Luận án tiến sĩ: Tổng hợp thiophene quinoxaline furan từ lưu huỳnh

Phản ứng ba thành phần giữa o-phenylenediamine, aryl ketone và lưu huỳnh tạo quinoxaline hiệu quả. Xúc tác bazơ đóng vai trò kích hoạt lưu huỳnh nguyên tố. DMSO hoặc amin bậc ba hỗ trợ quá trình oxy hóa. Phản ứng diễn ra ở nhiệt độ trung bình (80-120°C). Thời gian phản ứng dao động từ 2-6 giờ. Hiệu suất đạt 70-95% tùy cấu trúc chất nền. Phương pháp này cho phép tổng hợp quinoxalin-2-thione trực tiếp.

Ga(ClO4)3 xúc tác phản ứng giữa α-hydroxyketone và o-phenylenediamine. FeCl3 kết hợp morpholine tạo hệ đồng xúc tác hiệu quả. Phản ứng không cần kim loại sử dụng iodine(III) hypervalent. Đồng(I) xúc tác phản ứng ghép C-N dưới ánh sáng khả kiến. Acid 2-iodobenzoic làm tiền chất không thông thường. Vàng xúc tác oxy hóa alkyne đầu mút thành glyoxal. Các hệ xúc tác này mở rộng phạm vi cấu trúc quinoxaline có thể tổng hợp.

Dẫn xuất quinoxaline làm vật liệu vận chuyển lỗ trống trong pin mặt trời perovskite. Cấu trúc thơm dị vòng tăng cường tính dẫn điện. Khả năng điều chỉnh mức năng lượng HOMO-LUMO. Độ bền nhiệt và hóa học cao. Tính chất quang học có thể tùy chỉnh thông qua nhóm thế. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng được cải thiện đáng kể.

Phản ứng Gewald truyền thống sử dụng ketone, α-cyanoester và lưu huỳnh. Xúc tác bazơ như morpholine hoặc piperidine. Nhiệt độ phản ứng 60-80°C trong dung môi ethanol. Phiên bản cải tiến sử dụng sóng vi ba rút ngắn thời gian. Arylacetaldehyde thay thế ketone mở rộng phạm vi ứng dụng. Hiệu suất đạt 65-90% với độ chọn lọc cao. Một số 2-aminothiophene không tổng hợp được bằng Gewald cổ điển.

Phản ứng redox giữa arylacetonitrile và chalcone với lưu huỳnh. Xúc tác bazơ kích hoạt cả chất nền và lưu huỳnh. Quá trình oxy hóa-khử tạo vòng thiophene. Nhóm amino ở vị trí C-2 có nguồn gốc từ nitrile. Nhóm aryl ở C-3 từ chalcone. Phản ứng diễn ra trong DMSO hoặc DMF. Nhiệt độ 100-130°C trong 4-8 giờ.

Dẫn xuất thiophene có hoạt tính kháng khuẩn mạnh. Tác dụng chống viêm và giảm đau. Một số hợp chất có khả năng ức chế ung thư. Hoạt tính kháng nấm và kháng virus. Ứng dụng trong điều trị bệnh tim mạch. Tiềm năng phát triển thuốc mới cao. Cấu trúc thiophene dễ dàng sửa đổi để tăng hoạt tính.

Iodine hoạt động như chất điện tử ái nhân kích hoạt alkyne. Bazơ K3PO4 hỗ trợ quá trình đóng vòng. Phản ứng 5-exo-dig tạo vòng furan năm cạnh. Nhóm iodine gắn vào vị trí C-3 của furan. Hiệu suất 75-92% với độ chọn lọc vùng cao. Dung môi phổ biến là acetonitrile hoặc DMF. Nhiệt độ phòng đến 60°C.

DMSO-PdI2 tạo cặp oxy hóa mạnh. Alkyne chuyển thành benzil qua cơ chế oxy hóa hai điện tử. Benzil sau đó tham gia tổng hợp hợp chất dị vòng. Phản ứng một bước tiết kiệm thời gian. Không cần cô lập sản phẩm trung gian. Ứng dụng tổng hợp quinoxaline và pyrazine. Hiệu suất tổng thể 60-85%.

