Dimethylaminobenzimidazoly jako katalyzátory acyl-transferových reakcí a syntéza 1,1'-bibenzimidazolů

Mgr. Daniel TOMAN

Disertační práce

Nitrogen containing heterocycles: developement of new synthetic routes, physico-chemical properties and reactivity study

Abstract:

This dissertation focuses on the development of new methods for the synthesis of axially chiral benzimidazoles and their potential applications in organocatalysis. The work is thematically divided into two separate projects. The first project involves the development of a novel synthetic method for the preparation of 1,1'-bibenzimidazoles, a relatively underexplored class of compounds that exhibit axial chirality around the N-N bond. A key element of this synthesis is the use of N-amination to form the N-N bond on the benzimidazole nitrogen, the construction of the second benzimidazole ring through nucleophilic aromatic substitution and a reductive cyclization reaction. This new synthetic route represents the first reported example of unsymmetrically substituted 1,1'-bibenzimidazoles. The second project focuses on the synthesis of diaminobenzimidazoles bearing peri-substituted naphthalene and a dimethylamino group at positions 1 and 2, respectively. These newly synthesized compounds represent a novel type of axially chiral molecules, in which the nitrogen at position 3 of the benzimidazole ring can catalyze acyl transfer reactions. The project also includes a study of these new compounds as acyl transfer catalysts in the reaction between cis-tetrahydrophthalic anhydride and benzyl alcohol. One of the prepared compounds was resolved into its individual enantiomers using semipreparative chiral HPLC, and one enantiomer was subjected to a preliminary study of a desymmetrization reaction.

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na vývoj nových metod přípravy axiálně chirálních benzimidazolů a jejich potenciálních aplikací v organokatalýze. Práce je rozdělena na dva samostatné projekty. První se zabývá vývojem nové syntetické metody pro přípravu 1,1'-bibenzimidazolů. Tyto látky představují poměrně málo probádanou skupinu sloučenin s axiální chiralitou kolem N-N vazby. Klíčovými reakčními kroky nové syntézy je N-aminační reakce pro vytvoření N-N vazby na bezimidazolovém dusíku a výstavba druhého benzimidazolového kruhu za pomocí nukleofilní aromatické substituce a následné reduktivní cyklizační reakce. Nově vyvinutá syntéza umožňuje přístup k nesymetricky substituovaným 1,1'-bibenzimidazolům, které nebyly předtím publikovány. Druhý projekt je zaměřen na syntézu dimethylaminobenzimidazolů s peri-substituovaným naftalenem a dimethylamino skupinou v pozicích 1 a 2. Tyto nově syntetizované sloučeniny představují nový typ axiálně chirálních látek, kde dusík v poloze 3 na benzimidazolovém kruhu může katalyzovat acyl-transferové reakce. Nově připravené sloučeniny byly testovány jako katalyzátory přenosu acylu během reakce reakce cis-tetrahydroftalanhydridu s benzyl alkoholem. Jedna z připravených látek byla rozdělena pomocí semipreparativní chirální HPLC na jednotlivé enantiomery, z nichž jeden byl podroben předběžné studii desymetrizační reakce

Keywords

axiální chiralita, benzimidazol, přenos acylu, katalýza, desymetrizace, N, N' bisazol

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 7. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 8. 2025
• Vedoucí: doc. RNDr. Petr Cankař, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Organická a bioorganická chemie / Organická a bioorganická chemie