Thông tin tài liệu
ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO NGHIỆM THU K D M DAZ R DA M VÀ PYR D M PM TRUNG GIAN VÀ RA hủ nhiệm đề tài: CN Huỳnh Hiểu Vy CƠ QUAN CHỦ TRÌ: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 4/ 2015 UỶ BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO NGHIỆM THU K D M DAZ R DA M VÀ PYR D M PM TRUNG GIAN VÀ RA CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CƠ QUAN QUẢN LÝ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) À CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) P Á Ồ ÍM 4/ 2015 MỤC LỤC Trang TÓM TẮT ABSTRACT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƢƠNG I Mở Đầu CHƢƠNG II Tổng Quan 2.1 Phản ứng acil hóa đóng vịng nội phân tử 2.2 Chất lỏng ion 10 2.2.1 Lịch sử 10 2.2.2 Cơ cấu 12 2.2.3 Phân loại 13 2.2.4 Phuong pháp điều chế 15 2.2.5 Ứng dụng vào tổng hợp hữu 16 2.3 Triflat kim loại 17 CHƢƠNG Thực nghiệm 19 3.1 Hóa chất 19 3.2 Thiết bị 19 3.3 Thực nghiệm tổng quát 20 3.3.1 Điều chế chất lỏng ion [BMI]OTf 20 3.3.2 Điều chế chất lỏng ion [BPy]OTf 20 3.3.3 Xử lý sản phẩm sau phản ứng 20 3.3.4 Qui trình đóng vịng nội phân tử Friedel-Crafts 21 3.4 Nhận danh sản phẩm 22 CHƢƠNG Nghiên cứu 24 4.1 Mục đích nghiên cứu 24 4.2 Điều chế chất lỏng ion [BMI]Otf [BPy]OTf 25 4.3 Khảo sát ảnh hƣởng xúc tác triflat khác phản ứng acyl hóa nội phân tử acid 4-phenilbutiric 27 4.4 Khảo sát ảnh hƣởng cấu chất acid carboxilic 28 4.5 Thu hồi tái sử dụng hệ xúc tác 31 CHƢƠNG Kết luận 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO CÁC PHỤ LỤC CÓ LIÊN QUAN Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chất lỏng ion nhận quan tâm đặc biệt nhà khoa học thấp niên gần nhờ vào đặc tính ưu việt so với dung môi truyền thống Trong đề tài này, điều chế loại chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium với anion trifluoromethansulfonat (triflat) làm dung mơi cho phản ứng acil hóa đóng vịng Friedel-Crafts nội phân tử xúc tác triflat kim loại Phản ứng thực điều kiện chiếu xạ vi sóng, acid 3-phenilpropionic acid 4-phenilbutiric sử dụng làm chất Sản phẩm phản ứng 1-indanon 1-tetralon tương ứng với acid chọn, sản phẩm trung gian quan trọng điều chế hoạt chất donepezil hydrochloride ABT-200 Qui trình phản ứng xanh hệ xúc tác triflat chất lỏng ion thu hồi tái sử dụng qua lần với hoạt tính xúc tác giảm khơng đáng kể, sản phẩm phụ sinh trình nước, mà nước an tồn thân thiện với môi trường CN Huỳnh Hiểu Vy Trang Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… SUMMARY OF RESEARCH CONTENT Ionic liquids have been received special attention in last two decades Many papers have been focused on the use of ionic liquids (ILs) as a green alternative to volatile organic solvents They are non-volatile or have very low vapor pressure, exhibit high thermal stability, dissolve a range of organic and inorganic compounds and can be recovered easily Metal triflates in ionic liquids are an efficient catalytic system for Friedel-Crafts acylation because it could be easily recovered and reused without significant loss of the catalytic acitivity In this research, 1-tetralone and 1indanones are important intermediates for the preparation of pharmaceuticals for synthesis of ABT-200 (depressant treatment) and donepezil hydrochloride (Alzheimer treatment) were prepared via the intrammolecular Friedel-Crafts acylation of 3-phenylpropionic acid and 4-phenylbutyric acid under green condition The metal triflates in ionic liquids are recovered and reused up to three times without significant loss of the catalytic acitvity CN Huỳnh Hiểu Vy Trang Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ILs: Chất lỏng ion MW: Vi sóng Δ: đun nóng truyền thống GC-MS: Sắc ký khí ghép phổ khối lượng HR-MS: Phổ khối lượng phân giải cao NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân OTf: Trifluorometansulfonat BMI: 1-Butil-3-metilimidazolium BPy: N-butilpyridinium RTIL: Chất lỏng ion nhiệt độ phòng CN Huỳnh Hiểu Vy Trang Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Công thức tên gọi cation anion thông dụng chất lỏng ion 13 Bảng 2.2: So sánh tính chất chất lỏng ion dung môi hữu truyền thống 14 Bảng 4.1 Phản ứng điều chế chất lỏng ion [BMI]OTf 25 Bảng 4.2 Phản ứng điều chế chất lỏng ion [BPy]OTf 26 Bảng 4.3 Ảnh hưởng xúc tác triflat khác đến hiệu suất phản ứng điều chế 1-tetralon 27 Bảng 4.4 Phản ứng acil hóa Friedel-Crafts nội phân tử chất khác 29 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Sơ đồ 2.1 Qui trình điều chế 1-tetralon truyền thống Sơ đồ 2.2 Cải tiến qui trình điều chế 1-tetralon truyền thống Sơ đồ 2.3: Thu hồi triflat kim loại 17 Sơ đồ 4.1 Qui trình điều chế chất lỏng ion ceton vòng 24 Sơ đồ 4.2 Phương trình phản ứng điều chế chất lỏng ion [BMI]OTf [BPy]OTf 25 Sơ đồ 4.3 Điều chế donepezil 27 Sơ đồ 4.4 Thu hồi tái sử dụng triflat terbium chất lỏng ion [BMI]OTf 29 Hình 2.1: Số lượng cơng trình xuất chất lỏng ion từ năm 1986 đến 2006 Hình 2.2: Tetrafluoroborat 1-butil-3-metilimidazolium, [BMI]BF4 12 Hình 2.3: Cấu tạo triflat 17 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… Áp dụng điều kiện phản ứng tối ưu xúc tác Tb(OTf) lên phản ứng xúc tác với 13 kim loại triflat khác, thu kết Bảng 4.3 Cũng Tb(OTf)3, ba triflat kim loại khác họ lanthanide cho hiệu suất đóng vịng nội phân tử tốt với hiệu suất cô lập 80% sử dụng kết hợp với chất lỏng ion [BMI]OTf, xúc tác Gd(OTf) 