CN102617258A - 一种利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法,包括如下步骤:将醋酸钯、手性配体和吡啶甲酸酯溶解于溶剂中,得到混合液A;混合液A回流1-50分钟后,将过氧叔丁醇和醛滴入混合液A中,得到混合液B;混合液B在回流条件下,搅拌1-100小时,得到混合液C;过滤混合液C,浓缩滤液,经柱层析,得到酯。本发明方法反应物无需过量,原料利用率高,反应在中性条件下进行,反应物分子和产物分子中的官能团不受影响,可制备各种芳香酯和脂肪酯,尤其适合制备传统酯交换反应相对较难合成的芳香酯。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备酯的方法,具体涉及一种利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法。
背景技术
酯类化合物不仅是重要的有机合成中间体,而且许多酯类化合物具有重要的生理活性,因此在农药、材料、医药等领域具有广泛应用。酯交换反应是制备酯类化合物的常用方法,已被广泛运用于有机合成和工业生产中。在传统的酯交换反应中,醇或羧酸有时需过量,这样会降低反应的原子经济性,并且,传统的酯交换反应常需在酸性或碱性条件下进行,这样反应物中如有对酸或碱敏感的基团就会受到影响。芳香酯由于立体位阻、电子效应等因素,用传统的酯交换反应制备时,产率常相对较低。因此,需要开发在中性条件下制备各种芳香和脂肪酯的高效方法。目前很多研究集中在利用酯和醇的酯交换反应制备酯,利用酯和醛的酯交换反应还未见报道。
发明内容
本发明提供了一种利用吡啶甲酸酯和醛的酯交换反应制备酯的方法,可以在中性条件下高效地制备各种芳香和脂肪酯。
由于醛通过碳-氢键活化可以作为优良的酰化试剂,因此,可以利用过渡金属催化剂等,活化醛中的碳-氢键以及酯中的碳-氧单键,通过醛和酯的酯交换反应制备芳香和脂肪酯。
本发明方法所涉及的化学反应方程式如下:
利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法,包括如下步骤:
(1)将醋酸钯、手性配体和吡啶甲酸酯溶解于溶剂中,得混合液A;
作为优选,所述的醋酸钯、手性配体以及吡啶甲酸酯的摩尔比为1∶2∶0.1~20。
所述的手性配体选自于三环己基膦、三苯基膦、1,2-双二苯基膦乙烷、联萘酚或1,2-环己二胺;
所述的溶剂选自于四氢呋喃、甲苯、乙腈或乙醚;
(2)将混合液A加热回流1-50分钟后,将过氧叔丁醇和醛滴入混合液A中,得到混合液B;
作为优选,所述的过氧叔丁醇与醛的摩尔比为1∶0.1~10。
作为优选,步骤(1)中所述的吡啶甲酸酯与步骤(2)中所述的醛的摩尔比为1∶1~2。
(3)混合液B在回流条件下,搅拌1-100小时,得到混合液C;
依据所用原料和选用的手性配体以及溶剂种类的不同,所述的回流条件可对应不同的温度;步骤(2)、(3)中的反应,其反应时间并没有严格的限制,通过定时取样,用薄层色谱法(TLC)等现有手段进行跟踪分析,当其中一种原料或多种原料都反应完毕,视为反应的终点即可。
(4)过滤混合液C,浓缩滤液,经柱层析,得到酯。
本发明方法通过吡啶甲酸酯和醛的酯交换反应制备酯,反应物无需过量很多,原料利用率较高,反应在中性条件下进行,反应物分子和产物分子中的官能团不受影响,尤其适合制备利用传统酯交换反应相对较难制备的芳香酯,反应条件温和,操作简单,适于在工业生产中应用。
具体实施方式
实施例1
本实施例通过吡啶甲酸五氟苯酯与醛的交换反应制备4-氯苯甲酸五氟苯酯。
将0.05mmol醋酸钯、0.10mmol 1,2-双二苯基膦乙烷与0.5mmol吡啶甲酸五氟苯酯溶解于2mL甲苯中,将得到的混合液回流10分钟;然后滴入0.75mmol过氧叔丁醇和0.75mmol 4-氯苯甲醛,将得到的反应混合液回流36小时;过滤所得到的混合液,浓缩滤液,经柱层析,即可得到4-氯苯甲酸五氟苯酯(4-ClC6H4CO-OC6F5),产率约为89%。
核磁监测数据如下:1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.15(d,J=8.7Hz,2H),7.54(d,J=8.7Hz,2H);19F NMR(400MHz,CDCl3)δ-152.23--152.63(m,2F),-157.60(t,J=21.7Hz,1F),-161.94--162.38(m,2F)。
质谱检测数据如下:MS(EI)m/z(%):141.0,139.0[M+-183(-OC6F5)](100),111.0。
实施例2
本实施例通过吡啶甲酸(2-甲氧基)苄酯与醛的交换反应制备4-硝基苯甲酸-2’-甲氧基苄酯。
将0.05mmol醋酸钯、0.10mmol三环己基膦与0.5mmol吡啶甲酸-2’-甲氧基苄酯一起溶解于2mL甲苯中,将得到的混合液回流10分钟;然后滴入0.75mmol过氧叔丁醇和0.75mmol 4-硝基苯甲醛,将得到的反应混合液回流48小时;过滤所得到的混合液,浓缩滤液,经柱层析,即可得到4-硝基苯甲酸-2’-甲氧基苄酯(4-O2NC6H4CO-OCH2C6H4OCH3-2’),产率约为58%。
核磁监测数据如下:1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.33-8.18(m,4H),7.46-7.30(m,2H),7.04-6.89(m,2H),5.46(s,2H),3.87(s,3H)。
质谱检测数据如下:MS(EI)m/z(%):286.9(M+),149.9,136.9(100),120.9,90.9。
实施例3
本实施例通过吡啶甲酸-4’-乙酰基苯酯与醛的交换反应制备4-三氟甲基苯甲酸-4’-乙酰基苯酯。
