Free radical-mediated acylation reactions using α-substituted oxime ethers have been studied. Our approach relies on addition of the alkyl radicals to C-N double bonds followed by β-fragmentation of the adduct to produce C-N double bonds such as oxime ethers.
The efficiency of thiohydrazonate, oximoyl chloride, oximoyl cyanide, thioimidate, sulfinyl oxime ether and sulfonyl oxime ether as radical acceptors has been studied. Under photochemical condition with $(Bu_3Sn)_2$, the reactivity was shown in the order $PhSO_2$ > PhSO > Cl > PhS. This trend was in accordance with LUMO energy calculation by MOPAC with AM1 parametrization.
Intramolelular addition of alkyl radicals to phenylsulfonyl oxime ethers with $(Bu_3Sn)_2 /hν$ (300nm) afforded 5- and 6-membered cyclic oximes in high yields. Tandem cyclization was also achieved by using the phenylsulfonyl oxime ether as a radical acceptor.
In order to achieve intermolecular acylation reaction, O-benzyl-α-(phenylsulfonyl)-formaldoxime and O-benzyl-α-(phenylsulfonyl)-acetaldoxime were prepared from the corresponding oximes by three-step sequences in good yields. The intermolecular addition of primary, secondary and sterically hindered tertiary alkyl iodides to O-benzyl-α-(phenyl-sulfonyl)-formaldoxime and O-benzyl-α-(phenylsulfonyl)-acetaldoxime with $(Me_3Sn)_2 /hν(300nm)$ afforded the acylating compounds. All oxime ethers exist as an equilibrium mixture of cis and trans isomer and were easily hydrolyzed to the corresponding aldehyde or ketone under acidic condition.
The approximate rate constants for intermolecular additions of alkyl radicals to phenylsulfonyl oxime ethers have been determined to be $k_a=9.6×10^5M^{-1}s^{-1}$ at 25℃ for O-benzyl-α-(phenylsulfonyl)-formaldoxime and $k_a=7.3×10^4M^{-1}s^{-1}$ at 60℃ for O-benzyl-α-(phenylsulfonyl)-acetaldoxime, indicating that additions are fast and highly efficient process.
알파 위치가 치환된 옥심 에테르 유도체를 이용하여 아실기를 도입하는 새로운 라디칼 반응을 연구하였다. 먼저 페닐티오히이드라조네이트, 옥심모일 크로라이드, 옥심모일 시안나이드, 티오이미대이트, 술피닐 옥심 에테르, 술포닐 옥심 에테르를 합성하였다. 이러한 옥심 에테르 유도체를 알킬 라디칼에 대한 라디칼 받게로 이용하여 비스트리부틸틴을 사용한 300nm의 광화학적 조건에서 반응 시켰을때 옥심 화합물들을 얻을수 있었다. 이들의 치환기의 구조에 따른 반응성은 페닐 술폰 > 페닐 술핀 > 클로라이드 > 페닐티오 순임을 알게 되었다.
가장 좋은 반응성을 나타내는 페닐술포닐 옥심 에테르를 이용해서 고리화 반응을 시키면 오각형과 육각형의 고리 화합물을 좋은 수율로 얻을 수 있었다. 분자간의 아실화 반응을 위하여 O-벤질-알파-페닐술포닐-포름알독심과 O-벤질-알파-페닐술포닐-아세트알독심을 각각의 옥심으로부터 세 단계를 통하여 높은 수율로 얻을 수가 있었다.
이를 이용하여 포밀화와 아세틸화 반응을 핵사메틸다이틴을 사용한 300nm의 광화학적 조건에서 시켰다. 이때 일차, 이차 그리고 삼차 알킬 라디칼 주게의경우 여러 가지의 알독심과 케톡심을 높은 수율로 얻을수 있었다. 또한 이들은 고리화와 분자간 첨가 반응 또는 분자간 첨가화와 고리 반응을 연속적으로 시켜 다양한 구조의 옥심기를 유도할 수가 있었다. 이들은 시스와 트란스 이성질체의 혼합물이 평형을 이루고 있으며, 산성 조건에서 쉽게 케톤이나 알데히드기로 바꿀 수가 있었다.
일차 알킬 라디칼과 페닐 술포닐 옥심 에테르의 분자간 반응 속도를 측정하였다. O-벤질-알파-페닐술포닐-포름알독심의 경우는 25℃에서 $k_a=9.6×10^5M^{-1}s^{-1}$이고 O-벤질-알파-페닐술포닐-아세트알독심의 경우는 60℃에서 $k_a=7.3×10^4M^{-1}s^{-1}$의 값을 얻었다. 이들의 결과는 두가지 경쟁 반응을 통하여 재확인하였다.