Phản ứng domino kết hợp nhiều bước trong một nồi. Ghép chéo titan tạo liên kết C-C. Cyclodehydration đóng vòng furan. Aldol-addition/cyclocondensation mở rộng cấu trúc. Độ chọn lọc vùng được kiểm soát bởi xúc tác. Furan ngưng tụ và đa thế được tổng hợp hiệu quả. Phương pháp ngắn gọn và tiết kiệm nguyên liệu.

Lưu huỳnh S8 ở dạng vòng bền vững cần kích hoạt. Amin bậc ba như DABCO hoặc triethylamine. DMSO tạo hiệu ứng kích hoạt hợp tác. Nhiệt độ 80-120°C phá vòng S8. Tạo các loài lưu huỳnh hoạt động hơn. Bazơ mạnh như KOH hoặc t-BuOK hiệu quả. Cơ chế kích hoạt qua hình thành polysulfide.

Lưu huỳnh nóng chảy ở 115°C trở thành dung môi. Cycloalkanone và nucleophile nitơ hòa tan trong lưu huỳnh lỏng. Phản ứng ghép oxy hóa tạo hợp chất dị vòng ngưng tụ. Không cần dung môi hữu cơ bổ sung. Giảm thiểu chất thải và chi phí. Nhiệt độ phản ứng 130-180°C. Lưu huỳnh dư dễ dàng tách ra và tái sử dụng.

Phản ứng ba thành phần alkyne-lưu huỳnh-amin. Tất cả nguyên tử tham gia vào sản phẩm. Không tạo phụ phẩm hoặc chất thải. Hiệu suất 70-88% với phạm vi rộng. Amin aliphatic hoạt động tốt nhất. Alkyne đầu mút và nội mạch đều phản ứng. Thioamide là trung gian quan trọng trong tổng hợp dược phẩm.

Hypervalent iodine(III) kích hoạt alkyne thiếu điện tử. o-Phenylenediamine cung cấp đơn vị C4N2. Phản ứng [4+2] cycloaddition tạo vòng quinoxaline. Không cần xúc tác kim loại chuyển tiếp. Điều kiện phản ứng nhẹ ở nhiệt độ phòng. Dung môi dichloromethane hoặc acetonitrile. Hiệu suất 68-85% với alkyne đa dạng.

Lưu huỳnh chèn vào cấu trúc quinoxaline. Tạo benzofuro[2,3-b]quinoxaline. Benzothieno[2,3-b]quinoxaline từ phản ứng tương tự. Cơ chế qua hình thành liên kết C-S. Sau đó đóng vòng tạo hệ thơm ngưng tụ. Xúc tác bazơ hoặc acid Lewis. Nhiệt độ 100-140°C trong 3-6 giờ.

Nhóm thế trên chất nền ảnh hưởng vị trí đóng vòng. Nhóm hút điện tử thúc đẩy đóng vòng 6-endo. Nhóm đẩy điện tử ưu tiên 5-exo. Điều kiện phản ứng (nhiệt độ, dung môi) điều chỉnh chọn lọc. Xúc tác kim loại định hướng vùng đóng vòng. Tính toán lý thuyết dự đoán sản phẩm. Kết hợp thực nghiệm và mô phỏng tối ưu hóa.

DABCO là xúc tác bazơ hữu cơ không độc. Morpholine dễ dàng tách ra và tái sử dụng. Cặp acid-bazơ aniline hoạt động hiệu quả. Không cần kim loại chuyển tiếp đắt tiền. Xúc tác hữu cơ phân hủy sinh học. Tải xúc tác thấp 5-10 mol%. Hoạt động ổn định qua nhiều chu kỳ.

Ethanol thay thế dung môi halogen độc hại. Nước làm dung môi cho một số phản ứng. DMSO sinh học tương thích. Nhiệt độ phản ứng 60-100°C. Áp suất khí quyển không cần thiết bị đặc biệt. Thời gian phản ứng 2-6 giờ hợp lý. Một số phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phòng.

Ánh sáng khả kiến kích hoạt xúc tác đồng(I). Không cần đun nóng tiết kiệm năng lượng. LED làm nguồn sáng hiệu quả. Phản ứng ghép C-N tạo quinoxaline. Điều kiện nhẹ nhàng bảo vệ nhóm chức nhạy cảm. Hiệu suất tương đương phương pháp nhiệt. Tiềm năng ứng dụng công nghiệp cao.