Сложные эфиры относятся к наиболее важным классам соединений в органической химии. Простые эфиры известны своим приятным, часто фруктовым ароматом. Между тем, более крупные и сложные образцы имеют широкий спектр промышленного использования, от линз и увлажнителей до «зеленого» топлива (биодизель).
Обычный способ получения сложных эфиров — взаимодействие простых эфиров карбоновых кислот со спиртами. Этот процесс, известный как переэтерификация, обычно основан на использовании солей металлов в качестве катализаторов. Однако такие катализаторы обычно дороги и / или загрязняют окружающую среду.
Что еще хуже, если сложный эфир длинный и гибкий, он имеет тенденцию наматываться вокруг металлического центра за счет координационных связей. Эффективно связывая металл, это «хелатирование» останавливает реакцию.Теперь команда из Университета Нагоя разработала катализатор, который значительно расширяет диапазон субстратов для переэтерификации. Чтобы избежать хелатирования, исследователи использовали безметалловый катализатор, метилкарбонат тетраметиламмония (ТМС).
При правильных условиях TMC реагирует на месте со спиртом с образованием иона алкоксида, который затем атакует исходный сложный эфир с образованием сложного целевого сложного эфира с высокими выходами.По словам Манабу Хатано, соавтора исследования группы по зеленой химии, это не первый процесс с использованием алкоксидов для переэтерификации, но он, безусловно, является наиболее универсальным. «В предыдущих попытках использовались соли фосфония, но полученный алкоксид может этерифицировать только сам растворитель, которым должен быть диметилкарбонат (DMC). Это нормально, если вам нужен продукт, который может быть получен из DMC, но в противном случае вам нужны соли, устойчивые в более традиционных растворителях.
Наш новый TMC восполняет этот пробел ».Диапазон спиртов и сложных эфиров, которые можно комбинировать с помощью ТМС, действительно широк.
Аминоспирты могут принимать участие, даже если аминогруппа дезактивирует типичные металлические катализаторы за счет хелатирования. Также было сконструировано производное хинина с трехмерным мостиковым кольцом на стороне спирта. Между тем, среди сложноэфирных субстратов могут успешно вступать в реакцию сложные эфиры хиральных аминокислот, и чистота правильного энантиомера надежно сохраняется. Как и более ранние фосфониевые соли, новый катализатор также можно использовать для этерификации самого растворителя, что экономит деньги, когда растворитель попадает в цель.
«Этот катализатор, пригодный для вторичной переработки и не содержащий металлов, является подлинным примером экологически чистой химии», — говорит ведущий автор Казуаки Исихара. «Не только сам процесс является экологически чистым, но и мы можем использовать его для производства зеленого биодизеля, который представляет собой смесь сложных эфиров. Мы синтезировали сотни граммов основного биодизельного компонента, что довольно много для реакции в лабораторном масштабе. Это вселяет в нас уверенность в том, что реакцию можно распространить на промышленное производство ».