Baylis-Hillman 반응과 Aza-Ylide를 이용한 헤테로고리 화합물의 합성

Abstract

In this thesis, new synthetic approaches to nitrogen- or sulfur-containing heterocycles using the Baylis-Hillman (BH) reaction or aza-Wittig reaction (reaction of aza-ylides with carbonyl compounds) were disclosed. DABCO-assisted coupling reaction of 2,3-dihalo-1,4-naphthoquinones with activated alkenes was also described as an additional study. This thesis is consisted of five chapters. In chapter 1, the Baylis-Hillman reaction and aza-Wittig reaction were explained. Also, previous studies on the synthetic applications of these reactions, including our group’s work, were described. In chapter 2, the aza-Wittig reaction of azinoiminophosphoranes (aza-ylides) with cyclic anhydrides such as phthalic anhydride, maleic anhydride and 2,3-dimethylmaleic anhydride leading to the formation of 1,2,4-triazole-fused bi- or tri-cyclic molecules was introduced. In chapter 3, synthesis of tetrazole-fused heterocycles from the Baylis-Hillman adducts of 2-azidobenzaldehyde was described. The SN2′ addition of cyanide to the Baylis-Hillman acetate followed by intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition reaction afforded the expected 4H-tetrazolo[1,5-a][1]benzazepines. In chapter 4, the synthesis of 2H-thiochromenes through TiCl4-promoted reaction of 2-tert-butylthiobenzaldehydes with activated alkenes is described. Treatment of 2-tert-butylthiobenzaldehydes with activated alkenes in the presence of 1 equivalent of TiCl4 in 1,2-dichloroethane (DCE) at reflux temperature gave the expected 2H-thiochromenes without the production of BH adducts. Finally, chapter 5 describes α-vinylation of 2,3-dihalo-1,4-naphthoquinone with activated alkenes catalyzed by DABCO which we developed in the course of continuing studies on the synthesis of new heterocycles using the BH reaction. The reaction leads to a novel class of halovinylnaphthoquinones and di-vinylnaphtho-quinones, the latter are converted to anthraquinone derivatives in one step. The structures of new compounds were established on the basis of 1H NMR, 13C NMR, IR, GC/Mass, EA and HRMS spectroscopic data.; 본 논문에서는 Baylis-Hillman 반응과 aza-Wittig 반응을 이용하여 질소 또는 황을 함유한 헤테로 고리화합물의 새로운 합성 방법을 제시하였으며, 추가 연구로서 DABCO 촉매를 이용한 2,3-dihalo-1,4-naphthoquinone과 activated alkene의 커플링 반응을 소개하였다. 본 논문은 총 5 개의 장으로 구성되어 있다. 제 1 장에서는 Baylis-Hillman 반응과 aza-Wittig 반응에 대한 설명과 이들 반응을 이용한 합성 예들을 본 연구실의 결과물들과 함께 소개하였다. 제 2 장에서는 azinoiminophosphorane (aza-ylide)과 cyclic anhydride 간의 aza-Wittig 반응이 소개되었으며, phthalic anhydride, maleic anhydride, 2,3-dimethylmaleic anhydride 등의 cyclic anhydride들을 이용하여 1,2,4-triazole이 연결된 헤테로고리 화합물들의 합성에 대하여 기술하였다. 제 3 장에서는 2-azidobenzaldehyde의 Baylis-Hillman 생성물로부터 tetrazole이 연결된 헤테로고리 화합물의 합성방법에 대해 설명하였다. SN2′ 반응을 이용하여 Baylis-Hillman acetate에 cyanide를 첨가한 후 분자내 1,3-dipolar cycloaddition 반응을 통하여 4H-tetrazolo[1,5-a][1]benzazepine 을 얻을 수 있었다. 제 4 장에서는 TiCl4 하에서 2-tert-butylthiobezaldehyde와 activated alkene의 반응으로부터 2H-thiochromene을 합성하는 방법에 대하여 소개하였다. 1당량의 TiCl4 를 넣고 2-tert-butylthiobezaldehyde와 activated alkene을 1,2-dichloroethane에서 환류반응시켜 예상된 생성물인 2H-thiochromene을 one-pot 반응을 통하여 얻을 수 있었으며, 중간체인 Baylis-Hillman 생성물은 얻어지지 않았다. 마지막으로 제 5 장에서는 DABCO 촉매를 이용한 2,3-dihalo-1,4-naphthoquinone과 activated alkene 의 α-vinylation 에 대하여 설명하였다. 본 반응을 이용하여 halovinylnaphthoquinone과 di-vinylnaphthoquinone을 얻을 수 있었으며, di-vinylnaphthoquinone으로부터는 thermal 반응을 통하여 anthraquinone 유도체들을 합성할 수 있었다. 본 연구에서 얻어진 신규 화합물들의 구조는 1H NMR, 13C NMR, IR, GC/Mass, HRMS 원소분석 자료들을 이용하여 규명하였다.