저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할

저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다. 저작권자로부터별도의허가를받으면이러한조건들은적용되지않습니다. 저작권법에따른이용자의권리는위의내용에의하여영향을받지않습니다. 이것은이용허락규약 (Legal Code) 을이해하기쉽게요약한것입니다. Disclaimer

약학석사학위논문 Part A. Efficient synthesis of Piperlongumine Part B. Synthesis and Evaluation of Pyrenyl-appended Calix[4]triazole 205 년 2 월 서울대학교대학원 약학과약품화학전공 한근희 i

Part A. Efficient synthesis of Piperlongumine Part B. Synthesis and Evaluation of Pyrenyl-appended Calix[4]triazole 지도교수김상희이논문을약학석사학위논문으로제출함 205년 2월서울대학교대학원약학과약품화학전공한근희 한근희의약학석사학위논문을인준함 205 년 2 월 위원장 ( 印 ) 부위원장 ( 印 ) 위원 ( 印 ) ii

국문초록 Part A. Efficient synthesis of Piperlongumine Piperlongumine(PL) 은인도남부및동남아시아에서자생하는 long pepper (Piper longum) 에서추출된천연물이다. PL은항암적특성을가지고있어, in vitro 실험에서암세포를사멸시키는것으로확인되었으며, mouse 모델에서는악성유방종양의성장을억제하는것으로나타났다. 또한다른연구에서는항산화효과및항혈전효과를나타내는것으로보였다. 이에따라 PL은여러연구실에서합성이되어왔으나, 대부분의연구팀에서는 5~37% 의낮은수율로합성하였고, 반응또한가혹한조건에서진행되었다. 본연구에서는이러한단점을보완하고생리활성평가를위한다량의물질을합성할수있는다음과같은합성전략을수립하였다. 상업적으로이용가능한 Trimethoxycinnamic acid (TMCA) 에 amidation을반복하여진행한후 Grubbbs catalyst를이용한 Ring closing metathesis를통하여 Pyridinone 고리구조를형성하도록하여목표한 PL 수십g을확보하였다. 이후생리활성평가를위한실험을진행하고있다. 주요어 : Piperlongumine, Ring closing metathesis, Grubbs catalyst 학번 : 203-2622

Part B. Synthesis and Evaluation of Pyrenyl-appended Calix[4]triazole Calixarene은큰고리화합물로서작은분자들이나금속원자들을인식할수있는특성때문에여러방면에걸쳐응용가능성을인정받아왔다. 하지만 calixarene의구조변환및작용기의변화에는한계성을가지고있기때문에 calixarene의 phenol이 heterocycle로치환된 heterocalixarene이주목받고있다. 이에본연구실에서는,2,3-triazole이도입된 heterocalixarene인 calix[2]triazole[2]arene을합성하였고, 이의특성을다양한분광학적분석방법을통하여확인함으로써기존 calixarene과는다른신규한 host 화합물임을확인할수있었다. 이를기반으로하여 calixarene의모든 phenol기가,2,3-triazole 로치환되고이의응용성파악을위한형광체로서 pyrene이도입된 calix[4]triazole을설계및합성하였다. Pyrene이도입된 calix[4]triazole을상업적으로이용가능한 propargyl alcohol을시작물질로하여반복된 click-reaction을수행함으로써성공적으로합성할수있었다. 이의응용성연구를위해다양한 analyte (cation, anion, etc) 와의상호작용을연구중에있으며, 더나은특성부여를위해 pyrene 연결구조의변화를통한다양한유사체를합성중에있다. 주요어 : Calixarene, Heterocalixarene,,2,3-triazole, click-reaction 학번 : 203-2622 2

Contents Part A. Efficient synthesis of Piperlongumine I. Introduction..5 II. Results and Discussion 6 III. Conclusion 2 IV. Experimental Section...3 V. References...8 Part B. Synthesis and Evaluation of Pyrenyl-appended Calix[4]triazole I. Introduction.20 II. Results and Discussion.. 22 III. Conclusion 28 IV. Experimental Section...29 V. References..36 Abstract in English..37 3

Part A 4

I. Introduction Piperlonguming(PL) 은인도남부및동남아시아에서자생하는 long pepper(pipier longum) 에서추출된천연물이다. PL은선행연구에서볼수있듯이, 특정한암세포들에대하여선택적인세포사망이관찰되었다. 이러한이유로 PL의실용적합성법의개발은학계의관심을끌었고, 선행연구가진행되었다. 몇몇방법이개발되었으나, 대부분의연구에서 5~30% 정도의총수율로좋지못한결과를나타내었다. 2,3,4 다양한생리활성을평가하고, 다양한유도체합성의선구물질로평가하기위해서는다량의 PL이필요하다. 이러한면에서이전연구에서의합성법은물질확보를위한합성법으로적절하지않다고여겨졌다. 이에따라본연구에서는이러한문제를해결하여대량합성에적합한전합성법을개발하고자하였다. Me Piperlongumine () Figure. Piperlongumine 의구조 분자내 Ring Closing Metathesis(RCM) 2 을통한 dihydroxypyridione의형성이가장보편적이며, 고리형성후, 3,4,5-trimethoxycinnamic acid(tmca) 와 coupling반응을통하여합성하는방법이사용되었었다. 하지만이러한반응에서 coupling 반응조건이매우가혹하며, RCM 반응역시고온에서진행되는문제점을가지고있다. 2 5

