Part 1. Cobalt- and Manganese-Catalyzed Direct Amination of Azoles under Mild Reaction Conditions and the Mechanistic Details
A new cobalt- or manganese-catalyzed amination of azoles has been developed using peroxide and an acid additive to couple various types of azoles with ammonia, and primary or secondary amines. The reaction is highly attractive from the synthetic point of view in that the catalyst loadings are low, optimal reaction conditions are mild, and substrate scope is broad. In addition, a mechanistic proposal is made on the basis of the kinetic isotope effects and isolation of amidine compounds. The present reaction, therefore, is anticipated to be a powerful tool for the synthesis of 2-aminoazoles which are an important pharmacophore of high biological activity.
Part 2. Rhodium-Catalyzed Intermolecular Amidation of Arenes with Sulfonyl Azides via Chelation-Assisted C-H Bond Activation
Aryl amines are a key synthetic unit widely utilized in organic synthesis, coordination chemistry, materials science and pharmaceutical industry. Current routes to those compounds require either pre-functionalized starting materials or external oxidants, thus inevitably generating stoichiometric amounts of side wastes. We report herein a direct amidation reaction of arene carbon-hydrogen (C-H) bonds using sulfonyl azides as a source of the nitrogen group to release molecular nitrogen as the single by-product. The reaction is catalyzed by a cationic rhodium complex under external oxidant-free conditions and at the atmospheric environment. Preliminary mechanistic studies suggest that the amidation proceeds via the chelation-assisted C-H bond activation followed by a rhodium nitrenoid transfer pathway. A broad range of chelate group-containing arenes are selectively amidated with excellent functional group tolerance, thereby opening a new avenue to environmentally benign carbon-nitrogen (C-N) bond formation procedure which can be immediately applied to various synthetic sciences.
아릴 아민 화합물은 유기 합성, 배위 화학 및 의학 산업적인 측면에서 응용 될 수 있는 중요한 합성 단위체이다. 이러한 화합물을 만들기 위한 기존의 방법들은 활성화된 작용기가 존재하는 벤젠 유도체를 이용해 아민화 반응을 수행하였다. 하지만 출발 물질로 사용하는 활성화된 벤젠 유도체를 만들기 위해서 먼저 화학반응을 거쳐야 하는 단점이 있고, 또한 반응이 종결 된 후에도 수많은 부산물들이 생성되기 때문에 이를 극복하고자 여러 가지 노력들이 이루어지고 있다. 즉, 활성화된 작용기가 없는 상태인 탄소-수소 결합을 직접 반응에 참가시켜 탄소-질소 결합을 형성함으로 인해 좀 더 경제적이고 산업적인 방향으로의 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 첫째로 아졸헤테로사이클의 2번 위치의 탄소-수소 결합에 선택적으로 아민을 도입하는 반응을 코발트나 망간 촉매와 과산화물, 브뢴스테드 산 존재 하에서 성공적으로 개발하였다. 다양한 종류의 아졸헤테로사이클 화합물과 아민이 반응에 참여 할 수 있었으며, 낮은 촉매 양으로 상온의 온화한 반응 조건하에서 새로운 탄소-질소 결합을 형성 할 수 있다는 점에서 그 의미가 크다 하겠다. 또한 중간체인 아미딘 화합물을 분리해 내고, 이를 이용한 연구를 통해 반응 경로를 예상 할 수 있었다. 이 반응으로 합성한 2-아미노 아졸 유도체들의 경우 의약화학에서 다양한 생리 활성을 보인다고 알려져 있기에 다양한 응용이 기대된다.
둘째로, 지향성기를 가진 벤젠 유도체의 탄소-수소 결합을 로듐 촉매를 이용해 선택적으로 활성화하여 탄소-질소 결합을 형성함에 있어서 술폰 아지드를 질소 재료로 사용하는 반응을 개발하였다. 기존의 유사한 반응들은 아민과 과량의 산화제를 사용해야 했던 반면, 이 반응에서는 산화제가 필요 없을 뿐만 아니라 아지드로부터 오직 질소 분자만이 반응 부산물로 형성되는 환경 친화적인 장점을 지니고 있다. 다양한 지향성기를 가진 벤젠 유도체들이 반응에 사용될 수 있고, 생성물은 배위 화학이나 의약화학에서의 응용이 기대되기에 탄소-질소 결합을 형성하는 환경 친화적인 새로운 방법을 제시한 것에 큰 의미가 있다고 여겨진다.
