4-Oxo-2-alkenylphosphonate have been synthesized from phosphonoalkyl-2-isoxzolines via their eliminative ring opening by treatment with LDA and subsequent hydrolysis with titanium(III) chloride. The overall synthetic procedure presents a new method for regioselective g-acylation of allylic phosphonate presents a new method for regioselective g-acylation of allylic phosphonates. The potential of 4-oxo-2-alkenylphosphonates as useful building blocks for synthesis of polyethylene-structured natural compounds has been verified by their olefination with aldehyde, affording dienones. Also 4-oxo-2-alkenylphosphonates have been synthesized via aliphatic Friedel-Crafts acylation of allyl- and vinylsilanes and base-promoted double bond migration in excellent yields. The silylated allylic phosphonates as intermediates were obtained from vinylic phosphonates as well as allylic phosphonates. In addition, the regioselective Friedel-Crafts acylations of allylic or vinylic silane were successfully used for 4-oxo-2-alkenylsulphones which are regarded as another olefination precursors for polyethylenic chain.
The γ -silylated allylic phosphonates were also successfully applied to dienenyl silanes and α -alkylated β -carboxylic acid phosphonates. The treatment of allylphosphonates with LiHMDS, followed by successive addition of chlorotirmethylsilane and carbonyl reagent, afforded various substituted dienylsilanes. α -alkylated β -carboxylic acid phosphonates were synthesized by ozonolysis and oxidative treatment of α -alkylation of γ -silylated allylic phosphonates and these compounds were transformed to diethyl phosphonoester, amide, and thioester, through acid chloride as an intermediate.
In the synthesis of bioactive phosphonates compounds, carbohydrates analogues such as 1,2-oxaphospholene 2-oxides and 1,2-oxaphospholane 2-oxides, and sarkomycin analogues which have been regarded as important antitumor agents, were synthesized. The phosphorylated sarkomycin analogues were prepared by 5-exo-type radical cyclization with 1-bromo-4-oxo-6-phenyl-5-hexynylphosphonate in the presence of the catalytic amount of AIBN. 1,2-oxaphospholene 2-oxides were synthesized by treatment of allylic phosphonate containing electron-withdrawing group such as cabalkoxy and carbonyl group, at a-position of phosphonate group with mCPBA in the presence of an equivalent amount of $MgSO_4$ as a Lewis acid, and these synthesized 1,2-oxaphospholene 2-oxides were exposed to alkyl lithiums and alkyl Grignard reagents to give both of 1,2-addition and 1,4-addition products. i.e. 1,2-oxaphospholane 2-oxides and dialkyl cuprates underwent exclusively 1,4-addition (Michael addition) with high stereoselectivity
Carbonyl Reagents로 부터 이중결합을 형성하는 반응은 carbon-carbon 결합을 형성할 수 있는 용이한 방법으로 다양한 유기반응에 쓰일 뿐만 아니라 polyene으로 구성되어 있는 고분자 혹은 conjugated chain 을 갖는 천연물 합성에 많이 응용되고 있습니다. 이러한 이중결합 형성반응은 일반적으로 phosphorus(P), sulfur(S), silicon(Si), Boron(B), Arsenic(As), Tellurium(Te), 등의 Heteroatom 으로 이루어진 전구체로부터 합성되는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서는 이러한 이중결합 형성 반응을 일으킬 수 있는 전구체중에서 enone, diene, dienone, polyene, 등의 conjugated olefin 을 갖는 화합물 합성에 이용되는 전구체 합성과 응용에 관한 연구와 이중결합 형성 반응뿐만 아니라 생화학적 요인으로 각광을 받고 있는 다양한 phosphonate 화합물 합성에 관한 연구를 수행하였습니다.
4-phosphonylcrotone 화합물은 다양한 치환기를 갖는 diene이나 polyene과 같은 conjugated chain을 형성할 수 유용한 전구체로서 각광을 받았으나 서로 다른 치환기를 각기 선택적으로 도입한 4-phosphonylcrotone 화합물의 효과적인 합성방법 부족으로 실제로 polyene 형성실험에 응용되지 못 하였습니다. 이러한 문제점, 즉 여러가지 치환체를 서로 다른 위치에 선택적으로 도입 할 수 있는 방법을 개발하기 위하여 다각적인 노력을 한 결과, 질소와 산소를 포함하고 있는 헤테로 고리형 화합물인 isoxazolin을 알릴포스포네이트에 형성한 후에 이를 다시 고리 열림 반응과 산화반응을 통해서 좋은 수율로 합성할 수 있었습니다. 그러나 이 방법은 여러가지 치환기를 선택적으로 도입하는 데는 유리한 결과를 보였으나 특정위치에 치환기 도입이 어렵다는 제한점을 갖기에 이를 극복하기 위하여 알릴포스포네이트에 실리콘을 도입한 후에 실리콘의 친전자반응을 통해서 4-phosphonylcrotone 을 합성할 수 있었고 이것은 모든 치환기의 도입에 매우 유리한 결과를 보였습니다.
4-phosphonylcrotone 을 합성하는 방법중 실리콘의 친전자 반응을 이용한 방법은 polyene 형성실험에 역시 유용하게 쓰일 수 있는 4-sulphonylcrotone 을 합성하는 것에도 매우 효과적임을 나타냈습니다. 또한 4-phosphonyl 혹은 4-sulphonylcrotone 형성반응을 진행할 수 있었던 중간체인 Silylated allylphosphonate 는 Diels-Alder 반응이나 dienone을 형성할 수 있는 conjugated dienyl silane 의 유용한 전구체임을 밝혔습니다. 이 연구는 올레핀화 반응을 일으킬 수 있는 헤테로 원자중 phosphorus를 이용하는 Wittig 형태의 반응과 silicon을 이용하는Peterson 형태의 반응성의 차이와 분자내의 전자밀도 차이를 이용한 결과로 얻을 수 있었으며, 이 방법은 치환체를 선택적으로 가질 수 있는 conjugated dienyl silane의 효과적인 합성방법임을 밝혔습니다.
포스포네이트를 함유한 생리활성이 예측되는 화합물 합성에 있어서 antibacterial, antiphage, antitumor activity 나타내는 천연물 sarkomycin 의 carboxylic acid 기능기를 생체내에서 유사하게 행동하지만 가수 분해반응에 있어서만 다른 특성을 보여서, 일반적으로 carboxylic acid 의 isoster 라고 불리는 포스포네이트 기능기로 대체한 analgue를 radical cyclization 을 통해서 합성하였습니다. 또한 5, 6 각형 고리형 Cyclic phosphonate 화합물은 carbohydrate의 유사체로 다양한 생리활성을 나타내는 물질로 알려져 있습니다. 한 예로 hexapyranose analogues 인 경우 carbohydrate 에 연결된 biological process에 중요단계를 통제할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 이러한 cyclic phosphonate 의 합성에 관한 많은 논문이 최근 발표되고 있는데, 이러한 cyclicphosphonate의 입체선택적 합성에 용이 할 것이라 보이는 cyclic vinylphosphonate의 이용은 실제로 많은 어려움이 있었습니다. 이를 극복하기 위하여 electron withdrawing group을 도입하려 하였고 이는 알릴포스포네이트로부터 cyclic vinylphosphonate 를 적절한 촉매$(MgSO_4)$ 하에서 oxidation과 cyliczation을 통해서 합성했으며 이러한 cyclic vinylphosphonate에 conjugate 첨가반응을 통해서 고리형 sugar analogs를 입체선택적으로 합성할 수 있었습니다.