이에이러한문제점을해결하기위하여본연구진은 RCM 반응을가장마지막에수행하기로결정하고, TMCA 기질에 RCM을위한 2개의이중결합기질을먼저도입하고자하였다. 이중결합잔기중 pyridinone을형성하기위하여 homoallylamine을먼저 amide coupling을통하여합성하고, 이후 Acroloyl chloride를 coupling 한다면필요한구조를확보할수있다고생각하였다. 6

II. Results and Discussion 목표로하는 PL은상업적으로이용가능한 TMCA에기존의합성법처럼 pyridineone 을 coupling 할경우의수득률이좋지않고반응조건역시가혹하기때문에이를바꾸어시작물질에 pyridione을만들수있는이중결합잔기를도입하는방법으로우회하여합성할수있을것이라생각하였다. (Scheme ) Me Me 3 H H Me 3,4,5-Trimethoxycinnamic acid Me 2 + + H 2 Cl Cl Scheme. PL 의역합성 필요한이중결합잔기는 TMCA 에 homoallyl amine 과 crotonoyl chloride 를 반복적인 amidation 을통하여합성할수있다고생각하였다. 7

Table. amide coupling 조건에따른합성결과 H H 2 HCl H Me Me TMCA 2 Method Temp Solvent Time Yield A rt DCM 2h 65% B rt DCM 2h 66% C rt DCM 2h 95% Method A : DCC,DMAP,TEA,3-butenyl amine hydrochloride B : EDCI,HBt,3-butenyl amine hydrochloride C : ) (CCl)2,DMF(cat) 2) DMAP, 3-butenyl amine hydrochloride 상업적으로이용가능한 TMCA를시작물질로하여필요한두개의이중결합잔기를확보하기위하여 차적으로 homoallylamine을 amide coupling을통하여첫번째이중결합잔기를합성한화합물2를얻고자하였다. 최초의시도로 DCC를사용한합성을시도하였으나, 그결과가좋지않아일반적으로쓰이는 3가지의반응조건에대하여모두실험을진행하였다. 그결과반응조건 C로진행하였을때 95 % 의수득률로화합물 2 를얻을수있었다. (Table ) 2에두번째이중결합잔기를도입하기위하여, acryloyl chloride를강염기존재하에반응시켜보았으나, 반응이진행되지않았다 (Table 2) 8

Table 2. Acroloyl chloride 와의반응 H Cl Me base Me 2 3-a Entry Base (eq.) Acryloyl chloride Temp. Solvent Results n-buli (2.0eq) 2.0eq -78 o C to rt THF 반응하지않음 2 LiHMDS (2.0eq) 2.0eq -78 o C to rt THF Yield 0% 3 KHMDS (2.0eq) 2.0eq -78 o C to rt THF 반응하지않음 4 MeMgBr (2.0eq) 2.0eq -78 o C to rt THF 반응하지않음 그원인에대하여여러가지원인을검토해보았을때, 화합물 3-a는말단에두개의이중결합을가지게되는데, 구조적으로말단에위치하는이중결합이많다면, 더불안정하여생성이제대로되지않는것이라고생각되었다. 이에따라모델을바꾸어 methyl기가한개더연결된 crotonoyl 기를도입하기로하고, model study를통하여여러가지조건으로실험을진행하였다. 강염기조건중 LiHMDS를 2당량이상사용하였을때가장좋은결과를나타내었다. (Table. 2) 이후이를실제모델에적용하여실험한결과 8 % 의수득률로화합물 3를얻을수있었다. 9

Table 3. Model study 에서의 base 에따른반응결과 H Cl base Me Me 2-a 3-b Entry Base (eq.) Crotonoyl chloride Temp. Solvent Results LiHMDS (.0) 2eq -78 o C to rt THF SR a 2 n-bul (2.0) 2eq -78 o C to rt THF SR Yield 0% 3 4 5 LiHMDS (2.0) KHMDS (2.0) MeMgBr (2.0) 2eq -78 o C to rt THF Yield 92%. 2eq -78 o C to rt THF SR 2eq -78 o C to rt THF SR a SR : Starting meterial remained 3 에분자내 RCM 반응을통하여목표로한 을합성하고자하였다. 2 가지 Grubbs 2 nd catalyst 를사용하여적합한촉매를선정하였다. (Table. 4) Table. 4 Grubbs catalyst 에따른반응결과 Grubbs cat. Me Me 3 0

Entry Catalyst Solvent Temp Yield Grubbs 2 nd DCM rt 46% 2 Hoveyda-Grubbs 2 nd DCM rt 85% 그결과 Hoveyda-Grubbs 2 nd catalyst 를사용하여 0.00M 농도에서분자내 RCM 반응을진행하였을때 84 % 의수득률로가장좋은결과를얻을수 있었다. H ) (CoCl)2,DMF(cat.) 2) H 2 HCl Me DMAP, TEA, DCM Me rt, 2h TMCA 2 95% Cl H LiHMDS,THF -78 o C to rt, 2h 8% Hoveyda-Grubbs 2 nd cat. Me PL () DCM 84% Me 3 Scheme 2. PL 의합성

III. Conclusion 본연구에서는기존의방법을개선하여, 총수율을 5% 에서 64% 로끌어올릴수있었다. Pyridione 고리를형성하는분자내 RCM 반응의수득률을 75 % 에서 84 % 로끌어올렸으며, amide coupling 반응의수득률역시 65 % 에서 8% 로향상시킬수있었다. 분자내s RCM반응역시상온에서짧은시간안에반응을종결시킬수있었다. 이에따라대량합성이용이해져본연구실에서는 연구된 방법에따라약 30g 의 PL 을합성할수있었으며, 이에대한다양한 생리활성평가가진행중이다. 2

