Studies on the Metal-Catalyzed Synthesis of N-Heterocyclic Compounds

Abstract

Heterocycles commonly found in various bioactive natural products, pharmaceuticals, and organic materials have endless practicality. Therefore, as a target molecule for many organic chemists, cyclization reactions via various transition metal catalysts and organocatalysts have been developed over the past decades. In particular, studies on the use of inexpensive starting materials, mild reaction conditions, and the development of efficient, selective reaction have been actively conducted around the world. However, the development of efficient synthesis methods remains challenging. In this thesis, the following subjects are covered. 1) Pd(II)/Cu(II)-catalyzed regio- and stereoselective synthesis of (E)-3-arylmethyleneisoindolin-1-ones using air as the terminal oxidant, 2) Pd-catalyzed regioselective synthesis of 1-hydroxycarbazoles under aerobic conditions, 3) facile one-pot synthesis of 2-aminoindoles from simple anilines and ynamides, 4) divergent syntheses of indoles and quinolines involving N1−C2−C3 bond formation through two distinct Pd catalyses. The above topics suggest a new and efficient synthetic method of heterocyclic compounds such as indoles, isoindolinones, quinolines, and carbazoles. The oxidative cyclization reaction of the transition metal catalyst is carried out with an intermolecular or intramolecular bond formation reaction using metal salts such as palladium, copper, gold, and silver. |천연물, 의약품 및 다양한 유기재료에서 흔히 발견되는 다양한 기능성 헤테로 고리 화합물은 그 활용 가능성이 무궁무진하다. 따라서 많은 유기화학자들의 타겟물질로써 지난 수십년간 다양한 전이 금속 촉매 및 유기 촉매를 매개로한 고리화 반응이 다양하고, 빠르게 개발되어 왔다. 특히 값싼 원재료 물질의 사용, 온화한 반응 조건, 짧고 선택적인 반응 단계를 가진 고효율, 고선택성의 새로운 유기 반응 개발에 대한 연구가 전세계에서 활발히 이루어지고 있다. 그러나 아직도 연속적 혹은 한단계 반응의 경제성, 범용성, 재현성, 용이성 및 친환경성 등의 효율적인 합성법의 개발은 도전적인 연구 과제로 남아있다. 본 논문에서는 1) 팔라듐과 구리 촉매하에서 산화제로 공기중의 산소를 사용하여 위치 및 입체 선택적인 아이소인돌리논을 선택적으로 합성하는 방법, 2) 팔라듐 촉매하에서 위치 선택적인 1-하이드록시카바졸을 효율적으로 합성하는 방법, 3) 아미네이션 반응과 고리화 반응을 한 용기 안에서 연속적으로, 간단한 출발물질인 아닐린과, 아인아마이드로부터 2-아미노인돌을 합성하는 방법, 4) 팔라듐 촉매의 종류를 조절하여 같은 출발물질로부터 인돌 혹은 퀴놀린을 선택적으로 합성하는 방법을 다루고 있다. 위의 주제들은 기능성 헤테로고리화합물인 인돌, 아이소인돌리논, 퀴놀린, 카바졸의 새롭고 효율적인 합성법을 제시한다. 이러한 전이금속 촉매 매개의 산화성 고리화 반응은, 팔라듐, 구리, 금, 은 등의 금속염을 이용하여 분자내 또는 분자간 결합 형성 반응을 수반하여 진행된다.