UTILIZATION OF ELEMENTAL SULFUR IN THE SYNTHESIS OF 2-AMINOBENZOXAZOLES

Luận văn về ứng dụng lưu huỳnh nguyên tố trong tổng hợp 2-aminobenzoxazole, kỹ thuật hóa học. Nghiên cứu mới về phản ứng và cơ chế xúc tác Fe/S.

• Tác giả: Nguyen Duc Thanh
• Người hướng dẫn: Dr. Nguyen Thanh Tung
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Chemical Engineering
• Đề tài: Sử dụng lưu huỳnh nguyên tố trong tổng hợp các dẫn xuất dị vòng 2- aminobenzoxazole
• Loại tài liệu: Master’s Thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tổng Hợp 2 Aminobenzoxazole Nghiên Cứu Mới

2-Aminobenzoxazole là một khung dị vòng quan trọng, có mặt trong nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học. Việc tổng hợp các dẫn xuất của nó luôn là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực. Trong quá khứ, các phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole chủ yếu dựa trên o-aminophenol. Tuy nhiên, các phương pháp mới đang tìm cách sử dụng các tiền chất thay thế để giảm chi phí và cải thiện tính bền vững. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng lưu huỳnh nguyên tố như một chất phản ứng và chất xúc tác trong quá trình tổng hợp. Điều này hứa hẹn một phương pháp tổng hợp hữu cơ hiệu quả và kinh tế hơn. Lưu huỳnh nguyên tố dồi dào, rẻ tiền và có thể tái tạo, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các phản ứng hóa học.

1.1. Giới Thiệu Về Hợp Chất 2 Aminobenzoxazole

2-Aminobenzoxazole là một hợp chất dị vòng quan trọng, được tìm thấy trong nhiều dược phẩm và hợp chất nông nghiệp. Cấu trúc của nó cho phép gắn nhiều nhóm thế khác nhau, tạo ra một thư viện các phân tử có tiềm năng ứng dụng lớn. Các dẫn xuất của 2-Aminobenzoxazole đã được chứng minh là có hoạt tính sinh học đáng kể, bao gồm kháng khuẩn, kháng virus và chống ung thư. Việc tổng hợp hiệu quả các hợp chất này có ý nghĩa quan trọng đối với việc phát triển các loại thuốc mới và các sản phẩm bảo vệ thực vật. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một phương pháp tổng hợp mới, bền vững hơn sử dụng lưu huỳnh nguyên tố.

1.2. Vai Trò Của Lưu Huỳnh Nguyên Tố Trong Tổng Hợp Hữu Cơ

Lưu huỳnh nguyên tố là một chất phản ứng đa năng trong tổng hợp hữu cơ. Nó có thể hoạt động như một chất khử, chất oxy hóa hoặc chất xúc tác. Tính chất này cho phép nó tham gia vào nhiều loại phản ứng hóa học. Trong quá khứ, lưu huỳnh nguyên tố thường được sử dụng trong tổng hợp các hợp chất chứa lưu huỳnh. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng nó cũng có thể được sử dụng để tổng hợp các hợp chất dị vòng, bao gồm cả 2-Aminobenzoxazole. Việc sử dụng lưu huỳnh nguyên tố trong tổng hợp có thể làm giảm chi phí và tác động môi trường của quá trình. Theo tài liệu, lưu huỳnh nguyên tố chiếm khoảng 0.6% vỏ Trái Đất.

II. Thách Thức Trong Tổng Hợp 2 Aminobenzoxazole Truyền Thống

Mặc dù có nhiều phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole, nhưng nhiều phương pháp trong số này gặp phải những hạn chế. Các phương pháp truyền thống thường sử dụng o-aminophenol làm nguyên liệu ban đầu. Tuy nhiên, o-aminophenol đắt tiền và khó kiếm. Ngoài ra, nhiều phương pháp tổng hợp yêu cầu các điều kiện phản ứng khắc nghiệt và sử dụng các chất xúc tác độc hại. Điều này làm cho các phương pháp này kém bền vững và tốn kém. Cần có một phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole hiệu quả hơn, kinh tế hơn và thân thiện với môi trường hơn. Nghiên cứu này giải quyết những thách thức này bằng cách khám phá việc sử dụng lưu huỳnh nguyên tố như một nguyên liệu ban đầu thay thế.

2.1. Hạn Chế Của Phương Pháp Tổng Hợp Dựa Trên O Aminophenol

Các phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole truyền thống dựa trên o-aminophenol có một số nhược điểm đáng kể. O-Aminophenol thường đắt tiền và có thể khó kiếm. Ngoài ra, nó có thể không ổn định và nhạy cảm với quá trình oxy hóa. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề về độ tinh khiết của sản phẩm và hiệu suất thấp. Các phương pháp tổng hợp dựa trên o-aminophenol cũng thường yêu cầu nhiều bước phản ứng, làm tăng thêm chi phí và thời gian của quá trình. Do đó, việc phát triển các phương pháp tổng hợp thay thế là rất quan trọng.

2.2. Yêu Cầu Về Điều Kiện Phản Ứng Khắc Nghiệt Và Chất Xúc Tác Độc Hại

Nhiều phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole truyền thống yêu cầu các điều kiện phản ứng khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc áp suất cao. Điều này có thể làm cho các phương pháp này kém hiệu quả và tốn kém. Ngoài ra, một số phương pháp sử dụng các chất xúc tác độc hại, có thể gây ra các vấn đề về môi trường và an toàn. Ví dụ, một số phương pháp sử dụng các kim loại chuyển tiếp độc hại làm chất xúc tác. Do đó, việc phát triển các phương pháp tổng hợp sử dụng các điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn và các chất xúc tác thân thiện với môi trường hơn là rất quan trọng. Cần tìm hiểu cơ chế phản ứng để tối ưu điều kiện.

III. Cách Tổng Hợp 2 Aminobenzoxazole Từ Lưu Huỳnh Nguyên Tố Phương Pháp Mới

Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole mới sử dụng lưu huỳnh nguyên tố, o-nitrophenol và aryl isothiocyanate. Phương pháp này sử dụng sắt(III) acetylacetonate làm chất xúc tác, NaOH làm base và DMSO làm dung môi. Phản ứng xảy ra trong điều kiện tương đối nhẹ và cho hiệu suất từ trung bình đến tốt cho nhiều dẫn xuất khác nhau. Phương pháp này có tiềm năng trở thành một phương pháp tổng hợp thay thế bền vững và kinh tế hơn so với các phương pháp truyền thống. Quan trọng hơn, cơ chế phản ứng được đề xuất liên quan đến cụm Fe/S, trong đó lưu huỳnh nguyên tố đóng vai trò kép như một thành phần của cụm và như một chất khử bên ngoài. Theo tài liệu gốc, đây là phản ứng tổng hợp mới với phạm vi ứng dụng rộng.

3.1. Điều Kiện Phản Ứng Tối Ưu Cho Tổng Hợp Hiệu Quả

Để tối ưu hóa hiệu suất phản ứng, đã thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định các điều kiện tốt nhất. Các yếu tố như lượng chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ mol của các chất phản ứng, lượng lưu huỳnh nguyên tố, loại base, lượng base và dung môi đều được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các điều kiện tối ưu được tìm thấy là sử dụng sắt(III) acetylacetonate làm chất xúc tác, NaOH làm base và DMSO làm dung môi. Nhiệt độ phản ứng tối ưu là 120°C. Tỷ lệ mol của o-nitrophenol, aryl isothiocyanate và lưu huỳnh nguyên tố là 1:1:2. Kết quả cho thấy điều kiện phản ứng đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất.

3.2. Cơ Chế Phản Ứng Vai Trò Của Cụm Fe S

Cơ chế phản ứng được đề xuất liên quan đến việc hình thành một cụm Fe/S hoạt động như một chất xúc tác. Lưu huỳnh nguyên tố đóng vai trò kép trong cơ chế này. Đầu tiên, nó là một thành phần của cụm Fe/S. Thứ hai, nó hoạt động như một chất khử bên ngoài, giúp khử o-nitrophenol thành o-aminophenol, tiền chất cho việc tạo thành 2-Aminobenzoxazole. Cơ chế phản ứng này giải thích tại sao lưu huỳnh nguyên tố lại quan trọng đối với phản ứng. Theo tài liệu, lưu huỳnh nguyên tố vừa là thành phần của cụm vừa là chất khử bổ sung.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Của Dẫn Xuất 2 Aminobenzoxazole Đã Tổng Hợp

Các dẫn xuất 2-Aminobenzoxazole được tổng hợp bằng phương pháp mới này thể hiện phạm vi ứng dụng rộng rãi. Nhiều dẫn xuất mang các nhóm thế khác nhau như nitro, trifluoromethyl, cyano, acetyl, sulfonyl, amine bậc hai, pyrrolyl và dị vòng thơm đã được tổng hợp thành công. Điều này cho thấy tính linh hoạt của phương pháp. Các hợp chất này có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm dược phẩm, nông nghiệp và khoa học vật liệu. Một số dẫn xuất được báo cáo trong nghiên cứu này là những hợp chất mới và có thể có hoạt tính sinh học độc đáo. Phạm vi ứng dụng hóa học của phương pháp này là rất lớn.

4.1. Ứng Dụng Trong Lĩnh Vực Dược Phẩm

Các dẫn xuất 2-Aminobenzoxazole đã được chứng minh là có nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm kháng khuẩn, kháng virus, chống ung thư và chống viêm. Do đó, chúng có tiềm năng lớn để phát triển thành các loại thuốc mới. Ví dụ, một số dẫn xuất đã được chứng minh là ức chế VEGFR-2, một protein quan trọng trong sự phát triển của mạch máu khối u. Điều này cho thấy rằng chúng có thể có hiệu quả trong việc điều trị ung thư. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các dược phẩm tiềm năng từ các dẫn xuất này là rất hứa hẹn.

4.2. Ứng Dụng Trong Lĩnh Vực Nông Nghiệp Và Vật Liệu

Ngoài dược phẩm, các dẫn xuất 2-Aminobenzoxazole cũng có thể được sử dụng trong nông nghiệp và khoa học vật liệu. Một số dẫn xuất có thể có hoạt tính như thuốc trừ sâu hoặc thuốc diệt cỏ. Những dẫn xuất khác có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu mới với các tính chất độc đáo. Ví dụ, một số dẫn xuất có thể phát quang và được sử dụng trong các thiết bị điện tử. Việc khám phá thêm các ứng dụng của các dẫn xuất này trong các lĩnh vực khác nhau có thể dẫn đến những khám phá và phát triển quan trọng.

V. So Sánh Hiệu Quả Với Các Phương Pháp Tổng Hợp 2 Aminobenzoxazole Khác

Phương pháp tổng hợp mới này có một số ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Nó sử dụng lưu huỳnh nguyên tố, một nguyên liệu ban đầu rẻ tiền và dồi dào. Nó cũng sử dụng các điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn và không yêu cầu các chất xúc tác độc hại. Quan trọng nhất, nó cho phép tổng hợp một loạt các dẫn xuất 2-Aminobenzoxazole khác nhau với hiệu suất từ trung bình đến tốt. Điều này làm cho nó trở thành một phương pháp tổng hợp thay thế khả thi cho các phương pháp truyền thống. Việc so sánh chi tiết về chi phí, thời gian và tính bền vững cho thấy tiềm năng vượt trội.

5.1. Ưu Điểm Về Chi Phí Và Tính Bền Vững Của Phương Pháp Mới

Phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole sử dụng lưu huỳnh nguyên tố có ưu điểm vượt trội về chi phí. Lưu huỳnh nguyên tố là một sản phẩm phụ rẻ tiền của ngành công nghiệp dầu khí, làm giảm đáng kể chi phí nguyên liệu so với các phương pháp sử dụng o-aminophenol. Ngoài ra, phương pháp mới có tính bền vững cao hơn do tránh sử dụng các chất xúc tác độc hại và các điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Điều này làm giảm tác động môi trường của quá trình tổng hợp.

5.2. Hiệu Suất Và Phạm Vi Ứng Dụng So Với Các Phương Pháp Khác

Mặc dù có một số phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole khác, phương pháp sử dụng lưu huỳnh nguyên tố có hiệu suất tương đương hoặc tốt hơn trong nhiều trường hợp. Đặc biệt, phương pháp mới có phạm vi ứng dụng rộng hơn, cho phép tổng hợp nhiều dẫn xuất khác nhau với các nhóm thế khác nhau. Điều này làm cho nó trở thành một công cụ hữu ích cho các nhà hóa học muốn tạo ra các thư viện các phân tử 2-Aminobenzoxazole. Nghiên cứu đã chứng minh hiệu suất phản ứng ở mức trung bình đến tốt.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Tổng Hợp 2 Aminobenzoxazole

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng lưu huỳnh nguyên tố có thể được sử dụng để tổng hợp hiệu quả 2-Aminobenzoxazole. Phương pháp mới này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm chi phí thấp hơn, tính bền vững cao hơn và phạm vi ứng dụng rộng hơn. Kết quả này có thể có tác động đáng kể đến lĩnh vực hóa học và mở ra những con đường mới cho việc phát triển các loại thuốc mới và các vật liệu tiên tiến. Các hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng, mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp và khám phá các chất xúc tác mới.

6.1. Tiềm Năng Phát Triển Phương Pháp Tổng Hợp Từ Lưu Huỳnh Nguyên Tố

Phương pháp tổng hợp 2-Aminobenzoxazole từ lưu huỳnh nguyên tố có tiềm năng phát triển lớn trong tương lai. Nghiên cứu có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng để tăng hiệu suất và giảm thời gian phản ứng. Ngoài ra, việc khám phá các chất xúc tác mới có thể cho phép sử dụng các điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn hoặc mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp. Các nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các quy trình tổng hợp quy mô lớn để sản xuất các hợp chất 2-Aminobenzoxazole cho các ứng dụng thương mại.

6.2. Ứng Dụng Mở Rộng Của Dẫn Xuất 2 Aminobenzoxazole Trong Tương Lai

Các dẫn xuất 2-Aminobenzoxazole có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong tương lai. Nghiên cứu có thể tập trung vào việc khám phá các hoạt tính sinh học mới của các dẫn xuất này và phát triển các loại thuốc mới để điều trị các bệnh khác nhau. Ngoài ra, các dẫn xuất này có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu mới với các tính chất độc đáo. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu phát quang, vật liệu bán dẫn hoặc vật liệu có hoạt tính xúc tác. Việc khám phá thêm các ứng dụng của các dẫn xuất này trong các lĩnh vực khác nhau có thể dẫn đến những khám phá và phát triển quan trọng. Cần nghiên cứu thêm về tính chất hóa học của hợp chất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NGUYEN DUC THANH UTILIZATION OF ELEMENTAL SULFUR IN THE SYNTHESIS OF 2-AMINOBENZOXAZOLES Major : Chemical Engineering Major Code : 8520301 MASTER’S THESIS HO CHI MINH CITY, July 2023 THIS THESIS IS COMPLETED AT HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU-HCM Supervisors: Dr. Nguyen Thanh Tung Prof. Phan Thanh Son Nam Examiner 1: Dr. Dang Bao Trung Examiner 2: Dr.

Tran Phuoc Nhat Uyen This master’s thesis was defended at Ho Chi Minh City University of Technology – VNU-HCM on 3rd July 2023. Master’s Thesis Committee: 1. Tran Hoang Phuong 2. Dang Bao Trung 3.

Tran Phuoc Nhat Uyen 4. Nguyen Dang Khoa 5. Nguyen Thanh Tung Approval of the Chairman of Master’s Thesis Committee and Dean of Faculty of Chemical Engineering after the thesis being corrected (if any). CHAIRMAN OF DEAN OF FACULTY OF THESIS COMMITTEE CHEMICAL ENGINEERING Assoc.

Tran Hoang Phuong VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independence – Freedom – Happiness THE TASK SHEET OF MASTER’S THESIS Full name: NGUYEN DUC THANH Student ID: 2070486 Date of birth: 16/08/1998 Place of birth: Hanoi Major: Chemical Engineering Major ID: 8520301 I. THESIS TITLE: In English: Utilization of elemental sulfur in the synthesis of 2-aminobenzoxazoles In Vietnamese: Sử dụng lưu huỳnh nguyên tố trong tổng hợp các dẫn xuất dị vòng 2- aminobenzoxazole II. TASKS AND CONTENTS: - Investigate novel transformation using o-nitrophenol, phenyl isothiocyanate, iron salt, and elemental sulfur to synthesize the 2-aminobenzoxazole scaffold - Optimize reaction conditions - Study substrate scope and perform scale-up synthesis - Study and propose reaction mechanisms III. THESIS START DATE: 14/02/2022 IV.

THESIS COMPLETION DATE: 01/05/2023 V. Nguyen Thanh Tung Prof. Phan Thanh Son Nam Ho Chi Minh City, 12 June 2023 SUPERVISORS HEAD OF DEPARTMENT Dr. Nguyen Thanh Tung Prof.

Phan Thanh Son Nam Dr. Nguyen Thanh Tung DEAN OF FACULTY OF CHEMICAL ENGINEERING ACKNOWLEDGEMENT This thesis marks the final stage of my master’s program at the University of Technology – VNU-HCM (HCMUT). Upon this moment, I have received considerable guidance and assistance from various people and institutions. Therefore, I would like to take this chance to express my gratitude to all the help during my study.

Firstly, I would like to thank HCMUT for providing me with time and facilities to conduct my research and finish my degree. I would like to thank Dr. Nguyen Thanh Tung and Prof. Phan Thanh Son Nam, my supervisors, for their invaluable instructions and guidance when writing this thesis and the research manuscript.

I would also thank lecturers of Faculty of Chemical Engineering, who have provided me with precious knowledge from their respective fields and area of chemical engineering. I would also like to acknowledge the help of my colleagues Huynh Nhat Tan, Tran The Danh, and Ly Minh Thang. They have worked closely with me both in and out of the lab and helped me speed up this project. I would also like to express my thankfulness to Vingroup Innovation Foundation (VinIF) for funding my study through a generous scholarship.

The scholarship has helped cover my tuition fee and other research-related expenses, which significantly eased my mind and helped me focus on completing my study. Finally, my sincere gratitude goes to my family and my girlfriend for understanding and supporting me in pursuing postgraduate studies. Their unconditional love and constant encouragement have always been my motivation through every problem in my life. Ho Chi Minh City, June 2023 Nguyen Duc Thanh i ABSTRACT Utilization of o-nitrophenols to replace o-aminophenols in annulation reactions has witnessed prominent attention over the last decade, as direct methods without a separate reduction step were developed.

These developments have been applied to synthesize various 2-substituted benzoxazoles, yet they have been exorbitantly focused on syntheses of carbon-substituted derivatives. Syntheses of 2-aminobenzoxazoles, an important branch of 2-substituted benzoxazoles, still rely on o-aminophenols as the building block. This research has filled this gap as I report direct annulations of o- nitrophenols with aryl isothiocyanates to furnish 2-aminobenzoxazoles. Reactions proceeded in the presence of iron(III) acetylacetonate catalyst, elemental sulfur, NaOH as a base, and DMSO as a solvent.

Many derivatives of 2-aminobenzoxazoles bearing nitro, trifluoromethyl, cyano, acetyl, sulfonyl, secondary amines, pyrrolyl, and heteroaryl groups were obtained in moderate to good yields. Some of them were firstly reported, which confirmed the wide applicability of this method. The mechanism was shown to involve Fe/S cluster catalytic cycle, where elemental sulfur played both as a component of the cluster and as an external reductant. ii TÓM TẮT Việc sử dụng các dẫn xuất o-nitrophenol thay thế cho dẫn xuất o-aminophenol tương ứng trong các phản ứng đóng vòng đã thu hút sự chú ý trong hơn một thập kỉ qua, khi các phương pháp đóng vòng trực tiếp không thông qua phản ứng khử riêng biệt được phát triển rộng rãi.

Nhiều nghiên cứu đã tổng hợp thành công benzoxazole thế vị trí C2 bằng phương pháp mới nói trên, tuy nhiên họ quá chú trọng vào những nhóm thế gốc carbon. Do đó, các phản ứng tổng hợp 2-aminobenzoxazole, một nhánh quan trọng của benzoxazole thế vị trí C2, vẫn dựa vào các dẫn xuất o-aminophenol làm khung sườn sản phẩm. Luận văn này đã khắc phục nhược điểm trên khi báo cáo hướng sử dụng các dẫn xuất o-nitrophenol trong phản ứng đóng vòng với các dẫn xuất phenyl isothiocyanate để tổng hợp khung sản phẩm 2-aminobenzoxazole. Phản ứng xảy ra trong điều kiện sử dụng sắt(III) acetylacetonate làm xúc tác, lưu huỳnh nguyên tố, NaOH làm base và DMSO làm dung môi.

Nhiều dẫn xuất 2-arylaminobenzoxazole gắn những nhóm thế như nitro, trifluoromethyl, cyano, acetyl, sulfonyl, amine bậc hai, pyrrolyl, hay dị vòng thơm đều đã được tổng hợp thành công với hiệu suất từ trung bình đến tốt. Trong đó, một số dẫn xuất được công bố lần đầu tiên, cho thấy phạm vi ứng dụng rộng của phương pháp. Phản ứng được cho là đi qua cơ chế xúc tác của cụm nguyên tử Fe/S, trong đó lưu huỳnh nguyên tố tham gia với hai vai trò: vừa là thành phần tạo nên cụm nguyên tử Fe/S trên, vừa là chất khử bổ sung cho phản ứng. iii DECLARATION OF AUTHORSHIP I hereby declare that this thesis has been composed solely by myself, under supervision of Dr.

Nguyen Thanh Tung and Prof. Phan Thanh Son Nam, at University of Technology – VNU-HCM. To the best of my knowledge, this thesis contains no material previously published by any other person except where due reference has been made. This thesis contains no material which has been accepted as part of the requirements of any other academic degree or non-degree program, in English or in any other language.

This is a true copy of the thesis, including final revisions. Nguyen Duc Thanh iv TABLE OF CONTENTS CHAPTER 1. Elemental sulfur in the synthesis of heterocycles. Elemental sulfur acting as a building block for heterocycles.

Elemental sulfur acting as an oxidant. Elemental sulfur acting as a catalyst for non-redox reactions. Elemental sulfur acting as a catalyst for redox condensations. Elemental sulfur as lone catalyst.

Elemental sulfur and a Fe source as co-catalysts. Synthesis of the 2-aminobenzoxazole scaffold. Introduction to 2-aminobenzoxazoles. Reported pathways for the synthesis of 2-aminobenzoxazoles.

Aims of research. Materials and Instrumentation. Synthesis of various o-nitrophenols. Typical optimization experiments.

General procedure for the syntheses of 2-aminobenzoxazoles. Scale-up synthesis of N-phenylbenzo[d]oxazol-2-amine (3aa). RESULTS AND DISCUSSION. Effect of various Fe-based catalysts.

Effect of catalyst amount. Effect of reaction temperature. Effect of reactants molar ratio. Effect of sulfur amount.

Effect of various bases. Effect of base amount. Effect of various solvents. Effect of reaction duration.

Substrate scope and limitation. CONCLUSION AND FUTURE REMARKS .54 LIST OF PUBLICATIONS. GC-MS CHROMATOGRAM OF REACTION MIXTURE .70 vii LIST OF SCHEMES Scheme 1. Synthesis of thiophenes from aryl acetaldehyde, 1,3-dicarbonyls, and S.

Michael-Gewald reaction to synthesize 2-aminothiophenes. Modified Gewald reaction to synthesize 2-aminothiophenes. One-pot four-component synthesis of 2-aminothiophenes. Sulfurative denitration synthesis of benzothiophenes.

Copper-catalyzed tandem cyclization synthesis of benzo[4,5]thieno[3,2- d]thiazoles. Metal-free tandem cyclization synthesis of benzo[4,5]thieno[3,2-d]thiazol- 2-amines. Copper-mediated synthesis of benzo[4,5]thieno[2,3-d]thiazoles. Synthesis of thiazoles.

Synthetic pathways of benzothiazoles from o-iodoanilines. Synthetic pathways of benzothiazoles from o-chloronitrobenzenes. Synthesis of benzisothiazoles from o-chloroarylamidines. Iodonium-mediated synthesis of 1,2,3-thiadiazoles.

Synthetic pathways of 1,2,4-thiadiazoles. One-pot synthesis of 1,2,3,4-thiatriazoles. Synthesis of sultams from o-nitrochalcones. Willgerodt-Kindler-like synthesis of benzoxazoles.

Synthesis of quinoxaline-2-thiones from o-phenylenediamines. Synthesis of dibenzo[d,f][1,3]diazepines from 2,2’-diaminobiaryls. Synthesis of benzazoles from o-hydroxy/amino anilines and trihaloamides. Synthesis of 2-aminobenzoxazoles from o-aminophenols and aryl isothiocyanates.

Sulfur as lone catalyst for reductive annulations of o-nitrophenols. Synthetic pathways of benzazoles from o-hydroxy/amino/mercaptan nitrobenzenes. Synthesis of 2-aminobenzoxazoles from phenolic thioureas. Two-step synthesis of 2-aminobenzoxazoles from o-aminophenols.

Synthesis of 2-aminobenzoxazoles from thiourea, o-iodophenols, and aryl iodides. Synthetic pathways for 2-arylamino benzazoles from o- hydroxy/mercaptan anilines. Green synthetic pathways for 2-arylamino benzazoles from o- hydroxy/mercaptan anilines. Synthesis of 1k and 1l.

Model reaction to test hypothesis feasibility. General procedure for substrate scope investigation. 1-mmol synthesis of 3aa. Optimal set of conditions .50 x LIST OF FIGURES Figure 1.

Structure of Fe/S cluster and its ability to accept and release electrons, from [42]. General catalytic cycle of Fe/S cluster. Some biologically active compounds with 2-aminobenzoxazole core. Various Fe-based catalysts.

Different molar ratios between 1a and 2a. Possible pathway from II to III .53 xi LIST OF APPENDIX FIGURES Figure Appendix A. Calibration curve of instrument 1. Calibration curve of instrument 2.

Typical GC-MS chromatogram. 1H NMR spectrum of 3aa. 13C NMR spectrum of 3aa. 1H NMR spectrum of 3ab.

13C NMR spectrum of 3ab. 1H NMR spectrum of 3ac. 13C NMR spectrum of 3ac. 1H NMR spectrum of 3ad.

13C NMR spectrum of 3ad. 1H NMR spectrum of 3ae. 13C NMR spectrum of 3ae. 19F NMR spectrum of 3ae.

1H NMR spectrum of 3af. 13C NMR spectrum of 3af. 19F NMR spectrum of 3af. 1H NMR spectrum of 3ag.

13C NMR spectrum of 3ag. 19F NMR spectrum of 3ag. 1H NMR spectrum of 3ah. 13C NMR spectrum of 3ah.

19F NMR spectrum of 3ah .89 xii Figure Appendix C. 1H NMR spectrum of 3ai. 13C NMR spectrum of 3ai. HRMS spectrum of 3ai.

1H NMR spectrum of 3ba. 13C NMR spectrum of 3ba. 1H NMR spectrum of 3ca. 13C NMR spectrum of 3ca.

1H NMR spectrum of 3da. 13C NMR spectrum of 3da. 19F NMR spectrum of 3da. 1H NMR spectrum of 3ea.

13C NMR spectrum of 3ea. 1H NMR spectrum of 3fa. 13C NMR spectrum of 3fa. 1H NMR spectrum of 3ga.

13C NMR spectrum of 3ga. HRMS spectrum of 3ga. 1H NMR spectrum of 3ha. 13C NMR spectrum of 3ha.

HRMS spectrum of 3ha. 1H NMR spectrum of 3ia. 13C NMR spectrum of 3ia. HRMS spectrum of 3ia.

1H NMR spectrum of 3ja. 13C NMR spectrum of 3ja. 114 xiii Figure Appendix C. HRMS spectrum of 3ja.

1H NMR spectrum of 3ka. 13C NMR spectrum of 3ka. HRMS spectrum of 3ka. 1H NMR spectrum of 3la.

13C NMR spectrum of 3la. HRMS spectrum of 3la. 1H NMR spectrum of 3ma. 13C NMR spectrum of 3ma.

HRMS spectrum of 3ma. 1H NMR spectrum of 3na. 13C NMR spectrum of 3na. HRMS spectrum of 3na.

1H NMR spectrum of 3oa. 13C NMR spectrum of 3oa .