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Resumo

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.

Resumo

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.

Introdução

figure-introduction-63

(Acima) síntese Três-componente do 1,6-cetoésteres: uma nova classe de gelators baixo peso molecular.

Os líquidos iónicos (ILS) têm uma elevada estabilidade, baixa volatilidade, não inflamabilidade e, portanto, têm prestado atenção como meios de reacção seguras e solventes ideais para reciclagem. 1-3 imidazoliums dialquilo é um certo tipo de líquidos iónicos que, na presença de uma base, , pode ser desprotonado para renderizar um carbeno N-heterocíclicos (NHC) 4. No campo da organocatálise, NHCs, operando sob caminhos de reação distintas, têm encontrado uso generalizado em uma ampla gama de reações genéricas. 5-11

Apesar disso, a ligação entre TIs e ligação CC forming NHC-catálise é relativamente inexplorado. No entanto, NHCs derivado de ILS têm sido relatados para catalisar reacções de formação de ligações CC, tais como a condensação de benzoína e a reacção Stetter 12-22. Por exemplo, Davis et ai. Demonstraram que LIs thiazoliums derivados de N-alquilo servir como no precatalysts 12 formação de benzoína do benzaldeído.

Mais recentemente, Chen e colegas de trabalho expandido este conceito utilizando uma base imidazólio IL, 1-etil-3-metil imidazólio de etilo (EMIMAc), para efectuar a condensação de benzoína em 5-hidroximetilfurfural (HMF) para gerar 5,5 '-di (hidroximetil) furoin (DHMF). 23 Dado que as TIs estão disponíveis comercialmente e oferecem uma forma barata de gerar NHCs, estávamos interessados ​​em investigar o que os outros tipos de reações ILs poderia realizar. Para este fim, descobriu-se que de dialquilo imidazoliums poderia ser usado eficientemente como precatalysts no additi formal de conjugadode aldeídos insaturados em a calconas (Figura 1) para dar 1,6-cetoésteres. A IL mais eficiente, EMIMAc, promove uma reacção altamente estereosselectiva entre cinamaldeído e chalcona. A reacção ocorre com elevada preferência pelo anti -diastereero e os 1,6-cetoésteres pode ser isolado com rendimentos de até 92%. 24,25,26

figure-introduction-2527
Figura 1: IL-mediada de três componentes, além estereosselectiva de cinamaldeído a calcona.

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Protocolo

1. Síntese Gram-escala de metil-6-oxo-l, 3,4,6-triphenylhexanoate

  1. Seco 1-etil-3-metil imidazólio de etilo (EMIMAc) em um balão de fundo redondo sobre um evaporador rotativo a 10 mbar, 40 ° C durante 1 h.
  2. Adicionar 2,1 g de EMIMAc seco e 1,0 g de 1,3-difenil-2-propen-1-ona A uma balão de 100 ml de fundo redondo equipado com um agitador magnético.
  3. Adicionar 2,019 ml de metanol e 2,3 g de cinamaldeído para o balão.
  4. À temperatura ambiente (22 ° C) dissolver a mistura em 60 ml de diclorometano por agitao durante 1 min.
  5. Subsequentemente adiciona 0,37 ml de 1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno (DBU) à mistura em agitação (passo 1.4) e a tampa do frasco de fundo redondo.
  6. Agita-se com uma barra de agitação magnética, a uma velocidade de 500 rpm à temperatura ambiente (22 ° C).
  7. Verificar se completar a reacção com 1 H-RMN. 24 olhar para o desaparecimento da ligação dupla do chalcona na área de 7,8 ppm.
  8. Quando a reacção atingiu conclusão remover os voláteis num evaporador rotativo a 10 mbar, 20 ° C durante 15 min.
  9. Adicionar 50 ml de metanol ao resíduo para o dissolver EMIMAc por agitação com uma barra de agitação magnética.
  10. Remover os sólidos a partir das paredes do balão por agitação violenta com uma barra de agitação magnética, a uma velocidade de 750 rpm durante 30 min. Se necessário, utilizar uma espátula para remover os sólidos restantes das paredes.
  11. Filtra-se a mistura sobre um filtro poroso (dimensão de poro 3).
  12. Lava-se com 20 ml adicionais de metanol. Se a reciclagem do EMIMAc é desejado evaporar o filtrado metanólico. (passo 2.1).
  13. Ainda sobre a frita, dividir suavemente o bolo de filtração (a partir do passo 1.11) em pedaços pequenos com uma espátula e transferir os sólidos através de um funil de pó para um balão de fundo redondo pré-pesados ​​e secar os sólidos sob vácuo.
  14. Pesa-se o balão e o cálculo do rendimento.
  15. Analisar o produto por RMN de 1 H (passo 1.7). Compare com espectros relatado 24.
title "> 2. Reciclagem de EMIMAc

