전이금속의 선택적인 탄소-수소 결합 활성을 이용한 유기합성 반응 = Organic Synthesis through Selective C-H Bond Activation by Transition Metal Complex

국문 초록 (Abstract)

유기전이금속 착물화학의 급속한 진보와 더불어 유기합성에도 각종의 혁신적인 방법이 등장하고 있다. 전이금속 착물을 이용하므로써 온건한 조건하에서 유기화합물의 선택적 합성이 가능하게 되고, 몇 안되는 반응 단계를 거쳐 높은 수율로 합성할 수 있다. 이때 탄소-수소 결합을 활성화시켜 유기합성에 응용할 수 있다. 그 예로 전이금속 촉매를 사용하여 방향족 화합물의 ortho 위치에 있는 탄소-수소 결합을 활성화 시켜 다양한 olefin의 이중결합에 첨가하는 ortho 알킬화반응(o-alkylation)과 olefin과 CO, 적당한 수소주개로부터 카르보닐 화합물 유도체를 합성하는 카르보닐화반응(carbonylation)이 있다. 이외에도 전이금속을 이용한 C-H 결합 활성을 통해 ketone을 합성하는데 CO 대신 aldehyde를 사용하는 하이드로아실화반응(hydroacylation)이 있다.
이러한 반응에서 탄소-수소 결합 활성에 매우 유용한 수단이되는 것이 싸이클로메탈레이션(cyclometallation)으로써 전이금속 화합물의 리간드(ligand)가 분자내 메탈레이션(intramolecular metallation)을 통하면 금속-탄소간의 σ-결합을 포함한 킬레이트 고리(chelate ring)를 형성하는 것을 의미한다. 이때 금속은 주로 Ru이나 Rh을 사용하는데 이를 이용하면 매우 선택성이 높다. 특정한 위치에서만 선택적으로 활성화된다는 것은 원하는 화합물을 효과적으로 얻어낼 수 있다는 가능성을 의미한다. 이것은 유기합성적 측면에서 볼 때 획기적인 일인 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

New synthetic methods has been appeared with rapid progress of organotransition metal chemistry. Using organotransition metal complexes, it is possible to synthesize organic compounds selectively, and get products in fairly high yields in a single or a few steps.
Using this type of organotransition metal catalyst, activation of C-H bond can be also utilized in organic synthesis.
One example is ortho-alkylation, consisted of C-H bond cleavage of ortho-position in aromatic compounds, hydride addition into double bond in various olefins and reductive elimination of the resulting metal alkyl complexes. This reaction can be further developed to the carbonylation with carbon monoxide. Among synthetic methods to synthesize ketone compounds using C-H bond activation by transition metal complexes, hydroacylation reaction, in which aldehyde is utilized instead of carbon monoxide, is devised.
In these reactions, useful way to cleave a C-H bond is cyclometallation which makes a chelate ring a-bond of C-M bond through intramolecular metallation of ligand by transition metal complex. The Ru or Rh metals can be used for this purpose. They show high selectivities, which undergo selective C-H bond activations in specific positions to synthesize required compounds effectivity. This is one of epoch-making discoveries in the organic synthesis.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 국문요약 = ⅲ
• 제1장. 서론 = 1
• 제1절 유기전이금속 촉매를 이용한 유기합성 = 1
• 제2절 C-H 결합의 작용기화 반응 = 2
• 제3절 Cyclometallation = 4
• 제2장 본론 = 5
• 제1절 전이금속 촉매 = 5
• 2.1.1 전이금속 착물 촉매의 이용 = 5
• 2.1.2 효과적인 촉매의 선택 = 6
• 제2절. Pyridine C-H 결합의 활성 ; Alkylation과 Acylation = 7
• 제3절 다양한 Ketone과 Olefin의 반응 = 11
• 2.3.1 다양한 ketone과 Vinylsilane의 반응 = 11
• 2.3.2 Acetophenone과 Olefin의 반응 = 17
• 2.3.3 Acetophenone과 styrene의 반응 = 19
• 4절 다른 종류의 C-H 결합의 활성 = 20
• 2.4.1 Aromatic Imine과 Olefin의 짝지움 반응 = 20
• 2.4.2 Aromatic Ester와 Olefin의 짝지움 반응 = 22
• 제5절 C-H 결합에서의 Carbonylation = 26
• 2.5.1 Acyclic Alkane의 Carbonylation = 26
• 2.5.2 Imidazole의 Carbonylation = 26
• 2.5.3 Pyridine 유도체의 Carbonylation = 27
• 2.5.4 Piperazine 유도체의 Carbonylation = 31
• 2.5.5 Aromatic Imine의 Carbonylation = 33
• 제6절. Hydroacylation = 36
• 제3장 결론 = 40
• 참고문헌 = 42
• ABSTRACT = 47