1. Olefin Metathesis of Conjugated Enynes
We demonatrated that the olefin metathesis of conjugated enynes with alkenes by use of a pyridine substituted ruthenium carbene catalyst. Although the chemical yields obtained were moderate with the use of the present catalytic system, it is an important result considering the utility of conjugated enynes in materials science and synthesis of biolactive molecules.
In cross- metathesis, we can observe that the generated enynes have enhanced (Z)-olefin selectivities and the extent of that selectivity reaches up to >25:1 with a certain type of enyne substrate. It should be noted that the (Z)-selectivity observed in this study is highly unusual considering the fact that, in general, (E)-alkenes are favorably formed from the cross-metathesis between alkenes.
On the other hand, intramolecular version of conjugated enyne metathesis affords a novel molecular skeleton of cyclic conjugated trienes, which is a highly useful building block in organic synthesis and is extremely difficult to be accessed with previously reported procedures. In addition, the synthetic utility of the generated cyclic conjugated trienes has been investigated by a Diels-Alder reaction. All substrates which were treated with tetracyanoethylene dienophile produced the desired cyclo-adduct in quantitative yields at mild condition within 10 minutes.
2. Synthetic Study on (+)-Allosedamine
A concise synthesis of an (+)-allosedamine has been achieved by the hydrolytic kinetic resolution and ruthenium catalyzed ring closing metathesis. In this study, hydrolytic kinetic resolution (HKR) was used to obtain a high diastereoselective epoxide as a key intermediate. HKR has advatageous relative to the other reported methodolgy not only because of the simple reaction condition but also the reproducibility of diastereoselectivity in product. In addition, we could easily obtain the chiral styrene oxide, starting material of our synthetic scheme, from the cheap racemic styrene oxide using HKR.
Ruthenium catalyzed RCM was adopted to efficiently construct the required piperidine ring. The optimization of ring closing was investigated by several types of ruthenium catalysts. Of those the second generation ruthenium catalyst was the best fit to synthesize a dehydropiperidine moiety.
1. Olefin Metathesis를 이용한 콘쥬게이션된 Enyne 분자의 반응성에 관한 연구
컨쥬게이션된 Enyne 분자는 생물학, 재료과학, 고분자 화학등 다양한 분야에서 이용되고 있는 핵심 구성성분이다. 그러나 기존의 합성방법은 여러 가지 첨가제를 넣어야하고, 사용할 수 있는 알켄의 유도체가 매우 한정되어 있다는 데 큰 문제점이 있다. 최근에 탄소-탄소 이중결합의 metathesis를 이용하는 루테늄 카벤 촉매의 개발이 컨쥬게이션된 enyne 분자의 합성방법에 대한 하나의 가능성을 제시하였고, 이를 통해 기존의 단점을 극복할 수 있는 새로운 합성 방법을 확인할 수 있다.
먼저, 기존에 보고 되었던 1세대, 2세대 Grubbs 촉매를 통해 컨쥬게이션된 enyne과 다른 알켄 분자 사이의 반응성을 조사 하여 보았으나 촉매의 활성이 전혀 나타나지 않는 현상을 관찰 하였다. 이러한 현상이 나타나게 되는 근본적인 이유는 루테늄 촉매의 중심 위치에 enyne 기질이 배위 결합되어 촉매의 반응성을 떨어뜨리는 것으로 설명 될 수 있다. 이와 같은 촉매와 기질 사이의 배위 결합 현상은 핵자기 공명 분광 분석법과 적외선 분광 분석법을 통해 확인 할 수 있다.
최근에 새로 보고된 피리딘 리간드를 가지는 Grubbs 촉매를 이용해서 반응성을 확인 해본 결과, 분자간 반응 시 여러 알켄 기질에 대해서 원하는 화합물을 선택적으로 합성할 수 있었으며, 나타날 수 있는 두 가지 이성질체 중 한 분자가 주생성물로 나타나는 것을 관찰 할 수 있었다. 이는 기존의 팔라듐 반응과는 달리 여러 첨가제를 넣지 않고도 촉매와 반응 용매만을 통해 쉽게 원하는 생성물을 얻을 수 있다는데 큰 의미가 있다. 또한 분자내 metathesis를 통해서 이전에는 합성하기 어려웠던 컨쥬게이션된 triene 고리 분자를 단일 반응으로 쉽게 얻을 수 있는 결과를 확인했고, 이러한 분자들의 유용성을 기존의 Diels-Alder 반응을 통해 증명 하였다.
2. (+)-Allosedamine의 합성에 관한 연구
(-)-알로세다민은 폐렴과 같은 호흡기 질환의 치료에 효과가 있다는 생리학적 특성이 잘 알려져 있다. 그러나 이 화합물의 구체적인 생물학적 작용기작에 대해서는 알려진 사실이 거의 없다. 또한 이것의 이성질체인 (+)-알로세다민의 경우 생리, 생물학적 특성은 전혀 보고 된바 없다. 따라서 (+)-알로세다민을 비롯해 이의 유도체인 로벨린과 같은 피페리딘 계열 생리 활성 분자들의 비대칭 합성을 통해, 생체 내에서 분자 구조와 생리 활성도 사이의 관계를 이해하는 과정이 반드시 필요하다.
(+)-알로세다민의 비대칭 합성은 hydrolytic kinetic resolution과 olefin methesis를 주 반응 과정으로 사용해 총 9 단계에 걸쳐 이루어졌다. 합성과정의 핵심 중간체인 키랄 에폭시드를 얻기 위해서 hydrolytic kinetic resolution을 사용 하였는데, 이 조건 하에서 원하는 키랄 화합물을 입체 선택성이 높게 얻을 수 있었다. 또한 반응 전 기질의 입체 위치가 전혀 영향을 받지 않고 그대로 보존 된다는 사실을 확인할 수 있었다.
(+)-알로세다민의 피페리딘 부분을 합성하기 위해 여러 가지의 루테늄 카벤 촉매를 사용하였다. 이중에서 2세대 Grubbs 촉매가 가장 좋은 효율을 나타냈고, 반응 후 촉매 제거 시 활성탄소를 이용한 루테늄 부산물의 흡착방법이 가장 좋은 결과를 보였다.
