KR102500285B1 - 아민 붕소 뭉치 화합물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이리듐 촉매, 은 첨가제 및 염기 존재 하에서 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물과 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응 및 1단계 반응물에 알킬알코올과 (트리알킬실릴)디아조메탄 화합물을 반응시켜 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응을 포함하며, 상기 1단계 반응 및 2단계 반응을 원팟반응으로 수행되어 우수한 선택성 및 수율로 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 니도-카르보레인 화합물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 아민 붕소 뭉치 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 니도-카르보레인 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
3 차원 벤젠 종류로 인식되는 카르보레인은 붕소 중성자 포획 요법 (BNCT)와 같은 약물로, 유기 금속 및 배위 화학에서 신규 리간드로, 초분자 디자인 및 빌딩블록으로서 다양하게 응용되고 연구되어 왔다.
그러나, 카르보레인의 독특한 구조로 인해 카르보레인의 유도체의 제조가 용이하지 않아 응용범위가 제한적이라는 단점을 가진다.
이에 카르보레인의 기능화를 위한 새로운 합성방법의 개발이 요구되고 있으며, 이에 따른 다양한 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 카르보레인 클러스터에사 카르보레인의 탄소보다는 카르보레인의 보란의 반응성이 훨씬 낮아 카르보레인의 보란의 기능화는 매우 어려운 도전에 해당된다. 이러한 이유로 카르보레인의 탄소에 쉽게 도입되어 반응 후 용이하게 제거될 수 있는 카르복실산기를 카르보레인의 탄소에 도입하여 카르복실산기가 카르보레인의 기능화의 유도기로 사용되고 있다.
이에 유도기(directing group)로 카르복실산을 이용하여 알켄, 알킨, 아릴아요다이드, 산소분자, 유기아지드 및 헤테로아릴기와 같은 다양한 커플링 파트너를 이용한 새로운 카르보레인의 기능화에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이중 N-함유 카르보레인은 B-N 결합의 형성이 카르보레인 화학에서 가장 기본적인 작업중 하나로 최근 몇 년동안 많은 주목을 받아왔으며, 그 결과로 생성되는 아미노 보레인 클러스터는 약물개발, 붕소 중성자 포획 요법(BNCT), 기능성 재료, 촉매 및 등으로 널리 사용되고 있다.
그러나 니도-카르보레인(nido-carborane)의 B-H 기능화는 거의 알려져 있지 않다.
일반적으로 니도-카르보레인에 B-N 결합을 도입하기위해서는 다양한 루이스 염기와 니도-카르보레인의 금속 촉진 산화 결합반응으로 B-N 결합을 도입하거나, 다양한 N-헤테로사이클릭 화합물과 니도-카르보레인의 비금속 산화 커플링 반응으로 도입한다. 또한 액체 암모니아에서 Na로 처리후 KMnO4에 의한 오르쏘-카르보레인의 산화환원반응에 이어 B-할로-O-카르보레인을 제조한 후 이를 팔라듐 촉매 하 아미드와의 커플링 반응을 B-N 결합을 도입한다.
그러나 상기와 같은 방법은 발화 및 폭발의 위험성이 존재하고, 여러단계를 거쳐야하는 단점을 가진다.
더불어 공지된 B-N 결합 형성은 가혹한 조건에서 진행되기 때문에 유도기로 사용되는 카르복실산의 탈카르복실화가 불가피하다. 카르복실산이 미량의 유도기로 사용되는 것도 중요하나, B-H 활성화 후 카르복실산을 포획한 다음 다른 유용한 작용기로의 변형이 휠씬 어려운 반응으로 간주된다. 이는 카르보란의 10개의 BH 결합 사이에서 정점 선택성(vertex selectivity)을 제어함으로써 다기능화가 가능하기 때문입니다.
이에 탈카르복실화 없이 온화한 조건에서 높은 선택성 및 수율로 니도-카르보레인 화합물을 제조할 수 있는 방법이 요구된다.
J. Am. Soc. Chem. 2016, 138, 12727-12730
본 발명은 니도-카르보레인 화합물 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 탈카르복실화 없이 우수한 선택성 및 수율로 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법의 일양태는,
이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염의 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 화학식 3-1의 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-1의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟(one-pot)반응으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1-1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
(상기 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서, M은 금속이며; R1 및 R2는 서로 독립적으로 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬이며; 상기 R1 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시 및 C6-C20아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있으며,
보다 바람직하게는 M은 금속이며; R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고; R2는 C1-C10알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이며; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬이며; 상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬 및 C1-C10알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴은 O 및 S 로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있다.
본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법의 또 다른 양태는,
이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 화학식 3-2의 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-2의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟(one-pot)반응으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1-2]
[화학식 2]
[화학식 3-2]
[화학식 4]
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1-2, 2, 3-2 및 4에서, M은 알칼리 금속이며; R1은 C1-C10알킬 또는 C3-C20헤테로아릴이고; A는 C6-C20아릴렌이며; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬일 수 있다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 이리듐 촉매는 [Cp*IrCl2]2, Ir(ppy)3, Ir[(ppy)2(dtb-bpy)]PF6 및 [Ir(cod)Cl]2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 상기 화학식 2의 화합물, 1몰에 대하여 0.1 내지 10몰%로 사용될 수 있다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 은 첨가제는 AgPF6, AgSbF6, AgNTf2, AgBF4, AgOTs, AgOTf, AgAsF6, AgClO4 및 AgNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 화학식 2의 화합물, 1몰에 대하여 1 내지 30몰%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염기는 NaOAc, KOAc, LiOAc, AgOAc, CsOAc, K2HPO4, Li3PO4, NaHCO3, Na2HPO, Na2HPO4ㆍ2H2O 및 Na2CO3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 상기 화학식 2의 화합물 1당량에 대하여 1.0 내지 2.0당량으로 포함될 수 있다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 1단계 반응은 10 내지 40℃에서 10 내지 60분동안 수행되며, 상기 2단계 반응은 0 내지 40℃에서 30분 내지 2시간동안 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1단계 반응 및 2단계 반응은 디클로로에탄, 클로로포름, 아세토나이트릴, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 시클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 이소프로필알콜, 트리플루오로에탄올(TFE), 헥사플루오로아이소프로필알콜(HFIP) 및 1,4-디옥산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 유기 용매 하에서 수행될 수 있다.
