구리 촉매를 이용한 효율적인 C-O 및 C-S 결합 방법론 연구

Abstract

화합물의 C-O 및 C-S 결합은 유기화합물, 천연물, 제약, 생화학적 물질들의 중요한 중간체에서 자주 발견되는 결합으로 팔라듐, 니켈, 로듐 등 전이금속을 촉매로 사용하여 결합을 효율적으로 합성하는 조건을 찾는 연구가 지속되고 있다. 그 중 구리 촉매는 값이 싸고 다루기 쉬운 장점이 있어 이를 이용한 합성법이 활발히 연구되었다. 다양한 화합물의 Caryl-O 결합을 위해 aryl halide와 다양한 aryl, aliphatic alcohols 이용한 결합반응이 많이 연구 되었다. 그러나 이러한 합성의 반응 조건은 강염기를 사용하거나 높은 온도를 필요로 하는 등의 제한점을 갖고 있다. 본 연구에서는 aryl halide 보다 반응성이 높아 다양한 합성연구에 적용 되고 있는 diaryliodonium salt와 aliphatic diol을 이용해 효율적이고 온화한 조건의 Caryl-O 결합 반응을 연구하였다. 2 mol%의 Cu2O를 이용하여 중성과 상온 조건에서 최적화 조건을 찾아내었고 강염기나 고온의 반응조건에 민감한 작용기를 포함하여 다양한 작용기(알킬기, 하이드록시기, 에스터기, 케톤기 등)를 가진 aryl akyl ether 화합물을 10분 이내에 70-96%의 수율로 합성 할 수 있었다. Caryl-S 결합 형성을 위한 출발물질로서 aryl thiol을 합성에 많이 이용한다. Aryl thiol은 쉽게 산화되어 diaryl sulfide로 변환되어 저장이 용이하지 못하며, aryl thiol의 대체화합물로서 diaryl disulfide를 이용하곤 한다. Diaryl disulfide는 쉽게 aryl thiol로 환원되어 반응에 쓰일 수 있다. 따라서 다양한 방법으로 diaryl disulfide 화합물을 합성하는 연구가 지속되고 있다. 기존의 disulfide 결합을 합성하는 방법에는 sulfur powder 또는 Na2S 등 금속 황 화합물, 유기시약 등을 이용하여 합성한 연구들이 발표되어 왔다. 본 연구에서는 disulfide결합을 합성하는 새로운 sulfur source로 유기 시약인 thioglycolic acid를 이용하여 aryl iodide에 Cu(OAc)2.H2O를 촉매로 하여 약염기인 K2CO3, 그리고 용매 DMSO/H2O 2:1, 120 oC에서 조건으로 다양한diaryldisulfide 결합 화합물을 73-90%의 수율로 합성할 수 있었다.