3, Tm(OTf)3, Yb(OTf)3 (TN 5, 10, 11) Kết nghiên cứu kết hợp kết hợp bốn triflat với chất lỏng ion [BPy]OTf khả quan với hiệu suất 1tetralon dao động từ 78% đến 87% Các triflat thuộc họ lanthanide lại La(OTf)3, Ce(OTf)3, Nd(OTf)3, Pr(OTf)3, Dy(OTf)3, Ho(OTf)3 Er(OTf)3 triflat kim loại khác có hoạt tính trung bình với hiệu suất 1-tetralon hình thành dao động khoảng 54% đến 79% Do đó, bốn xúc tác triflat cho hiệu cao nhất, gồm Tb(OTf)3, Tm(OTf)3, Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 chọn để khảo sát hoạt tính chất khác thí nghiệm 4.4 Khảo sát ảnh hưởng cấu chất acid carboxilic Trong loạt thí nghiệm này, cố định điều kiện nhiệt độ thời gian phản ứng tối ưu hóa (220 oC 30 phút) Ngồi acid 4phenilbutiric (1) đề cập, tiến hành khảo sát khả đóng vịng nội phân tử acil hóa Friedel-Crafts với acid 3-phenilpropinoic (2) acid 3-(3,4dimetoxiphenil)propionic (3) Kết hiệu suất phản ứng với hệ xúc tác/dung mơi khác tóm tắt Bảng 4.4 Đúng dự đoán, kết thực nghiệm cho thấy đóng vịng năm nội phân tử chất acid 3-phenilpropionic ưu đãi so với đóng vịng sáu nội phân tử chất acid 4-phenilbutiric Thật vậy, hệ triflat/chất lỏng ion khác nhau, hiệu suất sản phẩm 1-tetralon (4) cao sản phẩm 1indanon (5) (Bảng 4.4, TN 1-16) Một điểm ưu việt nghiên cứu phản ứng có tính chọn lọc cao Sản phẩm 1-indanon hình thành khơng tiếp tục tự aldol hóa thành sản phẩm ngưng tụ khác nghiên cứu trước.6 Đối với chất acid 3-phenilpropionic, tiến hành phản ứng điều kiện không chất lỏng ion (Bảng 4.4, TN 17), không thu sản phẩm Trong CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 28 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… đó, hiệu suất phản ứng giảm đáng kể tiến hành điều kiện gia nhiệt theo phương pháp truyền thống với hiệu suất 1-indanon thu khoảng 36% (Bảng 4.4, TN 18) Việc thay chất lỏng ion có khả hấp thu vi sóng tốt dung mơi hữu phân cực C6H5Cl làm giảm hiệu suất phản ứng (Bảng 4.4, TN 19) Do đó, từ kết này, nhận thấy phản ứng ưu đãi nhiệt độ cao Chính việc sử dụng chất lỏng ion kết hợp với chiếu xạ vi sóng giúp rút ngắn thời gian phản ứng Bảng 4.4 Phản ứng acil hóa Friedel-Crafts nội phân tử chất khác TN Chất Triflat 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 a Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Chất lỏng ion Hiệu suấta (%) 89 82 83 81 87 78 84 82 82 75 76 74 79 73 70 78 Vếtc 36d 20 d 91 85 78 83 88 79 74 80 Sản phẩm [BMI]OTf [BPy]OTf [BMI]OTf [BPy]OTf [BPy]OTf C6H5Cl [BMI]OTf [BPy]OTf Hiệu suất lập b Chiếu xạ vi sóng 180 oC 30 phút c Phản ứng khơng có chất lỏng ion d Gia nhiệt o theo phương pháp truyền thống 220 C thời gian 30 phút CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 29 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… Không giống acid 3-phenilpropionic, acid 3-(3,4-dimetoxiphenil)propionic (3) với cấu mang hai nhóm metoxi tăng hoạt lại cho hiệu suất phản ứng đóng vịng gần tương đương với acid 4-phenilbutiric, rõ trường hợp ba xúc tác Tb(OTf)3, Tm(OTf)3, Gd(OTf)3 Rõ ràng, vai trị tăng hoạt hai nhóm metoxi giúp áp chế bất lợi mặt lập thể phản ứng đóng vịng năm Ngồi ra, đối chiếu với tài liệu tham khảo trước có nghiên cứu phản ứng acil hóa nội phân tử hợp chất 3, nhận thấy phản ứng với hệ xúc tác triflat chất lỏng ion nghiên cứu có tính chọn lọc cao Thật vậy, với nghiên cứu trước, sản phẩm thu hỗn hợp gồm hai sản phẩm đóng vịng hai đồng phân Trong đó, thu sản phẩm 5,6-dimetoxi-1-indanon Hợp chất trung gian quan trọng qui trình tổng hợp donepezil hidroclorur vốn dược phẩm dùng điều trị bệnh Alzheimer (Sơ đồ 4.3).50, 51 Vì thế, nghiên cứu chúng tơi ý nghĩa khoa học mang ý nghĩa thực tiễn đóng góp bước cải tiến quan trọng quy trình tổng hợp donepezil hidroclorur, cụ thể giúp thu trung gian 5,6-dimetoxi-1-indanon với độ chọn lọc tuyệt đối giảm thiểu lượng sản phẩm phụ hình thành Hơn nữa, qui trình giúp tránh phản ứng phụ demetil hóa vốn thường gặp chất mang nhóm metoxi tổng hợp hữu cơ.52, 53 Sơ đồ 4.3 Điều chế donepezil CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 30 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… 4.5 Thu hồi tái sử dụng hệ xúc tác Khả thu hồi tái sử dụng hệ xúc tác Tb(OTf)3/[BMI]OTf đánh giá thơng qua phản ứng acil hóa nội phân tử Fridel-Crafts với ba chất khảo sát mục 4.4 điều kiện chiếu xạ vi sóng Do có độ hịa tan cao chất lỏng ion [BMI]OTf, Tb(OTf)3 gần thu hồi trọn vẹn Sau rửa nhiều lần với dietil eter để loại bỏ hoàn toàn chất sản phẩm hữu pha chất lỏng ion, hỗn hợp Tb(OTf)3/[BMI]OTf đông khô chân không 80 oC 90 phút đưa vào tái sử dụng Hiệu suất tạo thành lần lần lần lần Hiệu suất tạo thành lần lần lần lần Hiệu suất tạo thành lần lần lần lần Sơ đồ 4.4 Thu hồi tái sử dụng triflat terbium chất lỏng ion [BMI]OTf Hình 3.3 Khả thu hồi tái sử dụng hệ xúc tác Tb(OTf) 3/[BMI]OTf chất khác CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 31 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… Chương Kết luận Đề tài cung cấp qui trình tổng hợp chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium với anion triflat phương pháp chiếu xạ vi sóng Phương pháp hữu hiệu nhanh chóng để tiến hành điều chế chất lỏng ion không cần sử dụng dung môi lượng thừa tác chất phản ứng Hiệu suất phản ứng cao, trình cô lập tinh chế chất lỏng ion dễ dàng Chất lỏng ion điều chế kết hợp triflat kim loại thương mại hóa xúc tác cho phản ứng acil hóa đóng vịng Friedel-Crafts thu kết khả quan: - Từ 