또한 본 발명은 니도-카르보레인 화합물을 제공하는 것으로, 본 발명의 니도-카르보레인 화합물은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
(상기 화학식 1-1 및 1-2에서,
M은 금속이며;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염의 존재 하에서, 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 디옥사졸론 화합물과 반응시켜 카르보레인에 아미드 결합을 도입하고 여기에 알킬알코올과 (트리알킬실릴)디아조메탄 화합물을 첨가시켜 니도-카르보레인 화합물을 제조하되 이를 원팟(one-pot)반응으로 진행함으로써 카르복실산기가 포획된 니도-카르보레인 화합물의 제조가 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 이리듐 촉매를 사용함으로써 높은 선택성 및 수율로 니도-카르보레인 화합물의 제조가 가능하다.
나아가 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 종래의 방법과 달리 매우 온화한 조건에서 반응이 진행되며, 원팟 반응으로 진행됨으로써 대량생산이 가능한 장점을 가진다.
또한 본 발명에서 제조된 니도-카르보레인 화합물은 약물 및 촉매 등의 원료물질 또는 중간체로 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 붕소 중성자 포획 요법(boron neutron capture therapy) 물질 등의 종양 치료를 위한 생물학적 활성 화합물로도 매유 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 니도-카르보레인 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 이에 대해 이하, 상세히 설명한다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, 용어 "CA-CB"는 "탄소수가 A 이상이고 B 이하"인 것을 의미한다.
본 명세서 내 용어 “알킬”은 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 1가의 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소 라디칼을 의미한다. 상기 알킬은 1 내지 10개의 탄소원자를 가질 수 있다. 상기 알킬은 1 내지 7개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 5, 보다 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소원자를 가질 수 있다. 이러한 알킬 라디칼의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서 내 용어 “알콕시”는 알킬-O-* 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘알킬’은 상기 정의한 바와 같다. 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, t-부톡시 등을 포함되지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서 내 용어 "시클로알킬(cycloalkyl)"은 탄소 및 수소 원자를 가지며 탄소-탄소 다중 결합을 가지지 않는 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 포화 고리(ring)를 의미한다. 사이클로알킬 그룹의 예는 (C3-C10)사이클로알킬(예를 들어, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸)을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 사이클로알킬 그룹은 선택적으로 치환될 수 있다. 일 실시예에서, 사이클로알킬 그룹은 모노사이클릭 또는 바이사이클릭 링(고리)이다.
본 명세서 내 용어 "헤테로시클로알킬"은 3 내지 10개, 바람직하게 2 내지 8개의 탄소 원자 및 질소, 산소, 셀레늄 및 황으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 내지 6개의 헤테로원자, 예를 들어 1 내지 5개의 헤테로원자, 1 내지 4개의 헤테로원자, 1 내지 3개의 헤테로원자, 또는 1 내지 2개의 헤테로원자로 이루어진 안정한 3- 내지 18-원 포화 또는 일부 불포화 라디칼을 지칭한다. 예시적인 헤테로사이클알킬은 비제한적으로 안정한 3-10 원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 안정한 3-12 원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 안정한 3-9 원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 안정한 8-원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 안정한 7-원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 안정한 6-원 포화 또는 일부 불포화 라디칼, 또는 안정한 5-원 포화 또는 일부 불포화 라디칼을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "모노-알킬아미노"는 -NHCH3, -NHCH2CH3, -NH(CH2)2CH3, -NH(CH2)3CH3, -NH(CH2)4CH3, -NH(CH2)5CH3, 및 이와 유사한 것을 포함하는, -NH(알킬)을 의미하며, 여기에서 알킬은 위에서 정의된 것과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어 "디-알킬아미노"는 -N(CH3)2, -N(CH2CH3)2, -N((CH2)2CH3)2, -N(CH3)(CH2CH3), 및 이와 유사한 것을 포함하는 -N(알킬)(알킬)을 의미하며, 여기에서 각 알킬은 서로 독립적으로 위에서 정의된 알킬이다.
본 명세서 내 용어 "아릴"은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로서는 페닐, 나프틸, 비페닐, 안트릴, 플루오레닐, 인데닐 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서 내 용어 “할로” 또는 “할로겐”은 할로겐족 원소를 나타내며, 예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모 및 요오도를 포함한다.
본 명세서 내 용어 “할로알킬”은 적어도 하나의 할로겐으로 치환된 알킬 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘알킬’은 상기 정의한 바와 같다. 이러한 할로알킬 라디칼의 예는 플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 브로모메틸, 퍼플루오로에틸 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서 내 용어 “헤테로아릴”은 방향족 고리 골격 원자로서 N, O, Se 및 S로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 5 내지 6원 단환 헤테로아릴, 및 하나 이상의 벤젠환과 축합된 다환식 헤테로아릴이다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴이 단일결합으로 연결된 형태도 포함한다. 구체적인 예로 퓨릴, 싸이오펜일, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 피리딜 등의 단환 헤테로아릴, 벤조퓨란일, 다이벤조퓨란일, 다이벤조티오페일, 벤조티오펜일, 이소벤조퓨란일, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조이속사졸릴, 벤조옥사졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 카바졸릴 등의 다환식 헤테로아릴 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 기재된 “알킬카보닐”은 알킬-C(=O)-* 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘알킬’은 상기 정의한 바와 같다. 이러한 알킬카보닐 라디칼의 예는 메틸카보닐, 에틸카보닐, 이소프로필카보닐, 프로필카보닐, 부틸카보닐, 이소부틸카보닐, t-부틸카보닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 기재된 “알콕시카보닐”은 알콕시-C(=O)-* 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘알콕시’는 상기 정의한 바와 같다. 이러한 알콕시카보닐 라디칼의 예는 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 이소프로폭시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 이소부톡시카보닐, t-부톡시카보닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 기재된 “아릴카보닐”은 아릴-C(=O)-* 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘아릴’은 상기 정의한 바와 같다. 이러한 아릴카보닐 라디칼의 예는 페닐카보닐, 나프틸카보닐, 안트릴카보닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 기재된 “아릴옥시카보닐”은 아릴옥시-C(=O)-* 라디칼을 의미하는 것으로, 여기서 ‘아릴옥시’는 상기 정의한 바와 같다. 이러한 아릴옥시카보닐 라디칼의 예는 페녹시카보닐, 나프톡시카보닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명은 간단한 공정으로 탈카르복실화 없이 높은 선택성 및 수율로 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법의 일 양태는,
이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염의 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 화학식 3-1의 디옥사졸론 화합물 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-1의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟(one-pot)반응으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1-1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
(상기 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 유도기(directing group)로 카르복실산기을 사용하여 B-H 활성화를 통해 탄소-탄소 결합을 효과적으로 형성하여, 아미드기를 용이하게 도입한 후 특정한 화합물인 C1-C5알킬알코올과 (트리알킬실릴)디아조메탄을 사용함으로써 카르복실기를 알킬기로 포집하여 탈카르복실화를 막고, 용이하게 니도-카르보레인 화합물을 제조할 수 있다.
