Name: synthesis of esters via a greener steglich esterification in acetonitrile
Uploaded: 2018-10-30T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Esters Via a Greener Steglich Esterification in Acetonitrile at JoVE.com

Esta pesquisa foi apoiada pelo Siena College e do centro de iniciação científica e atividade criativa. Agradecemos o Dr. Thomas Hughes e Dr. Kristopher Kolonko para conversas úteis, MS. Allycia Barbera para fase inicial de trabalho sobre esta metodologia e o Siena College Stewart instrumentação avançada e tecnologia (SAInT) centro de recursos de instrumentação.

Atenção: Consultar fichas de dados de segurança (SDSs) antes da utilização dos produtos químicos neste procedimento. Usar equipamento de protecção adequado (EPI) incluindo respingo óculos de proteção, jaleco e nitrilo ou luvas de butilo, como muitos dos reagentes e solventes são inflamáveis ou corrosivos. Realize todas as reações em uma coifa. É desnecessário para vidro seco ou usar uma atmosfera de nitrogênio para este protocolo.
1. reação de acoplamento carbodiimida para á...

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A metodologia aqui apresentada foi desenvolvida para minimizar os riscos de solvente associado com uma esterificação Steglich tradicional, usando um sistema de solvente mais verde e reduzindo a necessidade para cromatografia de coluna8,9. Rendimentos de reação comparáveis e taxas podem ser conseguidas com o uso de acetonitrilo no lugar secos solventes clorados ou DMF22.
Diversas etapas-chave permitem a puri...