IV. Experimental Section 모든시약은구입하여사용했으며, 모든실험은질소기류하에서수행하였다. 이때사용한용매중중 THF (tetrahydrofuran) 와 diethyl ether 는 sodium benzophenone ketyl 존재하에증류하여사용하였으며, DMF (,dimethylformamide), DMS (dimethyl sulfoxide) 는 CaH 2 존재하에증류하여 4A molecular sieves 하에서보관하여사용하였고, CH 2Cl 2, benzene, toluene, pyridine, acetonitrile, triethylamine 등은 CaH 2 존재하에증류하여사용하였다. 반응은박층크로마토그래피 (TLC) 분석을통해확인했고, silica gel 60 F-254 TLC plate를사용했다. H 또는 3 C MR (nuclear magnetic resonance) spectra 는 JEL LM-LA 300, JEL JM-GCX 400, Bruker AMX-500 spectrometer 를이용하여 TMS (tetramethylsilane) 을내부표준물질로사용하거나 CDCl 3 에잔류하는 CHCl 3 를내부기준으로하여측정하였으며, chemical shift는 ppm (parts per million) 단위로, coupling constant 는 Hz (herts) 로나타내었다. IR (infrared) spectra 는 Agilent 5500a FT-IR spectrometer로측정하였으며, cm - 로표시하였다. Mass spectra(ms) 는 fast atom bombardment (FAB) 또는 chemical ionization (CI) 를이용하여측정하였으며 High-resolution mass spectra(hrms) 도같은방법을이용했다. 칼럼크로마토그래피는 silica gel (Kiesegel 60, 230-400 mesh, Merck) 을사용하였다. 3

(E)--(but-3-en--yl)-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acrylamide(2) Method A 둥근바닥플라스크에 3,4,5-Trimethoxy cinnamic acid (97% from Aldrich)00mg(0.4072mmol) 을넣고 DCM 4ml에잘녹여낸다. 질소기류하에 TEA(0.7ml,.22mmol), DMAP (54mg, 0.45mmol), DCC (92mg, 0.45mmol) 를천천히넣어준이후 homoallyl amine salt (50mg, 0.45mmol) 를넣어준다. 상온에서 6시간교반한이후 Ethyl acetate로추출하여 brine으로세척한다. 이후이를 MgS 4 로건조하고감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =2:) 조건으로정제하여 2 (77mg, 0.2643mmol) 을얻는다. Method B 둥근바닥플라스크에 3,4,5-Trimethoxy cinnamic acid (97% from Aldrich)00mg(0.4072mmol) 을넣고 DCM 4ml에잘녹여낸다. 질소기류하에 TEA(0.7ml,.22mmol), HBt (62mg, 45mmol), EDCI (88mg, 0.45mmol) 를천천히넣어준이후 homoallyl amine salt 를넣어준다. 상온에서 6시간교반한이후 Ethyl acetate로추출하여 brine으로세척한다. 이후이를 MgS 4 로건조하고감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =2:) 조건으로정제하여 2 (78mg, 0.2688mmol) 을얻는다. Method C 둥근바닥플라스크에 3,4,5-Trimethoxy cinnamic acid (97% from Aldrich)2.3g(9.36mmol) 을넣고 DCM 4ml에잘녹여질소기류하에 0 o C로냉각한후 xalyl chloride2.55ml(28.3mmol) 을천천히넣어준다. DMF 2 방울을넣어준이후상온에서 3시간동안교반한다. 교반이끝난후감압농축하여용매를제거한후 DCM 4ml에잘녹이고, homoallyl amine salt.25g(.24mmol) 과 DMAP.37g(.24mmol), TEA 3.9ml(28.0mmol) 을넣고다시 4

2시간동안상온에서교반한다. 반응혼압액에포화aHC 3 수용액을넣어반응을종결하고, 증류수로세척한이후 Ethylacetate로추출하고, 이를 brine으로재세척한후 MgS 4 로건조하고감압농축한다. 이를 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =2:) 조건으로정제하여 2(2.578g, 8.849mmol) 을얻는다. H-MR (CDCl 3, 300 MHz) δ 2.35 (m, 2H), 3.455 (m, 2H), 3.849 (d, J = 2.9Hz, 9H), 5.20 (m, 2H), 5.6448 (brs, H), 5.785(m, H), 6.263 (d, J = 5.57Hz, H), 6.700 (d, J = 25.08Hz, 2H), 7.353 (d, J = 30.09Hz, H) (E)--butyl-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acrylamide(2-a) 둥근바닥플라스크에 3,4,5-Trimethoxy cinnamic acid (97% from Aldrich)7.0g(28.50mmol) 을넣고 DCM 90ml에잘녹여질소기류하에 0 o C로냉각한후 xalyl chloride2.55ml(28.3mmol) 을천천히넣어준다. DMF 2 방울을넣어준이후상온에서 3시간동안교반한다. 교반이끝난후감압농축하여용매를제거한후 DCM 90ml에잘녹이고, n-butyl amine 3.38ml(34.20mmol) 과 DMAP 4.8g(34.20mmol), TEA 4.77ml(34.20mmol) 을넣고다시 2시간동안상온에서교반한다. 반응혼압액에포화aHC 3 수용액을넣어반응을종결하고, 증류수로세척한이후 Ethylacetate로추출하고, 이를 brine으로재세척한후 MgS 4 로건조하고감압농축한다. 이를재결정 (n-hexane:ea) 조건으로정제하여 2-a(6.838g, 23.288mmol) 을얻는다. H-MR (CDCl 3, 300 MHz) δ 0.927 (t, J=7.2.Hz 3H),.373 (m, 2H),.53 (m, 2H), 3.373 (td, J=6.27, 6.35Hz, 2H), 3.85 (d, J=2.9Hz, 9H), 5.6228 (brs, H), 6.28 (d, J=5.54Hz, H), 6.7204 (s, 2H), 7.562 (d, J=4.0Hz, H) 5