나아가 제1반응 단계 및 제2반응 단계가 온화한 조건에서 수행될 뿐만 아니라 원팟으로 진행되므로 간단한 공정으로 높은 수율 및 선택성으로 니도-카르보레인 화합물을 제조할 수 있다.
뿐만 아니라 다양한 치환기가 도입된 오르쏘-카르보레인 및 디옥사졸론 화합물을 사용함으로써 다양한 치환기가 도입된 니도-카르보레인 화합물의 제조가 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 촉매로 특정 전이금속인 이리듐을 사용하고 여기에 은 첨가제 및 금속염 존재 하에 상기 화학식 2의 오르쏘-카르보레인 화합물과 화학식 3의 디옥사졸론 화합물의 B-H 활성화에 의한 아미드화 반응을 통해 상기 화학식 1의 아미드기가 도입된 오르쏘-카르보레인 화합물을 제조한 후 C1-C5알킬알코올과 (트리알킬실릴)디아조메탄 화합물과 반응시켜 우수한 수율 및 선택성으로 원팟으로 니도-카르보레인 화합물읠 제조가 가능하며, 대량생산이 가능하다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서, M은 금속이며; R1 및 R2는 서로 독립적으로 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬이며; 상기 R1 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시 및 C6-C20아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있으며, 보다 좋기로는 M은 Li, Na, K, Ag 또는 Cs이며; R1 및 R2는 서로 독립적으로 C1-C7알킬, C3-C7시클로알킬, C3-C7헤테로시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬이며; 상기 R1 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C7알킬, 할로C1-C7알킬, C1-C7알콕시 및 C6-C12아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있다.
보다 바람직하게는 M은 금속이며; R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고; R2는 C1-C10알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이며; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬이며; 상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬 및 C1-C10알콕시으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴은 O 및 S 로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있으며, 더욱 좋기로는 M은 M은 Li, Na, K, Ag 또는 Cs이며; R1은 C1-C5알킬, C3-C7시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고; R2는 C1-C5알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이며; R3 및 R4는 서로 독립적으로 C1-C3알킬이며; 상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C5알킬, 할로C1-C5알킬 및 C1-C5알콕시으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴은 O 및 S 로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법의 또다른 양태는,
이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 화학식 3-2의 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-2의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟(one-pot)반응으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1-2]
[화학식 2]
[화학식 3-2]
[화학식 4]
(상기 화학식 1-2, 2, 3-2 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
본 발명에 따른 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 폭넓은 기질 및 치환기를 도입할 수 있으며, 온화한 반응 조건 하에서 우수한 수율로 화학식 1-2의 니도-카르보레인 화합물을 용이하게 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 카르복실산을 유도기로 사용하여 카르보레인에 아미드기를 도입한 후 C1-C10알킬알코올과 (트리알킬실릴)디아조메탄 화합물을 첨가하여 원팟으로 카르복실기가 포획된 니도-카르보레인 화합물을 제조할 수 있다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1-2, 2, 3-2 및 4에서, M은 금속이며; R1은 C1-C10알킬 또는 C3-C20헤테로아릴이고; A는 C6-C20아릴렌이며; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬일 수 있으며, 더욱 좋기로는 M은 Li, Na, K, Ag 또는 Cs이며; R1은 C1-C5알킬 또는 C3-C12헤테로아릴이고; A는 C6-C12아릴렌이며; R3은 C1-C3알킬이며; R4는 C1-C5알킬일 수 있다.
본 발명의 니도-카르보레인은 하기 화학식 A로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
(상기 화학식 A에서 R1 내지 R3은 청구항 제1항의 정의와 동일하며, 니도-카르보레인에서 
는 탄소이며, 
는 붕소이며, 나머지는 B-H이다.)
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 이리듐 촉매는 [Cp*IrCl2]2(Pentamethylcyclopentadienyl iridium dichloride dimer ), Ir(ppy)3(Tris[2-phenylpyridinato-C2,N ]iridium(III)), Ir[(ppy)2(dtb-bpy)]PF6([4,4′-Bis(1,1-dimethylethyl)-2,2′-bipyridine-N1,N1′]bis[2-(2-pyridinyl-N)phenyl-C]iridium(III) hexafluorophosphate) 및 [Ir(cod)Cl]2(Bis(1,5-cyclooctadiene)diiridium(I) dichloride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상이며, 상기 은 첨가제는 AgPF6, AgSbF6, AgNTf2, AgBF4, AgOTs, AgOTf, AgAsF6, AgClO4 및 AgNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 이리듐 촉매는 [Cp*IrCl2]2, Ir(ppy)3 및 Ir[(ppy)2(dtb-bpy)]PF6,에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 은 첨가제는 AgNTf2, AgPF6, AgSbF6 및 AgOTf 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
이리듐 촉매는 화학식 2의 화합물, 1몰에 대하여 0.1 내지 10몰%로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 5몰%, 보다 좋기로는 1 내지 5몰%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 첨가제는, AgSbF6, AgNTf2, AgBF4, AgOTs, AgOTf, AgAsF6, AgClO4 및 AgNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게 AgNTf2, AgPF6, AgSbF6 및 AgOTf에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 화학식 2의 화합물, 1몰에 대하여 1 내지 30몰%, 바람직하게 5 내지 25몰%, 보다 바람직하게 7 내지 20몰%로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이리듐 촉매 및 은 첨가제는 바람직하게는 [Cp*IrCl2]2 및 AgSbF6의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염기는 NaOAc, KOAc, LiOAc, AgOAc, CsOAc, Cu(OAc)2, K2HPO4, Li3PO4, NaHCO3, Na2HPO, Na2HPO4ㆍ2H2O 및 Na2CO3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 좋기로는 NaOAc, KOAc 및 AgOAc에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 염기는 화학식 2의 화합물, 1당량에 대하여 1.0 내지 2.0당량, 바람직하게는 1.0 내지 1.5당량일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 3의 디옥사졸론 화합물은 상기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물 1몰에 대해 1.0 내지 2.5몰로 사용될 수 있다. 바람직하게 1.0 내지 1.5몰로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아미드화 반응은 통상의 유기 용매 하에서 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유기용매는 바람직하게 디클로로에탄, 클로로포름, 아세토나이트릴, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 시클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 이소프로필알콜, 트리플루오로에탄올(TFE), 헥사플루오로아이소프로필알콜(HFIP) 및 1,4-디옥산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 일 수 있으며, 바람직하게 1단계 반은은 디클로로에탄, 클로로포름, 아세토나이트릴, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 시클로헥산 및 테트라하이드로퓨란에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 2단계 반응은 바람직하게 트리플루오로에탄올(TFE), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 아세토나이트릴(MeCN), 테트라하이드로퓨란(THF), 및 헥사플루오로아이소프로필알콜(HFIP)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 유기 용매 하에서 수행될 수 있으며, 보다 높은 선택성 및 수율로 생성물을 제조하기 위해서 보다 바람직하게는 트리클로로에탄, 메탄올, 클로로포름 및 테트라하이드로퓨란에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
본 발명의 아미드화 반응은 10 내지 40℃, 바람직하게 15 내지 30℃에서 수행될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 조절될 수 있다. 반응시간 역시 반응물질, 용매의 종류 및 용매의 양에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게 1단계 반응은 10분 내지 60분, 보다 바람직하게 10분 내지 40분동안 수행되며, 2단계 반응은 30분 내지 2시간동안, 보다 바람직하게는 30 내지 90분동안 수행될 수 있으며, TLC 등을 통하여 출발물질이 소모됨과 동시에 생성물을 확인한 후 반응을 완결시킨다. 반응이 완결되면 감압 하에서 용매를 증류시킨 후, 컬럼 크로마토그래피 등의 통상의 방법을 통하여 목적물을 분리 정제할 수 있다.