14 loại triflat kim loại, tiến hành khảo sát với chất lỏng ion, tìm loại triflat kim loại có hoạt tính cao phản ứng điều chế 1-tetralon Phản ứng xảy thời gian ngắn không tạo sản phẩm phụ số cơng trình nghiên cứu trước - Đề tài tổng hợp hợp chất, ngồi 1-indanon 1-tetralon, chúng tơi điều chế thêm 5,6-dimetoxi-1-indanon, trung gian trực tiếp cho việc điều chế donepezil (thuốc sử dụng hiệu để điều trị Alzheimer) Tất ba hợp chất điều chế dễ dàng, hiệu suất cao thời gian tối đa 30 phút - Hệ xúc tác triflat kim loại chất lỏng ion thu hồi tái sử dụng qua bốn lần với hoạt tính xúc tác giảm khơng đáng kể Đề tài cung cấp qui trình tổng hợp dẫn xuất 1-indanon 1-tetralon với sản phẩm phụ sinh chi nước mà nước an tồn vơ hại môi trường, xúc tác thu hồi tái sử dụng nhiều lần với hoạt tính xúc tác giảm khơng đáng kể Điều có ý nghĩa sản xuất thực tiễn phù hợp với tiêu chí phát triển giới hóa học xanh hóa học phát triển bền vững Qui trình tổng hợp tồn phần donepezil từ acid 3,4-dimetoxiphenilpropionic chúng tơi tiến hành qui mơ phịng thí nghiệm CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 32 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… Tài liệu tham khảo Martin, E L.; Fieser, L F., α-Tetralone Org Synth 1935, 15, 77 Johnson, G D., α-Tetralone Org Synth 1955, 35, 95 Premasagar, V.; Palaniswamy, V A.; Eisenbraun, E J., Methanesulfonic acid catalyzed cyclization of 3-arylpropanoic and 4-arylbutanoic acids to 1indanones and 1-tetralones J Org Chem 1981, 46, 2974-2976 Yamato, T.; Hideshima, C.; Prakash, G K S.; Olah, G A., Organic reactions catalyzed by solid superacids Perfluorinated sulfonic acid resin (Nafion-H) catalyzed intramolecular Friedel-Crafts acylation J Org Chem 1991, 56, 39553957 Cui, D.-M.; Kawamura, M.; Shimada, S.; Hayashi, T.; Tanaka, M., Synthesis of 1-tetralones by intramolecular Friedel–Crafts reaction of 4-arylbutyric acids using Lewis acid catalysts Tetrahedron Letters 2003, 44, 4007-4010 Cui, D.-M.; Zhang, C.; Kawamura, M.; Shimada, S., Synthesis of 1- indanones by intramolecular Friedel–Crafts reaction of 3-arylpropionic acids catalyzed by Tb(OTf)3 Tetrahedron Lett 2004, 45, 1741-1745 Lan, K.; Shan, Z X., Synthesis of 1‐indanones via intramolecular cyclodehydration of 3‐arylpropionic acids catalyzed by heteropoly acid as heterogeneous Catalyst Synth Commun 2007, 37, 2171-2177 Polo, E C.; Silva-Filho, L C d.; Silva, G V J d.; Constantino, M G., Síntese de 1-indanonas atravộs da reaỗóo de acilaỗóo de Friedel-Crafts intramolecular utilizando NbCl5 como ácido de Lewis Quim Nova 2008, 31, 763766 Gorlov, M.; Kloo, L., Ionic liquid electrolytes for dye-sensitized solar cells Dalton Trans 2008, 2655-66 10 Wasserscheid, P.; Welton, T., Ionic Liquids in Synthesis Wiley-VCH: Weinheim, 2008 11 Sharifi, A.; Abaee, M S.; Rouzgard, M.; Mirzaei, M., Ionic liquid [omim][NO3], a green medium for room-temperature synthesis of benzothiazinone derivatives in one pot Green Chem Lett Rev 2012, 5, 649-698 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 33 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… 12 Khurana, J M.; Chaudhary, A., Efficient and green synthesis of 4H-pyrans and 4H-pyrano[2,3-c] pyrazoles catalyzed by task-specific ionic liquid [bmim]OH under solvent-free conditions Green Chem Lett Rev 2012, 5, 633-638 13 Ignat'ev, N V.; Barthen, P.; Kucheryna, A.; Willner, H.; Sartori, P., A convenient synthesis of triflate anion ionic liquids and their properties Molecules 2012, 17, 5319-5338 14 Sawant, A D.; Raut, D G.; Darvatkar, N B.; Salunkhe, M M., Recent developments of task-specific ionic liquids in organic synthesis Green Chem Lett Rev 2011, 4, 41-54 15 Sandhu, J S., Recent advances in ionic liquids: green unconventional solvents of this century: part I Green Chem Lett Rev 2011, 4, 289-310 16 Holbrey, J D.; Seddon, K R., The phase behaviour of 1-alkyl-3- methylimidazolium tetrafluoroborates; ionic liquids and ionic liquid crystals J Chem Soc., Dalton Trans 1999, 2133-2140 17 Jeon, J.; Kim, H.; Goddard, W A.; Pascal, T A.; Lee, G.-I.; Kang, J K., The role of confined water in ionic liquid electrolytes for dye-sensitized solar cells J Phys Chem Lett 2012, 3, 556-559 18 Belhocine, T.; Forsyth, S A.; Gunaratne, H Q N.; Nieuwenhuyzen, M.; Puga, A V.; Seddon, K R.; Srinivasan, G.; Whiston, K., New ionic liquids from azepane and 3-methylpiperidine exhibiting wide electrochemical windows Green Chem 2011, 13, 59-63 19 Fauzi, A H M.; Amin, N A S., An overview of ionic liquids as solvents in biodiesel synthesis Renew Subt Energ Rev 2012, 16, 5770-5786 20 Hardacre, C.; Katdare, S.; Milroy, D.; Nancarrow, P.; Rooney, D.; Thompson, J., A catalytic and mechanistic study of the Friedel–Crafts benzoylation of anisole using zeolites in ionic liquids J Catal 2004, 227, 44-52 21 Alleti, R.; Oh, W S.; Perambuduru, M.; Afrasiabi, Z.; Sinn, E.; Reddy, V P., Gadolinium triflate immobilized in imidazolium based ionic liquids: a recyclable catalyst and green solvent for acetylation of alcohols and amines Green Chem 2005, 7, 203 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 34 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… 22 Chavan, S S.; Sharma, Y O.; Degani, M S., Cost-effective ionic liquid for environmentally friendly synthesis of 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones Green Chem Lett Rev 2009, 2, 175-179 