알파, 베타-불포화 화합물들의 효과적인 베타-기능기화 방법의 개발

Abstract

Phosphoniosilylation 반응을 이용한 α,β-불포화 락톤과 α,β-불포화 에스터의 β-콘쥬게이션 첨가, β-아실화, β-알콕시카보닐화, α,β-불포화 락톤의 β-설페닐화, 그리고 α,β-불포화 락톤과 에논의 β-위치에 butyloxy 기가 첨가된 에폭시드 열림 반응과 말레이미드로부터 alkylidenesuccinimide의 합성에 대하여 연구하였다. α,β-불포화 락톤 및 에스터는 에논과 마찬가지로 triphenyphosphine(Ph3P)과 TBSOTf와의 phosphoniosilylation 반응이 잘 진행되었다. 또한 phosphoniosilylation 반응에 의하여 생성되는 포스포니움 염은 LDA에 의하여 일리드로 성공적으로 전환될 수 있었다. 위와 같은 공정에 의하여, α,β-불포화 락톤 1과 α,β-불포화 에스터 7로부터 생성된 일리드를 동일 용기 내에서 TMSOTf에 의해 활성화된 Michael 수용체와 반응한 후, 연이어 NH4Cl 포화 수용액 혹은 TBAF로 탈실리콘화함으로써 β-콘쥬게이션 첨가된 화합물 3a-f, 8a-e를 34～73%의 수율로 얻을 수 있었다. 이 네 단계 한 용기 공정 중 일리드를 친전자체인 acid halide 및 alkyl chloroformate와 아실화 반응 및 알콕시카보닐화 반응하여 TBAF으로 탈실리콘화하면 β-아실화된 α,β-불포화 락톤 4a-f와 α,β-불포화 에스터 9a-e 및 β-알콕시카보닐화된 α,β-불포화 락톤 5a-b와 α,β-불포화 에스터 10a-d가 22～78%의 수율로 얻어졌다. THF 용매 하에서 TBSOTf의 도움에 의한 일리드와 에폭시드와의 반응은 흥미롭게도 β-위치에 butyloxy 기가 첨가된 에폭시드 열림 반응으로 진행되어 β-위치의 butyloxy 기가 첨가된 α,β-불포화 락톤 11a-h, 고리형과 비고리형 에논 13a-z와 15a-h가 13～98%의 수율로 합성되었다. THP 용매에서는 β-위치에 pentyloxy 기가 첨가된 에폭시드 열림 반응으로 진행되어 β-위치의 pentyloxy 기가 첨가된 에논이 44～67%의 수율로 생성되었다. 그리고, α,β-불포화 락톤 및 에스터가 친전자체인 disulfide와 설페닐화 반응을 하여 β-설페닐화된 α,β-불포화 락톤 16a-e 및 에스터 17a-e를 38～71%의 수율로 합성하였다. 또한 α,β-불포화 이미드, 말레이미드로부터 phosphoniosilylation 반응 및 TMSOTf 존재 하에서 Wittig 반응 결과 alkylidenesuccinimide 19a-h를 54～85%의 수율로 얻을 수 있었다. 본 연구 결과로부터, phosphoniosilylation 반응과 친전자체와의 반응(Michael 반응, 아실화, 알콕시카보닐화, 에폭시드 열림 반응, 설페닐화, Wittig 반응) 조합에 의하여 α,β-불포화 락톤 및 에스터와 에논의 β-위치에 다양한 기능기를 한 용기 내에서 쉽고 효과적으로 도입할 수 있음을 알게 되었다.|Studied were β-conjugation addition, β-acylation and β-alkoxycarbonylation of α,β-unsaturated lactones and α,β-unsaturated esters, β-sulfenylation of α,β-unsaturated lactones, β-butyloxy group incoporated epoxide opening reaction of α,β-unsaturated lactones and enones, and the preparation of alkylidenesuccinimide from maleimide, through the phosphoniosilylation reaction. α,β-Unsaturated lactones and esters underwent the phosphoniosilylation reaction smoothly with triphenylphosphine(Ph₃P) and TBSOTf, as enone did. And phosphonium salts obtained via the phosphoniosilylation reaction could be converted to the corresponding ylides successfully by the use of LDA. Ylides derived from α,β-unsaturated lactones 1 and α,β-unsaturated esters 7 through the above process, were reacted with Michael acceptors in the presence of TMSOTf and were subsequently desilylationed with sat. NH₄Cl or TBAF, to give β-conjugated addition compounds 3a-f and 8a-e in 34～73% yields. In cases that the ylides were reacted with acid halides or alkyl chloroformates in the four step one-pot process, β-acylated α,β-unsaturated lactones 4a-f and α,β-unsaturated esters 9a-e or β-alkoxycarbonylated α,β-unsaturated lactones 5a-b and α,β-unsaturated esters 10a-d were obtained in 22～78% yields. In the reaction of the ylides with epoxides in THF the use of TBSOTf was necessary. Very interestingly, THF participates in the epoxide ring opening process with concomitant ring opening of THF itself. As a result β-butyloxy group incorporated epoxide ring opening occurred. Thus, β-butyloxy group incorporated epoxide ring opened α,β-unsaturated lacones 11a-h, cyclic and acyclic enones 13a-z and 15a-h were obtained in 13～98% yields. And, in the reaction of the ylides with epoxides in THP β-pentyloxy group incorporated epoxide ring opened cyclic enones were obtained in 44～67% yields. It was also found that ylides derived from α,β-unsaturated lactones and esters reacted well with disulfides to give β-sulfenylated α,β-unsaturated lactones 16a-e and esters 17a-e in 38～71% yields. And α,β-unsaturated imide, maleimide also attended this phophoniosilylation process, in combination with TMSOTf-assisted Wittig reaction to give alkylidenesuccinimides 19a-h in 54～85% yields. From these studies, we have shown that the phosphoniosilylation reaction can be combined with reactions of many electrophiles (Michael reaction, acylation, alkoxycarbonylation, epoxide ring opening, sulfenylation, and Wittig reaction), and thus various β-functionalizations of α,β-unsaturated lactones and esters, and enones can be executed very easily and effectively in the single pot.