초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 의약이나 생리활성을 지닌 유기분자의 효능에 영항을 끼치는 불소 치환기를 도입하는 탄소-불소 결합 형성반응 그리고 높은 내구성 및 불활성을 지닌 폴리불소화 고분자물질을 탄소-불소 결합 분해반응을 통하여 기능을 부여하는 방법의 개발을 목표로 수행되었다. 유기 라디칼과 탄소-불소 공유결합의 상호반응성에 관한 탐구를 통하여 탄소 및 질소 라디칼이 각각 C-X 및 N-X 결합의 단전자 환원반응으로 용이하게 생성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 관찰을 바탕으로 유기화합물과 금속착화합물 간의 단전자이동을 통

연구의 목적 및 내용
본 연구는 의약이나 생리활성을 지닌 유기분자의 효능에 영항을 끼치는 불소 치환기를 도입하는 탄소-불소 결합 형성반응 그리고 높은 내구성 및 불활성을 지닌 폴리불소화 고분자물질을 탄소-불소 결합 분해반응을 통하여 기능을 부여하는 방법의 개발을 목표로 수행되었다. 유기 라디칼과 탄소-불소 공유결합의 상호반응성에 관한 탐구를 통하여 탄소 및 질소 라디칼이 각각 C-X 및 N-X 결합의 단전자 환원반응으로 용이하게 생성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 관찰을 바탕으로 유기화합물과 금속착화합물 간의 단전자이동을 통해 활성화 중간체를 상온에서 도출하는 방법을 탐색하였다. 가시광선을 흡수하여 들뜬 상태로 쉽게 전이될 수 있는 전이금속 광촉매를 단전자 공여체로 사용하여 알코올, 카르복시산, 유기할로젠 화합물들로부터 라디칼 중간체를 생성하는 프로토콜을 확립하였고, 새로운 탄소-질소 결합 형성 촉매반응 두 종류를 개발하였다.

연구결과
상용 카르복시산 및 알코올 기질을 활성화하여 탄소 중심 라디칼을 생성하는 방법을 탐색하기 위한 광범위하고 체계적인 연구를 진행하여 설계한 반응의 개념적 유효성을 확립하였지만 활성화 중간체의 불안정성으로 인하여 고효율 프로토콜 개발에 어려움이 있음을 확인하였다. 가시광선 광촉매를 활용하여 단전자이동 산화환원 메커니즘으로 탄소 라디칼을 생성하는 과정은 불소 공여체 존재 하에서는 용이하게 구현될 수 없음을 규명하였고, 탄소-불소 결합이 풍부한 환경에서는 단일전자 이동이 원활하게 유발될 수 없음을 관찰하였다. 그러나 이러한 발견을 바탕으로 가시광선 광촉매가 매개하는 단일전자 산화화원 기작을 활용하여 유기할로겐 화합물로부터 탄소-할로겐 및 질소-할로겐 결합을 손쉽게 활성화하는 연구를 진행하였다. 질소-할로겐 화합물로부터 질소 라디칼을 생성하여 방향족 화합물 고리의 탄소-수소 결합을 탄소-질소로 치환시키는 새로운 아릴 이마이드화 반응을 개발하였다. 또한 광촉매반응이 니켈촉매 짝지음 반응과 조합될 수 있음을 규명하고 탄소-니켈 결합을 지닌 착화합물에 단일 전자 전달 기작을 적용하여 이리듐과 니켈 이중촉매로 진행되는 새로운 설폰아마이드화 반응을 개발하였다.

연구결과의 활용계획
본 연구 수행을 통하여 확립된 단전자 산화 혹은 환원 반응기작은 유기합성 분야 전반적인 영역에서 활용 빈도가 증대하고 있으며 향후 더 큰 파급효과를 미칠 것으로 예상된다.

전통적 방법과 달리 간편한 가시광 조사만으로 분자를 활성화 하는 개념은 새로운 반응개발을 용이하게 할 것이며 그러한 방향의 연구는 더욱 활발히 이루어질 것이다. 특히 가시광선 광촉매를 이용하여 상온에서 진행되는 아닐린 계통 화합물의 합성법은 개념적으로 새로운 반응으로서 학술적인 가치가 높을 뿐만 아니라 의약 및 생리활성을 지닌 천연물 등 많은 유기화합물에서 빈번히 발견되는 결합을 용이하게 구축할 수 있다는 점에서 잠재활용성이 풍부하다. 따라서 개발된 촉매반응을 전략적으로 응용하여 의약 및 천연물의 전합성의 효율적 합성에 활용할 수 있으며 심층연구를 통하여 카이랄 아민의 비대칭 합성법으로 개발 가능하다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
This research program has been directed at the development of efficient methods for the formation and activation of carbon-fluorine bonds. A series of studies have been performed for the discovery of a C-F bond-forming reaction that introduces fluoride group(s) to pharmaceuticals

Purpose&contents
This research program has been directed at the development of efficient methods for the formation and activation of carbon-fluorine bonds. A series of studies have been performed for the discovery of a C-F bond-forming reaction that introduces fluoride group(s) to pharmaceuticals and organic molecules, a structural elaboration critical to achieve desired biological and pharmacokinetic properties of medicinal agents. Also sought was a protocol for functionalization of fluorinated polymers, such as Teflon and GoreTex, by covalent bond formation at the backbone via activation of C-F bonds using a organic radical species. In addition to the chemistry of C-F activation, visible light photoredox catalysis making use of a single electron transfer mechanism has been applied for the development of aryl C-H imidation via N-centered radical generated from N-X bonds. Further application of the SET approach to aryl C-X bonds and organonickel complexes has led to a novel C-N cross-coupling reaction that enables sulfonamidation of aryl halides under mild reaction conditions.

Result
Using readily available carboxylic acids and alcohols, a series of systematic studies have been carried out to establish that carbon-centered radicals can be generated from active intermediates derived from those substrates. However, the process, in general, suffers from low efficiency due to the instability of the active species. It has been found that the single electron transfer process mediated by visible light induced photoredox catalysis is not viable in the presence of electron-susceptible fluoride-donors. Also confirmed has been that the SET mechanism is hampered in highly C-F rich environment. These observations, however, have provided a basis for subsequent investigations in which the same SET approach can be applied for the activation of carbon-halide and nitrogen-halide bonds. A new aryl C-H imidation has been developed that makes use of the addition of a nitrogen radical to arenes and heteroarenes. Further findings on the compatibility of the SET mechanism with the redox process of organonickel complexes have led to the discovery of a novel sulfonamidation of aryl halides that occurs at room temp under mild conditions.

Expected Contribution
The reactivity we observed through the SET redox mechanism have recently been extensively explored in the broad areas of organic synthesis and is anticipated to impact on the entire field more profoundly. The simple and convenient mode that activates otherwise inert organic molecules provides a fundamentally new approach of designing reactions. In particular, the new methods for aromatic amine synthesis not only represent conceptually new means of accessing such compounds but also can be readily utilized for the preparation of aromatic C-N bonds present in a range of medicinal agents as well as bioactive natural products. A notable future direction of our research involves the development of asymmetric amination method that will be of high utility for the synthesis of chiral amines.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 19
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 8. 연구성과 ... 20
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 25
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 25
• 11. 기타사항 ... 26
• 끝페이지 ... 26