The organotin-mediated radical reactions have greatly advanced in synthetic organic chemistry, but have many limitations for industrial application due to inherent toxicity. To overcome these problems, we focused on the development of tin-free radical carbon-carbon bond forming reactions.
Decarboxylative acylation of new thiohydroxamte esters, which is less reactive and more stable than Barton’s ester, was developed. This active esters were easily prepared from the coupling of various carboxylic acids with N-methylhydroxydithiocarbamate. Primary, secondary and tertiary moieties worked well, yielding corresponding oxime ethers derivatives in high yields under thermal or photochemical condition.
Synthetically useful tin-free radical acylation, vinylation, allylation and cyanation reactions using alkyl allyl sulfones as radical precursors were investigated. Alkyl allyl sulfones were highly efficient and reliable radical precursors for the generation of primary alkyl radicals under tin-free conditions and could be successfully applied for carbon-carbon bond formations.
The radical alkylation of carboxylic amides was studied with ketene O,N-acetal (56) as radical alkylating reagent and was achieved by the addition of an alkyl radical to a ketene O,N-acetal and the subsequent cleavage of N-O bond. Alkyl halides activated with an α-electron-withdrawing group and simple alkyl halides underwent cleanly alkylations under tin-free or tin-catalyzed conditions. In addition, radical-mediated γ-alkylation of α,β-unsaturated carboxylic amides under tin-free conditions was also achieved by the selective γ-addition of alkyl iodides and bromides bearing a-electron-withdrawing group to diene O,N-acetals (75a-d). This approach could be further extended to the g-functionalizations using hetero groups such as phenylsulfanyl and phenylsulfonyl.
$Et_3B$-initiated radical alkylations of carbonyl compounds using O-acetyl (89) and O-tert-butyldiphenylsilylhydroxyenamines (93) as radical acceptors were examined. This method worked well with activated alkyl halides. Especially, radical alkylation of O-silylhydroxyenamines derived from unsymmetrical ketones gave alkylated products with high regioselectiviy.
바톤의 에스터보다 반응성 낮고 보다 안정한 새로운 싸이오하이드록사메이트를 이용한 탈카르복실 아실화 반응을 개발하였다. 이 활성 에스터는 다양한 카르복시 산들과 N-메틸하이드록시다이싸이오카바메이트화물과의 짝지음 반응을 통해 쉽게 합성하였다. 열 반응 혹은 광화학 반응조건하에서 일차, 이차 그리고 삼차 라디칼의 아실화 반응이 잘 진행되었으며, 이에 대응하는 옥심 에테르 화합물들을 높은 수율로 얻을 수 있었다.
환경친화적인 조건하에서 일차 알킬 라디칼을 생성하기위해, 알킬 알릴 설폰화물을 라디칼 전구체로 사용하여 라디칼 탄소-탄소 결합반응에 대하여 조사하였다. 알킬 알릴 설폰화물과 p-톨루엔 설폰시안화물, 비닐 설폰화물들, 알릴 설폰화물들 그리고 페닐설폰 옥심 에테르 유도체들과 V-40을 라디칼 개시제로 반응을 시킨 결과, 매우 높은 수율로 시안화, 비닐화, 알릴화 그리고 아실화된 생성물들을 얻을 수 있었다.
카르복시 아미드의 라디칼 알킬화 반응을 성공시키기위해, 케틴 O,N-아세탈 (56)을 개발하였다. 전자 끌기 그룹을 가진 알킬 할로겐화물들은 환경친화적인 조건하에서 좋은 수율로 알킬화된 생성물을 얻을 수 있었으며, 알킬 할로겐화물인경우에는 유기주석화물 촉매량 조건하에서 깨끗하게 알킬화 반응이 진행되었다.
또한, α,β-불포화 카르복시 아미드의 라디칼 감마 알킬화 반응에 대해서 연구하였으며, 활성화된 알킬 요오드 혹은 브롬화물을 다이엔 케틴 아세탈 (75a-d)들과 V-70을 라디칼 개시제로 반응시킨 결과, 감마 알킬화된 생성물들만 좋은 수율로 얻을 수 있었다. 이 방법을 이용하여 헤테로 그룹을 감마 위치에 도입을 시킬 수 있었다.
O-아세틸 혹은 실릴 엔아민을 라디칼 받개로 이용한 카보닐 화합물의 라디칼 알킬화 반응에 대하여 연구하였다. 이방법은 활성화된 알킬 화합물과 효과적으로 반응이 진행 되며, 비대칭인 카르보닐화물로부터 합성되어진 엔아민인경우, 높은 위치선택성을 가진 알킬화된 생성물을 좋은 수율로 얻을 수 있었다.