또한 본 발명은 니도-카르보레인 화합물을 제공하는 것으로, 본 발명의 니도-카르보레인 화합물은 하기 화학식 1-1 및 1-2로 표시되는 니도-카르보레인 화합물을 제공한다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
(상기 화학식 1-1 및 1-2에서,
M은 금속이며;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.)
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1-1 및 1-2에서, M은 금속이며; A는 C1-C10알킬렌 또는 C6-C20아릴렌이며; R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고; R2는 C1-C10알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며; R3은 C1-C5알킬이며; 상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시 및 C6-C20아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다. 수 있다.
보다 바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1-1 및 1-2에서, M은 금속이며; A는 C6-C12아릴렌이며; R1은 C1-C5알킬, C3-C10시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고; R2는 C1-C5알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이며; R3은 C1-C3알킬이며; 상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C5알킬, 할로C1-C5알킬 및 C1-C5알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 니도-카르보레인 화합물은 오르쏘-카르보레인 화합물에 아미드기가 도입되고, 카르복실산기가 포집됨으로써 생물학적 활성 화합물 뿐만아니라 유기 금속 화학에서 리간드, 촉매 등으로 다양하게 이용될 수 있다.
즉, 본 발명의 니도-카르보레인 화합물은 천연물, 의약, 전자재료 분야 등의 다양한 분야에서 원료물질 및 중간체 등의 다양하게 사용가능하다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 니도-카르보레인 화합물은 보다 구체적으로 하기의 화합물들로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 발명의 화합물에 기재된 Ph는 페닐기(-C6H5)를 의미하고, Me는 메틸기(-CH3)를 의미하고, Et는 에틸기(-CH2CH3)를 의미하고, n-Bu는 n-부틸기(-CH2CH2CH2CH3)를 의미하고, t-Bu는 t-부틸기(-C(CH3)3)를 의미한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명하지만, 하기의 실시예들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 여기에 국한된 것은 아니다.
실시예 A: 니도-카르보레인 화합물 (4)의 제조
마그네틱 교반기가 장착된 건조 시험관에 카르복실레이티드 오르쏘-카르보레인 화합물 (1) (0.2 mmol, 1.0 equiv), 디옥사졸론 화합물(2) (0.2 mmol, 1.0 equiv), [Cp*IrCl2]2 (Cp*: pentamethylcyclopentadienyl) (2.5 mol%), AgSbF6 (10.0 mol %), NaOAc (1.0 equiv) 및 DCE (디클로로에탄, 1.0 mL)을 혼합하여 25℃에서 30분동안 교반시켰다. 이후 반응혼합물에 (트리메틸실리)디아조메탄(2.0M in hexane, 5.0 equiv)을 메탄올 0.5 mL에 녹여 첨가하고 1시간동안 더 교반시켰다. 반응혼합물을 셀라이트 패드를 통해 필터하고, 여액을 감압 하에서 농축시켰다. 얻어진 잔류물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 니도-카르보레인 화합물 (4)를 수득하였다.
상기 기재된 방법을 이용하여 다양한 니도-카르보레인 화합물 (4)을 제조하였다.
[실시예 1] 4a의 제조
수율: 48.7 mg(70%); R f = 0.32 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 276-278 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.94-7.91 (m, 2H), 7.51-7.47 (m, 1H), 7.42-7.38 (m, 3H), 3.46 (s, 3H), 1.52 (s, 3H), -1.59 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 173.5, 172.5, 136.7, 131.8, 129.0, 128.3, 52.5, 23.9; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.89 (s, 1B), -10.47 - -11.57 (m, 2H), -16.25 (s, 1B), -18.66 - -19.55 (m, 3B), -33.25 (s, 1B), -38.01 (s, 1B); IR (film): 3629, 3401, 2931, 2534, 1698, 1628, 1595, 1521, 1477, 1437, 1348, 1292, 1012, 721 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C12H21B9NO3 326.2359; Found 326.2356.
[실시예 2] 4b의 제조
수율: 54.2 mg (75%); R f = 0.33 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 175-177 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.31-7.15 (m, 5H), 3.62 (s, 3H), 2.35 (s, 3H), 1.50 (s, 3H), -1.71 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 175.9, 174.2, 139.3, 135.8, 131.3, 130.1, 127.8, 126.3, 53.0, 23.8, 19.8; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.46 (s, 1B), -10.99 - - 11.8 (m, 2B), -15.71 (s, 1B), -19.33 - -20.73 (m, 3B), -33.30 (s, 1B), -38.18 (s, 1B); IR (film): 3617, 3381, 2955, 2931, 2872, 2530, 1696, 1659, 1610, 1506, 1477, 1436, 1367, 1292, 1010, 745 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C13H23B9NNa2O3 386.2311; Found 386.2325.
[실시예 3] 4c의 제조
수율: 53.6 mg (71%); R f = 0.29 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 269-271 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.93-7.90 (m, 2H), 7.40 (s, 1H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 3.83 (s, 3H), 3.48 (s, 3H), 1.52 (s, 3H), -1.62 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 174.2, 172.3, 163.1, 130.3, 128.6, 114.2, 55.8, 52.8, 23.9; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.78 (s, 1B), -10.69 - -11.57 (m, 2B), -16.29 (s, 1B), -18.79 - -20.16 (m, 3B), -33.26 (s, 1B), -38.13 (s, 1B); IR (film): 3608, 3403, 3006, 2955, 2933, 2533, 1698, 1659, 1606, 1483, 1439, 1290, 1255, 1180, 1025, 846, 771 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C13H23B9NO4 356.2465; Found 356.2482.
