Part 1. Bifunctionalization of Unactivated Alkenes Using with N-alkenoxypyridinium Salts
N-alkenoxypyridinium salts have been used as synthetic units for the polarity-inversion reaction of enolates for the production of α-functionalized carbonyl compounds. In this dissertation, a strategy with N-alkenoxypyridinium salts that allows simultaneous difunctional groups incorporation of α-keto and γ-pyridyl groups into unactivated alkenes is considered. The photocatalytic system breaks the N-O bond of the N-alkenoxypyridinium salt and generates an α-carbonyl radical. The resulting α-carbonyl radical combines with the deactivated alkene to form an alkyl radical intermediate and is subsequently added to the pyridinium salt. Through this transformation, it is possible to ultimately obtain various γ-pyridyl ketones under mild reaction conditions. This strategy is characterized by a wide substrate scope and excellent functional group compatibility and is expected to be useful for pharmaceutical applications due to the late-stage functionalization of complex biologically related molecules.
Part 2. C-H Functionalization of N-alkenoxyheteroarenium Salts by a Traceless Nucleophile
N-alkenoxyheteroarenium salts have been used as synthetic units for polar reversal reactions with nucleophilic heteroarenes. In this thesis, in order to overcome the electron deficit inherent in heteroarenium salts, A strategy for regioselective C-H functionalization leveraged by traceless nucleophile is considered. The quinolinium ring converts into a dearomatized intermediate and is site-selectively functionalized at the C8 position of the quinoline at room temperature. This transformation has wide versatility in other electron-deficient heteroarenes such as phenanthridine, isoquinoline and pyridine N-oxide. The role of nucleophiles enabling the conversion of N-alkenoxyheteroarenium salts, which was previously limited, was investigated through experimental and computational studies. This strategy allows for the subsequent functionalization of complex biologically relevant molecules and is expected to be a practical tool in drug development.
파트1. N-알케녹시피리디늄 염을 이용하여 비활성화 알켄에 이작용기를 동시에 도입하는 전략
N-알케녹시피리디늄 염은 α-기능화된 카보닐 화합물의 제조를 위해 엔올산염 극성 반전 반응의 합성 단위체로 사용되어 왔다. 본 학위논문에서는 N-알케녹시피리디늄 염으로 비활성화 알켄에 α-케토 및 γ-피리딜 그룹 작용기의 동시 도입을 허용하는 전략에 대해 고찰하고자 한다. 광촉매 시스템에 의해서 N-알케녹시피리디늄 염의 N-O 결합이 끊어지며 α-카보닐 라디칼이 생성된다. 생성된 α-카보닐 라디칼이 비활성화 알켄과 결합하여 알킬 라디칼 중간체를 형성하여 피리디늄 염에 후속 첨가 된다. 이러한 변환을 통하여 궁극적으로 온화한 반응 조건에서 다양한 γ-피리딜 케톤을 얻을 수 있다. 이 전략은 광범위한 기질 범위와 우수한 작용기 호환성이 특징이며, 복잡한 생물학적 관련 분자의 후기 기능화로 의약적인 응용에 유용할 것으로 기대된다.
파트2. 흔적이 남지 않는 친핵체로 유도한 N-알케녹시헤테로아레늄 염의 위치 선택적 C-H 기능화 전략
N-알케녹시헤테로아레늄 염은 친핵성 헤테로아렌을 가진 극성 반전 반응의 합성 단위체로 사용되어 왔다. 본 학위논문에서는 헤테로아레늄 염 고유의 전자 결핍을 극복하기 위해, 흔적이 남지 않는 친핵체로 유도하는 위치 선택적 C-H 기능화 전략에 대해 고찰하고자 한다. 퀴놀리늄 고리가 탈방향족성 중간체를 거치며 실온에서 퀴놀린의 C8위치에서 위치 선택적으로 기능화된다. 이러한 변환은 페난트리딘, 이소퀴놀린, 피리딘 N-옥사이드와 같은 다른 헤테로아렌에서도 광범위한 범용성을 보인다. 기존에 제한적이었던 N-알케녹시헤테로아레늄 염의 전환을 가능하게 하는 흔적이 남지 않는 친핵체의 역할이 실험 및 계산 연구를 통해 밝혀졌다. 이 전략은 복잡한 생물학적 관련 분자의 후속 단계 기능화를 허용하며 의약 개발에서 실용적인 도구가 될 것으로 기대된다.