23 Al-Zaydi, K M.; Nhari, L M.; Borik, R M.; Elnagdi, M H., Green technologies in organic synthesis: self-condensation of enamines, enaminones and enaminoesters under microwave irradiation in ionic liquid Green Chem Lett Rev 2010, 3, 93-99 24 Attri, P.; Pal, M., Simple ammonium ionic liquid catalyses the 1,5- benzodiazepine derivatives under mild conditions Green Chem Lett Rev 2010, 3, 249-256 25 Aupoix, A.; Pégot, B.; Vo-Thanh, G., Synthesis of imidazolium and pyridinium-based ionic liquids and application of 1-alkyl-3-methylimidazolium salts as pre-catalysts for the benzoin condensation using solvent-free and microwave activation Tetrahedron 2010, 66, 1352-1356 26 Balaskar, R S.; Gavade, S N.; Mane, M S.; Shingare, M S.; Mane, D V., Morpholinium bisulfate [morH][HSO4]-promoted O, S, and N-acylation at room temperature Green Chem Lett Rev 2011, 4, 91-95 27 Das, S.; Majee, A.; Hajra, A., A convenient synthesis of coumarins using reusable ionic liquid as catalyst Green Chem Lett Rev 2011, 4, 349-353 28 Kundu, D.; Majee, A.; Hajra, A., Task-specific ionic liquid catalyzed efficient microwave-assisted synthesis of 12-alkyl or aryl-8,9,10,12- tetrahydrobenzo[a]xanthen-11-ones under solvent-free conditions Green Chem Lett Rev 2011, 4, 205-209 29 Mo, J.; Xu, L.; Xiao, J., Ionic liquid-promoted, highly regioselective Heck arylation of electron-rich olefins by aryl halides J Am Chem Soc 2005, 127, 75160 30 Smith, K.; Liu, S.; El-Hiti, G A., Regioselective mononitration of simple aromatic compounds under mild conditions in ionic liquids Ind Eng Chem Res 2005, 44, 8611-8615 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 35 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… 31 Olivier-Bourbigou, H.; Magna, L.; Morvan, D., Ionic liquids and catalysis: Recent progress from knowledge to applications Appl Catal A: Gen 2010, 373, 156 32 Petit, S.; Azzouz, R.; Fruit, C.; Bischoff, L.; Marsais, F., An efficient protocol for the preparation of pyridinium and imidazolium salts based on the Mitsunobu reaction Tetrahedron Lett 2008, 49, 3663-3665 33 Parvulescu, V I.; Hardacre, C., Catalysis in ionic liquids Chem Rev 2007, 107, 2615-65 34 Pinto, R M A.; Salvador, J A R.; Le Roux, C., Metal triflates combined with caffeine based imidazolium salts: A new family of highly efficient and reusable catalysts Catal Commun 2008, 9, 465-469 35 Roth, M., Partitioning behaviour of organic compounds between ionic liquids and supercritical fluids J Chromatogr A 2009, 1216, 1861-80 36 Hallett, J P.; Welton, T., Room-temperature ionic liquids: solvents for synthesis and catalysis Chem Rev 2011, 111, 3508-76 37 Jain, N.; Kumar, A.; Chauhan, S.; Chauhan, S M S., Chemical and biochemical transformations in ionic liquids Tetrahedron 2005, 61, 1015-1060 38 Martins, M A.; Frizzo, C P.; Moreira, D N.; Zanatta, N.; Bonacorso, H G., Ionic liquids in heterocyclic synthesis Chem Rev 2008, 108, 2015-2050 39 Walden, P., Molecular weights and electrical conductivity of several fused salts Bull Acad Sci St Petersburg 1914, 405-422 40 Graenacher, C Cellulose solution, U.S Patent 1943176 1934 41 Hurley, F H Electrodeposition of aluminum, U.S Patent 2,446,331 1948 42 Gale, R J.; Gilbert, B.; Osteryoung, R A., Raman spectra of molten aluminum chloride: 1-butylpyridinium chloride systems at ambient temperatures Inorg Chem 1978, 17, 2728-2729 43 Wilkes, J S.; Levisky, J A.; Wilson, R A.; Hussey, C L., Dialkylimidazolium chloroaluminate melts: A new class of room-temperature ionic liquids for electrochemistry, spectroscopy and synthesis Inorg Chem 1982, 21, 1263-1264 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 36 Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion khung imidazolium pyridinium… 44 Wilkes, J S.; Zaworotko, M J., Air and water stable 1-ethyl-3- methylimidazolium based ionic liquids J Chem Soc., Chem Commun 1992, 965967 45 Kobayashi, S.; Sugiura, M.; Kitagawa, H.; Lam, W W.-L., Rare-earth metal triflates in organic synthesis Chem Rev 2002, 102, 2227-2302 46 Luo, S.; Zhu, L.; Talukdar, A.; Zhang, G.; Mi, X.; Cheng, J.-P.; Wang, P G., Recent advances in rare earth-metal triflate catalyzed organic synthesis in green media Mini-Rev Org Chem 2005, 2, 177-202 47 Roux, C L.; Dubac, J., Bismuth(III) chloride and triflate: Novel catalysts for acylation and sulfonylation reactions Synlett 2002, 181-200 48 Effenberger, F.; Epple, G., Trifluoromethanesulfonic-carboxylic anhydrides, highly active acylating agents Angew Chem Internat Edit 1972, 11, 299-300 49 Sartori, G.; Maggi, R., Advances in Friedel-Crafts Acylation Reactions: Catalytic and Green Processes Taylor & Francis: Boca Raton, 2010 50 Rao, R J R.; Bhujanga Rao, A K S.; Murthy, Y L N., Efficient and industrially viable synthesis of donepezil Synth Commun 2007, 37, 2847-2853 51 Simões, M C R.; Viegas, F P D.; Moreira, M S.; Silva, M d F.; Riquiel, M M.; Rosa, P M d.; Castelli, M R.; Santos, M H d.; Soares, M G.; Viegas, C., Donepezil: An important prototype to the design of new drug candidates for Alzheimer’s disease Mini-Rev Med Chem 2014, 14, 2-19 52 Su, W.; Jin, C., One‐Step Reaction of Friedel–Crafts Acylation and Demethylation of Aryl‐Methyl Ethers Catalyzed by Ytterbium(III) Triflate Synthetic Communications 2004, 34, 4199-4205 53 Tran, P H.; Hansen, P E.; Nguyen, H T.; Le, T N., Erbium trifluoromethanesulfonate