The Efficient Synthesis of Geminal-Diacetates and their Deprotection catalyzed by Titanium(Ⅳ) Halides and Cu(Ⅱ)-catalyzed Intramolecular Hydroalkoxylation of Unsaturated Alcohols

Abstract

본 논문은 part A와 part B 두 부분으로 구성되어 있다. Part A는 titanium (Ⅳ) Halides를 촉매로 사용하여 mild하고 chemoselective한 Geminal-diacetate의 합성에 관한 연구이고, part B는 Cu (Ⅱ)를 촉매로 하여 unsaturated alcohols의 intramolecular hydroalkoxylation에 관한 연구이다. Gem-diacetate (acylal)는 염기성과 중성 조건에서 안정하므로 acetal을 대체할 수 있는 carbonyl protecting group으로 널리 사용되고 있다. 현재까지 유용한 acylal의 합성방법은 보통 protic acid, Lewis acids 또는 heterogeneous inorganic 촉매를 사용하여 진행된다. 하지만 많은 방법들이 고가의 시약, 유해한 유기용매, 강산, 높은 온도, 또는 많은 양의 촉매 사용을 요구한다. 이에 비해 본 논문에서 사용한 Titanium은 지구상에서 일곱 번째로 매장량이 많아 값이 싸고, 비독성 금속으로 친환경적이다. 본 논문에서는 titanium halide를 사용하여 aldehyde를 선택적으로 protection 할 수 있는 방법을 개발하였다. 1 mol%의 촉매를 사용하여 ketone의 존재 하에서 aldehyde만을 선택적으로 protection 할 수 있는 chemoselectivity를 확인 할 수 있었다. 또한 Protection과 deprotection 반응에서 유기 용매를 필요로 하지 않는 점에서 친환경적이며, 소량의 촉매를 사용하고, 촉매의 값이 저렴하여 매우 경제적이라는 점에서 본 실험에 의의가 있다. Part B는 Cu(Ⅱ) 촉매를 이용한 intramolecular hydroalkoxylation에 관한 연구이다. Tetrahydrofuran이나 tetrahydropyran과 같은 heterocyclic 구조는 polyether 항생물질과 다른 생물학적으로 활성이 있는 천연물에서 흔하게 발견된다. Unsaturated alcohols의 cyclization은 cyclic ether 형성의 가장 빠른 방법이며 Iodine 또는 mercuric salts와 같은 electrophile에 의해 진행되는 것이 보고되어있다. 하지만 이러한 시약을 사용했을 경우 다음 단계에서 electrophile을 제거해야 하는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 Cu(OTf)2를 사용하여 –OH 를 C=C 결합에 직접 도입하여 tetrahydrofuran 과 tetrahydropyran을 합성하는 방법을 개발하였다. 이 방법은 electrophile을 제거해야 하는 부가적 단계 없이 한번에 진행됨으로써 atom economy를 가진다. 또한 platinum, gold, silver 등의 metal에 비해 상대적으로 경제적이며 독성이 적고, 안정한 촉매로 많은 장점을 가지고 있다.;A. Part A The chemoselective protection of aldehyde in the presence of ketone is important in organic synthesis. A novel, mild, and chemoselective method has been developed for the preparation of gem-diacetates from aldehydes and acetic anhydride in the presence of TiF4 (1–5 mol%) under solvent-free conditions at ambient temperature. Moreover, TiF4 also catalyzes deprotection of gem-diacetates to the corresponding aldehydes in water. This efficient and simple method has several benefits: the use of an inexpensive catalyst, solvent-free conditions, a mild reaction temperature, and high yields. These advantages make this protocol cost-effective and environmentally friendly. B. Part B The synthesis of differently substituted tetrahydrofurans and tetrahydropyrans constitutes an important and attractive subject in organic synthesis. Saturated oxygen heterocycles are important core structures which are frequently found in polyether antibiotics and other biologically active natural product. The cyclization of the unsaturated alcohol is one of the most straightforward routes to the synthesis of cyclic ethers. In general reaction is promoted by electrophile such as iodine and mercuric salts which were needed to remove in the second step. We report that copper(Ⅱ) is an efficient catalyst for the intramolecular hydroalkoxylation of unactivated olefins to afford the corresponding cyclic ethers in excellent yield. Our study includes experimental results based on 1H-NMR.