Dual Pd/Ru-Catalyzed Tandem One-Pot Construction of Spiro-Cycloalkenylated N-Heterocycles

Abstract

The purpose of this thesis research is the development of efficient methods for constructing spiro-cycloalkenylated N-heterocycles. Tandem catalysis is a catalytic process that allows consecutive execution of at least two catalytic reactions in the same reaction vessel without isolating intermediate or products, formed from the first catalytic reaction. In recent studies on dual catalysis and divergent catalysis, it was envisioned that Pd-catalyszed CAr-H bond functionalization of α-diazoacetamides, followed by intra- and intermolecular bis allylation reaction could be combined with Ru-catalyzed ring-closing metathesis. This sequential process could be an efficient synthetic tool for producing spiro-cyclopentenylated oxindoles, a prevalent structural motif found in numerous alkaloid natural compounds and pharmaceuticals. The dual Pd/Ru catalytic one-pot tandem catalytic reaction between α-diazoacetamides and allyl tert-butyl carbonate has been successfully investigated to afford spiro-cycloalkenylated oxindoles in good yield. Furthermore, the subsequent hydrogenation of the alkenylated ring with a ligand resulted in the efficient production of cyclopentanylated oxindole, implying the multi-function of the Pd(0) catalyst. ;이 연구의 주요 목적은 스피로-사이클로알케닐화 헤테로고리를 합성하기 위한 효율적인 방법을 개발하는 것이다. 직렬 촉매작용은 초기 촉매에 의해 형성된 중간 생성물을 분리하지 않고 동일한 반응 용기에서 최소 2개의 촉매 반응을 연속적으로 실행할 수 있는 촉매 반응으로 이 접근 방식을 사용할 경우, 첫 번째 촉매 반응 후에 연속적으로 두 번째 촉매를 추가하거나 반응 조건을 수정하여 원하는 반응물을 합성할 수 있게 된다. 직렬 촉매 반응의 장점인 높은 원자 경제성, 폐기물 발생 감소, 시간 및 에너지 절약 등은 이러한 합성법의 필요성을 보여준다. 따라서 α-diazoamide와 allyl tert-butyl carbonate를 CAr-H 결합 기능화를 통한 Pd 촉매 작용과 분자 내 및 분자간 비스 알릴화가 Ru 촉매 작용에 의한 고리 폐쇄 복분해와 결합하여 순차적인 촉매 반응을 통해 수많은 알칼로이드 천연 화합물 및 의약품에서 발견되는 구조적 모티프인 스피로-사이클로펜테닐화 옥신돌을 효율적으로 합성하였다. 또한 추가적인 연구를 통해 스피로 화합물에 존재하는 이중결합을 단일결합으로 환원하는 데에 성공하였다.