catalyzed Friedel–Crafts acylation using aromatic carboxylic acids as acylating agents under monomode-microwave irradiation Tetrahedron Lett 2014 CN Huỳnh Hiểu Vy Trang 37 DOI: 10.1002/ajoc.201402274 Full Paper Synthetic Methods An Efficient and Green Synthesis of 1-Indanone and 1-Tetralone via Intramolecular Friedel–Crafts Acylation Reaction Phuong Hoang Tran,[a] Vy Hieu Huynh,[a] Poul Erik Hansen,[b] Duy-Khiem Nguyen Chau,[a] and Thach Ngoc Le*[a] yields within a short reaction time The catalytic metal triflate in triflate-anion ionic liquids can be easily recovered and reused several times without significant loss of the catalytic performance Abstract: Metal-triflate-catalyzed intramolecular Friedel– Crafts acylation of 3-arylpropanoic and 4-arylbutanoic acids in triflate-anion ionic liquids under monomodal microwave irradiation is reported The environmentally benign synthetic procedure allows the formation of cyclic ketones in good Introduction For two decades, much attention has been focused on ionic liquids as the most important alternatives to volatile organic solvents.[30–36] The Friedel–Crafts acylation catalyzed by metal triflates in ionic liquids has been studied extensively in recent years.[37–44] Herein, we report preliminary results on the intramolecular Friedel–Crafts acylation using various metal triflates in 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate [bmim]OTf and 1-butylpyridinium trifluoromethanesulfonate [bupy]OTf ionic liquids under monomodal microwave irradiation The intramolecular Friedel–Crafts acylation is a useful method for synthesizing pharmaceutical products.[1, 2] 1-Indanones and 1-tetralones are usually obtained by the intramolecular Friedel–Crafts acylation of 3-arylpropanoyl chloride and 4-arylbutanoyl chloride, respectively, by using strong Lewis acids.[3–5] However, these Lewis acids have to be used in more than stoichiometric amount, and additionally cannot be recycled after the usual aqueous work-up.[2] Besides, the acyl chlorides are not “green” acylating agents because their preparation from carboxylic acids generates corrosive byproducts, such as HCl and SO2.[6] Consequently, the direct Friedel–Crafts cyclization of carboxylic acids is preferable to the methods that use acyl chlorides due to its short and simple procedure as well as the formation of water as the sole nontoxic byproduct However, the use of carboxylic acids traditionally requires the treatment with an excess of Lewis acid or Brønsted acid, which cannot be recovered and reused.[5, 7–10] Metal triflates are efficient and green catalysts for Friedel–Crafts acylation.[11–22] Recently, metal-triflate-catalyzed Friedel–Crafts acylation with carboxylic acids as the acylating reagents has been studied extensively.[23–27] Although the intramolecular Friedel–Crafts acylation of carboxylic acids has been catalyzed by metal triflates with only 5–10 % catalytic loading, the requirement for volatile organic solvents and long reaction times are current shortcomings.[28, 29] Results and Discussion The two ionic liquids reported in our research, [bmim]OTf and [bupy]OTf, were synthesized under monomodal microwave irradiation in a two-step reaction path (Scheme 1) The first step Scheme Synthesis of triflate-anion ionic liquids was the direct butylation of 1-methylimidazole and pyridine with butyl bromide, and the optimal condition for each starting substrate was determined as follows: 1-methylimidazole (80 8C, 20 min) and pyridine (130 8C, 15 min) In the second step, bromide ions were replaced by triflate ions by means of anion metathesis using LiOTf as the source of triflate ions The results are shown in Table Compared to those in a previous report,[36, 45] this method allowed fast and facile preparation of [bmim]OTf and [bupy]OTf ionic liquids in excellent total yields [a] P H Tran, V H Huynh, D.-K N Chau, T N Le Department of Organic Chemistry University of Science, VNU-HCM 227 Nguyen Van Cu St., Dist 5, Ho Chi Minh City (Viet Nam) E-mail: lenthach@yahoo.com [b] P E Hansen Department of Science, Systems and Models Roskilde University, POB 260, Roskilde 4000 (Denmark) ORCID(s) from the author(s) for this article is/are available on the WWW under http://dx.doi.org/10.1002/ajoc.201402274 Asian J Org Chem 2015, 4, 482 – 486 482 Ó 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Full Paper Table Microwave-assisted synthesis of [bmim]OTf and [bupy]OTf Entry ILs T [8C]; t [min] First step Second step 10 11 12 13 14 [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf 80; 20 80; 20 80; 20 80; 20 80; 20 80; 20 130; 15 130; 15 130; 15 130; 15 130; 15 130; 15 130; 15 130; 15 80; 10 80; 20 100; 20 100; 30 120; 20 120; 30 130; 10 130; 15 130; 20 130; 30 150; 20 120; 20 100; 20 80; 20 Table Microwave-assisted intramolecular Friedel–Crafts acylation catalyzed by metal triflates in triflate-anion ionic liquids.