  1. Remover os voláteis a partir da mistura de metanol (a partir do passo 1.12) sob pressão reduzida de 10 mbar, a 40 ° C durante 30 min.
  2. 24 Analisar o óleo resultante por 1 H RMN e 13 C RMN para verificar se está presente EMIMAc.
  3. Use a EMIMAc reciclado a partir do passo 1.2.

3. Gelation

  1. Preparação de uma solução stock
    1. Adicionar 200 mg de metil-6-oxo-l, 3,4,6-triphenylhexanoate (o produto do passo 1.15) e uma barra de agitação magnética a um frasco. Adicionar 2,0 ml de diclorometano para dissolver o cetoéster. Mexa até que tudo se dissolva.
  2. Gelificação
    1. Adicionar 50 ml de heptano a um copo de 500 ml. Adicionar 1,5 ml de solução de estoque para o heptano. Agita-se rapidamente para assegurar uma mistura adequada e deixe repousar sem agitação à temperatura ambiente até que a gelificação ocorre.

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Resultados

Tal como exemplificado antes, EMIMAc servir como um pré-catalisador na adição conjugada de formal de α, β-aldeído insaturado de chalconas. Outros LIs disponíveis comercialmente imidazólio base, tais como cloreto de 1-etil-3-metilimidazólio (EMIMCl) e cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio (BMIMCl) também foram investigados, no entanto, estas reacções decorreram de rendimentos mais baixos, indicando que o anião de etilo pode ser importante para a reactividade (Tabela 1, entra...

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Discussão

Com base na configuração- anti determinado por análise de raios-X de cetoéster 3 e na investigação mecanicista proposto por Bode e colegas de trabalho 30 o seguinte caminho reaccional é sugerido (Figura 5). A desprotonação do IL gera espécies NHC; o NHC reage com o aldeído insaturado, para formar o intermediário I. O Breslow Breslow intermédia e a calcona reagir numa reacção cruzada benzoína para formar dieno II. Intermediário II sofre um rearranjo oxi-Cope via estad...

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Divulgações

The authors have nothing to disclose.

Agradecimentos

We gratefully acknowledge the Swedish Research Council Formas for generous financial support.

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Materiais

NameCompanyCatalog NumberComments
1-ethyl-3-methyl imidazolium acetateAldrich51053-100G-FProduced 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-oneAldrich11970-100G98.0%
CAS NUMBER: 94-41-7
trans-cinnamaldehyde AldrichC80687-25G99%, stored under nitrogen prior to use
CAS NUMBER: 14371-10-9
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]undec-7-eneAldrich139009-25G98%
CAS NUMBER: 6674-22-2
MethanolSigma-Aldrich32213N-2.5Lpuriss. P.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur. ≥99.8% (GC)
CAS NUMBER: 67-56-1
DichloromethaneFischer ChemicalD/1852/17XAnalytic reagent grade, stabilized with amylene
CAS NUMBER: 9/2/1975
n-HeptaneFischer ChemicalH/0160/17XAnalytic reagent grade
CAS NUMBER: 142-82-5

Referências

  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).

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