Iridium-catalyzed C-H amidation with weak-coordinating carbonyl directing groups

Abstract

탄소-수소 결합은 유기 분자의 기본 골격을 이루고 있는 만큼 이를 직접적으로 다른 작용기로 치환하는 반응은 유기 합성 화학에 있어 효과적인 도구를 제공할 것이다. 전이금속 촉매와 기질의 배위 유도 작용기를 이용하여 탄소-수소 결합을 탄소-탄소 혹은 탄소-헤테로원자 결합으로 치환하는 반응은 입체선택적이고 직관적인 탄소-수소 결합의 변형을 가능케 해 왔다. 하지만 강하게 배위하는 작용기들을 이용하여 탄소-수소 결합을 변형하는 방법은 활발히 보고되어 온 반면 카보닐 등 약한 유도 작용기들은 전이상태 및 중간체의 높은 에너지로 인해 그 이용이 많이 보고되어 있지 않다. 본 연구에서는 약한 유도 작용기인 케톤과 에스터를 이용하여 이리듐 촉매와 아지드 화함물로 위치 선택적인 sp2탄소-수소 결합의 아미드화 반응을 개발하였다. 본 탄소-질소 결합 형성 반응은 완만한 조건 하에서 이루어졌으며 방향족성 탄소-수소와 함께 올레핀 탄소-수소 결합 역시 아미드화시킬 수 있었다. 매커니즘적인 측면으로 케톤 배위 유도 작용기를 지닌 아세토페논과 촉매 사이의 고리형 중간체가 합성 및 분리되어 결정 구조가 분석되었다. 낮은 온도에서의 13C NMR 연구는 이리듐 모노아세테이트 화합물이 활성 촉매 형태임을 암시하였다. 본 연구에서의 완만한 조건과 낮은 온도, 유도 작용기로 사용된 케톤과 에스터 자체의 유기 합성 과정에서의 유용성 등을 고려할 때 본 아미드화 반응은 합성 화학에 있어 유용한 합성 방법을 제공할 수 있을 것으로 보인다.