Development of iridium-catalyzed C-N bond forming reactions

Abstract

아릴 아민 유도체들은 자연 화합물, 유기 합성, 의학 산업 및 전자 물질 산업에 있어서 응용 될 수 있는 중요한 물질 중에 하나이다. 이러한 이유로 탄소-질소 결합을 형성반응은 지난 100여년동안 많은 연구가 진행되어 왔고 현재까지 많은 연구가 진행되고 있다. 초반의 반응에서는 시작 물질을 할로젠화 아릴 물질과 같은 활성화 된 벤젠 유도체를 사용하였는데, 이를 위해서는 먼저 벤젠의 활성화 반응을 필요하게 된다. 이렇게 합성된 활성화 된 벤젠을 시작 물질로 사용하면 생성물의 높은 위치 선택성을 가질 수 있지만, 당량의 부산물이 생성 되므로 추가적인 정제 과정을 필요로 하게 된다. 따라서 현재에는 활성화 작용기가 없는 상태인 탄소-수소 결합을 직접 반응에 참가시켜 탄소-질소 결합을 형성하는 방법이 연구되어 오고 있다. 특히 펜타메틸사이클로펜타다이에닐 리간드와 이리듐 촉매를 이용한 탄소-수소 결합 화성화 반응들이 최근 많이 개발되고 있다. 본 연구에서는 이러한 이리듐 촉매 시스템을 사용하여 탄소-수소 결합 활성화 방법에 따른 탄소-질소 간 결합 형성 반응을 연구하였다. 첫째로, 이리듐 촉매 시스템을 이용하여 지향성기를 가진 벤젠 유도체의 오쏘 위치의 탄소-수소 결합을 선택적으로 활성화 시킴으로써 탄소-질소 결합을 형성하는 반응을 개발하였다. 이때 유기 아지드를 질소 재료로 사용함으로써 기존의 탄소-질소 결합 반응에서 사용하던 산화제를 사용하지 않을 수 있게 되었고, 부산물 또한 오직 질소 분자만이 형성됨으로 환경 친화적 반응이라 할 수 있다. 이러한 반응은 다양한 지향성기를 가지는 벤젠 유도체에서 적용 될 수 있으며, 생성된 물질은 유기 합성, 배위 결합 및 의약 화학 분야에서 사용 될 수 있다. 둘째로, 벤조산을 시작 물질로 사용하여 이리듐 촉매하에 유기 아지드를 질소 재료로 사용하는 탄소-질소 결합 반응을 개발하였다. 이 반응에서 생성된 물질은 의학적 활성을 가지는 헤테로사이클 물질들의 선구체로써 특히 의약화학에서 많이 응용되는 물질이다. 더 나아가 오쏘 위치가 치환된 벤조산의 경우 팔라듐 촉매 하에 탈카르복실화 반응을 통하여 카복실산 작용기가 제거 됨으로써 기존의 방법으로는 합성하기 어려운 메타위치가 치환된 벤즈아마이드를 합성 할 수 있다. 이러한 방법은 또한 파라 위치가 치환된 벤즈아마이드 합성 에도 적용 될 수 있다. 따라서 이러한 방법을 통해 오쏘 위치가 치환된 물질뿐만 아니라 메타 또는 파라 위치가 치환된 물질을 합성 할 수 있게 되었다.