(E)--(but-3-en--yl)--((E)-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acryloyl)but-2-enamide(3) 둥근바닥플라스크에 THF 2ml를넣고질소기류하에 2(306mg,.05mmol) 를넣어준이후 -78 o C로냉각한다. LIHMDS(.0 THF solution)2.ml(2.0mmol) 를천천히넣어준후 -78 o C 에서 30분간교반한다. Crotonoyl chloride (95% from TCI) 0.2ml(2.0mmol) 를넣어준이후 0분간교반한다. 이후상온에서 2시간동안교반한다. 포화된 H 4Cl 용액을넣어준이후 DCM으로추출하고이를 brine으로세한이후 MgS 4 로건조한다. 감압농축한이후이를 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =2:) 조건으로정제하여 3(308.4mg, 0.8580mmol) 을얻는다. H-MR (CDCl 3, 300 MHz) δ.909 (m, 3H), 2.385 (td, J=7.20Hz 2H), 3.868 (m,h), 5.070 (m, 2H), 5.797 (m, H), 6.355 (m, H), 6.7268 (s, 2H), 6.884 (d,, J=3.56, H), 7.048(m, H), 7.6(d,, J=5.39Hz, H) (E)--butyl--((E)-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acryloyl)but-2-enamide(3-b) 둥근바닥플라스크에 THF 20.5ml를넣고질소기류하에 2-a(300mg,.02mmol) 를넣어준이후 -78 o C로냉각한다. LIHMDS(.0 THF solution)2.04ml(2.04mmol) 를천천히넣어준후 -78 o C 에서 30분간교반한다. Crotonoyl chloride (95% from TCI) 0.20ml(2.0mmol) 를넣어준이후 0분간교반한다. 이후상온에서 2시간동안교반한다. 포화된 H 4Cl 용액을넣어반응을종결한후 DCM으로추출하고이를 brine으로세척한다. 유기층을 MgS 4 로건조한후감압농축하여이를 flash column 크로마토그래피 (n- Hexane:EA =2:) 조건으로정제하여 3-b(278mg, 0.9476mmol) 을얻는다. H-MR (CDCl 3, 300 MHz) δ 0.937 (t, J=7.32Hz, 3H),.358 (m, 2H),.63 (m, 2H), 3.80 (t, J=7.69Hz, 2H), 3.870 (d, J=.Hz, 9H), 6.365 (m, H), ), 6.7268 (s, 2H), 6.879 (d,, J=3.54, H), 7.05(m, H) 7.63 (d,, J=5.36Hz, H ) 6

Piperlongumine() 둥근바닥플라스크에 DCM 70ml를넣고질소기류하에 3(25.3mg, 0.69925mmol) 와 Hoveyda-grubbs 2 nd catalysy (97%, from Aldrich) 22.6mg (0.035mmol) 을넣고 시교반한다. Celite 535를이용하여거른후, 용매를감압농축하고그잔사를 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =3:2) 조건으로정제하여 (86.8mg, 0.5885mmol) 을얻는다. H MR (CD 3D, 400 MHz) δ 2.498 (m, 2H), 3.7866 (s, 3H), 3.8662 (s, 6H), 3.982 (t, J = 5.20Hz, 2H), 5.999 (m, H), 6.9079 (s, 2H), 7.066 (m, H) 7.369 (d, J = 2.44Hz, H), 7.600 (d, J = 2.48Hz, H), 7

V. References. Raj L, Ide T, Gurkar AU, Foley M, Schenone M, Li X, Tolliday J, Golub TR, Carr SA, Shamji AF, Stern AM, Mandinova A, Schreiber SL, Lee SW ature 20 475 (7355): 23 234 2. Vidadala Ramasubba Rao, Puppala Muthenna, Gundeti Shankaraiah, Chandrasekhar Akileshwari, Kothapalli Hari Babu, Ganji Suresh, Katragadda Suresh Babu, Rotte Sateesh Chandra Kumar, Kothakonda Rajendra Prasad, Potharaju Ashok Yadav, J. Mark Petrash, Geereddy Bhanuprakash Reddy, Janaswamy Madhusudana Rao Eur. J. Med. Chem. 202, 57, 344-36 3. Seo, Young Hwa; Jun, Jong-Gab; Kim, Jin-Kyung Bioorg. Med. Chem. Lett. 24, 204 5727 5730 4. Boll, Per M.; Hansen, Jesper; Simonsen, le, Thorup, iels Tetrahedron, 984, vol. 40, 7-76 8

Part B 9

I. Introduction Calixarene은 aldehyde 혹은 phenol 기반의 hydroxyalkylation 화합물을단위체로가지는거대한고리형태의화합물로서수용체로서작용하여다양한양이온, 음이온, 또는중성분자들인 guest화합물과선택적으로결합할수있다. 이러한 calixarene의특성을 host-guest chemistry적인관점에서많은연구진들의관심을끌었기에, 이의다양한유도체들을개발하고또이의물리화학적특성을분석하고유용성을평가하는연구들이진행되어왔다. 하지만 carlixarene은구조변환및작용기의변화에한계성을지니고있기때문에, calixarene의구조중일부가 heterocycle로치환된 heterocalixarene이많은주목을받고있다 (Figure ). R R R H H H R H R R 2 R R R R R 3 4 R Figure. Calix[4]arene 과 heterocalixarene 2-4 20

