전이금속 촉매를 이용한 선택적 C-S 결합 형성 방법론 연구

Abstract

화합물의 C-S 결합은 유기화합물, 천연물, 의약품, 재료 물질등을 합성하는 데에 필요한 중간체에서 자주 발견되는 결합이다. 전이금속 팔라듐, 니켈, 로듐, 구리 등을 촉매로 사용하여 결합을 효율적으로 합성하는 방법을 찾는 연구가 지속되고 있다. 다양한 화합물의 Caryl-S 결합을 형성하기 위해 aryl halide와 다양한 aryl, aliphatic thiol을 이용한 결합반응이 많이 연구되었다. 그러나 Caryl-S 결합 합성의 반응 조건은 대부분의 경우 강염기나 높은 온도를 필요로 하는 제한점을 가지고 있다. 본 연구에서는 aryl halide보다 반응성이 높고 전이금속 촉매를 사용한 다양한 C-heteroatom 결합 형성 연구에 적용이 가능한 diaryliodonium salt와 aliphatic thiol을 이용해 효율적이고 온화한 조건의 C-S 결합 형성 반응을 연구하였다. 10 mol% Cu2O와 약염기인 NaHCO3를 이용하여 상온 조건에서 최적화 조건을 찾아내었고 기존에 연구된 조건보다 온화한 조건에서 다양한 작용기를 갖는 hydroxylalkyl aryl sulfdie를 합성할 수 있었다. Caryl-S 결합 형성 방법은 많이 보고되어 있는 반면에 Cvinyl-S 결합 형성 방법은 많이 보고되어있지 않다. Cvinyl-S 결합 형성을 위한 출발 물질로서 vinyl halide을 이용한 합성 방법이 보고되었다. 최근 vinyl halide의 불안정성을 보완하기 위해 vinyl triflate를 출발물질로서 사용하는 방법이 보고되었다. 다양한 방법으로 vinyl sulfide 화합물을 합성하는 연구가 지속되고 있다. 기존의 vinyl sulfide 화합물 합성법은 vinyl halide, vinyl triflate와 aryl thiol이나 1차 alkyl thiol을 반응시켜 얻는 연구들이 발표되어 왔다. 본 연구에서는 vinyl triflate와 thioglycolic acid를 사용하여 2-(vinylthio)acetic acid를 효율적으로 합성하는 조건에 대해 다룬다. Pd2(dba)¬3 1 mol%, xantphos 2 mol%를 촉매와 리간드로 하여 출발물질의 반응성에 따라 약염기인 NaHCO3와 K3PO4를 사용하였고 용매 DME, 100 oC, 70 oC 조건에서 다양한 2-(vinylthio)acetic acid 화합물을 합성할 수 있었다. | C-S bond often appears in organic, natural, pharmaceutical and biochemical substances. Many methods have been investigated to synthesis C-S bond effectively using transition metals such as palladium, nickel, rhodium and copper. The purpose of this research is to study the synthetic methods for hydroxyalkyl aryl sulfide and 2-(vinylthio) acetic acid using copper or palladium as catalysts. Reaction of aryl halide and various aryl or aliphatic thiol to form Caryl-S bond has been extensively studied. However the prior studies have limitations on harsh reaction conditions: use of strong base, high temperature etc. This study introduces copper-catalyzed Caryl-S bond formation between diaryliodonium salt and aliphatic thiol under mild conditions. The reaction conditions are optimized as follows: 10 mol% Cu2O, NaHCO3, room temperature. The optimized reaction conditions were applied to synthesize various hydroxyalkyl aryl sulfides substrates having base-sensitive functional groups or high temperature were well tolerated under the reaction. Cvinyl-S bond formations are rarely reported whereas various methods for Caryl-S bond formation have been known. Cvinyl-S bonds are generally prepared from some aryl thiol and aliphatic thiol are used to cross-couple with vinyl halides. Vinyl halides are known instable and recently vinyl triflates have been reported as substitues for vinyl halides. This work introduces effective synthesis of 2-(vinylthio)acetic acid from vinyl triflate and thioglycolic acid via palladium catalyzed Cvinyl-S bond formation.