Mechanical Force for the Transformation of Aziridine into Imine
- 기계적인 힘에만 선택적으로 감응하는 아지리딘 고분자 연구
(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23564-23568. IF: 15.336)
초록
Force-selective mechanochemical reactions may be important for applications in polymer mechanochemistry, yet it is difficult to achieve such reactions. This paper reports that cis-N-phthalimidoaziridine incorporated into a macromolecular backbone undergoes migration of N-phthalimido group to afford imine under mechanochemical condition and not thermal one. The imine is further hydrolyzed by water bifurcating into amine and aldehyde. These structural transformations are confirmed by H-1 NMR and FT-IR spectroscopic analyses. Computational simulations are conducted for the aziridine mechanophore to propose the mechanism of reaction and define the substrate scope of reaction.
본 연구에서는, 기계적인 힘에 선택적으로 화학 결합이 끊어지며 구조가 변하는 아지리딘(aziridine) 고분자를 개발하였음. N-헤테로 삼각고리 화합물인 아지리딘을 메카노포어로 사용하여 기계적인 힘을 가할 경우, 아지리딘의 공유 결합이 끊어지며 이민(imine)로 구조가 변하며 전통적인 방식인 열 조건에서는 구조적으로 안정한 것을 확인하였음. 이는 마치 고분자의 몸통 역할을 하는 '주쇄'를 양쪽에서 줄다리기 하듯이 잡아당겨 분자 구조를 변화시키는 것과 같은 원리임. 이민 구조는 질소 원자와 탄소 원자가 이중 결합을 이루고 있어 단단해 보이지만 수분이 존재하면 쉽게 가수분해를 겪는 것으로 잘 알려진 화학 작용기임. 실제로 아지리딘을 내포하는 고분자에 기계적 힘을 가한 후 수분에 노출 시 상온, 상압에서 쉽게 결합이 끊어지며 분해됨을 실험으로 확인하였음.