Studies on the Ru-catalyzed Decarboxylation Reaction of α-Azido Carboxylic Acids: Development of New Method for the Generation of N-H Imines

Master이민은 아민, 질소 함유 천연물 및 유도체와 같은 다목적 유기 화합물의 유기 합성에서 중요한 중간체로 사용된다. 그러나 일반적으로 이민의 불안정한 성질에 의하여 합성 및 저장에 어려움이 있었다. 따라서 우리 그룹에서는 가시광선 아래에서 루테늄 이량체 복합체를 이용하여 아자이드 기질로부터 구조적으로 합성하기 어려웠던 비 치환된 N-H 이민을 성공적으로 합성하고, 이 반응 시스템을 이용하여 비 치환된 N-H 이민의 다양한 합성을 연구하였다. 또한 최근에 상업적으로 쉽게 구할 수 있는 루테늄 촉매를 사용하여 알파 아지도 알코올의 C-C결합 절단을 통해 N-H 이민과 카르보닐 화합물을 생성하였다. 본 논문에서는 α- 아지도 카복실산을 기질로 사용하여 C-C 결합 절단을 통해 N-H 이민을 합성하는 새로운 방법을 개발하였다. 반응은 상온 조건에서 상업적으로 쉽게 구할 수 있는 [CpRu(CO)2]2 촉매를 사용하여 5분 이내에 완결되며, CO2 만이 추가적인 부산물로 합성되어 추가적인 정제 단계가 필요하지 않다. 이 반응에서 이민은 빠르게 선형 또는 고리형 삼량체로 전환되는데, benzyl amine과 반응하여 안정한 benzyl imine형태의 생성물을 분리하여 확인 하였다. 또한 그 전에 낮은 수율로 보고 되었던 2번 위치에 알킬기를 갖는 1,2,3,4-tetrahydroquinazoline 뿐만 아니라 아릴기를 갖는 생성물 역시 2-(aminomethyl)aniline 과의 반응을 통해 높은 분리 수율로 얻었다. 특히 이 반응에서는 one-pot으로 TBHP나 DDQ를 사용하여 생성물을 산화 시켜 중간 정제과정을 거치지 않고 quinazoline을 얻었고, 2-azido-2-phenylacetic acid 기질에서 그램 단위의 반응 역시 90%이상의 수율로 1,2,3,4-tetrahydroquinazoline 과 hydroquinazoline 생성물을 분리하였다.Imines are recognized as important intermediates in organic synthesis for versatile organic compounds such as amines, nitrogen containing natural products, and derivatives. However, there was a big challenge for the synthesis and the storage of imines on account of their unstable nature. Our group, therefore, utilized a ruthenium dimer complex to generate N-unsubstituted imines (N-H imines) from azides under visible light. We then reported the synthetic utility of the corresponding N-H imine compounds. Moreover, we recently employed a new catalytic system, employing a commercially available ruthenium complex ([CpRu(CO)2]2), to generate N-H imines and carbonyl compounds from α-azidoalcohols through a C-C bond cleavage. Herein, I developed a novel strategy for synthesizing N-H imines from α-azidocarboxylic acid again through a C-C bond cleavage. The decarboxylative C-C bond cleavage was catalyzed by [CpRu(CO)2]2 complex under visible light irradiation at room temperature. Notably, the transformation was completed within several minutes and the only CO2 was generated as a byproduct. Moreover, the presence of reactive N-H imine products was confirmed by 1H NMR, which are the intermediates during the process of condensation reaction, forming cyclic trimers (2,4,6-trialkylhexahydro-1,3,5-triazines) or linear N,N’-bis(arylmethylidene)arylm-ethanediamines. Alternatively, the N–H imines could be trapped with benzylamine and 2-(aminomethyl)aniline providing stable N-benzylimines and tetrahydroquina-zolines, respectively. In the latter case, the corresponding quinazolines were readily obtained by subsequent oxidation with tert-butyl hydrogen peroxide or DDQ