[실시예 4] 4d의 제조
수율: 53.4 mg (73%); R f = 0.31 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 239-241 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 8.05-8.00 (m, 2H), 7.50 (s, 1H), 7.18-7.12 (m, 2H), 3.48 (s, 3H), 1.51 (s, 3H), -1.61 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 173.2, 171.1, 165.2 (d, J = 248.9 Hz), 133.3, 130.9 (d, J = 8.9 Hz), 115.7 (d, J = 21.8 Hz), 52.4, 24.0; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.75 (s, 1B), -10.49 (s, 1B), -11.67 (s, 1B), -16.40 (s, 1B), -18.73 - -19.70 (m, 3B), -33.41 (s, 1B), -38.11 (s, 1B); 19F NMR (376 MHz, acetone-d 6) d 66.38; IR (film): 3614, 3410, 2953, 2931, 2872, 2535, 1697, 1618, 1604, 1483, 1437, 1296, 1234, 1160, 1012, 852, 769 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C12H20B9NO3 344.2265; Found 344.2258.
[실시예 5] 4e의 제조
수율: 55.0 mg (72%); R f = 0.33 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 95-97 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.97 (t, J = 1.82 Hz, 1H), 7.90 (dt, J = 7.7 Hz, J = 1.3 Hz, 1H), 7.55 (s, 1H), 7.51 (dq, J = 8.0 Hz, J = 1.1 Hz, 1H), 7.44 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 3.47 (s, 3H), 1.52 (s, 3H), -1.59 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 173.5, 171.0, 138.7, 134.7, 131.7, 130.8, 128.6, 126.7, 52.6, 23.9; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.57 (s, 1B), -10.95 (s, 1B), -12.03 (s, 1B), -15.80 (s, 1B), -19.25 - -20.63 (m, 3B), -33.34 (s, 1B), -38.14 (s, 1B); IR (film): 3626, 3405, 2955, 2931, 2881, 2536, 1692, 1613, 1567, 1506, 1465, 1295, 1011, 748 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C12H20B9ClNNa2O3 406.1765; Found 406.1787.
[실시예 6] 4f의 제조
수율: 53.2 mg (64%); R f = 0.32 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 149-151 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 8.13 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.75 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.49 (s, 1H), 3.45 (s, 3H), 1.54 (s, 3H), -1.55 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 173.0, 171.0, 140.7, 132.6 (q, J = 32.2 Hz), 129.1, 125.9 (q, J = 3.8 Hz), 125.0 (q, J = 273.5 Hz), 52.3, 23.9; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.76 (s, 1B), -10.70 - -11.73 (m, 2B), -16.06 (s, 1B), -19.10 - -20.44 (m, 3B), -33.43 (s, 1B), -38.13 (s, 1B); 19F NMR (376 MHz, acetone-d 6) d 144.19; IR (film): 3617, 3390, 3208, 2954, 2932, 2873, 2532, 1697, 1618, 1523, 1487, 1437, 1325, 1294, 1168, 1128, 1065, 1015, 859, 775 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C13H20B9F3NNa2O3 440.2028; Found 440.2052.
[실시예 7] 4g의 제조
수율: 50.7 mg (68%); R f = 0.28 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 259-261 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 8.08 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 7.83 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.19 (s, 1H), 3.39 (s, 3H), 1.57 (s, 3H), -1.40 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 172.4, 170.3, 141.3, 132.9, 129.1, 118.9, 114.8, 52.0, 24.1; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.70 (s, 1B), -10.66 (s, 1B), -11.78 (s, 1B), -16.20 (s, 1B), -19.06 - -20.47 (m, 3B), -33.47 (s, 1B), -38.13 (s, 1B); IR (film): 3404, 2953, 2932, 2872, 2534, 2242, 1698, 1621, 1515, 1482, 1436, 1294, 1159, 1014, 857, 768 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C13H20B9N2Na2O3 397.2107; Found 397.2119.
[실시예 8] 4h의 제조
수율: 54.2 mg (69%); R f = 0.30 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); Yellow solid; Melting point: 183-185 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 8.26 (dt, J = 9.0 Hz, J = 2.1 Hz, 2H), 8.17 (d, J = 9.1 Hz, J = 2.1 Hz, 2H), 7.53 (br, 1H), 3.45 (s, 3H), 1.55 (s, 3H), -1.54 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 172.7, 170.3, 150.1, 142.9, 129.6, 124.1, 52.2, 24.0; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.63 (s, 1B), -10.54 (s, 1B), -11.81 (s, 1B), -16.31 (s, 1B), -19.20 - -20.21 (m, 3B), -33.46 (s, 1B), -38.16 (s, 1B); IR (film): 3401, 2953, 2931, 2872, 2534, 1698, 1629, 1595, 1521, 1477, 1437, 1348, 1292, 1012, 721 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C12H20B9N2Na2O5 417.2005; Found 417.2017.
[실시예 9] 4i의 제조
수율: 48.6 mg (72%); R f = 0.33 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); beige solid; Melting point: 95-97 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.65 (d, J = 0.9 Hz, 1H), 7.10-7.09 (m, 1H), 7.02 (s, 1H), 6.55 (dd, J = 3.4 Hz, J = 1.7 Hz, 1H), 3.48 (s, 3H), 1.51 (s, 3H), -1.71 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 172.4, 163.0, 150.1, 145.4, 114.1, 112.7, 69.3, 65.7, 52.3, 23.9; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.66 (s, 1B), -11.50 - -14.65 (m, 3B), -18.62 - -20.14 (m, 3B), -33.28 (s, 1B), -38.16 (s, 1B); IR (film): 3403, 2979, 2962, 2881, 2540, 1669, 1647, 1593, 1433, 1337, 1290, 1192, 1011, 765 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C10H19B9NO4 316.2152; Found 316.2154.
[실시예 10] 4j의 제조
수율: 60.1 mg (85%); R f = 0.34 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 133-135 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.83 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 7.27 (s, 1H), 7.09 (t, J = 4.3 Hz, 1H), 3.47 (s, 3H), 1.51 (s, 3H), -1.61 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 173.3, 166.8, 142.3, 131.0, 129.2, 128.5, 52.5, 23.8; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.60 (s, 1B), -10.76 - -11.72 (m, 2B), -16.00 (s, 1B), -19.24 - -20.64 (m, 3B), -33.36 (s, 1B), -38.17 (s, 1B); IR (film): 3402, 3013, 2970, 2952, 2933, 2871, 2536, 1739, 1601, 1528, 1488, 1437, 1365, 1291, 1217, 1009, 719 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C10H19B9NNa2O3S 378.1719; Found 378.1717.