이에본연구실에서는 calix[4]arene의 phenol기중일부에,2,3-triazole이도입된 hetetocalixarene인 calix[2]triazole[2]arene을설계하여합성하였고, 이의특성을 MR study 를비롯한다양한분광학적분석방법과 Density Functional Theory(DFT) 에기반한계산법으로분석하여확인함으로써기존의 calixarene과는다른신규한 host 화합물임을확인하였다 (Figure 2.). 2,3,4 tbu R R tbu 5 6 Figure 2. Calix[2]arene[2]triazole 5 과 pyrene 이도입된 calix[2]arene[2]triazole 6 이에따라본연구에서는위의결과들을기반으로하여 calixarene의모든 phenol기가,2,3-triazole로치환한 calix[4]triazole을합성하고자하였다. 그리고합성된 calix[4]triazole에형광체로서 pyrene이도입된 calix[4]triazole을합성함으로써새로운 host물질인 calix[4]triazole의물리화학적인특성을파악하고자하였다 (Figure 3). 7 8 Figure 3. Calix[4]triazole 7 과 pyrene 이도입된 calix[4]triazole 8 2

II. Results and Discussion 합성하고자하는 calix[4]triazole은상업적으로이용가능한 acetylene 9 을시작물질로하여반복된 bromination, azidation, click reaction을통하여합성할수있다고생각하였다. Click reaction을위한 azide의합성을위해서는매반응단계마다 bromination과정을거쳐야하기때문에총반응단계가 3단계에이르는긴합성경로를가지는문제점이있었다 (Scheme ). Bromination 9 0:n=0, 3:n= 6:n=2, 9:n=3 n H Click :n=0, 4:n= 7:n=2, 20:n=3 n Br Azidation H 2:n=0, 5:n= 8:n=2, 2:n=3 n 3 Depotection & Click reactopn 7 Scheme. Stepwise azidation 을통한 calix[4]triazole 합성설계 이를해결하기위하여 one-pot 으로 bromination 과 azidation 을한번에 진행함으로써총 9 단계의다음과같은합성 sheme 을계획하였다 (Scheme 2.). 22

ne-pot azidation n H n 3 9 0:n=0, 3:n= 6:n=2, 9:n=3 H 2:n=0, 5:n= 8:n=2, 2:n=3 Click depotection & click reactopn 7 Scheme 2. ne-pot azidation 을통한 calix[4]triazole 7 의합성설계 ne-pot azidation을위한시작물질인 alcohol 0을상업적으로이용가능한 acetylene 9을시작물질로하여 92% 의수율로합성할수있었다. 합성된 alcohol 0을이용하여 one-pot azidation 을수행한결과 azide 2 fmf 성공적으로합성할수있었으며, 이후의 one-pot azidation도이와동일한조건으로반응을진행하여 85~98% 의수율로각각의 azide 2, 5, 8, 2을성공적으로합성할수있었다 (Scheme 3). Mono triazole 3 합성의경우일반적인 click 조건 (entry ) 에서반응이완전히종결되지않는문제가있었기때문에, 이를해결하고자 copper촉매와 ligand 그리고 base 조건을달리하여 click reaction 조건의최적화를시도하였다 (Table ). 23

CuS 4 촉매와 a-asc를산화제로사용하는고전적인 click reaction에서부터본연구실에서개발한 TTTA 를이용한 two-phase click 반응 5 에이르기까지여러가지조건하에서실험한결과반응이완전히진행된조건은 entry 4,6,8 이며가장좋은수율을나타낸조건은 entry 8 이었으며, 반응이종결될경우 89%~92% 로비슷한수율을나타내었다. 가장좋은조건은 entry 8 이였지만, TTTA의경우직접만들어서써야하는번거로움이있기때문에본연구에서는 entry 4 의조건을이용하여 click reaction을수행하였다. PPh 3,CBr 4,a 3 9 n-buli formaldehyde THF -0 o C to rt 92% 0:n=0, 3:n= 6:n=2, 9:n=3 n H KF, HBr, CuI DMF, rt 60% DMF rt to 60 o C 85~95% H CuS 4,a-Asc t-buh:h 2(:) 89~90% n 3 2:n=0, 5:n= 8:n=2, 2:n=3 a-asc : sodium ascorbate Scheme 3. Calix[4]triazole 3 의합성 7 24

Table. Click reaction 의조건최적화 3 H (.5eq.) 2 3 H Entry Copper Salt(eq.) xidant (eq.) Base (eq.) Ligand (eq.) Solvent Temp. Time Results (Yield) b CuS4 (0.05) a-asc (0.0) - - t-buh/h2 (:) rt 7h 7% SR c 2 CuS4 (0.05) a-asc (0.0) - - t-buh/h2 (:) Rt 6h 70% SR 3 CuS4 (0.05) a-asc (0.0) - - t-buh/h2 (:) 60 o C 2h 78% SR 4 CuS4 (0.05) a-asc (0.5) - - t-buh/h2 (:) 60 o C 2h 89% 5 CuS4 (0.05) a-asc (0.5) - TTTA a (0.0) DCM: H2 (:) 60 o C 8h SR 6 CuS4 (0.05) a-asc (0.5) - TTTA (0.05) DCM: H2 (:) rt h 90% 7 CuS4 (0.05) a-asc (0.5) DIPEA (2.0) TTTA (0.05) DCM: H2 (:) rt 4h SR 8 CuS4 (0.05) a-asc (0.5) - TTTA (0.05) t-buh: H2 (:) 60 o C 4h SR 9 CuI (0.) - DIPEA (2.0) TTTA (0.05) THF 60 o C 2h 92% 0 2 3 4 CuI (0.) CuI (0.) CuI (0.) CuI (0.) CuI (0.) - DIPEA (2.0) TTTA (0.05) THF reflux 4h SR - - - THF reflux h SR - - - TEA (.0eq) DIPEA (.0eq) DIPEA (2.0eq) - THF reflux h SR - THF reflux h SR - THF rt 8h SR a TTTA : tert-butyl tris(,2,3-triazolyl)methyl amine b Yield : Column isolation yield c SR : Starting metarial remained 25

