリルまたは多くの試薬や溶媒としてブチル手袋は、腐食性や可燃。ヒューム フードのすべての反応を行います。乾式ガラスまたはこのプロトコルの窒素雰囲気を使用する必要はありません。

1 第一級アルコールのカルボジイミド カップリング反応

  1. 丸底フラスコ 50 ml、 (E)を組み合わせる-ケイ皮酸 (151 mg、1.02 ミリ モル、1.2 当量)、DMAP (312 mg、2.55 ミリ モル、3 当量)、および EDC (244 mg、1.28 モル、1.5 当量)。攪拌棒と一緒に混合物にアセトニ トリル (15 mL) と 3-メトキシベンジル アルコール (98 μ L、0.85 モル、1 当量) を追加します。
    注意: アセトニ トリルは可燃性溶剤です。
  2. 40 ° C の水浴のフラスコをクランプし、反応をかき混ぜます。
    注: 反応には、芳香族アルコールが含まれている場合は、薄層クロマトグラフィー (TLC) 1:3 酢酸エチル/ヘキサンを使用して経由でアルコールの損失に対する反応を監視します。反応はアルコール スポットは UV ランプ照射による TLC プレートに表示されなくなります。

2. 抽出精密検査

  1. 反応が示される TLC によってまたは 45 分後完了、ロータリーエバポレーターを使用して粗固体を取得する減圧下でアセトニ トリルを削除します。
    注: は、ロータリーエバポレーター24,25の使用についてその他のリソースを参照してください。
  2. 、残留物にジエチル エーテル (20 mL) と 1 M HCl (20 mL) を追加します。フラスコに溶媒層に溶解を旋回します。
    注意: ジエチル エーテルは非常に可燃性溶剤です。
    注意: 溶剤の危険性を減少するには、酢酸エチル使用できますジエチル エーテル; の代わりにただし、抽出および洗浄ステップ中にエマルジョン形成の大きい可能性があります。
  3. 漏斗に溶液を注ぐ。追加のジエチル エーテル (5 mL) と蒸発のフラスコを洗い、リンスを, 目標到達プロセスに追加します。
  4. 定期的にガス抜き、エーテル層に製品を抽出する, 漏斗を軽く振る。レイヤーを個別のでき三角フラスコやビーカーにファンネルの下部からそれを排出することによって水の層を削除します。
    注: 追加のリソースの抽出および, 漏斗24,25の使用に関する情報を参照してください。

3. 洗浄方法

  1. 漏斗に残った有機層に 1 M HCl (20 mL) を追加し、定期的にガス抜き, フラスコを軽く振る。レイヤーを個別のでき三角フラスコやビーカーにファンネルの下部からそれを排出することによって水の層を削除します。
  2. 重炭酸ナトリウム飽和溶液 (2 x 20 mL) とし、飽和塩化ナトリウム液 (20 mL) の洗浄手順を繰り返します。
  3. きれいな三角フラスコに, 漏斗の上部から有機層を注ぐ, マグネシウム硫酸層を乾燥し、重力密集蒸発フラスコにフィルター ペーパーを通してソリューションをフィルタ リングします。
    注: は、乾燥剤24,25として抽出し、硫酸マグネシウムの使用についてその他のリソースを参照してください。
  4. 回転蒸発器を用いて減圧下でジエチル エーテル溶媒を除去します。
  5. 1H と13C NMR 分光学 CDCl3および質量分析法による製品のサンプルを分析します。
    注: は、NMR 分析24,25試料の調製についての追加リソースを参照してください。

