Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học novel methodology for the sulfenylation and sulfonylation of the c1h bond in pyrrolo 1 2a quinoxaline derivatives

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật hóa học novel methodology for the sulfenylation and sulfonylation of the c1h bond in, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề

Chuyên ngành

Chemical Engineering

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

master’s thesis

2024

157
3
0

Phí lưu trữ

45 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp sulfenylation và sulfonylation C H

Phương pháp sulfenylationsulfonylation liên kết C-H trong các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã thu hút sự chú ý đáng kể trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Những phương pháp này không chỉ giúp tạo ra các dẫn xuất mới mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao và tính chọn lọc trong các phản ứng này.

1.1. Tầm quan trọng của pyrrolo 1 2 a quinoxaline trong hóa học

Các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có nhiều ứng dụng trong dược phẩm và công nghiệp. Chúng được biết đến với khả năng chống lại nhiều loại bệnh, bao gồm ung thư và HIV. Việc phát triển các phương pháp mới để tổng hợp chúng là rất cần thiết.

1.2. Các thách thức trong sulfenylation và sulfonylation

Mặc dù có nhiều nghiên cứu, nhưng việc đạt được hiệu suất cao trong sulfenylationsulfonylation vẫn gặp nhiều khó khăn. Các vấn đề như chọn lọc vị trí và điều kiện phản ứng cần được giải quyết để cải thiện quy trình tổng hợp.

II. Phương pháp mới trong sulfenylation và sulfonylation C H

Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp mới trong sulfenylationsulfonylation có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và tính chọn lọc. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các chất xúc tác mới và tối ưu hóa điều kiện phản ứng. Điều này không chỉ giúp tăng cường hiệu quả mà còn giảm thiểu tác động môi trường.

2.1. Sử dụng chất xúc tác mới trong sulfenylation

Việc áp dụng các chất xúc tác mới như đồng và các hợp chất hữu cơ đã cho thấy hiệu quả cao trong sulfenylation. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng chất xúc tác này có thể tăng cường hiệu suất phản ứng lên đến 80%.

2.2. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng cho sulfonylation

Tối ưu hóa điều kiện phản ứng cho sulfonylation là rất quan trọng. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và nồng độ chất phản ứng đều ảnh hưởng đến hiệu suất cuối cùng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các yếu tố này có thể cải thiện đáng kể kết quả.

III. Ứng dụng thực tiễn của sulfenylation và sulfonylation

Các phương pháp sulfenylationsulfonylation đã được áp dụng rộng rãi trong việc phát triển các hợp chất dược phẩm mới. Những hợp chất này không chỉ có hoạt tính sinh học mạnh mẽ mà còn có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp và vật liệu mới.

3.1. Ứng dụng trong phát triển thuốc

Nhiều hợp chất được tổng hợp từ sulfenylationsulfonylation đã cho thấy hoạt tính sinh học đáng kể. Chúng có thể được phát triển thành các loại thuốc mới, giúp điều trị hiệu quả hơn cho nhiều bệnh lý.

3.2. Tiềm năng trong ngành công nghiệp vật liệu

Các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline cũng có thể được ứng dụng trong ngành công nghiệp vật liệu, đặc biệt là trong sản xuất các thiết bị điện tử và quang học nhờ vào tính chất quang học vượt trội của chúng.

IV. Kết luận và tương lai của nghiên cứu sulfenylation và sulfonylation

Nghiên cứu về sulfenylationsulfonylation trong các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều phát hiện mới, góp phần vào sự phát triển của các hợp chất có giá trị trong y học và công nghiệp.

4.1. Hướng đi mới trong nghiên cứu

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp tổng hợp mới, nhằm cải thiện hiệu suất và tính chọn lọc của các phản ứng sulfenylationsulfonylation.

4.2. Tác động đến ngành công nghiệp dược phẩm

Sự phát triển của các phương pháp mới sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp dược phẩm, giúp tạo ra các loại thuốc mới với hiệu quả cao hơn và ít tác dụng phụ hơn.

10/01/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY  LE THI MAI KHANH NOVEL METHODOLOGY FOR THE SULFENYLATION AND SULFONYLATION OF THE C1-H BOND IN PYRROLO[1,2-a]QUINOXALINE DERIVATIVES PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP SULFENYL VÀ SULFONYL HÓA LIÊN KẾT C1-H CỦA DẪN XUẤT PYRROLO[1,2-a]QUINOXALINE Major: Chemical Engineering Major code: 8520301 MASTER’S THESIS HO CHI MINH CITY, January 2024 THIS THESIS IS COMPLETED AT HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU-HCM Supervisor: Prof. Phan Thanh Son Nam Dr. Nguyen Thanh Tung Examiner 1: Dr. Phan Thi Hoang Anh Examiner 2: Dr.

Tran Phuoc Nhat Uyen This master’s thesis is defended at Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM on January 5th, 2024. Master’s Thesis Committee: 1. Tran Hoang Phuong Chairman 2. Phan Thi Hoang Anh Examiner 3.

Tran Phuoc Nhat Uyen Examiner 4. Nguyen Dang Khoa Secretary 5. Nguyen Thanh Tung Member Approval of the Chairman of the Master’s Thesis Committee and Dean of Faculty of Chemical Engineering after the thesis was corrected (If any). CHAIRMAN OF DEAN OF FACULTY OF THESIS COMMITTEE CHEMICAL ENGINEERING VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independence – Freedom – Happiness ─────────────────────────────── ────────────────── APPROVAL OF MASTER’S DISSERTATION Full name: LE THI MAI KHANH Student ID: 2170977 Day of birth: 24/11/1999 Place of birth: Ho Chi Minh City Major: Chemical Engineering Major ID: 8520301 1.

Name of dissertation In English: Novel methodology for the sulfenylation and sulfonylation of the C1-H bond in pyrrolo[1,2-a]quinoxaline derivatives In Vietnamese: Phát triển phương pháp sulfenyl và sulfonyl hóa liên kết C1-H của dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline 2. Dissertation objectives: - The synthesis of 4-aryl-1-(phenylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines through the C-S coupling reaction between 4-arylpyrrolo[1,2-a]quinoxalines and aryl disulfides. - The synthesis of 4-aryl-1-(phenylsulfonyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines through the C-S coupling reaction between 4-arylpyrrolo[1,2-a]quinoxalines and sodium arylsulfinates. - The optimization of the conditions for both reactions.

- The investigation of the substrate scope for both reactions. - The proposal of plausible mechanisms for both reactions. Start date: 16th February, 2023 4. Finish date: 10th December, 2023 5.

Phan Thanh Son Nam; Dr. Nguyen Thanh Tung Ho Chi Minh City, January 2024 SUPERVISOR 1 SUPERVISOR 2 HEAD OF DEPARTMENT DEAN OF FACULTY OF CHEMICAL ENGINEERING i ACKNOWLEDGEMENT My master’s thesis marks one of the most significant milestones in my academic journey, representing my endless effort in more than two years to achieve a fruitful outcome – a Master’s degree at HCMUT, VNU-HCM. However, I could have not completed it without the support and care of my supervisors, mentors, teammates, and colleagues. Therefore, I sincerely express my gratitude to those who have contributed to my current achievements.

First of all, I would like to deliver many thanks to VNU-HCM Key Laboratory of Materials Structure Analysis (MANAR), Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM for creating such precious opportunities for me to take my thesis project. Most importantly, I would like to express my sincerest gratitude to my supervisors, Dr. Nguyen Thanh Tung and Prof. Phan Thanh Son Nam, who always wholeheartedly supported me not only in terms of academic issues but also with thoughtful encouragement.

Moreover, I would also like to send my thankfulness to MSc. Le Xuan Huy, a kind and passionate mentor, who is always ready to answer my chemistry questions. More than knowledge, the “things” you lay in me were the positive change in awareness, skills as well as heartfelt appreciation. Although there were countless moments for me to feel grateful about during the thesis period, the occasion to know and work with my team was the most priceless.

Thanks to you all, Thien Son, Hoang Huy, Nhu Y, Thu Ha, Thai Quyen, Van Phu, and Thuy Ca, my journey was full of memorial stories. Each member left in me deep impressions with a very special sensation. Last but not least, I would like to say my biggest thanks to my family, who always supported me in various aspects and was my most reliable foundation. Le Thi Mai Khanh ii ABSTRACT The importance of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines as a class of nitrogen-containing heterocycles has drawn increased attention to the diversification of its framework due to a wide variety of uses in various industries, particularly in pharmacy.

In this study, regioselective sulfenylation and sulfonylation of 4-arylpyrrolo[1,2-a]quinoxalines were first disclosed. It was shown that a wide range of 4-arylpyrrolo[1,2-a] quinoxaline derivatives have been compatible with both protocols, resulting in the formation of the desired products in moderate to good yields. The plausible mechanisms for both transformations were also proposed in this report. iii TÓM TẮT Ngày nay, pyrrolo[1,2-a]quinoxaline được biết đến là một loại dị vòng chứa nitơ có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau đặc biệt là công nghiệp dược phẩm.

Do đó, việc đa dạng hóa các cấu trúc từ khung chất này ngày càng thu hút được nhiều sự chú ý. Trong nghiên cứu này, phản ứng sulfenyl hóa và sulfonyl hóa chọn lọc tại vị trí C1 trên khung pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã được công bố. Dưới điều kiện phản ứng tối ưu, nhiều dẫn xuất 4-aryl pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã được hoạt hóa thành công, tạo ra sản phẩm tương ứng với hiệu suất trung bình đến tốt. Thêm vào đó, cơ chế của cả hai phản ứng cũng được đề xuất trong báo cáo này.

iv GUARANTEE I hereby declare that I am the sole individual who was responsible for the workload in this thesis, under the supervision of Prof. Phan Thanh Son Nam and Dr. Nguyen Thanh Tung, at VNU-HCM Key Laboratory of Materials Structure Analysis (MANAR), Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM. The data and experimental results in this thesis were completely authentic and have not been published in any other dissertations of the same academic level.

If the above declaration is not true, I will take full responsibility for my thesis. Ho Chi Minh City, January 2024 Author Le Thi Mai Khanh v TABLE OF CONTENTS ACKNOWLEDGEMENT __________________________________________ i ABSTRACT ___________________________________________________ ii TÓM TẮT _____________________________________________________ iii GUARANTEE __________________________________________________ iv TABLE OF CONTENTS __________________________________________ v LIST OF FIGURE ______________________________________________ viii LIST OF SCHEME ______________________________________________ ix LIST OF TABLE _______________________________________________ xiii CHAPTER 1: LITERATURE REVIEW _____________________________ 1 1. Introduction about the pyrrolo[1,2-a]quinoxaline scaffold ___________ 1 1. The synthesis of 4-aryl pyrrolo[1,2-a]quinoxalines ________________ 2 1.

Direct C-H functionalization of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines__________ 8 1. Direct C1-H functionalization in pyrrolo[1,2-a]quinoxaline skeleton _ 9 1. Direct C-H functionalization at other positions in pyrrolo[1,2- a]quinoxaline skeleton ______________________________________________ 15 1. C-S coupling reactions of aromatic compounds __________________ 18 1.

The synthesis of sulfides via C-S bond construction _____________ 19 1. The synthesis of sulfones via C-S bond construction ____________ 24 1. Objectives of the work _____________________________________ 32 CHAPTER 2: EXPERIMENTAL SECTION ________________________ 34 2. Research methodology _______________________________________ 34 vi 2.

Materials and Instrumentations_________________________________ 34 2. The synthesis of 4-aryl pyrrolo[1,2-a]quinoxalines________________ 38 2. The synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines _____________________ 40 2. The synthesis of 4-aryl-1-(arylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines ______ 41 2.

The synthesis of sodium sulfinate derivatives ____________________ 42 2. The synthesis of 4-aryl-1-(arylsulfonyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines ___ 42 CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSION _______________________ 44 3. The synthesis of 4-aryl-1-(arylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines________ 44 3. Structure analysis of the product from the sulfenylation reaction _____ 47 3.

The investigation of the effect of reaction conditions on the reaction yield ________________________________________________________________ 49 3. Substrate scope of the sulfenylation between pyrrolo[1,2-a]quinoxalines and disulfides _____________________________________________________ 56 3. Control experiments and proposed mechanism ___________________ 63 3. The synthesis of 4-aryl-1-(arylsulfonyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines ____ 67 3.

Structure analysis of sulfonylated pyrrolo[1,2-a]quinoxalines _______ 69 3. The investigation of the effect of reaction conditions on the reaction yield ________________________________________________________________ 71 3. Substrate scope of the sulfonylation between pyrrolo[1,2-a]quinoxalines and sodium arylsulfinates ____________________________________________ 79 3. Control experiments and proposed mechanism ___________________ 86 CHAPTER 4: CONCLUSION ___________________________________ 91 vii 4.

Suggestions for future works __________________________________ 91 LIST OF PUBLICATION ________________________________________ 92 REFERENCES ________________________________________________ 93 APPENDIX __________________________________________________ 103 SHORT RESUME _____________________________________________ 141 viii LIST OF FIGURE Figure 1.1: Examples of biologically active dihydroquinoxalines and quinoxalines 1 Figure 1.2: Representative drugs featured by sulfides, sulfoxides, or sulfones .1: GC-MS result of the post-reaction mixture in the preliminary test .2: The coupling constant between pyrrolic protons of a) 4- phenylpyrrolo[1,2-a]quinoxaline, b) 4-phenyl-1(phenylthio)pyrrolo[1,2- a]quinoxaline, c) 1-chloro-4-phenylpyrrolo[1,2-a]quinoxaline, and d) 4-phenyl-1- (trifluororomethyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxaline .3: The effect of transition-metal source on the reaction yield .4: The effect of catalyst loading on the reaction yield .5: The effect of iodine source on the reaction yield .6: The effect of solvent type on the reaction yield.7: GC-MS result of post-reaction mixture in the presence of radical quenchers 1,1-diphenylethylene.8: Several functionalized 4-phenylpyrrolo[1,2-a]quinoxaline structures and their coupling constant J.9: FT-IR spectrum of the sulfonylated pyrrolo[1,2-a]quinoxaline .10: Different examined ligands for the sulfonylation of pyrrolo[1,2- a]quinoxalines .11: The effect of ligands on the reaction yield .12: The effect of copper catalysts on the reaction yield. 77 ix LIST OF SCHEME Scheme 1.1: Synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines via Pictet-Spengler reaction .2: Iodine-catalyzed synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1-(2- aminophenyl)-pyrrole and benzylamines .3: Synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1-(2-aminoaryl)pyrrole and aldehydes using oxygen as a sole oxidant.4: Acid acetic-catalyzed synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1- (2-aminophenyl)-pyrroles and aryl aldehydes .5: Copper-catalyzed synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1-(2- aminoaryl)pyrroles and arylacetic acids .6: Copper(II)-catalyzed synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1- (2-aminophenyl)pyrroles and aldehydes .7: Iron-catalyzed synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines from 1-(2- aminophenyl)pyrroles and inactivated methyl arenes .8: NCS-promoted thiocyanation of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines using NH4SCN and KSCN as the thiocyanate source .9: NCS-promoted selenocyanation of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines using KSeCN as the selenocyanate source .10: Selective chlorination of the C1-H bond in 4-arylpyrrolo[1,2- a]quinoxalines utilizing NCS and DMSO .11: Cu-catalyzed direct C1-H difluoromethylation of pyrrolo[1,2- a]quinoxalines using CuCl, 2,2’-bipyridine, and B2Pin2 .12: Copper-catalyzed direct C1-H trifluoromethylation of pyrrolo[1,2- a]quinoxalines with CF3SOONa .13: Direct Pd-catalyzed C-H arylation of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines using Pd(OAc)2 and X-Phos .14: Direct C3-H iodination of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines utilizing TBAI and TsNHNH2.15: Direct C3-H iodination of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines using I2 and PTSA.16: Direct C3-H iodination of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines using NIS .17: Disulfenylation of imidazo[1,2-a]pyridine derivatives employing elemental sulfur and arylhalides.18: Dehydrogenative aryl C-S coupling from thiols using iodine(III) reagent PhI(OAc)2 .19: Copper-catalyzed C5-sulfenylation of N-alkyl-8-aminoquinoline utilizing sulfonyl hydrazides.20: A combination of catalytic AgOAc and DABCO direct sulfenylation of pyrazolones with diaryl disulfides.21: A copper-catalyzed ortho-selective direct C-H sulfenylation of N-aryl- azaindoles with disulfides as the sulfur source using Cu(OAc)2 and PhCOOH in mesitylene .22: Copper-catalyzed, visible-light-promoted sulfonylation of aryl halides with sodium arylsulfinates.23: Copper-catalyzed cyclization between N-propargylamines and sodium sulfinates to obtain 3-sulfonylated quinolines .24: Selective MOF-derived cobalt-catalyzed C-H oxidative sulfonylation of tetrahydroquinoxalines .25: Non-directed copper-promoted site-selective C-H sulfonylation of phenothiazines .26: Sulfonylation of aryl iodides and bromides using arylsulfonyl hydrazides, copper catalyst, and PEG-400 .27: Copper-catalyzed synthesis of sulfonylation isoquinolin-1(2H)-ones employing sulfonylacetonitriles and DMEDA ligand .1: The general synthesis of 4-arylpyrrolo[1,2-a]quinoxalines from arylaldehydes.2: The general synthesis of 4-arylpyrrolo[1,2-a]quinoxalines from arylacetic acid.3: The synthesis of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines .4: The synthesis of 4-aryl-1-(arylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines .5: The synthesis of sodium sulfinate derivatives .6: The synthesis of 4-aryl-1-(arylsulfonyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxalines .1: The synthesis of 4-phenyl-1(phenylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxaline .2: The investigation of the effect of transition-metal source .3: The investigation of the effect of catalyst loading .4: The investigation of the effect of the iodine source .5: The investigation of the effect of solvent type at 120 ℃.6: The investigation of the effect of solvent type at 80 ℃.7: The investigation of the effect of the atmospheric environment .8: The investigation on the scope of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines .9: The investigation of the scope of disulfides .10: The reaction in the absence of disulfides .11: The idoination of 4-phenylpyrrolo[1,2-a]quinoxaline .12: The synthesis of 4-phenyl-1-(phenylthio)pyrrolo[1,2-a]quinoxaline in the presence of radical quencher 1,1-diphenylethylene.13: Proposed mechanism for the sulfenylation reaction .14: The synthesis of 4-phenyl-1-(arylsulfonyl)pyrrolo[1,2-a]quinoxaline .15: The investigation on the effect of temperature on the reaction yield 72 Scheme 3.16: The investigation on the effect of type of ligands on the reaction yield .17: The investigation on the effect of copper catalyst on the reaction yield .18: The investigation on the effect of reactant ratio on the reaction yield .19: The investigation on the scope of pyrrolo[1,2-a]quinoxalines .20: The investigation on the scope of sodium arylsulfinates .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài luận văn thạc sĩ mang tiêu đề "Nghiên cứu phương pháp mới trong sulfenylation và sulfonylation liên kết C-H của pyrrolo[1,2-a]quinoxaline" của tác giả Lê Thị Mai Khanh, dưới sự hướng dẫn của các giảng viên Prof. Phan Thanh Son Nam và Dr. Nguyen Thanh Tung từ Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, nghiên cứu một phương pháp mới nhằm cải thiện quy trình sulfenylation và sulfonylation cho các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline. Bài viết không chỉ làm rõ các phương pháp mới mà còn chỉ ra những lợi ích tiềm năng trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, đặc biệt là trong việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học cao.

Để mở rộng kiến thức về các ứng dụng và công nghệ trong lĩnh vực hóa học, bạn có thể tham khảo thêm bài viết "Luận án tiến sĩ về cấu trúc nano vàng bạc trên silic trong nhận biết phân tử hữu cơ bằng tán xạ Raman", nơi nghiên cứu về các cấu trúc nano có thể ứng dụng trong nhận biết phân tử hữu cơ. Ngoài ra, bài viết "Luận án tiến sĩ về mô hình hóa quá trình tổng hợp lignosulfonat từ dịch đen bột giấy sulfat" cũng đáng được xem xét, vì nó đề cập đến các quy trình tổng hợp liên quan đến sulfonylation. Cuối cùng, bài viết "Luận án tiến sĩ: Tính chất xúc tác quang của vật liệu composite TiO2 trên nền graphene và carbon nitride" có thể cung cấp thêm thông tin về các vật liệu xúc tác, có liên quan đến nghiên cứu hóa học hữu cơ. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng hiểu biết về các phương pháp và ứng dụng trong lĩnh vực hóa học hiện đại.