Development of Metal-free Thioester Synthesis from Sulfonyl hydrazide and Acyl fluoride = 금속 촉매 없는 조건 하의 설포닐 하이드라자이드와 아실 플루오라이드를 이용한 싸이오에스터 합성법

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This dissertation describes the development of a metal-free method for the synthesis of thioesters from acyl fluorides and sulfonyl hydrazides under basic conditions. Acyl fluorides were selected as acyl donors due to their balanced reactivity and high moisture stability, while sulfonyl hydrazides served as practical, odorless sulfur sources that overcome the limitations associated with free thiols. Systematic optimization of bases, solvents, and stoichiometric parameters enabled the establishment of mild and operationally simple conditions that afforded a broad range of thioesters in moderate to high yields. The methodology showed good functional group tolerance, accommodating various electronically and sterically diverse benzoyl fluorides as well as different sulfonyl hydrazides. This study highlights the synthetic utility of acyl fluorides in metal-free acyl–sulfur bond formation and provides an efficient strategy for accessing structurally diverse thioesters useful in organic and medicinal chemistry.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 아실 플루오라이드와 설포닐 하이드라자이드를 이용한 금속 촉매가 없는 조건에서의 싸이오에스터 합성법을 개발하였다. 아실 플루오라이드는 높은 수분 안정성과 적절한 반응성을 동시에 갖는 효율적인 아실 공여체로 활용되었으며, 설포닐 하이드라자이드는 기존 싸이올 계열이 지니는 악취와 취급상의 문제를 극복할 수 있는 안전하고 무취의 황 공급원으로 사용되었다.
염기, 용매, 반응 당량 등의 조건을 체계적으로 최적화한 결과, 온화하고 조작이 간단한 조건에서 다양한 싸이오에스터를 높은 수율로 얻을 수 있는 반응계를 확립하였다. 본 연구는 전자적·입체적으로 다양한 치환기를 가진 벤조일 플루오라이드뿐 아니라 여러 종류의 설포닐 하이드라자이드에 대해 우수한 작용기 내성을 나타내었다.
이 방법론은 아실 플루오라이드를 이용한 금속 촉매가 없는 조건 하에서의 탄소-황 결합 형성 반응의 가능성을 확장하였으며, 유기·의약합성 분야에서 활용 가능한 구조적으로 다양한 싸이오에스터의 효율적 합성 전략을 제시한다는 점에서 의의를 가진다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅰ.1. Nature of thioesters 1
• Ⅰ.1.A. Background 1
• Ⅰ.1.B. Importance of thioesters in organic chemistry 1
• Ⅰ.1.C. Thioesters in biological systems and medicinal chemistry 3
• Ⅰ.2. General synthesis method of thioesters 4
• Ⅰ.2.A. Traditional methods using acyl chlorides 4
• Ⅰ.2.B. Alternative acyl donors (esters, anhydrides, amides) 5
• Ⅰ.3. Acyl fluorides as acylating reagents 6
• Ⅰ.3.A. Advantages of acyl fluorides over acyl chlorides 6
• Ⅰ.3.B. Recent applications in organic synthesis 7
• Ⅰ.4. Thiol surrogates in thioester synthesis 11
• Ⅰ.4.A. Limitations of free thiols 11
• Ⅰ.4.B. Development of thiol surrogates 12
• Ⅰ.5. Sulfonyl hydrazides as sulfur sources 13
• Ⅰ.5.A. Properties and reactivity of sulfonyl hydrazides 13
• Ⅰ.5.B Representative synthetic applications of sulfonyl hydrazides 13
• Ⅰ.6. Previous work from our research group 16
• Ⅰ.6.A. Palladium-catalyzed carbonylation with sulfonyl hydrazides 16
• Ⅰ.7. High ThroughPut Screening 17
• I.8. Research goal 18
• Ⅱ. Result and discussion 19
• Ⅱ.1. Optimization of the reaction conditions 19
• Ⅱ.2. Substrate scope 22
• Ⅱ.2.A. Scope of sulfonyl hydrazide 22
• Ⅱ.2.B. Scope of acyl fluoride 24
• Ⅱ.3. Control experiments 26
• Ⅱ.3.A. Study of reaction intermediate acyl sulfonyl hydrazide 26
• Ⅱ.3.B Proposed mechanism 28
• Ⅲ. Experimental 30
• Ⅲ.1. Procedure of synthesis of products 30
• Ⅲ.1.A. General synthesis method of thioester 30
• Ⅳ. Conclusion 31
• Ⅴ. References. 33