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

Denna forskning stöddes av Siena College och Center för grundutbildning forskning och kreativ verksamhet. Vi tackar Dr. Thomas Hughes och Dr Kristopher Kolonko för bra konversationer, Ms. Allycia Barbera för tidigt arbeta på denna metod, och Siena College Stewarts avancerad instrumentering och teknik (SAInT) centrum för instrumentation resurser.

Varning: Kontakta säkerhetsdatablad (säkerhetsdatablad) före användningen av kemikalier i detta förfarande. Använd lämplig personlig skyddsutrustning (PPE) inklusive splash skyddsglasögon, laboratorierock och Nitril eller butyl handskar som många av reagenser och lösningsmedel är frätande eller brandfarliga. Utföra alla reaktioner i dragskåp. Det är onödigt att torrt glas eller använda en kväveatmosfär för detta protokoll.
1. Carbodiimide koppling reaktion för primära alkoh...

<ol>
	<li>Williams, A., Ibrahim, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbodiimide+chemistry:+recent+advances.">Carbodiimide chemistry: recent advances.</a> Chemical Reviews. 81 (6), 589-636 (1981).</li><li>H&#246;fle, G., Steglich, W., Vorbr&#252;ggen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4-Dialkylaminopyridines+as+Highly+Active+Acylation+Catalysts.+[New+synthetic+method+(25)].">4-Dialkylaminopyridines as Highly Active Acylation Catalysts. [New synthetic method (25)].</a> Angewandte Chemie International Edition in English. 17 (8), 569-583 (1978).</li><li>Neises, B., Steglich, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+Method+for+the+Esterification+of+Carboxylic+Acids.">Simple Method for the Esterification of Carboxylic Acids.</a> Angewandte Chemie International Edition in English. 17 (7), 522-524 (1978).</li><li>Tsvetkova, B., Tencheva, J., Peikov, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Esterification+of+7-theophyllineacetic+acid+with+diethylene+glycol+monomethyl+ether.">Esterification of 7-theophyllineacetic acid with diethylene glycol monomethyl ether.</a> Acta pharmaceutica. 56 (2), 251-257 (2006).</li><li>Tsakos, M., Schaffert, E. S., Clement, L. L., Villadsen, N. L., Poulsen, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ester+coupling+reactions+-+an+enduring+challenge+in+the+chemical+synthesis+of+bioactive+natural+products.">Ester coupling reactions - an enduring challenge in the chemical synthesis of bioactive natural products.</a> Natural Product Reports. 32 (4), (2015).</li><li>Morales-Serna, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Benzotriazole+Esters+as+a+Strategy+in+the+Esterification+of+Tertiary+Alcohols.">Using Benzotriazole Esters as a Strategy in the Esterification of Tertiary Alcohols.</a> Synthesis. 2010 (24), 4261-4267 (2010).</li><li>Anastas, P., Eghbali, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+Chemistry:+Principles+and+Practice.">Green Chemistry: Principles and Practice.</a> Chemical Society Reviews. 39 (1), 301-312 (2010).</li><li>Constable, D. J. C., Jimenez-Gonzalez, C., Henderson, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspective+on+solvent+use+in+the+pharmaceutical+industry.">Perspective on solvent use in the pharmaceutical industry.</a> Organic Process Research and Development. 11 (1), 133-137 (2007).</li><li>Byrne, F. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+and+techniques+for+solvent+selection:+green+solvent+selection+guides.">Tools and techniques for solvent selection: green solvent selection guides.</a> Sustainable Chemical Processes. 4 (1), 7 (2016).</li><li>Hossaini, R., Chipperfield, M. P., Montzka, S. A., Rap, A., Dhomse, S., Feng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficiency+of+short-lived+halogens+at+influencing+climate+through+depletion+of+stratospheric+ozone.">Efficiency of short-lived halogens at influencing climate through depletion of stratospheric ozone.</a> Nature Geoscience. 8 (3), (2015).</li><li>Corker, E. C., Mentzel, U. V., Mielby, J., Riisager, A., Fehrmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+alternative+pathway+for+production+of+acetonitrile:+ruthenium+catalysed+aerobic+dehydrogenation+of+ethylamine.">An alternative pathway for production of acetonitrile: ruthenium catalysed aerobic dehydrogenation of ethylamine.</a> Green Chemistry. 15 (4), 928-933 (2013).</li><li>McConvey, I. F., Woods, D., Lewis, M., Gan, Q., Nancarrow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Importance+of+Acetonitrile+in+the+Pharmaceutical+Industry+and+Opportunities+for+its+Recovery+from+Waste.">The Importance of Acetonitrile in the Pharmaceutical Industry and Opportunities for its Recovery from Waste.