Compostos de éster são amplamente utilizados para aplicações tais como compostos de sabor, produtos farmacêuticos, cosméticos e materiais. Comumente, o uso de carbodiimida reagentes de acoplamento é usado para facilitar uma formação de éster de um ácido carboxílico e um álcool1. Por exemplo, na esterificação Steglich, dicyclohexylcarbodiimide (DCC) é reagida com um ácido carboxílico na presença de 4-dimetilaminopiridina (DMAP) para formar um derivado de ácido ativado, geralmente em um sistema de solvente clorado ou Dimetilformamida (DMF)2,3,4. O derivado ácido ativado então sofre uma substituição nucleofílica acílica com um álcool para formar o produto de éster, que geralmente é purificado através de cromatografia. A esterificação Steglich permite acoplamento suave de grandes e complexos de ácidos carboxílicos e álcoois, incluindo estericamente impedida álcoois secundários e terciários2,5,6. O objetivo deste trabalho é modificar o protocolo padrão de esterificação Steglich para fornecer uma opção mais verde sintética desta reação de esterificação comum.
Um aspecto importante na concepção da nova metodologia sintética é procurar minimizar o uso e a formação de substâncias perigosas. Os doze princípios da química verde7 pode ser usado para fornecer uma orientação para a criação de sínteses mais seguros. Algumas delas incluem a prevenção da geração de resíduos (princípio 1) e o uso de solventes mais seguras (princípio 5). Em particular, solventes representam 80-90% da massa dos materiais na fabricação farmacêutica8aquosos. Assim, modificar um protocolo para usar um solvente menos perigoso pode fazer um grande impacto sobre o verde de uma reação orgânica.
Reações de esterificação Steglich frequentemente usam sistemas solventes clorados anidro ou DMF; no entanto, estes solventes são motivo de preocupação para o ambiente e a saúde humana. Diclorometano (CH2Cl2) e clorofórmio (CHCl3) são prováveis cancerígenos humanos e DMF tem toxicidade reprodutiva preocupações9. Além disso, CH2Cl2 é10que empobrecem a camada de ozônio. Assim, um solvente menos perigoso para a esterificação Steglich seria de grande utilidade. Enquanto não houver ainda verde substituições para solventes apróticos polares, acetonitrilo é recomendado como um substituto mais verde para CH2Cl2, CHCl3e DMF9. Acetonitrilo, atualmente, é produzido como subproduto na fabricação de acrilonitrila; no entanto, uma síntese verde de acetonitrilo de biomassa em uma escala acadêmica tem sido relatado11e opções possíveis para a reutilização e a valorização de fluxos de resíduos estão sendo investigadas12. Acetonitrilo anteriormente foi usado como uma alternativa mais verde solvente para carbodiimida acoplamento de reações de síntese do peptide de fase sólida para formar de ligações Amida13. O uso de acetonitrilo como um sistema de solvente para Steglich esterifications tem sido demonstrada14,15,16,17,18,19, 20,21; no entanto, esses métodos não têm incidido sobre o aspecto verde do solvente e também empregam purificação adicional através de cromatografia em coluna.
Reduzindo a necessidade de cromatografia de coluna como uma etapa de purificação também minimiza resíduos solventes perigosos8. Além de usar um solvente de reação a menos perigoso, a metodologia permite o isolamento do produto altamente puro, sem a necessidade de cromatografia. O reagente de acoplamento utilizado tradicionalmente dicyclohexylcarbodiimide (DCC) é substituído por 1-etil - 3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida cloridrato (EDC). O grupo funcional amina básica sobre este reagente permite que os subprodutos da reação e qualquer reagentes residuais deve ser removido através de etapas de lavagem ácida e básica.
O protocolo apresentado neste documento pode ser usado com uma variedade de parceiros de ácido e álcool (Figura 1). Foi usada para sintetizar uma pequena biblioteca de derivados de éster Cinamil usando primária, secundária, benzílico e alil álcoois e fenóis22. Além disso, a taxa da reação de esterificação em acetonitrila é comparável nos clorados e sistemas solventes DMF, sem a necessidade de secar ou destilar o acetonitrilo antes da reação de22. Ésteres, sintetizados a partir de álcoois terciários não foram isolados, que atualmente é uma limitação da metodologia em comparação com a tradicional Steglich esterificação em clorados solvente23. Além disso, outros ácido-lábeis grupos poderiam ser afetados pelas etapas de lavagem ácida, potencialmente necessitando de cromatografia de coluna de purificação após a remoção de acetonitrilo. Apesar dessas limitações, a reação é um método fácil e geral para a síntese de ésteres em rendimentos elevados, usando uma variedade de componentes tanto álcool e ácido carboxílico. O uso de um sistema de solvente mais verde e sem a necessidade de etapas de cromatografia de alta pureza dificulte uma alternativa atraente para uma tradicional Steglich esterificação do protocolo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58803/58803fig1.jpg"> Figura 1. Esquema de reação geral. O regime geral para a reação envolve o acoplamento de um ácido carboxílico e um álcool, o que é facilitado a utilização de um reagente de acoplamento carbodiimida (1-etil - 3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida cloridrato ou EDC) e 4-dimetilaminopiridina ( DMAP) em acetonitrila. Para demonstrar a amplitude de reação, ésteres foram formados usando vários ácidos (1-5) com um álcool secundário (7) ou primário (6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58803/58803fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>trans -cinnamic acid</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>158571000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>butyric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B103500</td>
			<td>Caution: corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hexanoic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>153745-100G</td>
			<td>Caution: corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>decanoic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>21409-5G</td>
			<td>Caution: corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>phenylacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P16621-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-methoxybenzyl alcohol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M11006-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>diphenylmethanol</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>105391000</td>
			<td>Benzhydrol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chloroform-d</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>166260250</td>
			<td>99.8% with 1% v/v tetramethylsilane, Caution: toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hexane</td>
			<td>BDH Chemicals</td>
			<td>BDH1129-4LP</td>
			<td>Caution: flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethyl acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650528</td>
			<td>Caution: flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>diethyl ether</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E138-500</td>
			<td>Caution: flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetonitrile</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A21-1</td>
			<td>ACS Certified, &#62;99.5%, Caution: flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-dimethylaminopyridine</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>148270250</td>
			<td>Caution: toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>M65-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrochloric acid, 1 M</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S848-4</td>
			<td>Caution: corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium chloride</td>
			<td>BDH Chemicals</td>
			<td>BDH8014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium bicarbonate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S25533B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride</td>
			<td>Chem-Impex</td>
			<td>00050</td>
			<td>Caution: skin and eye irritant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>thin layer chromatography plates</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>1055540001</td>
			<td>aluminum backed sheets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Note: All commercially available reagents and solvents were used as received without further purification.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of esters via a greener steglich esterification in acetonitrile

A esterificação Steglich é uma utilizado reação para a síntese de ésteres de ácidos carboxílicos e álcoois. Embora eficiente e suave, a reação é comumente realizado usando clorados ou sistemas solvente amida, que são perigosos para a saúde humana e o ambiente. Nossa metodologia utiliza acetonitrilo como um mais verde e menos perigoso sistema solvente. Este protocolo apresenta taxas e rendimentos que são comparáveis aos sistemas tradicionais de solventes e emprega uma extração e a sequência de lavagem que elimina a necessidade para a purificação do produto éster através de cromatografia em coluna. Esse método geral pode ser usado para acoplar uma variedade de ácidos carboxílicos com álcoois alifáticos 2° 1°, álcoois alílicos e benzílicos e fenóis para obter ésteres puros em rendimentos elevados. O objetivo do Protocolo detalhado aqui é fornecer uma alternativa mais verde para uma reação de esterificação comum, que poderia servir de útil para a síntese de éster em aplicações acadêmicas e industriais.