[실시예 11] 4k의 제조
수율: 43.4 mg (66%); R f = 0.40 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); colorless liquid; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 6.25 (s, 1H), 3.52 (s, 3H), 1.48 (s, 3H), -1.61 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 183.6, 173.0, 52.3, 39.6, 28.2, 24.0; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.53 (s, 1B), -10.04 - -11.71 (m, 2B), -17.70 - -17.77 (m, 2B), -20.22 - -20.45 (m, 2B), -33.51 (s, 1B), -38.22 (s, 1B); IR (film): 3484, 3380, 3231, 2963, 2872, 2529, 1700, 1653, 1487, 1435, 1364, 1279, 1201, 1008, 714 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C10H25B9NO3 306.2672; Found 306.2674.
[실시예 12] 4l의 제조
수율: 66.6 mg (54%); R f = 0.24 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); Yellow solid; Melting point: 140-142 oC; 1H NMR (400 MHz, methanol-d 4 ) d 8.23 (t, J = 1.7 Hz, 1H), 7.91 (dd, J = 7.8 Hz, 1.8 Hz, 1H), 7.50 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 3.47 (s, 6H), 1.56 (s, 6H), -1.62 (br, 2H); 13C{1H} NMR (100 MHz, methanol-d 4 ) d 173.4, 172.8, 138.0, 130.7, 129.5, 126.9, 52.2, 24.4; 11B{1H} NMR (128 MHz, methanol-d 4 ) d 0.33 (s, 2B), -11.66 - -15.44 (m, 6B), -19.62 - -20.46 (m, 6B), -33.40 (s, 2B), -38.37 (s, 2B); IR (film): 3610, 3401, 2953, 2932, 2872, 2527, 1695, 1619, 1574, 1497, 1470, 1436, 1286, 1011, 733 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C18H36B18N2 Na3O6 643.3941; Found 643.3989.
[실시예 13] 4m의 제조
수율: 80.2 mg (65%); R f = 0.23 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); beige solid; Melting point: 289-291 oC; 1H NMR (400 MHz, methanol-d 4 ) d 7.83 (s, 4H), 3.47 (s, 6H), 1.56 (s, 6H), -1.65 (br, 2H); 13C{1H} NMR (100 MHz, methanol-d 4 ) d 173.5, 172.8, 140.1, 128.3, 52.2, 24.4; 11B{1H} NMR (128 MHz, methanol-d 4 ) d 0.21 (s, 1B), -10.68 - -11.96 (m, 4B), -15.31 (s, 2B), -19.83 - -20.54 (m, 6B), -33.39 (s, 2B), -38.48 (s, 2B); IR (film): 3612, 3382, 3205, 2954, 2932, 2872, 2531, 1697, 1658, 1617, 1520, 1476, 1437, 1291, 1014, 736 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C18H36B18N2 Na3O6 643.3941; Found 643.4022.
[실시예 B] 니도-카르보레인 화합물의 제조
실시예 A에서 화합물 2를 달리한 것을 제외하고 실시예 A와 동일하게 실시하여 니도-카르보레인 화합물을 제조하였다.
[실시예 14] 4n의 제조
수율: 54.6 mg (70%); R f = 0.37 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 158-160 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.91-7.88 (m, 2H), 7.48-7.44 (m, 1H), 7.43-7.39 (m, 2H), 7.06 (s, 1H), 3.42 (s, 3H), 2.06-1.99 (m, 1H), 1.63 (td, J = 18.7 Hz, J = 4.7 Hz, 1H), 1.58-1.48 (m, 1H), 1.43-1.32 (m, 1H), 1.26-1.13 (m, 2H), 0.85 (t, J = 7.3 Hz, 3H), -1.54 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 172.1, 171.4, 137.5, 131.4, 128.9, 128.1, 52.0, 36.4, 33.6, 23.8, 14.4; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.36 (s, 1B), -11.51 (s, 1B), -13.21 (s, 1B), -15.82 (s, 1B), -19.19 - -20.63 (m, 3B), -33.43 (s, 1B), -38.25 (s, 1B); IR (film): 3413, 2953, 2931, 2859, 2535, 1696, 1611, 1572, 1509, 1478, 1437, 1288, 1018, 715 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C15H27B9NO3 368.2828; Found 368.2829.
[실시예 15] 4o의 제조
수율: 68.2 mg (82%); R f = 0.38 (acetone:CH2Cl2 = 1:3); White solid; Melting point: 171-173 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.88-7.85 (m, 2H), 7.48-7.44 (m, 1H), 7.43-7.39 (m, 2H), 7.02 (s, 1H), 3.47 (s, 3H), 2.21 (d, J = 12.4 Hz, 1H), 1.68-1.62 (m, 2H), 1.58-1.50 (m, 2H), 1.40-1.29 (m, 1H), 1.16-0.98 (m, 5H), -1.76 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.3, 170.8, 137.7, 131.3, 128.9, 127.8, 52.0, 42.3, 36.6, 34.7, 28.0, 27.7, 27.2; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d -0.34 (s, 1B), -13.55 - - 14.42 (s, 3B), -20.88 - -21.50 (s, 3B), -33.36 (s, 1B), -38.02 (s, 1B); IR (film): 3412, 2927, 2850, 2526, 1697, 1625, 1574, 1509, 1477, 1434, 1364, 1273, 1232, 1192, 987, 714 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C17H29B9NO3 394.2985; Found 394.2986.
[실시예 16] 4p의 제조
수율: 43.4 mg (53%); R f = 0.34 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); Beige solid; Melting point: 101-103 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.90-7.88 (m, 2H), 7.51-7.36 (m, 6H), 7.11 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.06-7.03 (m, 1H), 3.10 (s, 3H), -1.18 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.6, 170.9, 142.9, 137.2, 131.8, 131.6, 129.0, 128.1, 127.6, 126.3, 51.8; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.68 (s, 1B), -9.64 (s, 1B), -14.03 - -14.71 (m, 2B), -19.13 - -20.54 (m, 3B), -32.98 (s, 1B), -37.06 (s, 1B); IR (film): 3390, 3081, 3057, 3032, 2533, 1705, 1602, 1570, 1516, 1482, 1443, 1418, 1366, 1280, 1231, 1053, 697 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M-Na]- Calcd for C17H23B9NO3 388.2515; Found 388.2519.