앞서최적화된 one-pot azidation과 click reaction 을반복적으로수행함으로써 calix[4]triazole 7의전구체인 azide 2을합성할수있었다. Calix[4]triazole 7 을얻기위하여선택할수있는방법은 2가지로서, group 제거와 click reaction이동시에일어나는 one-pot synthesis를진행하거나 stepwise로 2단계에걸쳐반응을진행할수있다. 본연구에서는 ene-pot synthesis를택하여연구를진행하였는데, 이는,2,3-triazole 고리의수가늘어날수록 solubility가좋지않아지기때문이다. 이미 azide 2이매우좋지못한 solubility를나타내었기때문에, 이후 를제거한다면더욱나빠진 solubility를나타내어다음 click reaction을진행하는데에어려움이있을것으로예상되어 one-pot으로반응을수행하여 calix[4]triazole 7을성공적으로합성할수있었다. 하지만합성한 Calix[4]triazole 7은일반적인유기용매 (methanol, ethanol, hexane, ethyl acetate, DCM 등 ) 에서매우낮은 solubility를가지고있었기에이를이용한유용성연구에는많은한계가있었다. 이에따라합성된 calix[4]triazole의 solubility증가와동시에이의새로운특성을확인하기위해형광체로서 pyrene이도입된 calix[4]triazole 8를합성하고자하였다. Meso위치탄소에 pyrene의도입을위해 azide 8와 alkyne 22 6 를 Click reaction 을수행함으로써화합물 23을 98 % 의수율로합성할수있었다. Acetonide와 Boc group을 TFA로제거한이후 imidazolesulfonyl azide salt 24를이용하여 azide 25를합성할수있었다. 25와 pyreneyl acyl chloride 26을 coupling하여 76% 의수율로 27을얻었다. 27의 protection group을제거한이후 one-pot으로 click reaction을수행하여 75% 의수율로 pyrene이도입된 calix[4]triazole 4를합성할수있었다. 이는 calix[4]triazole 7에비하여개선된 solubility를나타냄으로써 DMS에깨끗하게녹아들어감을확인할수있었다. 26

22 Boc CuI, DIPEA ) TFA, H H MeC, rt, 5h HCl 2 98% 3 3 2) 3 Boc 3 S 3 24 25 8 23 Cl Et K 2 C 3 CuS 4, H 3 CH 2 Cl 2 65% rt,2h 76% 8 KF, HBr, CuI DMF(0.00M) 75% 26 3 3 27 soluble in DMS (clear) Scheme 4. Pyrene 이도입된 calix[4]triazole 의합성 27

III.. Conclusion 상업적으로이용가능한 acetylene 9 를시작물질로하여반복적인 one-pot azidation, click reacion을수행하고, 마지막 group의제거와동시에 click 반응을수행하여성공적으로 calix[4]triazole 7과 pyrene이도입된 calix[4]triazole 8을합성하였다. 이렇게합성된 pyrene이도입된 calix[4]triazole 8을특정한이온및분자인식에관련된여러분야에적용할예정이며이러한연구를통해 calix[4]triazole이새로운 host화합물로서의역할을가짐을규명할수있을것이다 (Figure 4). Figure 4. Pyrene 이도입된 Calix[4]triazole 의유용성연구 28

IV. Experimental Section 모든시약은구입하여사용했으며, 모든실험은질소기류하에서수행하였다. 이때사용한용매중중 THF (tetrahydrofuran) 와 diethyl ether 는 sodium benzophenone ketyl 존재하에증류하여사용하였으며, DMF (,dimethylformamide), DMS (dimethyl sulfoxide) 는 CaH 2 존재하에증류하여 4A molecular sieves 하에서보관하여사용하였고, CH 2Cl 2, benzene, toluene, pyridine, acetonitrile, triethylamine 등은 CaH 2 존재하에증류하여사용하였다. 반응은박층크로마토그래피 (TLC) 분석을통해확인했고, silica gel 60 F-254 TLC plate를사용했다. H 또는 3 C MR (nuclear magnetic resonance) spectra 는 JEL LM-LA 300, JEL JM-GCX 400, Bruker AMX-500 spectrometer 를이용하여 TMS (tetramethylsilane) 을내부표준물질로사용하거나 CDCl 3 에잔류하는 CHCl 3 를내부기준으로하여측정하였으며, chemical shift는 ppm (parts per million) 단위로, coupling constant 는 Hz (herts) 로나타내었다. IR (infrared) spectra 는 Agilent 5500a FT-IR spectrometer로측정하였으며, cm - 로표시하였다. Mass spectra(ms) 는 fast atom bombardment (FAB) 또는 chemical ionization (CI) 를이용하여측정하였으며 High-resolution mass spectra(hrms) 도같은방법을이용했다. 칼럼크로마토그래피는 silica gel (Kiesegel 60, 230-400 mesh, Merck) 을사용하였다. 29