将0.05mmol醋酸钯、0.10mmol 1,2-双二苯基膦乙烷与0.5mmol吡啶甲酸-4-乙酰基苯酯一起溶解于2mL甲苯中,将得到的混合液回流10分钟;然后滴入0.75mmol过氧叔丁醇和0.75mmol 4-三氟甲基苯甲醛,将得到的反应混合液回流48小时;过滤所得到的混合液,浓缩滤液,经柱层析,即可得到4-三氟甲基苯甲酸-4’-乙酰基苯酯(4-CF3C6H4CO-OC6H4COCH3-4’),产率约为75%。
核磁监测数据如下:1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.33(d,J=8.2Hz,2H),8.07(d,J=8.7Hz,2H),7.80(d,J=8.3Hz,2H),7.35(d,J=8.7Hz,2H),2.64(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ(ppm):196.8,163.5,154.3,135.6,135.1,132.3,130.7,130.1,125.8,125.7,125.3,121.8,26.7。
质谱检测数据如下:MS(EI)m/z(%):307.9(M+),289.0,172.9(100),144.9,120.9,94.9,42.9。
实施例4~18
实施例4~18中均利用实施例3的反应条件以及物料配比,仅改变吡啶甲酸酯以及醛的种类,各实施例中所用的吡啶甲酸酯和所得到的产物及产物收率参见表1。
表1
备注:
a:2-PyCO-OC6H5COCH3-4’,结构式为表中其余吡啶甲酸酯结构式依据该结构式苯环上数字所标注的位置用不同取代基替换即可得到。
实施例4~18中目标产物的核磁及质谱监测数据如下:
实施例4:4-氰基苯甲酸苯酯(4-NCC6H4CO-OC6H5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.32(d,J=8.5Hz,2H),7.83(d,J=8.5Hz,2H),7.46(t,J=7.8Hz,2H),7.32(t,J=7.4Hz,1H),7.25-7.18(m,2H)。
MS(EI)m/z(%):222.9(M+),129.9,101.9(100),93.9。
实施例5:4-氯苯甲酸苯酯(4-ClC6H4CO-OC6H5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.15(d,J=8.6Hz,2H),7.50(d,J=8.7Hz,2H),7.48-7.39(m,2H),7.33-7.27(m,1H),7.25-7.18(m,2H)。
MS(EI)m/z(%):231.9(M+),140.9,138.8(100),110.9。
实施例6:4-氯苯甲酸-4’-乙酰基苯酯(4-ClC6H4CO-OC6H4COCH3-4’)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.14(d,J=8.6Hz,2H),8.06(d,J=8.7Hz,2H),7.51(d,J=8.6Hz,2H),7.33(d,J=8.7Hz,2H),2.63(s,3H)。
MS(EI)m/z(%):273.9(M+),140.9,138.8(100),135.9,120.9,110.9,42.9。
实施例7:4-溴苯甲酸-4’-乙酰基苯酯(4-BrC6H4CO-OC6H4COCH3-4’)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.08(d,J=2.4Hz,2H),8.05(d,J=2.5Hz,2H),7.68(d,J=8.6Hz,2H),7.33(d,J=8.7Hz,2H),2.64(s,3H)。
MS(EI)m/z(%):184.8,182.8[M+-135(-OC6H4COCH3)](100),154.8,135.9,120.9。
实施例8:3,5-双三氟甲基苯甲酸-4’-乙酰基苯酯(3,5-(CF3)2C6H3CO-OC6H4COCH3-4’)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.66(s,2H),8.17(s,1H),8.09(d,J=8.7Hz,2H),7.37(d,J=8.6Hz,2H),2.65(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ196.74,162.11,153.86,135.39,132.85,132.40,131.33,130.34,130.31,130.21,127.25,124.55,121.70,120.93,26.38;19F NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):-62.97(s,6F)。
MS(EI)m/z(%):376.1(M+),241.0,213.0(100),121.1,57.1,43.1。
实施例9:丁酸-4’-乙酰基苯酯(CH3CH2CH2CO-OC6H4COCH3-4’)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.00(d,J=8.7Hz,2H),7.19(d,J=8.8Hz,2H),2.62-2.54(m,5H),1.89-1.72(m,2H),1.06(t,J=7.4Hz,3H)。
MS(EI)m/z(%):206.0(M+),136.9,135.9,120.9(100),70.9,43.0。
