Free radical-mediated acylation reactions using sulfonyl substituted oxime ethers have been studied. Our approach relies on the addition of alkyl radicals to C-N double bonds followed by β-fragmentation of sulfonyl group in the adduct to produce C-N double bonds.
Intermolecular radical acylation reaction of alkyl radicals with phenylsulfonyl methoxycarbonyl oxime ether and phenylsulfonyl acetyl oxime ether which were conveniently prepared via nitrosation reaction, afforded the oxime ether derivatives of α-keto esters and 1,2-diketones in high yield. These reactions were conducted with organotin compound [($Me_3Sn)_2$] under the photochemical condition [300 nm].
In order to achieve sequential intermolecular radical acylation, bis-methylsulfonyl-methanone-O-benzyl-oxime was prepared. Sequential intermolecular radical acylation of bis-methylsulfonyl-methanone-O-benzyl-oxime with two different alkyl iodides afforded the oxime ether derivatives of various ketone compounds, which were easily hydrolyzed to the corresponding ketones under acidic conditions. The synthesis of ketones was normally carried out by a three-step, one-pot procedure. This sequential radical acylation approach was successfully applied to syntheses of various cyclic ketones via intermolecular acylation, intramolecular cyclization, and intramolecular acylation.
Atom-transfer-mediated radical acylation was investigated to avoid the use of tin-based reagents, because of high cost and inherent toxicity of organotin derivatives. O-Benzyl-α-(methylsulfonyl)-formaldoxime and methyl sulfonyl ethoxycarbonyl oxime ether were used as a radical acceptor and iodine atom transfer by methyl radical was used as a method for generation of alkyl radicals. Along with iodine atom transfer reaction, dithiocarbonate (xanthate) group transfer reaction was also applied.
Nitromethylation of alkyl radicals was also studied using silyl nitronates as a radical acceptor. Though sood results were not obtained because of instability of silyl nitronates under photochemical condition [300 nm], alkyl iodides could be transformed to one-carbon homologated nitro compounds via intermolecular radical reaction.
분자간 라디칼 아실화 반응을 위하여 이미닐 탄소원자에 술포닐 치환기를 포함하는 옥심에테르 화합물을 합성하였다. 우선 페닐술포닐 메톡시카르보닐 옥심에테르 (11)와 페닐술포닐 아세틸 옥심에테르 (12) 화합물을 니트로소화 반응을 이용하여 손쉽게 합성할 수 있었으며 이들을 이용하여 다양한 요오드화 알킬 화합물을 유기 주석화물과 함께 300 nm 의 광화학적 조건하에서 반응시켰을 경우 α-케토 에스테르의 옥심 유도체와 1,2-디케톤의 옥심 유도체를 높은 수율로 얻을 수 있었다.
또한 이미닐 탄소원자에 두 개의 술포닐 치환기를 포함하는 비스-메틸술포닐-메탄온-O-벤질-옥심에테르 (69) 화합물을 합성하여 두 종류의 요오드화 알킬 화합물들과 연속적으로 분자간 라디칼 아실화 반응을 수행하여 다양한 케톤 화합물의 옥심 유도체를 얻을 수 있었으며 이들은 산성조건하에서 쉽게 케톤 화합물로 전환시킬 수 있었다. 케톤의 합성은 세가지의 반응을 한 용기내에서 연속적으로 수행하였다. 이러한 연속적 라디칼 아실화 반응은 분자간 라디칼 아실화 반응, 분자내 라디칼 고리화 반응, 그리고 분자내 라디칼 아실화 반응을 통화여 다양한 고리형 구조의 케톤 화합물을 합성하는 데에도 효과적으로 이용될 수 있었다.
한편 위와 같은 효과적인 라디칼 아실화 반응에 인체와 환경에 해로운 유기 주석화물이 사용됨으로 인하여 생화학적, 공업적 이용이 어려운 점을 해결하기 위해 라디칼 제조의 방법으로 유기 주석화물 대신 원자전이 반응을 이용한 라디칼 아실화 반응을 연구하였다. O-벤질-α-메틸술포닐-포름알독심 (137)과 메틸술포닐 메톡시카르보닐 옥심에테르 (153) 화합물을 합성하여 원자전이 반응을 이용해 연구한 라디칼 아실화 반응에서도 요오드화 알킬 화합물을 효과적으로 알데히드와 α-케토 에스테르의 옥심 유도체로 변환시킬 수 있었으며 요오드 원자의 원자전이 반응외에도 디치오카보네이트 그룹의 그룹전이 반응 또한 이용할 수 있었다.
마지막으로 실릴 니트로네이트를 라디칼 수용체로 사용하여 알킬 라디칼의 니트로메틸화 반응을 연구하였다. 실릴 니트로네이트 (178) 의 자외선에 대한 불안정성 때문에 좋은 수율은 얻지 못하였으나 실릴 니트로네이트 화합물을 이용 유기 주석화물과의 광반응을 통하여 요오드화 알킬 화합물의 니트로메틸화 반응을 수행할 수 있었다.