3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--ol (0) H 둥근바닥플라스크에 acetylene 9 (0.0ml, 43.24mmol) 을넣고 THF (254ml) 에잘녹인다. 질소기류하에서 n-buli (7.3 ml,.49 M in hexane, 4.9 mmol) 을 -0 o C에서천천히넣어준다.30분간교반한이후 paraformaldehyde 2.05g을넣고 4시간동안상온에서교바한다. Et 2를이용하여추출하고이를 brine으로세척한다. 여액을 MgS 4 로건조하고감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea =0:) 조건으로정제하여 0(8.45g, 39.78mmol) 을얻는다. H-MR (400 MHz, CDCl3): δ 4.29 (s, 2H, H),.06 (s, 2H) General procedure for the preparation of azide (2.5.8.2) n 3 둥근바닥플라스크에 alcohol (.0eq) 을 DMF(0.2M) 에잘녹인다. 질소기류하에서 triphenylphosphine (3.0eq), 과 sodium azide (3.0eq) 를넣어준다. 4시간동안 60 o C에서교반한후 Et2fmf 이용하여추출하고, brine으로이를씻어준다. 여액을 MgS 4 로건조하고감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (n- Hexane:EA or DCM:H) 조건으로정제하여 azide를얻는다. (3-azidoprop--yn--yl)triisopropylsilane (2) 3 30

H-MR (300 MHz, CDCl3): δ.088 (m, 2H), 3.9349 (s, 2H) 4-(azidomethyl)--(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazole (2) H H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.0646(s, 2H), 4.4855 (s, 2H), 5.222 (s, 2H), 7.779 (s, H) yl)methyl)-h-,2,3-triazole (5) 2 3 H-MR (300 MHz, CDCl3): δ.38(m, 2H), 4.4450 (s, 2H), 5.2024 (s, 2H), 5.6820 (s, 2H), 7.723 (s, H), 7.830 (s, H) 4-(azidomethyl)--((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4-4-(azidomethyl)--((-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4- yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-h-,2,3-triazole (2) 3 3 H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.002(m, 2H), 4.3964 (s, 2H), 5.744 (s, 2H), 5.5966 (s, 2H), 5.629 (s, 2H), 7.6920 (s, H), 7.7796 (s, H), 7.8252 (s, H), General procedure for the preparation of triazole alcohol (3,6,9) n H 둥근바닥플라스크에 azide(.0eq) 를넣고, t-buh:h2 혼합용액 (0.25M) 에잘 3

녹인다. CuS4 (0.05eq), a-asc (0.5eq), propargyl alcohol (.5eq) 룰질소기류하에넣어준이후 60 o C에서 2시간동안교반한다. 포화 H 4Cl 수용액을넣어반응을종결하고, CHCl 3 으로추출한이후유기을 brine으로씻어준다. 여액을 MgS4로건조하고감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea or DCM:H) 조건으로정제하여 triazole alcohol을얻는다. (-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4-yl)methanol (3) H H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.0626(m, 2H), 2.056 (brs, H), 4.8034 (s, 2H), 5.2023 (s, 2H), 7.7652 (s, H) triazol-4-yl)methanol (6) 2 H H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.2(m, 2H), 2.7607 (brs, H), 4.736 (s, 2H), 5.2347 (s, 2H), 5.6448 (s, 2H), 7.6739 (s, H), 7.8094 (s, H) (-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-H-,2,3- (-((-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-H-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-H-,2,3-triazol-4-yl)methanol (9) 3 H H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.07(m, 2H), 2.583 (t, J = 4.7Hz, H), 4.728 (d, J = 4.38Hz, 2H), 5.963 (s, 2H), 5.5929 (s, 2H), 5.6392 (s, 2H), 7.7443 (s, H), 7.7493 (s, 32

H), 7.8382 (s, H) Calix[4]triazole 7 둥근바닥플라스크에 Azide 2(.0eq) 을넣고 DMF에잘녹인다. 질소기류하에서 KF (2.5eq), HBr(0.5eq) 를상온에서넣어준다. 5시간동안상온에서교반한이후감압농축한다. 이를 H로 3회세척하고잔사를진공하에서건조하여 7(60%) 을얻는다. H-MR (DMS, 300 MHz) δ 5.66 (s, 4H), 7.708 (s, 4H) tert-butyl (R)-2,2-dimethyl-4-(-((-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3- triazol-4-yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)oxazolidine- 3-carboxylate (23) 3 Boc 둥근바닥플라스크에 azide 8 (4.55g,.39mmol) 을넣고, acetonitrile (4ml) 에잘녹인다. 질소기류하에서 alkyne (2.82g, 2.5mmol), CuI (.3g, 6.83mmol), DIPEA (3.96ml, 22.78mmol) 을넣고상온에서 시간동안교반한다. 포화 H 4Cl 수용액을넣어반응을종결하고 ChCl3로추출하여 brine으로세척한다. 여액을 MgS4로건조하고감압농축하여농축하여 flash column 크로마토그래피 (n-hexane:ea = :3) 조건으로정제하여 23를얻는다. H-MR (300 MHz, CDCl 3): δ.07(m, 2H),.486 (m, 5H), 3.80 (m, 2H), 4.469 (s, 33