Usando a esterificação Steglich modificada em acetonitrila, seguida de um exame de extração ácido-base, 3-metoxibenzílico cinamato (8) obteve-se como um óleo amarelo-luz (205 mg, 90% de rendimento), sem a necessidade de cromatografia de coluna. 1 Espectro de RMN de C H e 13é apresentados na Figura 2 para confirmar a estrutura e indicar a pureza.
Compost...

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Synthesis of Esters Via a Greener Steglich Esterification in Acetonitrile

Uma reação de esterificação Steglich modificada foi usada para sintetizar uma pequena biblioteca de derivados de éster com álcoois primários e secundários. A metodologia usa um acetonitrilo solvente, não halogenados e mais verde e permite o isolamento de produto em rendimentos elevados sem a necessidade de purificação cromatográfica.

Síntese de Ésteres Via Esterificação de Steglich Mais Sustentável em Acetonitrila

The Steglich esterification is a widely-used reaction for the synthesis of esters from carboxylic acids and alcohols. While efficient and mild, the ...

O objetivo geral deste experimento é fornecer uma metodologia mais verde para uma reação de esterificação comum, que poderia servir útil para a síntese de estro em aplicações acadêmicas e industriais. Nosso método pode ser usado para síntese eficiente e leve de ésteres, acoplando ácidos carboxílicos com álcoois primários ou secundários ou fenóis. A principal vantagem desta técnica é que ela elimina o uso de solventes perigosos clorados ou de reação de amida e minimiza o desperdício de solventes durante a purificação sem sacrificar a taxa de reação ou a pureza do produto.Demonstrando o procedimento estarão Andrew Lutjen e Mackenzie Quirk, pesquisadores de graduação do meu laboratório. Primeiro, combine ácido trans-cinnâmico, DMAP e EDC em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros. Adicione 15 mililitros de acetonitrilo, e 98 microliters de 3-Metoxibenzyl álcool à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética.Aperte o frasco em um banho de água de 40 graus Celsius e mexa a reação. Monitore a reação do TLC, utilizando acetato etílico e hexanos. Uma vez que a reação esteja completa, remova a acetonitrila sob pressão reduzida usando um evaporador rotativo para obter um sólido bruto.Ao resíduo, adicione 20 mililitros cada um de éter dietil e um molar de ácido clorídrico. Gire o frasco para dissolver o resíduo nas camadas de solventes. Em seguida, despeje a solução em um funil separador.Enxágüe o frasco evaporando com cinco mililitros de éter dietil, e adicione a lavagem ao funil separador. Agite suavemente o funil separador para extrair o produto na camada éter, ventando periodicamente. Deixe as camadas se separarem e, em seguida, remova a camada aquosa drenando-a pela parte inferior do funil em um frasco de Erlenmeyer.À camada orgânica que permanece no funil separador, adicione 20 mililitros de um ácido clorídrico molar e agite suavemente o frasco separador, ventando periodicamente. Deixe as camadas se separarem e, em seguida, remova a camada aquosa drenando-a da parte inferior do funil em um frasco de Erlenmeyer. Repita o procedimento de lavagem com bicarbonato de sódio saturado e cloreto de sódio saturado.Após completar as etapas de lavagem, transfira a camada orgânica do funil separador para um frasco erlenmeyer limpo. Seque a camada com sulfato de magnésio. Em seguida, a gravidade filtra a solução através do papel filtro em um frasco de evaporação mascarado.Na sequência, remova o solvente de éter dietil sob pressão reduzida, usando um evaporador rotativo. Analise uma amostra do produto por espectroscopia de prótons e carbono NMR em clorofórmio deuterado e por espectrometria de massa. Em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros, combine ácido trans-cinnâmico, DMAP e EDC.Adicione 15 mililitros de acetonitrilo e 157 miligramas de Diphenylmethanol à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética. Aperte o frasco e mexa a reação à temperatura ambiente por 24 horas. Insira um condensador de ar no pescoço do frasco para minimizar a evaporação do solvente.Uma vez que a reação esteja completa, siga o procedimento de extração e lavagem como descrito anteriormente. Em um frasco de fundo redondo de 50 mililitros, combine ácido descônico, DMAP e EDC. Adicione 15 mililitros de acetonitrilo e 157 miligramas de Dithenylmethanol à mistura, juntamente com uma barra de agitação magnética.Aperte o frasco e mexa a reação à temperatura ambiente por 24 horas. Insira um condensador de ar no pescoço do frasco para minimizar a evaporação do solvente. Uma vez que a reação esteja completa, siga o procedimento de extração e lavagem como descrito anteriormente.Utilizando a reação de esterificação de Steglich modificada, 3-Methoxybenzyl cinnamate foi obtido em rendimento de 90% sem a necessidade de cromatografia de coluna, conforme confirmado pela Espectroscopia de Prótons e Carbono NMR. Compostos de nove a 17 foram sintetizados utilizando um protocolo semelhante, com rendimentos de 77 a 90%Todos os compostos foram analisados pela Espectroscopia NMR e espectrometria de massa de alta resolução, e encontrados como de pureza semelhante ao 3-Methoxybenzyl pela análise NMR. Pequenas alterações no protocolo de álcoois primários foram feitas para obter rendimentos ideais e pureza para compostos 12 a 17.As reações secundárias de álcool foram executadas por mais tempo para permitir que a reação fosse concluída. Nas reações de ácido descônico, para os compostos éster 12 e 17, utilizando 1,2 equivalentes de ácido carboxílico a um equivalente de álcool para álcoois primários e secundários, rendeu ésteres com uma impureza de ácido decanoic. O problema de impureza foi resolvido usando uma relação molar de ácido descônico para álcool com um tempo de reação um pouco maior.Essas condições produziram produtos éster puros, indicados pela perda do sinal de impureza em 2,35 partes por milhão no espectro de NMR de prótons. Como em qualquer método de síntese orgânica, devem ser consultadas folhas de dados de segurança para produtos químicos e devem ser utilizadas equipamentos e instalações de proteção individual adequadas durante a realização deste procedimento.