实施例10:3-氟苯甲酸五氟苯酯(3-FC6H4CO-OC6F5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.06-7.96(m,1H),7.94-7.83(m,1H),7.61-7.49(m,1H),7.47-7.36(m,1H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ164.26,161.56,160.97,143.01,142.96,142.80,141.56,141.39,141.21,139.67,139.51,138.25,138.02,137.84,136.49,136.31,136.12,130.72,130.62,129.01,128.90,126.54,126.50,122.09,121.80,117.74,117.43;19F NMR(400MHz,CDCl3)δ-111.00(s,1F),-152.37--152.57(m,2F),-157.52(t,J=21.7Hz,1F),-162.00--162.35(m,2F)。
MS(EI)m/z(%):184.0,123.0[M+-183(-OC6F5)](100),95.0。
实施例11:4-硝基苯甲酸五氟苯酯(4-O2NC6H4CO-OC6F5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.42-8.39(m,4H)。
MS(EI)m/z(%):183.9,154.9,149.9[M+-183(-OC6F5)](100),135.9,119.9,116.9,103.9,75.9。
实施例12:4-氰基苯甲酸五氟苯酯(4-NCC6H4CO-OC6F5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.32(d,J=8.5Hz,2H),7.87(d,J=8.5Hz,2H)。
MS(EI)m/z(%):183.8,129.9[M+-183(-OC6F5)](100),154.8,101.9,74.9。
实施例13:4-三氟甲基苯甲酸五氟苯酯(4-CF3C6H4CO-OC6F5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.34(d,J=8.2Hz,2H),7.83(d,J=8.3Hz,2H)。
MS(EI)m/z(%):336.8,172.9[M+-183(-OC6F5)](100),154.8,144.9,124.9,94.9,74.9。
实施例14:苯甲酸五氟苯酯(C6H5CO-OC6F5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.26-8.17(m,2H),7.72(t,J=7.5Hz,1H),7.56(t,J=7.7Hz,2H)。
MS(EI)m/z(%):183.8[M+-105(-COC6H5)](100),154.8,135.9,116.9,104.9。
实施例15:4-氰基苯甲酸苄酯(4-NCC6H4CO-OCH2C6H5)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.17(d,J=8.2Hz,2H),7.74(d,J=8.2Hz,2H),7.48-7.34(m,5H),5.39(s,2H)。
MS(EI)m/z(%):236.9(M+),129.9(100),101.9,90.9。
实施例16:4-氰基苯甲酸-4’-三氟甲基苄酯(4-NCC6H4CO-OCH2C6H4CF3-4’)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.18(d,J=8.6Hz,2H),7.77(d,J=8.6Hz,2H),7.67(d,J=8.2Hz,2H),7.56(d,J=8.1Hz,2H),5.45(s,2H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δ164.62,139.26,133.55,132.32,130.23,128.39,125.79,125.75,125.71,125.67,117.84,116.78,66.50。
MS(EI)m/z(%):304.9(M+),158.9,129.9(100),101.9。
实施例17:4-硝基苯甲酸环己基酯(4-O2NC6H4CO-OCH(CH2)5)]
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.33-8.15(m,4H),5.15-4.95(m,1H),2.04-1.90(m,2H),1.87-1.73(m,2H),1.65-1.54(m,2H),1.49-1.26(m,4H)。
MS(EI)m/z(%):150.0[M+-99(-OCH(CH2)5)](100),120.1,104.0,82.1,67.1。
实施例18:4-硝基苯甲酸丁酯(4-O2NC6H4CO-OCH2CH2CH2CH3)
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):8.34-8.16(m,4H),4.38(t,J=6.6Hz,2H),1.87-1.69(m,2H),1.58-1.39(m,2H),1.00(t,J=7.4Hz,3H)。
MS(EI)m/z(%):149.9[M+-73(-OC4H9)],119.9(100),103.9,91.9,75.9,56.0。
Claims (4)
2.如权利要求1所述的利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的醋酸钯、手性配体以及吡啶甲酸酯的摩尔比为1∶2∶0.1~20。
3.如权利要求1所述的利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法,其特征在于:步骤(2)中所述的过氧叔丁醇与醛的摩尔比为1∶0.1~10。
4.如权利要求1至3中任一项所述的利用吡啶甲酸酯与醛的酯交换反应制备酯的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的吡啶甲酸酯与步骤(2)中所述的醛的摩尔比为1∶1~2。
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