[실시예 17] 4q의 제조
수율: 46.6 mg (55%); R f = 0.34 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); Beige solid; Melting point: 108-110 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.89-7.87 (m, 2H), 7.57 (s, 1H), 7.48 (t, J = 7.2 Hz, 1H), 7.41 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.20 (s, 1H), 7.17 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 6.99 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 6.87 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 3.13 (s, 3H), 2.24 (s, 3H), -1.30 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.6, 171.1, 142.5, 137.1, 136.8, 132.3, 131.7, 129.0, 128.9, 128.0, 127.6, 127.1, 51.9, 21.4; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.73 (s, 1B), -10.20 (s, 1B), -13.91 - -14.08 (m, 2B), -19.95 - -20.53 (m, 3B), -32.96 (s, 1B), -37.01 (s, 1B); IR (film): 3465, 3380, 2950, 2924, 2855, 2533, 1574, 1507, 1434, 1394, 1101, 1027, 714 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M-Na]- Calcd for C18H25B9NO3 402.2672; Found 402.2674.
[실시예 18] 4r의 제조
수율: 52.8 mg (60%); R f = 0.28 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 100-102 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.89-7.87 (m, 2H), 7.52 (s, 1H), 7.49-7.45 (m, 1H), 7.40 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 7.33-7.30 (m, 2H), 6.70-6.66 (m, 2H), 3.71 (s, 3H), 3.16 (s, 3H), -1.30 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.6, 171.3, 158.7, 137.2, 134.6, 132.9, 131.6, 129.0, 128.1, 113.1, 55.3, 52.0; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.75 (s, 1B), -10.17 (s, 1B), -14.17 - -1439 (m, 2B), -19.93 - -20.73 (s, 3B), -33.02 (s, 1B), -37.15 (s, 1B); IR (film): 3403, 2952, 2935, 2838, 2538, 1703, 1609, 1573, 1510, 1479, 1437, 1366, 1289, 1246, 1180, 1028, 716 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M+Na]+ Calcd for C18H25B9NNa2O4 464.2416; Found 464.2420.
[실시예 19] 4s의 제조
수율: 52.8 mg (54%); R f = 0.33 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 225-227 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.92-7.90 (m, 2H), 7.49-7.45 (m, 1H), 7.41 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.34-7.30 (m, 3H), 7.26 (d, J = 8.6 Hz, 2H) 3.14 (s, 3H), -0.98 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.5, 170.9, 143.1, 137.5, 134.0, 131.5, 130.4, 129.0, 128.1, 119.6, 51.7; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 0.60 (s, 1B), -9.04 (s, 1B), -14.03 - -17.71 (m, 3B), -19.98 (s, 1B), -21.99 (s, 1B), -32.89 (s, 1B), -37.15 (s, 1B); IR (film): 3402, 2951, 2918, 2848, 2535, 1702, 1624, 1574, 1508, 1477, 1435, 1365, 1284, 1231, 1106, 1010, 714 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M + Na]+ Calcd for C17H22B9 79BrNNa2O3, C17H22B9 81BrNNa2O3 512.1416, 514.1395; Found 512.1461, 514.1425.
[실시예 20] 4t의 제조
수율: 49.9 mg (60%); R f = 0.32 (MeOH:CH2Cl2 = 1:7); White solid; Melting point: 162-164 oC; 1H NMR (400 MHz, acetone-d 6) d 7.91-7.89 (m, 2H), 7.49-7.44 (m, 1H), 7.42-7.38 (m, 2H), 7.20 (s, 1H), 7.04 (dd, J = 5.2 Hz, J = 1.1 Hz, 1H), 6.92 (d, J = 3.4 Hz, 1H), 6.75 (dd, J = 5.2 Hz, J = 3.6 Hz, 1H), 3.23 (s, 3H), -1.21 (br, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, acetone-d 6) d 171.5, 170.8, 147.3, 137.1, 131.6, 128.9, 128.2, 128.1, 126.9, 124.6, 52.1; 11B{1H} NMR (128 MHz, acetone-d 6) d 1.58 (s, 1B), -10.39 (s, 1B), -13.48 - -13.85 (m, 2B), -19.83 - -19.89 (m, 2B), -21.89 (s, 1B), -32.88 (s, 1B), -37.29 (s, 1B); IR (film): 3403, 3106, 3068, 3004, 2952, 2846, 2539, 1704, 1612, 1509, 1477, 1435, 1289, 1024, 713 cm-1; HRMS (ESI) m/z: [M - Na]- Calcd for C15H21B9NO3S 394.2080; Found 394.2094.
[실시예 21] 4a의 대용량제조
실시예 A에서 카르복실레이티드 오르쏘-카르보레인 화합물 (1) (1.0mmol, 0.2g), 디옥사졸론 화합물(2) (1.0 equiv), [Cp*IrCl2]2 (Cp*: pentamethylcyclopentadienyl) (2.5 mol%), AgSbF6 (10.0 mol %), NaOAc (1.0 equiv) 및 DCE (디클로로에탄, 10.0 mL)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 A와 동일하게 실시하여 화합물 4a(0,28g, 80%)를 제조하였다.
이로부터 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 실온의 온화한 조건 및 간단한 공정으로 대용량의 출발물질을 사용하여도 수행되어 높은 수율로 니도-카로브레인 화합물을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
[비교예 1] 니도-카르보레인의 제조
상기 실시예 A에서 이리듐 촉매 대신 [Cp*RhCl2]2를 사용한 것을 제외하고 실시예 A와 동일하게 실시하였으나, 니도-카르보레인 화합물을 얻지 못하였다.
[비교예 2] 니도-카르보레인의 제조
상기 실시예 A에서 이리듐 촉매 대신 [Ru(p-cymene)Cl2]2를 사용한 것을 제외하고 실시예 A와 동일하게 실시하였으나, 니도-카르보레인 화합물을 얻지 못하였다.
[비교예 3] 니도-카르보레인의 제조
상기 실시예 A에서 이리듐 촉매 대신 [Cp*CoCl2]2를 사용한 것을 제외하고 실시예 A와 동일하게 실시하였으나, 니도-카르보레인 화합물을 얻지 못하였다.
본 발명의 니도-카르보레인 화합물은 전이금속 촉매 중에서도 이리듐 촉매를 사용할 경우에만 니도-카르보레인 화합물을 얻을 수 있었으며, 나아가 이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염의 조합 하에서만 높은 수율로 니도-카르보레인 화합물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
[비교예 4] 아미드기가 도입된 오르쏘-카르보레인의 제조
상기 실시예 A에서 메탄올과 (트리메틸실리)디아조메탄을 사용하지 않고 80
에서 1시간동안 반응을 수행한 것을 제외하고는 실시예 A와 동일하게 실시하여 아미드기가 도입된 오르쏘-카르보레인 화합물을 제조하였다.
