Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học novel methodology for the sulfenylation and sulfonylation of the c1 h bond in pyrrolo 1 2 a quinoxaline derivatives

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp mới sulfenyl hóa và sulfonyl hóa C1-H của dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline, chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học.

• Tác giả: Lê Thị Mai Khanh
• Người hướng dẫn: Prof. Phan Thanh Sơn Nam
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Chemical Engineering
• Đề tài: Phát Triển Phương Pháp Sulfenyl Và Sulfonyl Hóa Liên Kết C1-H Của Dẫn Xuất Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline
• Loại tài liệu: Master’s Thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Tóm tắt

I. Pyrrolo 1 2 a quinoxaline Tổng quan Tiềm năng ứng dụng

Trong vài thập kỷ qua, các hợp chất dị vòng chứa nitơ đã được sử dụng rộng rãi như là những cấu trúc quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm từ các hợp chất tự nhiên, dược phẩm và hóa chất nông nghiệp nhờ sự tương đồng của chúng với nhiều phân tử tự nhiên và tổng hợp với các đặc tính sinh học đã được khám phá. Do đó, các cấu trúc vòng chứa nitơ, cụ thể là pyrrole, pyridine, indole và imidazole, đã trở thành các lớp hấp dẫn trong tổng hợp hữu cơ. Trong số này, pyrrolo[1,2-a]quinoxaline với cấu trúc khung quinoxaline kết hợp với một dị vòng năm cạnh tạo thành cái gọi là khung quinoxaline hợp nhất, đã được coi là một cấu trúc đặc quyền trong ngành công nghiệp dược phẩm. Đặc biệt, các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có nhóm thế ở vị trí C-4 thể hiện nhiều hoạt tính sinh học có giá trị như chống leishmaniasis, chống tăng sinh, chống ung thư và chống HIV. Một số trong số đó cũng đã được tìm thấy là các chất ức chế và thụ thể thiết yếu trong cơ thể người (Hình 1). Ngoài ra, một số dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong các ứng dụng cho các thiết bị điện và quang học do tính chất huỳnh quang và quang vật lý tuyệt vời của chúng.

1.1. Khám phá cấu trúc hóa học độc đáo Pyrrolo 1 2 a quinoxaline

Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline, một dị vòng chứa nitơ, nổi lên như một cấu trúc cốt lõi quan trọng trong hóa học và dược phẩm. Sự kết hợp độc đáo giữa vòng pyrrole và quinoxaline mang lại tiềm năng đa dạng trong các ứng dụng. Nghiên cứu cấu trúc phân tử và các tính chất hóa lý của nó mở ra cơ hội cho việc thiết kế các phân tử mới với hoạt tính sinh học được cải thiện.

1.2. Tiềm năng ứng dụng Pyrrolo 1 2 a quinoxaline trong y học

Các dẫn xuất Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline thể hiện tiềm năng lớn trong lĩnh vực y học, đặc biệt là trong việc phát triển các loại thuốc mới. Với khả năng ức chế enzyme và tương tác với các thụ thể sinh học, các hợp chất này có thể được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau. Nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính sinh học của chúng là rất quan trọng.

II. Tổng hợp 4 Aryl Pyrrolo 1 2 a quinoxaline Các phương pháp

Nói chung, quá trình tổng hợp khung pyrrolo[1,2-a]quinoxalines đòi hỏi một chất trung gian có vòng pyrrole cùng với một nhóm chức ở vị trí ortho đóng vai trò là synthon nitơ để vòng hóa sản phẩm mong muốn. Do có nhiều ứng dụng của pyrrlo[1,2-a]quinoxalines, những nỗ lực to lớn đã được đưa vào phát triển các phương pháp luận và chuyển đổi mới cho chúng. Cho đến nay, việc tổng hợp pyrrolo[1,2-a]quinoxalines đã được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, trong đó phản ứng Pictet-Spengler được coi là giao thức phổ biến nhất. Cách tiếp cận tổng hợp này bao gồm sự ngưng tụ giữa 1-(2-aminoaryl)pyrrole và aldehyde, dẫn đến sự hình thành chất trung gian imine, sau đó là các giai đoạn vòng hóa nội phân tử và oxy hóa để tạo ra các pyrrolo[1,2-a]quinoxalines 4-thế tương ứng (Sơ đồ 1.1: Tổng hợp pyrrolo[1,2-a]quinoxalines thông qua phản ứng Pictet-Spengler).

2.1. Phản ứng Pictet Spengler Phương pháp kinh điển

Phản ứng Pictet-Spengler vẫn là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để tổng hợp pyrrolo[1,2-a]quinoxalines. Phản ứng này liên quan đến sự ngưng tụ giữa 1-(2-aminoaryl)pyrrole và aldehyde, theo sau là vòng hóa và oxy hóa. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng và sử dụng các chất xúc tác hiệu quả là rất quan trọng để đạt được năng suất cao.

2.2. Ứng dụng xúc tác Iốt trong tổng hợp Pyrrolo 1 2 a quinoxalines

Các nhà khoa học đã phát triển một giao thức xúc tác iốt hiệu quả để tổng hợp pyrrolo[1,2-a]quinoxalines từ 1-(2-aminophenyl)pyrrole và benzylamine với sự có mặt của iốt như một chất xúc tác hiệu quả và kinh tế. Đặc biệt, o-xylene đã được chọn làm dung môi và phản ứng diễn ra trong môi trường oxy. Sau đó, phạm vi của sự chuyển đổi này đã được khám phá. Đáng chú ý, các dẫn xuất benzylamine khác nhau và 1-(2-aminophenyl)pyrrole được thay thế khác nhau đã cung cấp các pyrrolo[1,2-a]quinoxalines tương ứng với hiệu suất tuyệt vời. Dựa trên kết quả, có thể suy ra rằng phản ứng không cho thấy sự phụ thuộc vào bản chất của các nhóm thế. Tóm lại, những ưu điểm của phương pháp này bao gồm một chất xúc tác không độc hại, chi phí thấp, quy trình hiệu quả và khả năng chịu đựng chất nền rộng.

III. Sulfenyl hóa Sulfonyl hóa C1 H Chọn lọc Pyrrolo 1 2 a

Nghiên cứu này đã tiết lộ phản ứng sulfenyl hóa và sulfonyl hóa chọn lọc vùng tại vị trí C1 trên khung pyrrolo[1,2-a]quinoxaline. 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. Kết quả cho thấy nhiều dẫn xuất 4-aryl pyrrolo[1,2-a]quinoxaline tương thích với cả hai quy trình. Từ đó tạo ra các sản phẩm mong muốn với hiệu suất trung bình đến tốt. Cơ chế hợp lý cho cả hai quá trình chuyển đổi cũng đã được đề xuất trong báo cáo này. Sự chọn lọc vị trí trong quá trình Sulfenyl hóa/Sulfonyl hóa là yếu tố then chốt, hướng phản ứng đến vị trí C1 của khung dị vòng.

3.1. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng Sulfenyl hóa Sulfonyl hóa

Để đạt được hiệu suất cao và độ chọn lọc tối ưu, việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng Sulfenyl hóa và Sulfonyl hóa là rất quan trọng. Các yếu tố như chất xúc tác, dung môi, nhiệt độ và thời gian phản ứng cần được điều chỉnh cẩn thận. Nghiên cứu về ảnh hưởng của từng yếu tố có thể dẫn đến quy trình hiệu quả hơn.

3.2. Đề xuất cơ chế phản ứng Sulfenyl hóa Sulfonyl hóa Pyrrolo 1 2 a

Việc đề xuất các cơ chế phản ứng hợp lý cho cả Sulfenyl hóa và Sulfonyl hóa giúp hiểu rõ hơn về các bước phản ứng và vai trò của từng thành phần. Phân tích các sản phẩm trung gian và ảnh hưởng của các nhóm thế có thể cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế phản ứng và giúp cải thiện độ chọn lọc và hiệu suất.

IV. Phản ứng C S Tổng hợp Sulfide Sulfone từ Pyrrolo 1 2 a

Phản ứng ghép cặp C-S là một công cụ quan trọng trong hóa học hữu cơ để xây dựng các liên kết carbon-lưu huỳnh, có mặt rộng rãi trong nhiều hợp chất sinh học và vật liệu chức năng. Các chiến lược tổng hợp hiệu quả và chọn lọc để tạo ra liên kết C-S là rất cần thiết. Bài viết này nêu bật những tiến bộ gần đây trong các phản ứng ghép cặp C-S, tập trung vào tổng hợp sulfide và sulfone, và thảo luận về các cơ chế và ứng dụng của chúng. Một số dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong các ứng dụng cho các thiết bị điện và quang học do tính chất huỳnh quang và quang vật lý tuyệt vời của chúng. Hơn nữa, các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có nhóm thế ở vị trí C-4 thể hiện nhiều hoạt tính sinh học có giá trị như chống leishmaniasis, chống tăng sinh, chống ung thư và chống HIV. Việc phát triển các phương pháp hiệu quả để điều chỉnh vị trí của các nhóm sulfide và sulfone trên khung pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có thể dẫn đến những khám phá mới trong lĩnh vực dược phẩm và vật liệu.

4.1. Tổng hợp Sulfide thông qua phản ứng ghép nối C S

Tổng hợp sulfide thông qua phản ứng ghép nối C-S đã trở thành một lĩnh vực quan trọng. Phản ứng liên quan đến sự hình thành liên kết giữa một nguyên tử carbon và một nguyên tử lưu huỳnh, dẫn đến việc tổng hợp các sulfide khác nhau. Chiến lược này được áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm dược phẩm, khoa học vật liệu và tổng hợp hữu cơ.

4.2. Tổng hợp Sulfone thông qua phản ứng ghép nối C S

Tổng hợp sulfone thông qua phản ứng ghép nối C-S là một phương pháp đặc biệt trong lĩnh vực hóa học. Các sulfone, một lớp các hợp chất organosulfur, thể hiện các ứng dụng khác nhau trong dược phẩm, nông nghiệp và khoa học vật liệu. Quá trình tổng hợp này cho phép liên kết các nhóm sulfonyl với các phân tử hữu cơ khác nhau, dẫn đến các hợp chất có cấu trúc và tính chất độc đáo.

V. Ứng dụng tiềm năng của Pyrrolo 1 2 a quinoxaline tổng hợp

Việc phát triển các phương pháp mới để tổng hợp và biến đổi pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có thể mở ra những ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực. Các dẫn xuất của hợp chất này đã được chứng minh là có hoạt tính sinh học, chẳng hạn như khả năng chống ung thư và kháng vi-rút, điều này khiến chúng trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn để phát triển thuốc. Ngoài ra, các dẫn xuất pyrrolo[1,2-a]quinoxaline có thể được sử dụng làm vật liệu chức năng trong các thiết bị điện tử và quang học nhờ tính chất huỳnh quang và quang vật lý độc đáo của chúng. Nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng của các hợp chất này có thể dẫn đến những đột phá trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Vai trò Pyrrolo 1 2 a quinoxaline trong phát triển dược phẩm

Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển dược phẩm, đặc biệt là trong thiết kế và tổng hợp các phân tử có hoạt tính sinh học. Cấu trúc khung độc đáo của nó cho phép kết hợp các nhóm chức khác nhau, mang lại cơ hội điều chỉnh các tính chất dược lý. Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline đã được khám phá để có các hoạt động như chống ung thư, kháng vi-rút và chống viêm, khiến nó trở thành một giàn giáo có giá trị để khám phá thuốc.

5.2. Pyrrolo 1 2 a quinoxaline trong thiết bị điện và quang học

Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline thể hiện nhiều hứa hẹn trong việc phát triển các thiết bị điện và quang học. Tính chất điện tử và quang học độc đáo của nó, chẳng hạn như huỳnh quang và khả năng phát quang sinh học, làm cho nó trở thành một ứng cử viên hấp dẫn để sử dụng trong điốt phát sáng hữu cơ (OLED), tế bào mặt trời và các cảm biến. Hơn nữa, cấu trúc phân tử của nó có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị, mở ra những con đường mới để phát triển công nghệ.

VI. Hướng Nghiên cứu Tương lai về Tổng hợp Pyrrolo 1 2 a

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả và chọn lọc hơn cho pyrrolo[1,2-a]quinoxaline và các dẫn xuất của nó. Điều này có thể bao gồm việc khám phá các chất xúc tác mới, dung môi và điều kiện phản ứng có thể cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường. Hơn nữa, nghiên cứu về phạm vi và giới hạn của phản ứng sulfenyl hóa và sulfonyl hóa có thể cung cấp những hiểu biết có giá trị về khả năng của các phản ứng này. Cuối cùng, khám phá các ứng dụng của pyrrolo[1,2-a]quinoxaline trong các lĩnh vực khác nhau có thể thúc đẩy sự đổi mới và phát triển các công nghệ mới.

6.1. Phát triển chất xúc tác mới cho phản ứng hiệu quả

Việc phát triển các chất xúc tác mới cho các phản ứng hiệu quả, đặc biệt là trong các quá trình tổng hợp hữu cơ, là một nỗ lực nghiên cứu quan trọng. Chất xúc tác đóng một vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh tốc độ phản ứng và nâng cao tính chọn lọc. Nghiên cứu chất xúc tác hiệu quả có thể dẫn đến những tiến bộ trong nhiều lĩnh vực, bao gồm dược phẩm, khoa học vật liệu và hóa học bền vững.

6.2. Khám phá khả năng ứng dụng Pyrrolo 1 2 a quinoxaline

Việc khám phá các ứng dụng của Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline trong các lĩnh vực đa dạng thể hiện một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn. Pyrrolo[1,2-a]quinoxaline, một hợp chất dị vòng, đã thu hút sự chú ý vì các tính chất hóa học và sinh học độc đáo của nó. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của nó có thể dẫn đến những đột phá trong y học, khoa học vật liệu và các lĩnh vực công nghệ khác.

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 .