2H), 5.094 (m, H), 5.963 (s, 2H), 5.5929 (s, 2H), 7.7684 (s, H), 7.790 (s, H), 7.8436 (s, H) yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)ethan--ol (25) 3 3 H 둥근바닥플라스크에 23 (6.42g, 0.27mmol) 을넣고, H(02ml) 에잘녹인다. 질소기류하에서 FTA (02ml) 를천천히넣어주고 6시간동안교반한다. toluene을넣고감압농축을넣어준다. 3회가량실시한이후진공에서건조한후, 이를다시 H (02ml) 에잘녹인다. imidazolesulfonyl azide salt (4.3g 20.54mmol), CuS4 (25mg, 0.0mmol), K2C3 (24.5g, 02.7mmol) 을넣고 2시간상온에서교반한다. 로celite로필터한이후감압농축하여 flash column 크로마토그래피 (DCM:H=0:) 조건으로정제하여 25를얻는다. H-MR (400 MHz, CDCl3): δ.043(m, 2H), 2.3266 (brs, H), 4.040 (m, 2H), 4.706 (t, J = 3.84Hz, H), 5.959 (s, 2H), 5.688 (s, 2H), 5.650 (s, 2H), 7.7684 (s, H), 7.790 (s, H), 7.8436 (s, H) yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)methyl)-h-,2,3-triazol-4-yl)ethyl (R)-2-azido-2-(-((-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4- (R)-2-azido-2-(-((-((-(3-(triisopropylsilyl)prop-2-yn--yl)-H-,2,3-triazol-4- pyrene-- carboxylate (27) 3 3 34

둥근바닥플라스크에 azide 25 (39mg, 0.2722mmo) 을넣고 DCM (2.7ml) 으로잘녹여준다. 질소기류하에서 TEA (0.ml, 0.82mmol), pyreneyl acyl chloride 26 (84.46mg, 0.33mmol) 을넣어주고 2시간동안 reflux한다. 반응종결이후감압농축하고이를 prep TCL 를통해분리하여 27 (53mg, 0.727mmol) 을얻는다. H-MR (300 MHz, CDCl 3): δ.0258(m, 2H), 4.745 (m, H), 4.925 (m, 2H), 5.676 (s, 2H), 5.208 (m H), 5.620 (m, 4H), 7.800 (m, 3H), 8.5 (m, 7H), 8.608 (m, H), 9.209 (m, H) Pyrene appended calix[4]triazole (8) 둥근바닥플라스크에 azide 27 (30mg, 0.04mmol) 을넣고, DMF(4ml) 로잘녹여준다. 질소기류하에서 KF (23mg, 0.4mmol), HBr (48% sol, 4ml, 0.2mmol), CuI (5mg, 0.025mmol) 을넣고상온에서 2시간교반한다. 반응이종결된이후감압농축한다. 이를 H로 3회세척하고잔사를진공하에서건조하여 8 (8mg, 0.308mmol) 을얻는다. H-MR (400 MHz, DMS): δ 5.37 (m, 2H), 5.765 (m, 6H), 6.628 (m, H), 7.805 (m, 2H),00207.938 (m, 2H), 8.80 (m, H), 8.400 (m, 7H), 8.888 (m, H), 35

V. References ) Jeffrey L. Katz, Bram J. Geller, and Rebecca R. Conry rg. Lett., 2006, 8 (3), pp 2755 2758 2) Jihee Cho, Seokwoo Lee, Soonho Hwang, Sang Hoon Kim2, Jong Seung Kim2 andsanghee Kim Eur. J. rg. Chem. 203, 464-4623 3) Jihee Cho, Tuhin Pradhan, Jong Seung Kim and Sanghee Kim rg. Lett. 203, 5, 4058-406 4) Jihee Cho, Tuhin Pradhan, Yun Mi Lee, Jong Seung Kim and Sanghee Kim Dalton Trans. 204, 43, 678-682 5) Jae Hyun Kim and Sanghee Kim RSC Adv., 204,4, 2656-26523 6) Jörg Pietruszka, Andreas Witt, and Wolfgang Frey Eur. J. rg. Chem. 2003, 329-3229 36

Abstract Part A. Efficient synthesis of Piperlongumine Geun-HeeHan Department of Pharmacy Pharmaceutical Chemistry Major The Graduate School Seoul ational University Piperlongumine(PL) is a natural product extracted from the Long pepper (Piper longum) which is indigenous to parts of South India and South East Asia. PL has demonstrated anti-cancer properties against various tumor cells in vitro, and shown inhibition of growth of breast tumor cells in mice models. Furthermore, in other areas of research, it has displayed anti-oxidant and anti-coagulant effects. For these reasons, synthesis of PL has been widely explored, however most syntheses reported low yields between 5 to 37%, and under harsh reaction conditions. In this work, to improve upon these limitations and to scale up the synthesis for use in biological assays, the following synthetic strategy was devised. Commercially available trimethoxycinnamic acid (TMCA) was amidated twice, followed by ring closing metathesis using Grubbs catalyst to form a 37

pyridinone ring structure. Using this strategy, a large amount of PL was synthesized. Biological evaluation is currently underway. 38

Abstract Part B. Synthesis and Evaluation of Pyrenyl-appended Calix[4]triazole Geun-HeeHan Department of Pharmacy Pharmaceutical Chemistry Major The Graduate School Seoul ational University Calixarene is a macrocylic compound with potential applications in many fields due to its small molecule and metal ion sensing characteristics However, the structure of calixarene is difficult to modify and substitute. For these reasons, heterocalixarene in which the phenol has been substituted with heterocyclic analogues, have received attention. As previously reported by our team, a,2,3-triazole substituted heterocalixarene, calix[2]triazole[2]arene was synthesized and analyzed using a variety of methods and confirmed it as a novel host compoundbased on this work, we designed and synthesized pyrenyl-appended calix[4]triazole which has all phenol moieties replaced with,2,3-triazole, and the pyrene for fluorescence, in order to evaluate its applications. 39

Commericially available propargyl alcohol was used as the starting material and click-reaction was repeated to successfully synthesize the pyrenyl-appended calix[4]triazole. To evaluate the potential applications, interactions with various analytes are currently under investigation, and synthesis of modified-link structure pyrenyl analogues are currently underway 40