수율: 54.9 mg (99%); R f = 0.45 (EtOAc:hexane = 1:5); White solid; Melting point: 148-150 oC; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) d 7.80-7.78 (m, 2H), 7.55-7.50 (m, 1H), 7.47-7.43 (m, 2H), 5.97 (s, 1H), 5.11 (s, 1H), 2.08 (s, 3H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) d 170.1, 134.6, 132.0, 128.8, 127.3, 69.4, 61.3, 26.1; 11B{1H} NMR (128 MHz, CDCl3) d -3.08 - -4.33 (m, 2B), -7.19 (s, 1B), -9.76 - -11.91 (m, 6B), -15.35 (s, 1B); IR (film): 3237, 3124, 2554, 2530, 1647, 1471, 961, 833, 653 cm-1; HRMS (FAB) m/z: [M + H]+ Calcd for C10H20B10NO 280.2475; Found 280.2474.
비교예 4에서 보이는 바와 같이 메탄올과 (트리알킬실릴)디아조메탄을 사용하지 않은 경우 탈카르복실화되고, 아미드기가 도입된 오르쏘-카르보레인이 제조되며, 니도-카르보레인 화합물은 제조되지 않았다. 이로써 본 발명의 니도-카르보레인 화합물의 제조방법은 2단계 반응에 특정한 화합물인 메탄올과 (트리알킬실릴)디아조메탄을 사용하고, 1단계 반응 및 2단계 반응을 원팟으로 진행함으로써 카르복실기가 포집되고, 아미드기가 도입된 니토-카르보레인 화합물을 제조할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다
Claims (12)
- 이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 하기 화학식 3-1의 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-1의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟반응으로 수행되는 니도-카르보레인 화합물의 제조방법.
[화학식 1-1]
[화학식 2]
[화학식 3-1]
[화학식 4]
상기 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다. - 이리듐 촉매, 은 첨가제 및 금속염 존재 하에서, 하기 화학식 2의 카르복실화 오르쏘-카르보레인 화합물을 화학식 3-2의 디옥사졸론 화합물과 반응시키는 1단계 반응; 및
상기 1단계 반응물에 C1-C5알킬알코올 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1-2의 니도-카르보레인 화합물을 제조하는 2단계 반응;을 포함하며,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응이 원팟반응으로 수행되는 니도-카르보레인 화합물의 제조방법.
[화학식 1-2]
[화학식 2]
[화학식 3-2]
[화학식 4]
상기 화학식 1-2, 2, 3-2 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
R4는 C1-C10알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 이리듐 촉매는 [Cp*IrCl2]2, Ir(ppy)3, Ir[(ppy)2(dtb-bpy)]PF6 및 [Ir(cod)Cl]2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인, 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 은 첨가제는 AgSbF6, AgPF6, AgNTf2, AgBF4, AgOTs, AgOTf, AgAsF6, AgClO4 및 AgNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인, 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 이리듐 촉매는 화학식 2의 화합물 1몰에 대하여 0.1 내지 10몰%로 사용되며, 상기 은 첨가제는 화학식 2의 화합물 1몰에 대하여 1 내지 30몰%로 사용되는, 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속염은 LiOAc, KOAc, CsOAc, AgOAc, NaOAc, K2HPO4, Li3PO4, NaHCO3, Na2HPO, Na2HPO4ㆍ2H2O 및 Na2CO3로 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상이며, 상기 화학식 2의 화합물 1당량에 대하여 1.0 내지 2.0당량으로 포함되는, 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 1단계 반응은 10 내지 40℃에서 10 내지 60분동안 수행되며,
상기 2단계 반응은 0 내지 40℃에서 30분 내지 2시간동안 수행되는 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 1단계 반응 및 2단계 반응은 디클로로에탄, 클로로포름, 아세토나이트릴, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 시클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 이소프로필알콜, 트리플루오로에탄올(TFE), 헥사플루오로아이소프로필알콜(HFIP) 및 1,4-디옥산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 유기 용매 하에서 수행되는 것인, 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서,
M은 금속이며;
R1 및 R2는 서로 독립적으로 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R3은 C1-C3알킬이며;
R4는 C1-C5알킬이며;
상기 R1 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시 및 C6-C20아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함하는 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 화학식 1-1, 2, 3-1 및 4에서,
M은 금속이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이며;
R3은 C1-C3알킬이며;
R4은 C1-C5알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬 및 C1-C10알콕시으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴은 O 및 S 로부터 선택되는 1 내지 2개의 헤테로원자를 포함하는 제조방법. - 제 2항에 있어서,
상기 화학식 1-2, 2, 3-2 및 4에서,
M은 알칼리 금속이며;
R1은 C1-C10알킬 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
A는 C6-C20아릴렌이며;
R3은 C1-C3알킬이며;
R4는 C1-C5알킬인 제조방법. - 하기 화학식 1-1 또는 하기 화학식 1-2로 표시되는 니도-카르보레인 화합물.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
상기 화학식 1-1 및 1-2에서,
M은 금속이며;
A는 C1-C10알킬렌, C3-C10시클로알킬렌, C3-C10헤테로시클로알킬렌, C6-C20아릴렌 또는 C3-C20헤테로아릴렌이며;
R1은 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐 또는 C3-C20헤테로아릴이고;
R2는 C1-C10알킬, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C6-C20아릴 또는 C3-C20헤테로아릴이며;
R3은 C1-C5알킬이며;
상기 R1의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐 또는 헤테로아릴 및 R2의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C10알킬, 할로C1-C10알킬, C1-C10알콕시, C6-C20아릴, C6-C20아릴C1-C10알킬, C6-C20아릴옥시, C6-C20아릴C1-C10알킬옥시, C1-C10알킬카보닐옥시, C1-C10알킬카보닐, C1-C10알콕시카보닐, 할로C1-C10알킬카보닐옥시, 할로C1-C10알킬카보닐, 할로C1-C10알콕시카보닐, C6-C20아릴카보닐, C6-C20아릴옥시카보닐, 아미노, 모노C1-C10알킬아미노 및 디C1-C10알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 더 치환될 수 있고; 상기 헤테로아릴 및 헤테로시클로알킬은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210009401A KR102500285B1 (ko) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | 아민 붕소 뭉치 화합물 및 이의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102148900B1 (ko) | 2019-09-09 | 2020-08-28 | 강원대학교산학협력단 | 아마이드기가 도입된 오르쏘-카르보레인 화합물 및 이의 제조방법 |
-
2021
- 2021-01-22 KR KR1020210009401A patent/KR102500285B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ACS Catalysis, Vol.9, pp.10418-10425, 2019 |
| Chem. Commun., Vol.55, pp.830-833, 2019 |
| Journal of The American Chemical Society, Vol.141, pp.4219-4224, 2019 |
| Monatshefte fur Chemie, Vol.135, pp.1015-1022, 2004 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220106464A (ko) | 2022-07-29 |
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