Part 1. Studies on C-H Functionalization of β-Heteroatom-Substituted Ketones and Chromone derivatives
Chromone, cyclic enolone, and cyclic enaminone motifs are prevalent in a plethora of natural and synthetic compounds which display a variety of biological activities. To expand biologically important compound libraries, we have developed efficient methods for constructing flavone motif through C-H functionalization with a various transition metal catalytic system.
1.1 Palladium-Catalyzed Dehydrogenation/Oxidative Cross-Coupling Sequence of β-Heteroatom-Substituted Ketones
The one-pot sequence allows formation of the enone functionality and subsequent cross-coupling reaction. The process provides access to highly functionalized cyclic enolones and enaminones from readily accessible β-heteroatom-substituted cyclic ketones.
1.2 Synthesis of Heterocyclic-Fused Benzofurans via C-H Functionalization of Flavones and Coumarins
An efficient method to effect C?O cyclization was developed via the C-H functionalization of chromones and coumarins, affording heterocyclic-fused benzofurans.
1.3 A Facile Route to Isoflavone Quinones via the Direct Cross-Coupling of Chromones and Quinones
A straightforward and efficient method for the palladium-catalyzed direct cross-coupling of chromones with various quinones has been developed to rapidly construct isoflavone quinone structural motifs.
Keywords: C-H functionalization, cross-coupling, dehydrogenation, heterocycles, palladium, chromones, coumarins, benzofurans, isoflavone quinones, quinones
Part 2. Rhodium(III)-Catalyzed Direct C-H/C-H Cross-Coupling of Quinones with Arenes assisted by a Directing Group: Identification of Carbazole Quinones as GSKβ Inhibitors
Rhodium(III)-catalyzed direct C?H/C?H cross-coupling reaction of various (hetero)arenes with quinones is developed. This protocol is effective for a broad range of both quinone and arene substrates and a wide range of directing groups for this reaction, affording structurally diverse aryl-substituted quinones with high synthetic utility. Moreover, the present synthetic route allowed for the rapid construction of the carbazole quinone moiety that was identified as a new inhibitor scaffold for GSKβ.
Keywords: Rhodium, directing group, quinone, GSKβ inhibitors
Part 3. Divergent Reactivity in Palladium-Catalyzed Arylation with Pyridotriazoles: One-Pot Synthesis of 6-Aryl-2-α-styrylpyridines
We developed a new strategy of the palladium-catalyzed arylation reactions with pyridotriazoles in different reaction patterns (C3 vs C7), wherein unprecedented and remarkable switching in chemical transformations is controlled by the action of base. The reactive palladium carbenoids were directly generated from pyridotriazoles and underwent arylations with aryl bromides via migratory insertion of aryl groups to the carbenic carbon. Intriguingly, when $K_2CO_3$ was replaced with tBuOK, direct C-H arylation occurred at the most acidic position (C7). Moreover, two different arylation events were successfully conducted in a one-pot catalytic process, providing access to 6-aryl-2-α-styrylpyridines.
Keywords: Palladium, pyridotriazole, carbene, arylation, one-pot reaction
파트1. 크로몬 유도체는 천연 및 합성 화합물의 중심적인 부분을 이루고 있으며, 이와 같은 물질은 다양한 생물학적 활성을 가지고 있다. 생물학적으로 중요한 물질을 다양하게 확보하기 위해서, 우리는 전이 금속 촉매를 사용하여 탄소-수소 기능화를 통해 크로몬을 중심적으로 가지고 있는 물질을 합성하기 위한 효율적인 방법을 개발하였다. 첫 번째로, 간단한 구조인 베타-헤테로원자가 치환된 케톤을 출발물질로 사용하여 팔라듐 촉매를 통해 탈수소화 반응과 산화적 교차-결합 반응을 한 단계의 반응으로 줄임으로써 효율적으로 플라본 물질을 합성할 수 있었다. 두 번째로, 구리를 사용하여 플라본과 큐마린 물질을 분자내 탄소-산소 또는 탄소-질소 활성화를 통해 효율적으로 헤테로 고리화합물이 결합된 벤조퓨란 물질을 합성할 수 있었다. 마지막으로, 팔라듐을 촉매로 사용하여 크로몬과 퀴논간의 직접적인 교차-결합을 통해 효율적으로 아이소플라본 퀴논을 합성할 수 있었다. 우리는 개발한 방법들을 통해 생물학적 물질을 효율적으로 합성할 수 있을 것이라고 예상하고 있다.
파트 2. 퀴논은 다양한 화학 분야에서 중요한 물질로 사용이 되고 있다. 특히, 의약화학 분야에서는 퀴논을 중심으로 한 카바졸 퀴논에 대한 생물학적 연구가 활발히 진행되고 있다. 우리는 로듐을 촉매로 사용하여 다양한 (헤테로)아렌과 퀴논간의 직접적인 탄소-수소 교차 결합 반응을 통해 효율적으로 아릴레이티트 퀴논을 합성하였다. 또한, 아릴레이티트 퀴논을 분자내 고리화 반응을 통하여 카바졸 퀴논을 성공적으로 합성하고, 이를 이용하여 쥐에스케이3 베타 저해제를 개발하였다.
파트 3. 이전부터 화학 합성의 주요 목표 중 하나는 헤테로고리가 포함된 물질을 효율적으로 합성하는 것이었다. 우리는 이에 대한 합성 전략 중 하나로 팔라듐을 촉매로 사용하여 피리도트리아졸의 3번 또는 7번 위치에 선택적으로 아릴 그룹을 도입하는 방법을 개발하였다. 또한, 서로 다른 두 가지 반응을 한 단계의 반응으로 줄임으로써 효율적으로 6-아릴-2-알파-스티릴피리딘을 합성하였다.
