Cycloaddition reaction of alkylidene carbenes generated from alkynyliodonium salts has been studied. Intramolecular cycloaddition of alkylidene carbene to an olefin affords 1,3-diyl by homolytic cleavage of adduct. This 1,3-diyl is trapped by the other olefin, diylophile in a proper position to produce triquinane, and moreover preparation of the tetraquinane framework of Crinipellin with proper stereochemistry has been achieved.
In case of triquinane synthesis, isocapnellenone, X-ray crystallography showed the unexpectedly trans, syn, cis-fused ring junction triquinane since the reaction utilizing with intramolecular diyl trapping reaction via alkylidene carbene was affected severely by steric influence. Therefore, with a very careful design, it will be possible to prepare the product with a mixed ring junction stereochemistry.
This method provides a good synthetic strategy to construct polyquinane skeletons, but it exhibits the several disadvantages such as functional group transformations and relatively low product yields. Therefore, alternative generation method of 1,3-diyl was needed to apply for synthesis of natural product.
A new efficient way to generate TMM diyls was developed with allenes and N-aziridinylimines and successfully utilized in [2+3] cycloaddition reaction with olefins. The novel one pot sequential transformation of thermally labile pyrazoles obtained through [2+3] cycloaddition reaction of diazoalkanes with allenes produced TMM diyls and the generated diyls were trapped by olefin to form polyquinanes.
Total synthesis of (±)-ceratopicanol, linear triquinane natural product, was successful through 11 steps from pentynal. Triquinane core structure was assembled by thermolysis of allenyl aziridinylimine. And also, the preparation of the tetraquinane framework of Crinipellin with proper stereochemistry was succeeded with new methodology to generate TMM diyl from allene and N-aziridinylimine.
알키닐 아이오도늄염으로부터 생성되는 알킬리덴 카벤의 고리화 첨가반응에 관해 연구를 진행하였다. 알킬리덴 카벤의 올레핀과의 분자내 고리화 첨가반응은 반응물의 균일분해에 의해 1,3-다이일을 생성한다. 이 1,3-다이일은 적당한 위치에 있는 다른 올레핀, 다이일로파일과 다시 고리화 첨가반응을 하여 트리퀴난 화합물을 형성하고, 더욱이 크리니펠린의 적당한 입체선택성을 가지는 테트라퀴난의 구조를 이 방법에 의해 만들 수 있었다.
트리퀴난 화합물, 아이소캡넬레논의 경우, X-선 구조 결정학방법으로 트랜스-혼합된 트리퀴난 구조를 얻었음을 알았고, 이것은 알킬리덴 카벤으로부터 생성되는 분자내 다이일의 고리화 첨가반응은 상당한 입체적 효과의 영향을 받는 것으로 알게 되었다. 따라서 적절한 분자설계를 통하면, 혼합된 고리화합물의 연결부분의 입체 선택성을 줄 수 있음을 알게 되었다.
하지만, 알킬리덴 카벤으로부터 생성되는 1,3-다이일을 이용한 연속적인 고리화 첨가반응은 천연물을 비롯한 폴리퀴난 화합물을 합성하는데, 입체 선택성과 적당한 수율의 결과물을 주는 유용한 합성 방법이지만 몇 가지 문제점이 있었다. 그 문제는 전합성 과정의 단계에서 문제를 해결하려 하였지만 쉽지 않아 새로운 합성방법의 개발이 요구되었다.
이에 본 연구의 가장 중심이 되는 부분인 새로운 1,3-다이일을 만드는 방법의 개발의 필요가 요구되었고, 그 결과 성공적으로 1,3-다이일은 알렌과 아지리디닐이민으로부터 얻어지게 되는 새로운 합성방법을 찾아내고, 반응 경로도 또한 알아낼 수 있었다.
이런 새로운 방법으로 선형 트리퀴난인 (±)-세라토피칸올의 전합성을 11 단계에 걸쳐 성공적으로 수행할 수 있었다. 또한 유일한 테트라퀴난 구조를 가지는 크리니펠린의 전합성 연구를 수행하여, 성공적으로 테트라퀴난 핵심구조를 합성할 수 있었다.