</a> Organic Process Research &amp; Development. 16 (4), 612-624 (2012).</li><li>Jad, Y. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide+synthesis+beyond+DMF:+THF+and+ACN+as+excellent+and+friendlier+alternatives.">Peptide synthesis beyond DMF: THF and ACN as excellent and friendlier alternatives.</a> Organic &amp; Biomolecular Chemistry. 13 (8), 2393-2398 (2015).</li><li>Williams, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+method+for+the+profiling+of+the+endocannabinoid+metabolome+by+LC-atmospheric+pressure+chemical+ionization-MS.">Quantitative method for the profiling of the endocannabinoid metabolome by LC-atmospheric pressure chemical ionization-MS.</a> Analytical Chemistry. 79 (15), 5582-5593 (2007).</li><li>Benmansour, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovery+of+novel+dengue+virus+NS5+methyltransferase+non-nucleoside+inhibitors+by+fragment-based+drug+design.">Discovery of novel dengue virus NS5 methyltransferase non-nucleoside inhibitors by fragment-based drug design.</a> European Journal of Medicinal Chemistry. 125, 865-880 (2017).</li><li>Maier, W., Corrie, J. E. T., Papageorgiou, G., Laube, B., Grewer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+inhibitory+effects+of+caged+ligands+for+the+NMDA+receptor.">Comparative analysis of inhibitory effects of caged ligands for the NMDA receptor.</a> Journal of Neuroscience Methods. 142 (1), 1-9 (2005).</li><li>Schwartz, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+soluble+azido+polyisocyanopeptides+as+functional+&#946;-sheet+mimics.">Water soluble azido polyisocyanopeptides as functional &#946;-sheet mimics.</a> Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 47 (16), 4150-4164 (2009).</li><li>Hangauer, M. J., Bertozzi, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+FRET-Based+Fluorogenic+Phosphine+for+Live-Cell+Imaging+with+the+Staudinger+Ligation.">A FRET-Based Fluorogenic Phosphine for Live-Cell Imaging with the Staudinger Ligation.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47 (13), 2394-2397 (2008).</li><li>Hsieh, P. -. W., Chen, W. -. Y., Aljuffali, I., Chen, C. -. C., Fang, J. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-Drug+Strategy+for+Promoting+Skin+Targeting+and+Minimizing+the+Transdermal+Diffusion+of+Hydroquinone+and+Tranexamic+Acid.">Co-Drug Strategy for Promoting Skin Targeting and Minimizing the Transdermal Diffusion of Hydroquinone and Tranexamic Acid.</a> Current Medicinal Chemistry. 20 (32), 4080-4092 (2013).</li><li>Moretto, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Rigid+Helical+Peptide+Axle+for+a+[2]Rotaxane+Molecular+Machine.">A Rigid Helical Peptide Axle for a [2]Rotaxane Molecular Machine.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (47), 8986-8989 (2009).</li><li>Hanessian, S., McNaughton-Smith, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+versatile+synthesis+of+a+&#946;-turn+peptidomimetic+scaffold:+An+approach+towards+a+designed+model+antagonist+of+the+tachykinin+NK-2+receptor.">A versatile synthesis of a &#946;-turn peptidomimetic scaffold: An approach towards a designed model antagonist of the tachykinin NK-2 receptor.</a> Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry Letters. 6 (13), 1567-1572 (1996).</li><li>Lutjen, A. B., Quirk, M. A., Barbera, A. M., Kolonko, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+(E)-cinnamyl+ester+derivatives+via+a+greener+Steglich+esterification+(In+Press).">Synthesis of (E)-cinnamyl ester derivatives via a greener Steglich esterification (In Press).</a> Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry. , (2018).</li><li>Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steglich+Esterification.">Steglich Esterification.</a> Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents. , (2010).</li><li>Padias, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Making the Connections: A How-To Guide for Organic Chemistry Lab Techniques. , (2011).</li><li>Zubrick, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Organic Chem Lab Survival Manual: A Student's Guide to Techniques. , (2015).</li></ol>

Den metod som presenteras här har utvecklats för att minimera riskerna från lösningsmedel som förknippas med en traditionell Steglich förestring med hjälp av en grönare lösningsmedel system och genom att minska behovet av kolumn kromatografi8,9. Jämförbar reaktion avkastning och priser kan uppnås med användning av acetonitril i stället för torr klorerade lösningsmedel eller DMF22.
Flera viktiga s...

Ester föreningar används för applikationer såsom smak föreningar, läkemedel, kosmetika och material. Användning av carbodiimide koppling reagens används vanligen, att underlätta en ester formation från en karboxylsyra och en alkohol1. Till exempel i den Steglich förestring, dicyclohexylcarbodiimide (DCC) är reagerade med en karboxylsyra i närvaro av 4-dimethylaminopyridine (DMAP) att bilda en aktiverad syra derivat, allmänt i ett klorerade lösningsmedel system eller dimetylformamid (DMF)2,3,4. Den aktiverade syra derivatan genomgår sedan en nukleofil acyl substitution med en alkohol att bilda ester produkten, som renas oftast via kromatografi. Den Steglich förestring kan mild koppling av stora, komplexa karboxylsyror och alkoholer, inklusive produkter hindras sekundära och tertiära alkoholer2,5,6. Målet med detta arbete är att ändra standard Steglich esterification protokollet för att tillhandahålla ett grönare syntetiska alternativ för gemensamma esterification reaktionen.
En viktig aspekt i utformningen av nya syntetiska metoden är att försöka minimera användning och bildandet av farliga ämnen. De tolv principerna för grön kemi7 kan användas för att ge en riktlinje för att skapa säkrare synteser. Några av dessa inkluderar förebyggande av avfallsgenerering (princip 1) och användningen av säkrare lösningsmedel (princip 5). Särskilt beaktas lösningsmedel för 80-90% av materialet i farmaceutisk tillverkning8icke vattenhaltigt massa. Således kan gör ändra ett protokoll för att använda ett mindre farliga lösningsmedel en stor inverkan på grönskan på en organisk reaktion.
Steglich esterification reaktioner använder ofta vattenfri klorerade lösningsmedel system eller DMF; dessa lösningsmedel är dock av oro för både miljön och människors hälsa. Diklormetan (CH2Cl2) och kloroform (CHCl3) är sannolikt cancerframkallande, och DMF har reproduktionstoxicitet oro9. CH2Cl2 är dessutom ozonnedbrytande10. Således skulle mindre farliga lösningsmedel för den Steglich esterification vara till stor nytta. Medan det inte finns ännu gröna ersättare för polar aprotiska lösningsmedel, rekommenderas acetonitril som en grönare ersättning för CH2Cl2, CHCl3och DMF9. Acetonitril är för närvarande produceras som en biprodukt i akrylnitril tillverkning; men en grön syntes av acetonitril från biomassa på akademisk nivå har varit rapporterade11och potentiella alternativ för återanvändning och återvinning från avfallsflöden behandlas undersökta12. Acetonitril har tidigare använts som en grönare lösningsmedel alternativ för carbodiimide koppling reaktioner i fasta fasen peptidsyntesen för att bilda amide kopplingar13. Användning av acetonitril som ett lösningsmedel system för Steglich esterifications har visats14,15,16,17,18,19, 20,21. men dessa metoder inte har fokuserat på den gröna aspekten av lösningsmedlet och även anställa ytterligare rening via kolonnkromatografi.
Minska behovet av kolonnkromatografi som ett reningssteg också minimerar farliga lösningsmedel avfall8. Förutom att använda en mindre farliga reaktion lösningsmedel, kan metoden isolering av mycket ren produkt utan behov av kromatografi. Traditionellt används dicyclohexylcarbodiimide (DCC) koppling reagensen ersätts med 1-etyl - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydroklorid (EDC). Den grundläggande amine funktionella gruppen på denna reagens kan reaktion biprodukter och eventuella kvarvarande reagenser till avlägsnas via sura och basiska tvätta stegen.
Det protokoll som presenteras häri kan användas med en mängd syra och alkohol partners (figur 1). Det användes för att syntetisera ett litet bibliotek av cinnamyl ester derivat med primär, sekundär, Benzylalkohol och allyl alkoholer och fenoler22. Dessutom esterification reaktionen i acetonitril är jämförbar med den hos de klorerade och DMF lösningsmedel system, utan att behöva torka eller destillera acetonitril före reaktionen22. Estrar som syntetiseras från tertiary alkoholer har inte isolerats, som för närvarande är en begränsning i metoden jämfört med den traditionella Steglich esterification i klorerade lösningsmedel23. Andra syra-labila grupper kan dessutom påverkas av syra tvätta stegen, fluktuera kolonnkromatografi för rening efter acetonitril borttagning. Trots dessa begränsningar är reaktionen en lättköpt och allmän metod för syntesen av estrar i hög avkastning med hjälp av en rad både alkohol och karboxylsyra komponenter. Användning av ett grönare lösningsmedel system och hög renhet utan behov av kromatografi steg gör detta protokoll ett attraktivt alternativ till en traditionell Steglich förestring.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58803/58803fig1.jpg"> Figur 1. De allmänna reaktionsformel. Det allmänna systemet för reaktionen innebär kopplingen av en karboxylsyra och en alkohol, som underlättas med hjälp av en carbodiimide koppling reagens (1-etyl - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride eller EDC) och 4-dimethylaminopyridine ( DMAP) i acetonitril. Om du vill visa reaktion bredden, bildades estrar med olika syror (1-5) med antingen en primär (6) eller sekundär (7) alkohol. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58803/58803fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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

Den Steglich esterification är en allmänt använd reaktion för syntesen av estrar från karboxylsyror och alkoholer. Medan effektiva och milda, är reaktionen utförda med klorerade eller amide lösningsmedel system, som är farliga för människors hälsa och miljön. Vår metodik utnyttjar acetonitril som en grönare och mindre farliga lösningsmedel system. Detta protokoll uppvisar priser och avkastning som kan jämföras med traditionella lösningsmedel system och sysselsätter en extraktion och tvätta sekvens som eliminerar behovet av rening av ester produkten via kolonnkromatografi. Denna allmänna metod kan användas för att par en mängd karboxylsyror med ämnesnummer 1 och 2° alifatiska alkoholer, benzylic och allylic alkoholer och fenoler att få rena estrar i hög avkastning. Målet med det protokoll som beskrivs här är att ge ett grönare alternativ till en vanlig esterification reaktion, som kunde serven användbar för ester syntes i både akademiska och industriella applikationer.

Med den modifierade Steglich esterification i acetonitril följt av en syra-bas utvinning workup, erhölls 3-methoxybenzyl cinnamate (8) som en ljusgul olja (205 mg, 90% avkastning) utan behov av kolonnkromatografi. 1 H och 13C NMR spectra presenteras i figur 2 att bekräfta struktur och ange renhet.
Föreningar 9-17 var syntet...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Esters Via a Greener Steglich Esterification in Acetonitrile at JoVE.com

Synthesis of Esters Via a Greener Steglich Esterification in Acetonitrile

En modifierad Steglich esterification reaktionen användes att syntetisera ett litet bibliotek av ester derivat med primära och sekundära alkoholer. Metoden använder en icke-halogenerade och grönare lösningsmedel, acetonitril och gör produkten isolering i hög avkastning utan behov av kromatografisk rening.

Syntesen av estrar Via en grönare Steglich Esterification i acetonitril

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

Det övergripande målet med detta experiment är att ge en grönare metod för en gemensam esterifiering reaktion, som kan tjäna användbart för estro-syntes i akademiska och industriella tillämpningar. Vår metod kan användas för effektiv och mild syntes av estrar genom koppling av karboxylsyror med primära eller sekundära alkoholer eller fenoler. Den största fördelen med denna teknik är att den eliminerar användningen av farliga klorerade eller amid reaktion lösningsmedel och det minimerar lösningsmedel avfall under rening utan att offra reaktionshastighet eller produkt renhet.Visar förfarandet kommer att Andrew Lutjen och Mackenzie Quirk, grundutbildning forskare från mitt laboratorium. Först kombinera trans-Cinnamic syra, DMAP, och EDC i en 50-milliliter rund-botten kolv. Tillsätt 15 milliliter acetonitril och 98 mikroliter 3-Metoxibenzyl-alkohol till blandningen, tillsammans med en magnetisk stigbar.Kläm fast kolven i ett 40-graders Celsius vattenbad och rör om i reaktionen. Övervaka reaktionen genom TLC, med hjälp av etylacetat och hexaner. När reaktionen är klar, ta bort acetonitril under minskat tryck med hjälp av en roterande förångare för att få en rå fast.Till återstoden, tillsätt 20 milliliter vardera av diethyl eter och en mol av saltsyra. Snurra kolven för att lösa upp restmaterialet i lösningsskikten. Därefter häller lösningen i en separatory tratt.Skölj av avdunstningskolven med fem milliliter av diethyleter och tillsätt sköljningen i separeringstratten. Skaka försiktigt separatoriska tratt för att extrahera produkten i eterskiktet, avluftning periodiskt. Låt skikten separera och ta sedan bort vattenskiktet genom att tömma ut det längst ned på tratten i en Erlenmeyerkolv.Till det organiska skikt som återstår i separatortratten, tillsätt 20 milliliter av en molal saltsyra och skaka försiktigt separatorkolven, avlufta periodiskt. Låt lagren separera och ta sedan bort vattenskiktet genom att tömma ut det från trattens botten i en Erlenmeyerkolv. Upprepa tvättproceduren med mättad natriumbikarbonat och mättad natriumklorid.Efter att ha slutfört tvättstegen överför du det organiska skiktet från separateringstratten till en ren Erlenmeyerkolv. Torka skiktet med magnesiumsulfat. Därefter filtrets lösning genom filterpapper i en maskerad förångningskolv.Efter detta, ta bort den dithyleter lösningsmedel under minskat tryck, med hjälp av en roterande förångare. Analysera ett prov av produkten genom proton och kol-NMR Spektroskopi i deutererad kloroform, och genom masspektrometri. I en 50-milliliter rund-botten kolv, kombinera trans-cinnamic syra, DMAP, och EDC.Tillsätt 15 milliliter acetonitril och 157 milligram Diphenylmethanol till blandningen, tillsammans med en magnetisk rör bar. Kläm fast kolven och rör om reaktionen i rumstemperatur i 24 timmar. Sätt in en luftkondensor i kolvens hals för att minimera lösningsmedelsavdunstning.När reaktionen är klar, följ utvinningen workup och tvättproceduren som tidigare beskrivits. I en 50-milliliter rund-botten kolv, kombinera dekaninsyra, DMAP, och EDC. Tillsätt 15 milliliter acetonitril och 157 milligram Dithenylmethanol till blandningen, tillsammans med en magnetisk rör bar.Kläm fast kolven och rör om reaktionen i rumstemperatur i 24 timmar. Sätt in en luftkondensor i kolvens hals för att minimera lösningsmedelsavdunstning. När reaktionen är klar, följ utvinningen workup och tvättproceduren som tidigare beskrivits.Med hjälp av den modifierade Steglich-esterifikationsreaktionen erhölls 3-Metoxybenzyl cinnamate i 90%-avkastning utan behov av kolonkromatografi, vilket bekräftas av proton- och kol-NMR-spektroskopi. Föreningar nio till 17 var syntetiserade med hjälp av ett liknande protokoll, med avkastning på 77 till 90%Alla föreningar analyserades av NMR Spektroskopi och hög upplösning masspektrometri, och befunnits vara av liknande renhet till 3-Methoxybenzyl cinnamate av NMR analys. Smärre ändringar av protokollet för primära alkoholer gjordes för att erhålla optimala avkastningar och renhet för föreningarna 12 till 17.Sekundära alkoholreaktioner var kört för longer att låta reaktionen gå till avslutningen. I de decanoic syra reaktionerna, för ester föreningarna 12 och 17, med 1,2 ekvivalenter av karboxylsyra till en motsvarighet av alkohol för både primära och sekundära alkoholer, gav estrar med en dekansyra orenhet. Orenhetsfrågan löstes genom att använda ett en- till ett molarförhållande mellan dekansyra och alkohol med en något längre reaktionstid.Dessa villkor gav ren ester produkter, anges av en förlust av orenhet signalen på 2,35 delar per miljon i protonEN NMR spektrum. Som med alla organiska syntesmetod, bör säkerhetsdatablad för kemikalier konsulteras och korrekt personlig skyddsutrustning och faciliteter bör användas när du utför detta förfarande.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

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

Beredning och användning av samariumdijodid (SMI<sub&gt; 2</sub&gt;) I Organic Synthesis: den mekanistiska roll HMPA och Ni (II) salter i Samarium Barbier Reaktion

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

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

Syntes och exfoliering av disko Zirkonium Fosfater Skaffa Colloidal Liquid Crystals

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

Syntesen av protein biokonjugat<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimid Chemistry

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

Syntes av [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; Med hjälp av en meta Sn (I) Halide Lösning syntetiseras via en Co-kondensation Technique

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

Protokoll för fastfassyntesen av oligomerer av RNA innehållande en 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenylmetylmodifiering och karakterisering via cirkulär dikroism

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

One-pot mikrovågsugn-assisterad konvertering av anomera nitrat-estrar till 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

Syntesen av substrat-bundna Au nanotrådar Via en aktiv yta tillväxt mekanism

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

En snabb syntesmetod för Au, Pd och Pt Aerogel Via direkt lösning-baserade reduktion

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

Fasta fasen syntes av [4.4] gröna Oximes

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

Syntes av monodisperse cylindriska nanopartiklar via kristallisation driven Self-församlingen av biologiskt nedbrytbart block sampolymerer

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