[a] Yield [%][a] 63 75 96 79 96 90 68 82 89 79 78 83 76 55 [a] Isolated yield and within a short time Moreover, it also avoided using excess amounts of reactants and/or organic solvents as reaction media The microwave-assisted, triflate-catalyzed intramolecular Friedel–Crafts acylation of 4-phenylbutanoic acid was selected as a model reaction to prove the important role of the synthesized ionic liquids as green reaction media Tb(OTf)3 was chosen as a typical catalyst and used at a loading of 10 mol % relative to 4-phenylbutanoic acid After heating to 220 8C for 30 min, [bmim]OTf- and [bupy]OTf-mediated intramolecular Friedel–Crafts cyclization afforded the desired product 1-tetralone in excellent isolated yields (89 % and 87 %, respectively) All attempts to reduce the reaction time, temperature, or the catalyst loading led to lower yields The optimized conditions were then applied to thirteen other metal triflates in order to study their catalytic scope in [bmim]OTf The results are listed in Table Along with Tb(OTf)3, three other lanthanide triflates also showed good catalytic performance with the yield of 1-tetralone exceeding 80 % (Table 2, entries 5–6, 10–11) The remaining lanthanide triflates La(OTf)3, Ce(OTf)3, Nd(OTf)3, Pr(OTf)3, Dy(OTf)3, Ho(OTf)3, and Er(OTf)3 and other metal triflates demonstrated moderate catalytic performance with the isolated yield of 1-tetralone ranging from 54–79 % Control experiments using TfOH instead of lanthanide triflate were also performed However, in this method, the yield of 1-tetralone was lower due to the formation of the self-aldol condensation byproduct of 1-tetralone (Table 2, entries 19 and 20) The four metal triflates, Tb(OTf)3, Tm(OTf)3, Yb(OTf)3, and Gd(OTf)3, that gave good yields (over 80 %) were chosen to study of the intramolecular Friedel–Crafts acylation of other substrates The catalytic activity of all these metal triflates in Friedel–Crafts cyclization of 3-phenylpropanoic acid and 3-(3,4dimethoxyphenyl)propanoic acid in both [bmim]OTf and [bupy]OTf media was good As expected, 1-indanone, which is derived from the fivemembered ring cyclization of 3-phenylpropanoic acid, was obtained in slightly lower yield than 1-tetralone, the homologous Asian J Org Chem 2015, 4, 482 – 486 www.AsianJOC.org En- Substrate try Catalyst Ionic liquids 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 La(OTf)3 Ce(OTf)3 Nd(OTf)3 Pr(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Dy(OTf)3 Ho(OTf)3 Er(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 In(OTf)3 Cu(OTf)2 Bi(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 TfOH TfOH Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 Tb(OTf)3 Tm(OTf)3 Yb(OTf)3 Gd(OTf)3 [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf – [bupy]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf – [bupy]OTf C6H5Cl [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bmim]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf [bupy]OTf Product Yield[b] [%] 70 68 67 68 81 89 65 74 65 82 83 79 54 72c 87 78 84 82 42d 50e 82 75 76 74 79 73 70 78 Tracef 36 g 20 g 91 85 78 83 88 79 74 80 [a] Reaction conditions: substrate (1 mmol), metal triflate (0.1 mmol), ionic liquids (0.1 g); control experiment using TfOH: 4-phenylbutanoic acid (1 mmol), TfOH (1 mmol), [bmim]OTf (0.1 g) or solvent-free [b] Isolated yield, the remaining was unreacted starting material [c] Microwave irradiation to 180 8C for 30 [d] Microwave irradiation to 120 8C for 10 [e] Microwave irradiation to 150 8C for 10 [f] Reaction without ionic liquid [g] Conventional heating to 220 8C for 30 six-membered ring ketone (Table 2, entries 21–28) To our delight, the self-aldol condensation byproduct of 1-indanone was not obtained in the final product.[29] No product was formed in the absence of the ionic liquids (Table 2, entry 29) The yield was significantly lower when conventional heating (thermostat-controlled oil bath) was used in place of microwave irradiation However, it can also be seen from Table that the ionic liquid [bmim]OTf performed better as a green reaction medium compared with a traditional solvent such as C6H5Cl (Table 2, entries 30 and 31) Unlike 3-phenylpropanoic acid, the reaction of 3-(3,4-dimethoxyphenyl)propanoic acid (3) containing two activating me483 Ó 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Full Paper Conclusions thoxy substituents gave nearly the same yield (83–91 %) as 4phenylbutanoic acid Interestingly, compared with previous reports in which the intramolecular acylation of compound (3) resulted in a mixture of two cyclization isomers,[29] this method is regioselective and gave 5,6-dimethoxy-1-indanone as the only product This compound is an important intermediate in a reported synthetic pathway of donepezil hydrochloride (Scheme 2), a drug for treatment of Alzheimer’s disease.[46–48] Therefore, our research could significantly improve the produc- The intramolecular Friedel–Crafts acylation of carboxylic acids under monomodal microwave irradiation catalyzed by metal triflates in triflate-anion ionic liquids has been developed This green method afforded cyclic ketones in excellent yield within a short time without releasing any toxic byproducts The recycled catalyst performed nearly the same as the fresh one until the fourth regeneration cycle Experimental Section General Method All reactions were performed in a CEM Discover apparatus designed for microwave-assisted synthesis with safe pressure regulation in a 10 mL pressurized glass vessel Scheme Synthesis of donepezil hydrochloride from 3-(3,4-dimethoxyphenyl)propanoic acid with a Teflon-coated septum and a vertically-focused IR temperature sensor controlling reaction temperature Column chromatography was performed on silica gel from tion of the first intermediate with absolute regioselectivity and, Merck (200–300 mesh) GC-MS analyses were performed on an Agiin that manner, diminish waste Furthermore, demethylation, lent GC System 7890 equipped with an Agilent 5973N mass-selecwhich often occurs for methoxy containing starting materials, tive detector and a DB-5MS capillary column (length = 30 m, inner did not occur.