4. 二次と電子不足のアルコールのカルボジイミド カップリング反応

  1. 丸底フラスコ 50 ml、 (E)を組み合わせる-ケイ皮酸 (151 mg、1.02 ミリ モル、1.2 当量)、DMAP (312 mg、2.55 ミリ モル、3 当量)、および EDC (244 mg、1.28 モル、1.5 当量)。攪拌棒と一緒に混合物にアセトニ トリル (15 mL) とジフェニル メタノール (157 mg、0.85 モル、1 当量) を追加します。
    注意: アセトニ トリルは可燃性溶剤です。
  2. フラスコをクランプし、溶媒蒸発を最小限に抑えるためにフラスコの首に室温 24 時間挿入反応空気コンデンサーをかき混ぜます。
  3. 抽出精密検査と洗浄 2-3 上記の手順で説明されている手順に従ってください。

5. 長鎖の疎水性カルボン酸カルボジイミド カップリング反応

  1. 丸底フラスコ 50 ml、カプリン酸 (146 mg、0.85 モル、1 当量)、DMAP (312 mg, 2.55 ミリ モル、3 当量) と EDC (244 mg、1.28 モル、1.5 当量) を組み合わせます。攪拌棒と一緒に混合物にアセトニ トリル (15 mL) とジフェニル メタノール (157 mg、0.85 モル、1 当量) を追加します。
    注意: アセトニ トリルは可燃性溶剤です。
  2. フラスコをクランプし、溶媒蒸発を最小限に抑えるためにフラスコの首に室温 24 時間挿入反応空気コンデンサーをかき混ぜます。第一級アルコールを使用する場合は、1 h の 40 ° c の水浴中反応をかき混ぜます。
  3. 抽出精密検査と洗浄 2-3 上記の手順で説明されている手順に従ってください。

結果

酸-塩基抽出精密検査に続いてアセトニ トリルで変更された転移のエステル化反応を使用して、カラム ・ クロマトグラフィを必要とせず明るい黄色油 (205 mg, 収率 90%) として 3-メトキシベンジル桂皮酸 (8) を得た。1H、 13C NMR スペクトルは図 2構造を確認し、純度を示すために表示されます。

ディスカッション

ここで紹介する方法は、環境に優しい溶剤システムを使用して、列クロマトグラフィー8,9の必要性を減らすことによって、伝統的な転移のエステル化反応に関連付けられている溶剤から危険を最小限に抑えるために開発されました。乾燥塩素系溶剤や DMF22の代わりにアセトニ トリルの使用と同等の反応収率とレートを実現できま?...

開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

この研究は、学部研究と創造的な活動のためシエナ大学とセンターによって支えられました。我々 は博士トーマス ヒューズに感謝、役に立つ会話の博士クリストファー Kolonko、早期のさん Allycia バルベラこの方法論とシエナ大学スチュワートの高度な計測器や技術 (聖者) 計測器リソース センターに。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
trans -cinnamic acidAcros Organics158571000
butyric acidSigma-AldrichB103500Caution: corrosive
hexanoic acidSigma-Aldrich153745-100GCaution: corrosive
decanoic acidSigma-Aldrich21409-5GCaution: corrosive
phenylacetic acidSigma-AldrichP16621-5G
3-methoxybenzyl alcoholSigma-AldrichM11006-25G
diphenylmethanolAcros Organics105391000Benzhydrol
chloroform-dAcros Organics16626025099.8% with 1% v/v tetramethylsilane, Caution: toxic
hexaneBDH ChemicalsBDH1129-4LPCaution: flammable
ethyl acetateSigma-Aldrich650528Caution: flammable
diethyl etherFisher ScientificE138-500Caution: flammable
acetonitrileFisher ScientificA21-1ACS Certified, >99.5%, Caution: flammable
4-dimethylaminopyridineAcros Organics148270250Caution: toxic
magnesium sulfateFisher ScientificM65-3
hydrochloric acid, 1 MFisher ScientificS848-4Caution: corrosive
sodium chlorideBDH ChemicalsBDH8014
sodium bicarbonateFisher ScientificS25533B
1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochlorideChem-Impex00050Caution: skin and eye irritant
thin layer chromatography platesEMD Millipore1055540001aluminum backed sheets
Note: All commercially available reagents and solvents were used as received without further purification.

参考文献

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