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Carboxylic Acid Derivatives

SCIENTISTS IN ACTION

Preparation and Use of Samarium Diiodide (SmI2) in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and Ni(II) Salts in the Samarium Barbier Reaction

Preparation and Use of Samarium Diiodide SmI2 in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and NiII Salts in the Samarium Barbier Reaction

Preparação e Uso de Samário diiodeto (SMI<sub&gt; 2</sub&gt;) Em Organic Synthesis: The Role mecanístico de HMPA e (II) de Ni Sais na Reacção Barbier Samário

Although initially considered an esoteric reagent, SmI2 has become a common tool for synthetic organic chemists. SmI2 is generated through the addition of ...

Química

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Síntese e esfoliação da discotic Zircônio Fosfatos obter cristais coloidais líquidos

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Síntese de Bioconjugados de proteínas<em&gt; via</em&gt; Química cisteína-maleimida

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

The Synthesis of [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- Using a Metastable Sn(I) Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

The Synthesis of [Sn10SiSiMe334]2- Using a Metastable SnI Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

A síntese de [Sn<sub&gt; 10</sub&gt; (Si (SiMe<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 4</sub&gt;]<sup&gt; 2</sup<sup&gt; -</sup&gt; Usando um Metastable Sn (I) Solução Halide Sintetizado por meio de uma técnica de co-condensação

The number of well-characterized metalloid tin clusters, synthesized by applying the disproportionation of a metastable Sn(I) halide in the presence of a ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protocolo para síntese de fase sólida de oligómeros de ARN contendo um 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenilmetilo Modificação e Caracterização através do Dicroísmo Circular

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

Um pot-assistida por microondas conversão de nitrato anomérico-ésteres de Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Síntese de nanofios de Au substrato ligados através de um mecanismo de crescimento ativo de superfície

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Um método de síntese rápida para Au, Pd e Pt Aerogels através de redução direta baseada em solução

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Fase sólida síntese de [4,4] Spirocyclic oximas

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers

Síntese de nanopartículas cilíndricas Monodispersa via auto-montagem orientada por cristalização de copolímeros de blocos biodegradáveis

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock ...