Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học cufe2o4 and fe2o3 superparamagnetic nanoparticles as catalysts for some c n crosscoupling reactions

Luận án về ứng dụng nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3 siêu thuận từ làm chất xúc tác cho phản ứng C-N cross-coupling. Nghiên cứu kỹ thuật hóa học chuyên sâu.

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Oanh
• Người hướng dẫn: Prof. Phan Thanh Sơn Nam
• Trường học: Ho Chi Minh City University Of Technology
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Tổng hợp và Ứng dụng Nanoparticles Siêu Thuận Từ CuFe2O4 và Fe2O3 làm Chất Xúc Tác cho Phản Ứng Ghép C-N
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Dụng Nanoparticles Siêu Thuận Từ 55 ký tự

Các nanoparticles siêu thuận từ (NPs) đang thu hút sự chú ý lớn nhờ khả năng phản ứng với từ trường. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong lĩnh vực xúc tác. Tách từ tính nổi lên như một công cụ mạnh mẽ để cô lập chất xúc tác, vượt trội so với các kỹ thuật truyền thống như chiết lỏng-lỏng, sắc ký hoặc ly tâm. Các vật liệu nano siêu thuận từ thể hiện hoạt tính xúc tác cao trong nhiều phản ứng hữu cơ do chứa các tâm kim loại mở. Nghiên cứu tập trung vào hai vật liệu chính: CuFe2O4 và Fe2O3, được tổng hợp bằng phương pháp đơn giản, chi phí thấp và phù hợp cho các ứng dụng xúc tác. Các tài liệu gốc chỉ ra sự tiềm năng to lớn của các NPs này trong việc thay đổi cách tiếp cận các phản ứng hóa học.

1.1. Ưu Điểm Vượt Trội của Vật Liệu Từ Tính Nano

Vật liệu từ tính nano, đặc biệt là nanoparticles siêu thuận từ, sở hữu nhiều ưu điểm so với các hệ xúc tác truyền thống. Khả năng dễ dàng thu hồi và tái sử dụng thông qua tác dụng của từ trường giúp giảm thiểu lãng phí và chi phí. Bên cạnh đó, diện tích bề mặt lớn của các nanoparticles tạo điều kiện cho hoạt tính xúc tác cao hơn. Theo tài liệu, việc sử dụng vật liệu này giúp tăng hiệu quả và tính bền vững của quá trình xúc tác. Khả năng điều chỉnh kích thước và thành phần của nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3 cho phép tối ưu hóa hiệu quả xúc tác cho từng phản ứng cụ thể.

1.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Xúc Tác Dị Thể của CuFe2O4 Fe2O3

CuFe2O4 và Fe2O3 là những vật liệu tiềm năng cho xúc tác dị thể nhờ tính ổn định nhiệt và hóa học cao. Chúng có thể được sử dụng trong nhiều loại phản ứng, bao gồm cả phản ứng ghép C-N. Khả năng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt và dễ dàng tách khỏi sản phẩm phản ứng làm cho chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn. Tài liệu nhấn mạnh rằng việc sử dụng CuFe2O4 và Fe2O3 giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đơn giản hóa quy trình sản xuất hóa chất.

II. Thách Thức Chất Xúc Tác Cho Phản Ứng Ghép C N 53 ký tự

Các phản ứng ghép C-N đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ, bao gồm dược phẩm và vật liệu. Tuy nhiên, việc tìm kiếm chất xúc tác hiệu quả, có giá thành hợp lý và thân thiện với môi trường vẫn là một thách thức. Các xúc tác palladium truyền thống thường đắt đỏ và sử dụng ligand độc hại. Do đó, việc phát triển các chất xúc tác thay thế, đặc biệt là các vật liệu nano siêu thuận từ như CuFe2O4 và Fe2O3, là vô cùng quan trọng. Bài toán đặt ra là làm sao tối ưu hóa hiệu quả xúc tác của các nanoparticles này và mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng trong các phản ứng ghép C-N khác nhau.

2.1. Giới Hạn của Xúc Tác Palladium Truyền Thống

Mặc dù hiệu quả, các xúc tác palladium truyền thống có nhiều hạn chế. Giá thành cao và sự cần thiết phải sử dụng các ligand phức tạp và độc hại làm tăng chi phí và ảnh hưởng đến môi trường. Theo nghiên cứu, việc loại bỏ palladium khỏi sản phẩm phản ứng cũng là một thách thức lớn. Do đó, việc tìm kiếm các chất xúc tác thay thế rẻ hơn, bền hơn và thân thiện với môi trường hơn là mục tiêu quan trọng trong hóa học xanh.

2.2. Yêu Cầu Đối Với Chất Xúc Tác Ghép C N Thay Thế

Chất xúc tác thay thế cho palladium trong phản ứng ghép C-N cần đáp ứng nhiều tiêu chí quan trọng. Chúng phải có hoạt tính xúc tác cao, độ chọn lọc tốt, dễ dàng thu hồi và tái sử dụng. Bên cạnh đó, chúng cần có giá thành hợp lý và sử dụng các tiền chất không độc hại. Các nanoparticles siêu thuận từ như CuFe2O4 và Fe2O3 có tiềm năng đáp ứng các yêu cầu này, nhưng cần phải nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa hiệu suất của chúng.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Nanoparticles CuFe2O4 Fe2O3 59 ký tự

Việc tổng hợp nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3 bằng các phương pháp đơn giản, chi phí thấp là yếu tố then chốt để ứng dụng rộng rãi chúng trong xúc tác. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp như đồng kết tủa, nhiệt phân và thủy nhiệt để tạo ra các nanoparticles với kích thước và hình dạng khác nhau. Các phương pháp này cho phép kiểm soát các tính chất siêu thuận từ và diện tích bề mặt của vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả xúc tác. Việc lựa chọn phương pháp tổng hợp nanoparticles phù hợp là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu trong các phản ứng ghép C-N.

3.1. Các Phương Pháp Tổng Hợp Nanoparticles Phổ Biến

Đồng kết tủa là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để tổng hợp nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3. Phương pháp này bao gồm việc kết tủa đồng thời các ion kim loại trong dung dịch, sau đó nung để tạo thành vật liệu nano. Nhiệt phân là một phương pháp khác, sử dụng nhiệt để phân hủy các tiền chất hữu cơ chứa kim loại, tạo thành nanoparticles. Phương pháp thủy nhiệt sử dụng nhiệt độ và áp suất cao trong môi trường nước để tổng hợp vật liệu nano. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến kích thước hạt, độ ổn định và diện tích bề mặt của nanoparticles.

3.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Tổng Hợp Để Cải Thiện Hiệu Quả

Việc tối ưu hóa các điều kiện tổng hợp nanoparticles như nhiệt độ, pH, nồng độ tiền chất và thời gian phản ứng là rất quan trọng để đạt được hiệu quả xúc tác cao nhất. Ví dụ, việc kiểm soát pH có thể ảnh hưởng đến kích thước hạt và độ kết tinh của nanoparticles. Việc sử dụng các chất hoạt động bề mặt có thể giúp ngăn chặn sự kết tụ của các hạt nano, tăng diện tích bề mặt và cải thiện khả năng phân tán của chúng trong dung môi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các điều kiện tổng hợp nanoparticles có thể làm tăng đáng kể hoạt tính xúc tác trong phản ứng ghép C-N.

IV. Ứng Dụng Nanoparticles Xúc Tác Phản Ứng Ghép C N 56 ký tự

Nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3 đã được ứng dụng thành công làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng ghép C-N. Nghiên cứu cho thấy chúng có hiệu quả trong việc tổng hợp các hợp chất như triphenylamine, quinoxalin-2-ones và phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3-yl)methanone. Các nanoparticles này cho thấy hoạt tính xúc tác cao, độ chọn lọc tốt và khả năng tái sử dụng nhiều lần. Việc sử dụng nanoparticles siêu thuận từ giúp đơn giản hóa quá trình tách chất xúc tác khỏi sản phẩm, giảm thiểu lãng phí và ô nhiễm môi trường. Các kết quả cho thấy tiềm năng to lớn của CuFe2O4 và Fe2O3 trong việc thay thế các chất xúc tác palladium đắt đỏ và độc hại.

4.1. Tổng Hợp Triphenylamine với Xúc Tác CuFe2O4 Hiệu Quả

Nghiên cứu đã sử dụng CuFe2O4 nanoparticles làm chất xúc tác cho phản ứng giữa benzoxazole và iodobenzene để tổng hợp triphenylamine. Kết quả cho thấy hiệu suất đạt gần 95% sau 2 giờ ở 140°C trong dung môi diethylene glycol. Việc sử dụng xúc tác dị thể giúp đơn giản hóa quá trình tách và tái sử dụng chất xúc tác. Các kết quả này cho thấy CuFe2O4 là một chất xúc tác hiệu quả và bền vững cho việc tổng hợp triphenylamine.

4.2. Fe2O3 Xúc Tác Tổng Hợp Quinoxalin 2 ones

Fe2O3 nanoparticles đã được sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng giữa 2-oxo-2-phenylacetic acid và benzene-1,2-diamine để tổng hợp 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one. Kết quả cho thấy hiệu suất đạt khoảng 82% sau 24 giờ ở 100°C trong hỗn hợp dung môi C6H5Cl/H2O. Việc sử dụng xúc tác Fe2O3 giúp giảm thiểu lượng chất thải và đơn giản hóa quy trình tổng hợp. Các kết quả này cho thấy Fe2O3 là một lựa chọn thay thế hấp dẫn cho các chất xúc tác truyền thống trong việc tổng hợp quinoxalin-2-ones.

4.3. Ứng Dụng CuFe2O4 trong Tổng Hợp Phenyl 2 phenylimidazo

CuFe2O4 nanoparticles cũng đã được sử dụng để xúc tác phản ứng giữa trans-chalcone và 2-aminopyrimidine để tổng hợp phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3-yl)methanone. Hiệu suất đạt khoảng 84% sau 7 giờ ở 140°C trong dung môi 1,4-dioxane. Độ chọn lọc cao và khả năng tái sử dụng của chất xúc tác làm cho quy trình này trở nên kinh tế và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của CuFe2O4 trong tổng hợp các hợp chất dị vòng phức tạp.

V. Kết Luận Tiềm Năng Ứng Dụng Chất Xúc Tác Nano 52 ký tự

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng to lớn của nanoparticles siêu thuận từ CuFe2O4 và Fe2O3 làm chất xúc tác cho phản ứng ghép C-N. Chúng cho thấy hoạt tính xúc tác cao, độ chọn lọc tốt, khả năng tái sử dụng và dễ dàng thu hồi. Việc sử dụng các vật liệu nano này giúp giảm thiểu chi phí, ô nhiễm môi trường và đơn giản hóa quy trình tổng hợp. Trong tương lai, việc tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu quả xúc tác và mở rộng phạm vi ứng dụng của CuFe2O4 và Fe2O3 là rất quan trọng. Điều này có thể dẫn đến sự phát triển của các quy trình hóa học xanh và bền vững hơn.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Vật Liệu Nano Xúc Tác

Các hướng nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa kích thước hạt, hình dạng, và thành phần của nanoparticles để tăng cường hoạt tính xúc tác. Việc biến tính bề mặt nanoparticles bằng các ligand hoặc polyme cũng có thể cải thiện khả năng phân tán và độ ổn định của chúng. Nghiên cứu về cơ chế phản ứng trên bề mặt nanoparticles sẽ giúp thiết kế các chất xúc tác hiệu quả hơn. Ngoài ra, việc phát triển các phương pháp tổng hợp xanh nanoparticles thân thiện với môi trường hơn là rất quan trọng.

5.2. Ứng Dụng Thực Tế và Triển Vọng Phát Triển

Việc ứng dụng nanoparticles CuFe2O4 và Fe2O3 làm chất xúc tác có tiềm năng lớn trong nhiều lĩnh vực, bao gồm dược phẩm, hóa chất nông nghiệp và vật liệu. Các quy trình tổng hợp sử dụng chất xúc tác nano có thể giúp giảm chi phí sản xuất, giảm lượng chất thải và tăng tính bền vững. Trong tương lai, việc phát triển các quy trình sản xuất quy mô lớn nanoparticles giá rẻ và hiệu quả sẽ là yếu tố quan trọng để ứng dụng rộng rãi các vật liệu nano này trong công nghiệp. Cần nghiên cứu sâu hơn về độc tính và an toàn của các nanoparticles để đảm bảo sử dụng chúng một cách an toàn và có trách nhiệm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NGUYEN THI KIM OANH CuFe2O4 AND Fe2O3 SUPERPARAMAGNETIC NANOPARTICLES AS CATALYSTS FOR SOME C-N CROSS- COUPLING REACTIONS PhD THESIS HO CHI MINH CITY - 2021 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NGUYEN THI KIM OANH CuFe2O4 AND Fe2O3 SUPERPARAMAGNETIC NANOPARTICLES AS CATCALYSTS FOR SOME C-N CROSS-COUPLING REACTIONS Major: Chemical Engineering Code: 9520301 Independent examiner: Assoc. Hoang Thi Kim Dung Independent examiner: Assoc. Tran Hoang Phuong Examiner: Assoc. Tran Ngoc Quyen Examiner: Assoc.

Nguyen Phuong Tung Examiner: Assoc. Nguyen Quang Long Advisor: Prof. Phan Thanh Son Nam PLEDGE I assure that this is my own research. The research results and conclusions in this thesis are honest, and do not reproduce from any source and in any form.

References to sources (if any) have been cited and the source of reference is properly regulated. PhD Candidate Signature Nguyen Thi Kim Oanh i ABSTRACT Superparamagnetic nanoparticles (NPs) have attracted attention as catalyst supports, because of their response to an applied magnetic field. Magnetic separation has emerged as a robust, highly efficient and rapid catalyst separation tool with many advantages compared to other catalyst isolation techniques such as liquid-liquid extraction, chromatography, filtration or centrifugation. The superparamagnetic nanoparticle materials had highly catalytic activity in many organic reactions because they contain open-type centers.

Specifically, two superparamagnetic nanoparticle materials include CuFe2O4 and Fe2O3 were synthesized by simple methods, having many outstanding advantages suitable for catalytic applications. Moreover, these superparamagnetic nanoparticle materials were commercial materials and could be obtained at low cost. Two materials, including CuFe2O4 and Fe2O3 were used as heterogeneous catalysts for C–N cross-coupling reactions to synthesize compounds such as triphenylamines, 3- phenylquinoxalin-2(1H)-one and phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3- yl)methanone substances. The result of the reaction between benzoxazole: iodobenzene (1: 3) produced triphenylamine with a conversion rate of nearly 95% after 2 hours at 140 C in diethylene glycol solvent, 2.5 equivalent Cs2CO3 using 10 mol% catalyst of CuFe2O4 in the argon gas.

Fe2O3 material was used as a catalyst for the 3- phenylquinoxalin-2(1H)-one compound from 2-oxo-2-phenylacetic acid (0.25 mmol) and benzene-1,2-diamine (0. The results achieved a conversion of about 82% after 24 hours at 100 °C in a mixture of solvent C6H5Cl/H2O (1.5) (v / v), using 10 mol% catalyst of Fe2O3. In addition, CuFe2O4 was also used for phenyl(2- phenylimidazo[1,2-a] pyrimidin-3-yl)methanone from trans-chalcone (0.3 mmol) and 2-aminopyrimidine (0. The results achieved a conversion of about 84% after 7 hours at 140 °C in 1,4-dioxane solvent, two equivalents of iodine using 10 mol% catalyst of CuFe2O4 in oxygen atmosphere.

These catalysts provided high efficiency and selectivity. In addition, the function of the catalysts has also been demonstrated. The superparamagnetic nanoparticle catalysts could be recovered and reused many iii times without any significant reduction in catalytic activity. To our knowledge, these transformations using superparamagnetic nanoparticle catalysts have not been studied before.

iv TÓM TẮT LUẬN ÁN Vật liệu nano siêu thuận từ đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học với vai trò là chất xúc tác hỗ trợ. Sự tách từ tính ngày càng được chú ý như một phương pháp tách xúc tác, hiệu quả cao và nhanh chóng với nhiều ưu điểm hơn so với việc phân lập xúc tác bằng cách truyền thống như chiết lỏng-lỏng, sắc ký, lọc hoặc ly tâm. Vật liệu này thể hiện hoạt tính xúc tác cao trong nhiều phản ứng hữu cơ vì chúng chứa các tâm kim loại mở. Đặc biệt hai vật liệu gồm CuFe2O4 và Fe2O3 được tổng hợp bằng phương pháp đơn giản, có nhiều ưu điểm vượt trội phù hợp trong ứng dụng xúc tác.

Hơn nữa, các vật liệu nano siêu thuận từ này đã được thương mại hóa và giá thành tương đối thấp. Cả hai vật liệu CuFe2O4 và Fe2O3 được sử dụng làm xúc tác dị thể cho phản ứng ghép đôi C–N trong quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ như triphenylamine, 3- phenylquinoxalin-2(1h)-one và phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3- yl)methanone. Kết quả thực hiện phản ứng giữa benzoxazole : iodobenzene (1 : 3) tạo ra triphenylamine đạt hiệu suất gần 95% sau 2 giờ ở 140 C trong dung môi diethylene glycol, 2.5 đương lượng Cs2CO3 sử dụng 10 mol% CuFe2O4 trong môi trường khí argon. Vật liệu Fe2O3 được sử dụng làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp 3- phenylquinoxalin-2(1h)-one từ 2-oxo-2-phenylacetic acid (0.25 mmol) và benzene- 1,2-diamine (0.

Kết quả thực hiện phản ứng đạt hiệu suất khoảng 82% sau 24 giờ ở 100 C trong hỗn hợp dung môi C6H5Cl/H2O (1.5) (v/v), sử dụng 10 mol% xúc tác Fe2O3. Ngoài ra, vật liệu CuFe2O4 cũng được sử dụng cho phản ứng tổng hợp phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3-yl)methanone từ trans-chalcone (0.3 mmol) và 2-aminopyrimidine (0. Kết quả thực hiện phản ứng đạt hiệu suất khoảng 84% sau 7 giờ ở 140 C trong dung môi 1,4-dioxane, hai đương lượng iodine sử dụng 10 mol% xúc tác CuFe2O4 trong môi trường khí oxi. Các xúc tác này cho hiệu suất và độ chọn lọc cao.

Ngoài ra, chức năng của các xúc tác cũng đã được chứng minh. Các xúc tác nano siêu thuận từ có thể thu hồi và tái sử dụng nhiều lần mà hoạt tính xúc tác giảm không đáng kể. Theo hiểu biết của chúng tôi, những phản ứng trên sử dụng các xúc tác CuFe2O4 và Fe2O3 chưa từng được nghiên cứu trước đây. iii ACKNOWLEDGEMENTS I would like to express our special appreciation and deep regards to my mentor, Prof.

Phan Thanh Son Nam, who guided me throughout the process of implementing this thesis. I have learned from him a lot of professional knowledge and through his guidance I have also learned how to approach and solve other scientific problems. I feel so precious when I have the opportunity to receive his guidance. Next, I would like to offer our sincere thank you to Assoc.

Pham Thanh Quan, Dr. Phan Thi Hoang Anh, Dr. Nguyen Thanh Tung and the staff of lecturers of Organic Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology have made sincere suggestions and created many favorable conditions for me to complete this thesis. Last time I had the opportunity to learn and exchange professional knowledge with the staffs in Manar laboratory (MSc.

Nguyen Kim Chung, MSc. Nguyen Thai Anh, Đang Van Ha, Ha Quang Hiep, Pham Huy Hoang). Master's students (Ha Trong Pha, Phan Thi Phuong) and some students (Truong Kim Nhu, Phan Le Tuan Anh, Huynh Dang Khoa) helped me a lot during my time at the lab. Last but not least, I would like to express my special thanks to my families.

Words cannot express how grateful I are to my parents for all of the sacrifices that they have made on my behalf. Their constant encouragement is my most important strength to finish this research work. iv TABLE OF CONTENT LIST OF FIGURES. ix LIST OF SCHEMES .xii LIST OF TABLES.

xviii CHAPTER 1 OVERVIEW. Green and sustainable catalysis. Homogeneous and heterogeneous catalysis. Nanocatalyst and magnetic nanoparticles.

Ferrite nanoparticles and copper ferrite nanoparticles. Ferrite nanoparticles catalyst. Copper ferrite nanoparticles catalyst. Application of superparamagnetic nanoparticles in catalyst.

C-N cross-coupling reactions. C-N cross-coupling reaction synthesizes triphenylamines. C–N cross-coupling reactions synthesize Quinoxalin-2-ones. C-N cross-coupling reactions synthesize aroylimidazo[1,2- a]pyrimidines/aroylimidazo[1,2-a]pyridines.

Necessity – Novelty of thesis. The necessity of the thesis. The novelty of the thesis. Aim and objective.

36 CHAPTER 2 RESEARCH METHODS. Materials and instrumentation. Formulate for calculating yield and isolated yield. The catalytic activity investigation of nano CuFe2O4 for synthesis reaction of triphenylamine (TPAs).

The catalytic activity investigation of nanostructured Fe2O3 material for synthesis reaction of quinoxalin-2-ones. The catalytic activity investigation of nanostructured CuFe2O4 material for synthesis reaction of phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3-yl)methanone. 41 CHAPTER 3 RESULTS AND DISCUSSION. Characteristic structure of materials.

Nanostructured CuFe2O4 material. Nanostructured Fe2O3 material. The catalytic activity investigation for C–N cross-coupling reactions. The catalytic activity investigation of CuFe2O4 for synthesis reaction of triphenylamine (TPAs).

Effect of different catalysts on the conversion reaction. Effect of different solvents on reaction conversion. Effect of different bases and base amounts on reaction conversion. Effects of reactant concentrations and reactants molar ratio on reaction conversion 53 3.

Effect of catalyst concentrations on reaction conversion. Effect of homogenous catalysts and heterogeneous catalysts on reaction conversion 58 3. The mechanism proposal of reaction. Catalyst recycling and reusing.

Effect of TPAs derivatives on reaction conversion. The catalytic activity investigation of Fe2O3 for synthesis reaction of quinoxalin-2-ones. Effect of different temperatures on the conversion reaction. Effect of reactant molar ratios on the conversion reaction.

Effect of solvent volume ratios on the conversion reaction. Effect of catalyst amount on the conversion reaction. Effect of solvent types on the conversion reaction. Effect of different catalysts on the conversion reaction.

The mechanism proposal of reaction. Effect of catalyst loading on reaction conversion. Catalyst recycling and reusing. Effect of quinoxalin-2(1H)-one derivative on reaction conversion.

The catalytic activity investigation of the nano CuFe2O4 for synthesis reaction of phenyl(2-phenylimidazo[1,2-a]pyrimidin-3-yl)methanone. Effect of different temperatures on the conversion reaction. Effect of different catalytic amounts on reaction conversion. Effect of different ratios of the reactant on reaction conversion.

Effect of iodine amount on reaction conversion. Effect of solvent types on reaction conversion. The effect of homogeneous and heterogeneous catalysts on reaction conversion 100 3. The mechanism proposal of reaction.

Effect of catalyst loading on reaction conversion. Catalyst recycling and reusing. Effect of aroylimidazo[1,2-a]pyrimidines and aroylimidazo[1,2- a]pyridines derivatives on reaction conversion. Contribution of the thesis.

120 LIST OF PUBLICATIONS. 142 vii LIST OF FIGURES Figure 1.1: Schematic illustrating the arrangements of magnetic dipoles for five different types of materials in the absence or presence of an external magnetic field (H) [29].2: Schematic illustrating the dependence of magnetic coercivity on particle size. In the single-domain regime, the coercivity can follow either the solid curve for noninteracting particles or the dashed line for particles that have coupling between them. The coercivity falls to zero for superparamagnetic colloidal particles [29].3: Crystallographic unit cell of different iron oxides: (a) α-Fe2O3, (b) γ-Fe2O3, (c) Fe3O4 and (d) FeO [36] .4: Magnetic separation of copper ferrite NPs [49].5: Structure of CuFe2O4 [67] .6: Structure of TPAs .7: Structure of Quinoxalin-2(1H)-ones .8: Structures of some imidazo[1,2-a]pyridine drugs and drug candidates [142] .9: Biologically active 3-aroylimidazo[1,2-a]pyridine derivatives [142] .1: Copper-oxide-based nano-catalyst dispersed in DMSO reactive solvent (left) and after being applied to an external magnetic field (right) .2: Screening solid catalysts for the ring-opening reaction .3: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus solvents .4: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus bases .5: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus base amount .6: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus benzoxazole concentration .7: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus reactant molar ratios .8: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus catalyst concentration .9: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus temperatures .10: Leaching assessment verified that 2-(diphenylamino)phenol was not generated in the absence of CuFe2O4 superparamagnetic nanoparticles .11: Yields of 2-(diphenylamino)phenol using the CuFe2O4 nanocatalyst versus some homogeneous catalysts .12: Yields of 2-(diphenylamino)phenol versus heterogeneous catalyst .13: Catalyst reutilizing investigation .14: XRD results of the fresh (a) and reutilized (b) catalyst .15: TEM micrograph of the recovery catalyst .16: Yield of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus temperature.17: Yield of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus 2-oxo-2-phenylacetic acid:benzene-1,2-diamine molar ratio.18: Yield of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus MeCN: H2O volume ratio.19: Yield of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus catalyst amount.20: Yield of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus the solvent system.21: Yield (a) and selectivity (b) of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one versus heterogeneous catalysts.22: Yield (a) and selectivity (b) of 3-phenylquinoxalin-2(1H)-one using the Fe2O3 nanocatalyst versus homogeneous catalysts.23: Leaching experiment verified that the transformation proceeded under heterogeneous catalysis.24: Catalyst reutilizing studies: Yield (a), and selectivity to 3- phenylquinoxalin-2(1H)-one (b).25: XRD analysis of the new (a) and reutilized (b) catalyst.