Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất 2 phenyl benzimidazole

I H C QU C GIA TP HCM TR NG I H C BÁCH KHOA LÊ XUÂN HUY NGHIÊN C U T NG H P CÁC D N XU T 2-PHENYL BENZIMIDAZOLE Chuyên ngành: K Thu t Hóa H c Mã s : 8520301 LU NăV NăTH CăS TP H CHÍ MINH, tháng 07 n mă2022 Cơngătrìnhăđ Cán b h c hoàn thành t i: Tr ng i h c Bách Khoa ậ HQG-HCM ng d n khoa h c:ăGS.TS.ăPhanăThanhăS năNam TS.ăLêăV ăHƠ Cán b ch m nh n xét 1: TS H Ph ng Cán b ch m nh n xét 2: TS Nguy nă Lu năv năth căs ăđ c b o v t iăTr ngă ngăKhoa i h c Bách Khoa ậ HQG-HCM ngày 23 thángă07ăn mă2022 Thành ph n H iăđ ngăđánhăgiáălu năv năth căs ăg m: Ch t ch: PGS TS Mai Hu nh Cang Ph n bi n 1: TS H Ph Ph n bi n 2: TS Nguy nă ng ngăKhoa y viên: TS LêăV ăHƠ yăviên,ăth ăkỦ:ăTS.ăNguy n Tr năV Xác nh n c a Ch t ch H iăđ ngăđánhăgiáălu năv năvƠăTr ngành sau lu năv năđưăđ CH T CH H Iă NG PGS.TS Mai Hu nh Cang ng Khoa qu n lý chuyên c s a ch a (n u có) TR NG KHOA K THU T HĨA H C C NG HỊA XÃ H I CH NGH A VI T NAM I H C QU C GIA TP.HCM TR NG I H C BÁCH KHOA c l p - T - H nh phúc NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: Lê Xuân Huy MSHV: 2070646 NgƠy,ătháng,ăn măsinh:ă18/12/1998 N iăsinh:ăNinh Thu n Chuyên ngành: K thu t Hóa h c Mã s : 8520301 I TÊN TÀI: B ng ti ng Vi t: Nghiên c u t ng h p d n xu t 2-phenyl benzimidazole B ng ti ng Anh: Synthesis of 2-phenyl benzimidazole derivatives NHI M V VÀ N I DUNG: - T ng h p tr c ti p d n xu t 2-aryl benzimidazole t o-nitroaniline alcohol u ki n không s d ng xúc tác kim lo i chuy n ti p - Kh o sát thông s nhăh ngăđ n hi u su t ph n ng t ng h p 6-methyl-2-phenyl- 1H-benzimidazole t 4-methyl-2-nitroaniline vƠăbenzylăalcoholătheoăhaiăph ngăphápă (s d ngăl uăhu nh s d ng t-BuONa) - Th c hi n m t s thí nghi măđ kh oăsátăvƠăđ xu tăc ăch ph n ng II NGÀY GIAO NHI M V : 06/09/2021 III NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 22/05/2022 IV CÁN B H NG D N: GS.TS PhanăThanhăS năNamăvƠăTS.ăLêăV ăHƠ N i dung yêu c uăLVTNăđưăđ c thông qua b môn Tp.HCM, ngày 27 tháng 07 n mă2022 CÁN B H NG D N GS.TS.ăPhanăThanhăS năNamăăă TR TS.ăLêăV ăHƠ CH NHI M B MÔN ÀO T O TS Nguy n Thanh Tùng NG KHOA K THU T HÓA H C i L IC M N Lu năv nănƠyăđánhăd u m t nh ng c t m c quan tr ng s nghi p c a tôi, th hi n nh ng n l c không ng ng ngh su t th i gian h c t păđ đ tăđ b ng Th căs ăKhoaăh c t i tr đ c nhi u s h ng Bên c nh nh ng n l căđó,ătơiăcịnănh n ng d n,ăgiúpăđ h tr t ng b n sinh viên su t ch ngăđ sâu s căđ n nh ngăng ct m iăh ng d n, b năbè,ăđ ng nghi p ng c a Vì v y, tơi xin g i l i c mă nă iăđưăcóăđóngăgópăvƠăgiúpăđ tơi su t kho ng th i gian qua L iăđ u tiên, xin g i l i c mă năđ n Tr ngă i h c Bách Khoa ậ HQGăTP.HCMă Phịng thí nghi m tr ngăđi m Nghiên c u C u trúc V t li u đưăt oăđi u ki năc ăs v t ch t th i gian cho nghiên c u Tôiăc ngăxinăg i l i c mă năđ n GS.ăTS.ăPhanăThanhăS năNam,ăTS.ăLêăV ăHƠ,ăTS Nguy n Thanh Tùng TS Nguy nă h ngăKhoa ậ nh ngăng i th yăđưăt n tình ch d y, ng d n,ăđ ng viên tơi su t q trình hồn thành lu năv n.ăM cădùăđơiăkhiăcịnă có s b tăđ ngăquanăđi m, song th y s n sàng l ng nghe tôn tr ng ý ki n c a c bi t, xin bày t lịng bi tă năsơuăs c t iăTS.ăLêăV ăHƠăvƠăTS.ăNguy n ThanhăTùngăđưălnăđ ng hành c ng quan tâm, chia s vƠăđ nhăh ngătôiătrênăconăđ ng nghiên c u sau Nh ng ki n th c, chia s t th y q vơ tơi có đ c su t s nghi p h c thu t c a Bên c nhăđó,ătơiăc ngăxinăc mă năcácăb n sinh viên lab 209B2 PTN Manar đưăcùngă làm vi c, h tr chia s v i nh ng ni m vui, n i bu n su t th i gian gian làm thí nghi m Lu năv nănƠyăs khơng th hồn thành n u thi uăđiăs giúpăđ t nh ng ng h i b n c a tơi: Kim N vƠăChíăC ng Dù q trình hồn thành lu năv nă b nh ng n ng n b i d ch b nh COVID-19ănh ngăđó s nh ng k ni m không th quên c a Cu iăcùngănh ngăkhôngăkémăph n quan tr ng, mu n g i l i c mă năđ n giaăđình,ă nh ng ng i thân yêu th ng, đ ng viên h tr tơi nh ng lúc khó kh n.ă óălƠă đ ng l c to l n nh tăđ thúcăđ y theo đu i s nghi p nghiên c u c a Lê Xuân Huy ii TÓM T T LU N V N Trong nghiên c u này, hai ph theoăđ nhăh ngăphápăt ng h p d n xu t 2-phenylbenzimidazole ng hóa h c xanh đ c phát tri n d a ph n ngăghépăđôiăgi a ortho- nitroaniline benzyl alcohol v i s có m t c aăl uăhu nh/DABCO ho c sodium tertbutoxide (t-BuONa) C haiăph ngăphápăđ uăđ c th c hi n môiătr ng argon, không s d ng dung môi hay xúc tác kim lo i chuy n ti p, t o thành s n ph m mong mu n v i hi u su tătrungăbìnhăđ năcao.ăTrongăph ngăphápăđ u tiên,ăl uăhu nh/DABCO đóngăvaiătrịăquan tr ng c s oxi hóa benzyl alcohol s kh ortho-nitroaniline, theoăsauălƠăqătrìnhăoxiăhóaăng ngăt t o thành 2-phenylbenzimidazole Hi u su t hình thành s n ph m 6-methyl-2-phenyl-1H-benzimidazole đ t 60% th c hi n ph n ng ghépăđôiăgi a 4-methyl-2-nitroaniline benzyl alcohol 140 oC vòng 24 gi v i s có m t c aă3ăđ ngăl Bên c nhăđó,ăm tăph ngăl uăhu nhăvƠă1.0ăđ ngăl ng DABCO ngăphápăkhácăt ng h p d n xu t 2-phenylbenzimidazole t tác ch t k trên, s d ng base m nh làm ch t h tr đ c nghiên c u D a k t qu kh oăsátăc ăch ph n ng, ph n ngătraoăđ i hydro gi a alcohol nitroarene đ că đ xu t d a ph n ng oxi hóa kh Meerwein-Ponndorf-Varley-Oppenauer trongămôiătr đ u,ăh ng ki m So v iăph ngăphápăliênăquanăđ năl uăhu nh đ ng ti p c n t ng h p cho phép 6-methyl-2-phenyl-1H-benzimidazole đ t o thành v i hi u su t t tăh n,ăđ t 81% s d ng m t đ o căđ c p ban ngăl C vòng gi 19 d n xu t khác c aăbenzimidazoleăđ công d a trênăph ng t-BuONa c 140 c t ng h p thành ngăpháp trên, v i hi u su t phân l p đ t t 7%ăđ n 86% C u trúc c a s n ph măthuăđ căđưăđ c xác đ nh b ngăph h p kh i ph (GC-MS) ph c ngăh ngăphápăphân tích s c ký khí k t ng t h t nhân (1H NMR 13C NMR) V i nh ngă uăđi m n i b tănh ăs d ng tác ch t r ti n b năh n,ăkhôngăs d ng xúc tác kim lo i chuy n ti p, dung mơi hay ch tăoxiăhóaănƠo,ăquyătrìnhăđ năgi n, hi u qu v i nhi u d n xu t khác nhau, haiăph ngăphápăm iăđ c gi i thi u lu năv năr t có ti măn ngăchoănh ng nghiên c u t ng h p h p ch t có ho t tính sinh h c ch a khung 2-arylbenzimidazoleăd iăđi u ki năxanhăh n iii ABSTRACT In this work, two novel approaches towards green synthesis of 2-phenylbenzimidazoles have been developed via the annulation between ortho-nitroanilines and benzyl alcohols in either the presence of elemental sulfur/DABCO or sodium tert-butoxide (t-BuONa) It was found that both methods were carried out under argon atmosphere without any further solvents and transition-metal catalysts to give moderate-to-high yields of target products In the first protocol, elemental sulfur played a dual role in oxidation of benzyl alcohols and reduction of ortho-nitroanilines, followed by oxidative condensation into 2-phenylbenzimidazole Under transition metal- and solvent-free reaction conditions, a maximal yield of 60% of 6-methyl-2-phenyl-1H-benzimidazole was obtained at 140 oC from 4-methyl-2-nitroaniline and benzyl alcohol in the presence of 3.0 equivalents of sulfur and 1.0 equivalent of DABCO for 24 hours On the other hand, alternatively, a strong base-mediated redox coupling of two mentioned reactants to form corresponding benzimidazoles was investigated Based on the control experiments, the hydrogen transfer between alcohols and nitroarenes via the Meerwein-Ponndorf-Varley-Oppenauer strategy under basic conditions was proposed Compared to the sulfur-involving reaction, this manner allowed 6-methyl-2-phenyl-1Hbenzimidazole to be produced in a better yield of 81% at the same temperature within only hours using an equivalent of t-BuONa 19 benzimidazole derivatives were successfully synthesized based on this approach, with the isolated yield ranging from 7% to 86% The structure of obtained compounds were confirmed by nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR and 13C NMR) Based on overwhelming advantages including the utilization of cheaper and more stable reactants without any further external oxidants under transition metal and solvent-free reaction conditions, as well as, simple procedure and good functional group tolerance, two developed methods have been considered as potential approaches to biologically active molecules bearing 2arylbenzimidazole skeleton under greener reaction conditions iv L I CAM OAN Tơiăxinăcamăđoanălu năv nănƠyălƠăcơngătrìnhănghiênăc u c a cá nhân tác gi ,ăđ hi năd is h c th c ng d n c aăGS.TS.ăPhanăThanhăS năNamăvƠăTS.ăLêăV ăHƠ, t i Phịng thí nghi m Tr ngăđi mă HQG-HCM Nghiên c u c u trúc v t li uă(MANAR),ăTr ng i h căBáchăKhoa,ă HQG-HCM S li u k t qu nghiên c u lu năv nănƠyălƠă hoàn toàn trung th c vƠăch aăđ c công b lu năv năcùngăc p N uăkhơngăđúngă nh ăđã nêu trên, tơi xin hồn tồn ch u trách nghi m v đ tài c a Lê Xuân Huy v ... ng Vi t: Nghiên c u t ng h p d n xu t 2-phenyl benzimidazole B ng ti ng Anh: Synthesis of 2-phenyl benzimidazole derivatives NHI M V VÀ N I DUNG: - T ng h p tr c ti p d n xu t 2-aryl benzimidazole. .. nh tăđ thúcăđ y theo đu i s nghi p nghiên c u c a Lê Xuân Huy ii TÓM T T LU N V N Trong nghiên c u này, hai ph theoăđ nhăh ngăphápăt ng h p d n xu t 2-phenylbenzimidazole ng hóa h c xanh đ c phát... ortho-nitroaniline, theoăsauălƠăqătrìnhăoxiăhóaăng ngăt t o thành 2-phenylbenzimidazole Hi u su t hình thành s n ph m 6-methyl -2-phenyl- 1H -benzimidazole đ t 60% th c hi n ph n ng ghépăđơiăgi a 4-methyl-2-nitroaniline