[49–51] diameter = 250 mm, film thickness = 0.25 mm) The 1H and 13C NMR The recyclability of Tb(OTf)3 in [bmim]OTf was confirmed for spectra were recorded on a Bruker Advance 500 MHz spectrometer the intramolecular Friedel–Crafts acylation of three substrates using CDCl3 as solvent and tetramethylsilane as the internal standard HRMS (ESI) data were recorded on Bruker micrOTOF-QII MS under microwave irradiation Due to its high solubility in the at 80 eV ionic liquid [bmim]OTf, Tb(OTf)3 was easily recovered in quanti- tative yield After washing many times with diethyl ether to remove organic substrates and products completely, the mixture of Tb(OTf)3/[bmim]OTf was dried in vacuum at 80 8C in 90 For each substrate, the recycled catalytic mixture Tb(OTf)3/[bmim]OTf was used for four consecutive runs at 220 8C for 30 under microwave irradiation (Scheme 3) The yield of isolated product decreased slightly after each run The process for recycling Tb(OTf)3 in [bmim]OTf is simple and efficient so it can be applied on a large scale Chemicals The starting materials, celite, and metal triflates were purchased from Sigma–Aldrich and were used without further purification Silica gel, magnesium sulfate, and sodium carbonate were purchased from Merck Ethyl acetate, hexane, and diethyl ether were obtained from Chemsol (Vietnam) General Procedure for the Synthesis of Triflate Ionic Liquids In a 10 mL pressurized glass vessel with Teflon-coated septum, a mixture of 1-methylimidazole (0.4105 g, mmol) or pyridine (0.3955 g, mmol) and 1-bromobutane (0.6850 g, mmol) was heated under microwave irradiation to 80 8C for 20 (1-methylimidazole) or at 130 8C for 15 (pyridine) Then, LiOTf (0.78 g, mmol) was added and the resulting mixtures were further heated to 100 8C for 20 (1-methylimidazole) or to 130 8C for 20 under microwave activation The reaction mixture was cooled to ambient temperature, then the mixture was diluted with acetonitrile (5 mL) After filtration through celite, the solvent was removed The crude products were washed with diethyl ether and concentrated by rotary evaporator to obtain [bmim]OTf (1.3824 g, 96 % yield) or [bupy]OTf (1.2683 g, 89 % yield) The purity and authenticity of the synthesized ionic liquids were confirmed by 1H and 13C NMR spectroscopy, and HRMS 1-Butyl-3-methylimidazolium triflate.[36, 45] 1H NMR (500 MHz, CDCl3): d = 9.00 (s, H), 7.37 (s, H), 7.34 (s, H), 4.14 (t, J = 7.4 Hz, H), 3.91 (s, H), 1.81 (m, H), 1.31 (m, H), 0.90 ppm (t, J = 7.4 Hz, H) 13C NMR (125 MHz, CDCl3): d = 136.6, 123.7, 122.3, 49.8, 36.3, 31.9, 19.3, 13.2 ppm HRMS (ESI): m/z: calcd for [C8H15N2] + : Scheme Recyclability of Tb(OTf)3 in [bmim]OTf under microwave irradiation at 220 8C for 30 Asian J Org Chem 2015, 4, 482 – 486 www.AsianJOC.org 484 Ó 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Full Paper 139.1229 [M¢OTf] + ; found: 139.1239; calcd for [CF3SO3]¢ : 148.9514; found: 148.9511 [5] E C Polo, L C da Silva-Filho, G V J da Silva, M G Constantino, Quim Nova 2008, 31, 763 – 766 [6] M B Smith, J March, Advanced Organic Chemistry, Wiley, New York, 2007 [7] V Premasagar, V A Palaniswamy, E J Eisenbraun, J Org Chem 1981, 46, 2974 – 2976 [8] M S Holden, R D Crouch, K A Barker, J Chem Educ 2005, 82, 934 – 935 [9] T Yamato, C Hideshima, G K S Prakash, G A Olah, J Org Chem 1991, 56, 3955 – 3957 [10] K Lan, Z X Shan, Synth Commun 2007, 37, 2171 – 2177 [11] S Kobayashi, M Sugiura, H Kitagawa, W W.-L Lam, Chem Rev 2002, 102, 2227 – 2302 [12] S Luo, L Zhu, A Talukdar, G Zhang, X Mi, J.-P Cheng, P G Wang, MiniRev Org Chem 2005, 2, 177 – 202 [13] A Dzudza, T J Marks, J Org Chem 2008, 73, 4004 – 4016 [14] F He, H Wu, J Chen, W Su, Synth Commun 2008, 38, 255 – 264 [15] E Fillion, D Fishlock, Tetrahedron 2009, 65, 6682 – 6695 [16] K P Boroujeni, Bull Korean Chem Soc 2010, 31, 3156 – 3158 [17] C Khatri, D Jain, A Rani, Fuel 2010, 89, 3853 – 3859 [18] J Mahoney, K Turnbull, M Cubberley, Synth Commun 2012, 42, 3220 – 3229 [19] A Balaguer, R Selhorst, K Turnbull, Synth Commun 2013, 43, 1626 – 1632 [20] A Perrier, M Keller, A.-M Caminade, J.-P Majoral, A Ouali, Green Chem 2013, 15, 2075 – 2080 [21] A Rani, C Khatri, R Hada, Fuel Process Technol 2013, 116, 366 – 373 [22] P H Tran, P E Hansen, T T Pham, V T Huynh, V H Huynh, T D Thi Tran, T V Huynh, T N Le, Synth Commun 2014, 44, 2921 – 2929 [23] Y.-i Matsushita, K Sugamoto, T Matsui, Tetrahedron Lett 2004, 45, 4723 – 4727 [24] M Kawamura, D.-M Cui, S Shimada, Tetrahedron 2006, 62, 9201 – 9209 [25] C Jin, J Li, W Su, J Chem Res 2009, 607 – 611 [26] K Parvanak-Boroujeni, K Parvanak, J Serb Chem Soc 2011, 76, 155 – 163 [27] P H Tran, P E Hansen, H T Nguyen, T N Le, Tetrahedron Lett 2015, 56, 612 – 618 [28] D.-M Cui, M Kawamura, S Shimada, T Hayashi, M Tanaka, Tetrahedron Lett 2003, 44, 4007 – 4010 [29] D.