Herein, efficient chiral recognition of phosphine oxides with octahedral indium complexes was demonstrated. Direct chiral analysis of in situ-prepared phosphine oxides formed using phosphines and hydrogen peroxide was conducted effectively via 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). Sufficient peak resolution of chiral phosphines was obtained consistently, thereby enabling the reliable determination of absolute chirality. Rational 1:1 binding models based on experiments and density functional theory calculations have been proposed.
In addition, we present a novel approach for the chiral recognition of phosphates using cationic octahedral cobalt complexes. By utilizing $^{31}P$ NMR spectroscopy, we were able to accurately measure the enantiopurities of chiral phosphoric acids after forming ion pairs with the cobalt complexes. Furthermore, we were able to achieve an optical resolution of a phosphoric acid with an enantiomeric excess of greater than $99%$.
Moreover, we present a novel $^{19}F$ labeling protocol for $^{19}F$ NMR spectroscopy based carboxylic acid containing metabolite analysis. The amide coupling reagent, pivaloyl chloride, exhibited substantial reactivity with thiol, amine, alcohol, and carboxylic acid groups. Particularly noteworthy was its selective activation of carboxylic acids, effectively deactivating the other functional groups, and ultimately enabling the specific $^{19}F$ labeling of carboxylic acids using 2-fluoroaniline. Utilizing this newly developed $^{19}F$ labeling method, we identified and quantified carboxylic acid metabolites in human plasma. This novel analysis method can be a valuable tool, providing invaluable insights into the metabolic status of living organisms.
In addition, a chiral imidazoline ligand library was constructed to study the reactivity and selectivity in several transition metal catalyzed reactions. In the palladium-catalyzed amine addition reaction of 3-cyclopentene-1-methanol, the imidazoline-type ligands showed superior reactivity and enantioselectivity compared to the oxazoline-containing ligands.
Finally, we developed a visible-light-driven hydroacylation reaction for unactivated alkenes using readily available acyl chlorides as radical precursors. By using cyclohexene as a solvent and hydrogen donor along with an alkene substrate, it was shown that about 20 ketones could be successfully synthesized under mild reaction conditions.
이 연구에서는 음이온성 팔면체 인듐 착물을 이용한 포스핀 산화물의 효율적인 카이랄 인식에 대해 입증하였다. 포스핀과 과산화수소를 사용하여 형성된 포스핀 산화물의 카이랄 분석이 $^{31}P$ 핵자기공명 분광법을 통해 분리 절차 없이 효과적으로 수행되었다. 카이랄 포스핀의 충분한 피크 분해능이 일관되게 얻어졌으며, 이를 통해 절대 카이랄성 역시 분석할 수 있었다. 적정 실험과 밀도 범함수 이론 계산을 기반으로 한 합리적인 1:1 결합 모델을 제안하였다.
다음으로 양이온성 팔면체 코발트 착물을 이용한 인산염의 카이랄 인식을 제시하였다. 코발트 착물과 인산염의 이온쌍을 형성한 후 $^{31}P$ 핵자기공명 분광법을 활용하여 카이랄 인산의 거울상순도를 정확하게 측정할 수 있음을 보였다. 또한, 코발트 착물을 사용하여 인산을 높은 광학 순도로 물리적으로도 분리할 수 있음을 보였다.
이어서 $^{19}F$ 핵자기공명 분광법 기반 카르복실산 함유 대사산물 분석을 위한 새로운 불소 라벨링 프로토콜을 제시한다. 아마이드 커플링 시약인 염화피발로일은 티올, 아민, 알코올 및 카르복실산 그룹과 높은 반응성을 나타내며, 카르복실산을 선택적 활성화, 다른 작용기를 효과적으로 비활성화하고 궁극적으로 2-플루오로아닐린을 사용하여 카르복실산의 $^{19}F$ 라벨링을 선택적으로 가능하게 하였다. 이 불소 라벨링 방법을 활용하여 인간 혈장에서 카르복실산 대사산물을 식별하고 정량화할 수 있음을 보였다. 새로 개발된 이 분석법은 생체액 분석에 활용되어 생명체의 대사 상태에 대한 통찰력을 제공할 것이다.
덧붙여서 카이랄 이미다졸린 리간드 라이브러리를 구축하여 여러 전이 금속 촉매 반응에서의 반응성과 선택성을 연구하였다. 팔라듐 촉매에 의한 3-사이클로펜텐-1-메탄올의 아민 첨가 반응에서 이미다졸린 타입의 리간드가 옥사졸린을 함유하는 리간드에 비해 우수한 반응성과 거울상 선택성을 나타냈다.
마지막으로 쉽게 이용 가능한 염화아실을 라디칼 전구체로 사용하여 활성화되지 않은 알켄에 대한 가시광 촉매에 의한 수소화아실화 반응을 개발했다. 사이클로헥센을 알켄 기질과 함께 용매 및 수소 공여체로 사용함으로써 온화한 반응 조건에서 약 20개의 케톤을 성공적으로 합성 가능함을 보였다.
