アセトニ トリル中で環境に優しい転移エステルを介してエステルの合成
Summary
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。
Abstract
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。
Introduction
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。
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。
Protocol
Representative Results
Discussion
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?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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。
Materials
| trans -cinnamic acid | Acros Organics | 158571000 | |
| butyric acid | Sigma-Aldrich | B103500 | Caution: corrosive |
| hexanoic acid | Sigma-Aldrich | 153745-100G | Caution: corrosive |
| decanoic acid | Sigma-Aldrich | 21409-5G | Caution: corrosive |
| phenylacetic acid | Sigma-Aldrich | P16621-5G | |
| 3-methoxybenzyl alcohol | Sigma-Aldrich | M11006-25G | |
| diphenylmethanol | Acros Organics | 105391000 | Benzhydrol |
| chloroform-d | Acros Organics | 166260250 | 99.8% with 1% v/v tetramethylsilane, Caution: toxic |
| hexane | BDH Chemicals | BDH1129-4LP | Caution: flammable |
| ethyl acetate | Sigma-Aldrich | 650528 | Caution: flammable |
| diethyl ether | Fisher Scientific | E138-500 | Caution: flammable |
| acetonitrile | Fisher Scientific | A21-1 | ACS Certified, >99.5%, Caution: flammable |
| 4-dimethylaminopyridine | Acros Organics | 148270250 | Caution: toxic |
| magnesium sulfate | Fisher Scientific | M65-3 | |
| hydrochloric acid, 1 M | Fisher Scientific | S848-4 | Caution: corrosive |
| sodium chloride | BDH Chemicals | BDH8014 | |
| sodium bicarbonate | Fisher Scientific | S25533B | |
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride | Chem-Impex | 00050 | Caution: skin and eye irritant |
| thin layer chromatography plates | EMD Millipore | 1055540001 | aluminum backed sheets |
| Note: All commercially available reagents and solvents were used as received without further purification. |
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