-M Cui, C Zhang, M Kawamura, S Shimada, Tetrahedron Lett 2004, 45, 1741 – 1745 [30] V I Prvulescu, C Hardacre, Chem Rev 2007, 107, 2615 – 2665 [31] M A Martins, C P Frizzo, D N Moreira, N Zanatta, H G Bonacorso, Chem Rev 2008, 108, 2015 – 2050 [32] P Wasserscheid, T Welton, Ionic Liquids in Synthesis Wiley-VCH, Weinheim, 2008 [33] H Olivier-Bourbigou, L Magna, D Morvan, Appl Catal A 2010, 373, – 56 [34] J P Hallett, T Welton, Chem Rev 2011, 111, 3508 – 3576 [35] A H M Fauzi, N A S Amin, Renew Sust Energ Rev 2012, 16, 5770 – 5786 [36] N V Ignat’ev, P Barthen, A Kucheryna, H Willner, P Sartori, Molecules 2012, 17, 5319 – 5338 [37] J Ross, J Xiao, Green Chem 2002, 4, 129 – 133 [38] S Gmouh, H Yang, M Vaultier, Org Lett 2003, 5, 2219 – 2222 [39] Z Omran, T Cailly, E Lescot, J S Santos, J H Agondanou, V Lisowski, F Fabis, A M Godard, S Stiebing, G Le Flem, M Boulouard, F Dauphin, P Dallemagne, S Rault, Eur J Med Chem 2005, 40, 1222 – 1245 [40] P Goodrich, C Hardacre, H Mehdi, P Nancarrow, D W Rooney, J M Thompson, Ind Eng Chem Res 2006, 45, 6640 – 6647 [41] S Berardi, V Conte, G Fiorani, B Floris, P Galloni, J Organomet Chem 2008, 693, 3015 – 3020 [42] F Zayed, L Greiner, P S Schulz, A Lapkin, W Leitner, Chem Commun 2008, 79 – 81 [43] P H Tran, F Duus, T N Le, Tetrahedron Lett 2012, 53, 222 – 224 [44] Y Xiao, S V Malhotra, J Organomet Chem 2005, 690, 3609 – 3613 [45] A Aupoix, B P¦got, G Vo-Thanh, Tetrahedron 2010, 66, 1352 – 1356 [46] C R Elati, N Kolla, S Rao Chalamala, P J Vankawala, V Sundaram, H Vurimidi, V T Mathad, Synth Commun 2006, 36, 169 – 174 [47] A S Rawat, S Pande, N Bhatt, R Kharatkar, C Belwal, A Vardhan, Org Process Res Dev 2013, 17, 1617 – 1617 1-Butylpyridinium triflate.[36, 45] 1H NMR (500 MHz, CDCl3): d = 8.93 (d, J = 5.6 Hz, H), 8.40 (t, J = 7.8 Hz, H), 8.00 (m, H), 4.67 (t, J = 7.5 Hz, H), 1.93 (m, H), 1.33 (m, H), 0.90 ppm (t, J = 7.4 Hz, H) 13 C NMR (125 MHz, CDCl3): d = 145.8, 144.2, 128.6, 61.8, 32.9, 18.8, 12.8 ppm HRMS (ESI): m/z: calcd for [C9H14N] + : 136.1126 [M¢OTf] + ; found: 136.1142; calcd for [CF3SO3]¢ : 148.9514; found: 148.9511 General Procedure for Intramolecular Friedel–Crafts Acylation A 10 mL glass vessel was charged with Tb(OTf)3 (0.0606 g, 0.1 mmol), [bmim]OTf (0.1 g), and 4-phenylbutanoic acid (0.164 g, mmol), and the reaction mixture was heated to 220 8C for 30 under microwave irradiation After cooling, the resulting mixture was extracted with diethyl ether (3 Õ 20 mL) The ether layers were combined, washed with water (10 mL), aqueous Na2CO3 solution (2 Õ 20 mL), brine (10 mL), and dried over MgSO4 The solvent was then removed by a rotary evaporator Pure 1-tetralone was obtained after purification by chromatography using hexane, then hexane/ethyl acetate (9:1) as eluents and the yield was up to 89 % The purity and authenticity of the cyclic ketones were confirmed by GC-MS, and 1H and 13C NMR spectroscopy 1-Tetralone (4).[8, 52] 1H NMR (500 MHz, CDCl3): d = 8.04 (m, H), 7.47 (dt, J = 7.5, 1.4 Hz, H), 7.30 (t, J = 7.9 Hz, H), 7.25 (m, H), 2.97 (t, J = 6.1 Hz, H), 2.66 (m, H), 2.14 ppm (m, H) 13C NMR (125 MHz, CDCl3): d = 198.3, 144.5, 133.3, 132.7, 128.7, 127.2, 126.6, 39.2, 29.7, 23.3 ppm GC-MS (EI, 70 eV) m/z: 146 [M] + 1-Indanone (5).[5, 10] 1H NMR (500 MHz, CDCl3): d = 7.77 (d, J = 7.7 Hz, H), 7.63–7.55 (m, H), 7.48 (d, J = 7.7 Hz, H), 7.37 (t, J = 7.4 Hz, H), 3.15 (m, H), 2.70 ppm (m, H) 13C NMR (125 MHz, CDCl3): d = 206.9, 155.1, 137.1, 134.5, 127.3, 126.7, 123.7, 36.2, 25.8 ppm GC-MS (EI, 70 eV) m/z: 132 [M] + 5,6-Dimethoxy-1-indanone (6).[5] 1H NMR (500 MHz, CDCl3): d = 7.15 (s, H), 6.87 (s, H), 3.94 (s, H), 3.88 (s, H), 3.02 (m, H), 2.64 ppm (m, H) 13C NMR (125 MHz, CDCl3): d = 204.6, 154.4, 149.4, 148.4, 128.9, 106.5, 103.2, 55.2, 55.1, 35.5, 24.6 ppm GC-MS (EI, 70 eV) m/z: 192 [M] + Procedure for Recovery and Reuse of Tb(OTf)3/[bmim]OTf After extraction with Et2O, the ionic liquid layer was dried under vacuum at 80 8C for 90 and fresh substrate (1 mmol) was added The Friedel–Crafts cyclization was run for four consecutive cycles at 220 8C for 30 under microwave irradiation Acknowledgements We are grateful to Ho Chi Minh Department of Science and Technology (grant no 355/2013/HÖ-SKHCN) and Vietnam National University-Ho Chi Minh City (grant no C2014-18-08) for financial support Keywords: Friedel–Crafts acylation · green chemistry · ionic liquids · metal triflates · microwave chemistry [1] G A Olah, Friedel – Crafts Chemistry, Wiley, New York, 1973 [2] G Sartori, R Maggi, Advances in Friedel – Crafts acylation reactions: Catalytic and green processes, Taylor&Francis, Boca Raton, 2010 [3] E L Martin, L F Fieser, Org Synth 1935, 15, 77 [4] G D Johnson, Org Synth 1955, 35, 95 Asian J Org Chem 2015, 4, 482 – 486 www.AsianJOC.org 485 Ó 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Full Paper [48] M C Rodrigues Simoes, F P D Viegas, M S Moreira, M d F Silva, M M Riquiel, P M d Rosa, M R Castelli, M H d Santos, M G Soares, C Viegas, Mini-Rev Med Chem 2014, 14, – 19 [49] W Su, C Jin, Synth Commun 2004, 34, 4199 – 4205 [50] S A Weissman, D Zewge, Tetrahedron 2005, 61, 7833 – 7863 [51] Y Sudo, S Arai, A Nishida, Eur J Org Chem 2006, 752 – 758 Asian J Org Chem 2015, 4, 482 – 486 www.AsianJOC.org [52] J Vercouillie, M Abarbri, J L Parrain, A DuchÞne, J Thibonnet, Synth Commun 2004, 34, 3751 – 3762 Received: December 5, 2014 Published online on February 27, 2015 486 Ó 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim
Ngày đăng: 05/10/2023, 17:16
Xem thêm:
