Date of Award

11-2024

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemistry

Department

Chemistry

First Advisor

Dr. Ziad Moussa

Abstract

Isothiocyanates play a crucial role as essential components in the development of effective synthetic methods for producing key chemical intermediates and biologically active molecules. Similarly, N-arylcyanothioformamide compounds have been employed to create structural cores for numerous heterocycles in a one-step reaction. In this study, we describe the first consistent regiospecific reaction of isothiocyanates with a variety of substituted N-arylcyanothioformamides in a 1:1 molar ratio to generate a series of imidazolidineiminodithiones decorated with a multitude of functional groups on both aromatic rings. The reaction is carried out at room temperature using a 20 mol% catalytic amount of triethylamine with DMF as the controlling solvent to selectively form the mentioned products with exclusive regioselectivity.
The methodology features wide substrate scope, no requirement for purification via chromatography, and good to high reaction yields. Furthermore, the imidazolidineiminodithione products can be easily isolated through straightforward ether/brine extraction in all cases. The compounds' structures were confirmed using multinuclear NMR Spectroscopy and high-accuracy mass measurements. The first definitive molecular structure elucidation of the observed imidazolidineiminodithione regioisomer was achieved through single-crystal X-ray diffraction analysis. Likewise, the tautomer of the N-arylcyanothioformamide reactant was verified using X-ray diffraction analysis. Density functional theory (DFT) calculations at the B3LYP-D4/def2-TZVP level were carried out to support the observed regiochemical outcome and proposed reaction mechanism.

Arabic Abstract


التحكم من خلال المذيب والحرارة بالتحضير المحفز لمركبات الايميدازوليدين أمينودايثيون المحتمل أن تكون نشطة بيولوجيا

تلعب مركبات الأيزوثيوسيانات دورًا حاسمًا كمكونات أساسية في تطوير طرق تركيبية فعالة لإنتاج مركبات الكيميائية المهمة والجزيئات النشطة بيولوجيًا. وبالمثل، تم استخدام مركبات الإيريل سيانوثيو فورماميد لبناء الهيكل الاساسي لمجموعة متنوعة من المركبات الحلقية في تفاعلات من خطوة واحدة. في هذه الدراسة، قمنا بوصف أول تفاعل متناسق بين الأيزوثيوسيانات مع مجموعة متنوعة من الإيريل سيانوثيو فورماميدات المستبدلة بنسبة 1:1 مول لتحضير سلسلة من الإيميدازوليدين إيمينودايثيونات المزينة بالعديد من المجموعات الوظيفية على كلتا الحلقات الاروميتية. يتم إجراء التفاعل في درجة حرارة الغرفة باستخدام كمية تحفيزية بنسبة 20 مول من ثلاثي إيثيل أمين مع ال د.م.ف كالمذيب المتحكم لتكوين المنتجات المذكورة بشكل انتقائي.
تتميز المنهجية بنطاق واسع من المتفاعلات، وعدم الحاجة إلى تنقيه المركبات عن طريق ال كروماتوغرافي، وتحقق عوائد تفاعل جيدة إلى عالية. علاوة على ذلك، يمكن بسهولة فصل مركبات الإيميدازوليدين إيمينودايثيونات من خلال عملية استخلاص بسيطة باستخدام الإيثر/المحلول الملحي في جميع الحالات. تم تأكيد بنية المركبات باستخدام تقنية الرنين النووي المغناطيسي متعدد النوى والطيف الكتلي عالية الدقة. تم تحقيق أول توضيح نهائي للتركيب الجزيئي لأول مرة من خلال تحليل الأشعة السينية للإيميدازوليدين إيمينودايثيونات المكونة. وبالمثل، تم التحقق من الشكل التوتومري لمتفاعل الإيريل سيانوثيو فورماميد باستخدام تحليل الأشعة السينية. تم إجراء حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) على المستوى B3LYP-D4/def2-TZVP لتأكيد النتائج الريجوكيميائية المكانية والميكانيكية المقترحة للتفاعل.

Download

Included in

Chemistry Commons

COinS