ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2020, том 90, № 3, с. 398-402

УДК 547.496.2;539.26

СИНТЕЗ И КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА

ДИКАЛИЕВЫХ СОЛЕЙ

N-АЛКИЛ-N-{[О-АЛКОКСИ(ГИДРОКСИ)ФОСФОРИЛ]-

МЕТИЛ}ДИТИОКАРБАМИНОВЫХ КИСЛОТ

^aХимический институт имени А. М. Бутлерова Казанского федерального университета,

ул. Кремлевская 18, Казань, 420008 Россия

^bИнститут органической и физической химии имени А. Е. Арбузова, Федеральный исследовательский центр

«Казанский научный центр Российской академии наук», Казань, 420088 Россия

*e-mail: ildar4016@mail.ru

Поступило в Редакцию 31 июля 2019 г.

После доработки 31 июля 2019 г.

Принято к печати 6 августа 2019 г.

Разработана однореакторная методика получения дикалиевых солей N-алкил-N-{[О-алкокси(гидрокси)-

фосфорил]метил}дитиокарбаминовых кислот. Синтезированы и выделены в индивидуальном виде

дикалиевые соли N-изопропил-, N-бутил- и N-циклогексил-N-{[гидрокси(О-этокси)фосфорил]метил}-

дитиокарбаминовых кислот и N-{[О-бутокси(гидрокси)фосфорил]метил}-N-(2-метоксиэтил)дитиокарба-

миновой кислоты. Для последнего соединения установлена кристаллическая и молекулярная структура.

Ключевые слова: дитиокарбаматы, аминофосфоновые кислоты, кристаллическая структура

DOI: 10.31857/S0044460X20030084

Соединения с дитиокарбаматной группой

фоновой кислоты 3а в среде водного этанола в

NC(S)SH в молекуле широко используются в ана-

присутствии эквимольного количества гидроксида

литической химии как реагенты для экстракцион-

калия на холоду реагирует с сероуглеродом и с вы-

ного разделения и фотометрического определения

соким выходом образует соль 4а.

халькофильных элементов, а также в качестве

Так как аминофосфоновые кислоты коммерче-

вулканизаторов каучука, инсектофунгицидов [1].

ски недоступны, более рационально синтезиро-

Комплексы дитиокарбаматов природных амино-

вать соединения 4 четырехстадийным способом

кислот с катионами Mn(II), Cu(II), Fe(II), Au(III),

из первичных аминов, параформальдегида, диал-

Sn(IV), Pd(II) проявляют канцеростатические и

килфосфита и сероуглерода без выделения интер-

бактерицидные свойства, а также используются

медиатов 1-3 (схема 1). Тщательное соблюдение

при исследовании биохимических процессов с

стехиометрических соотношений, температурных

участием оксида азота [2-8].

режимов, контроль полноты протекания отдель-

Из соответствующих аминов и диалкилфосфи-

ных стадий по данным ЯМР ³¹Р позволяет полу-

тов через интермедиаты 1-3 нами синтезированы

чать неочищенные продукты реакции 4 с выходом

фосфорорганические производные дитиокарбама-

более 92%. Потери при перекристаллизации не

тов - дикалия алкил{[N-алкил-N-(карбодитиоато)-

превышают 20%.

амино]метил}фосфонаты 4а-г с целью исследова-

Синтезированные соли 4a-г представляют со-

ния их комплексообразующих свойств [9].

бой белые кристаллические вещества, хорошо

Предварительно было установлено, что кали-

растворимые в воде, метаноле, этаноле. С катио-

евая соль [(изопропиламино)метил](O-этил)фос-

нами меди(II) они образуют окрашенные водорас-

398

СИНТЕЗ И КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ДИКАЛИЕВЫХ СОЛЕЙ

399

Схема 1.

R¹

CH₂O,

толуол

45-110°C

(R²O)₂P(O)H

OR²

R¹

NH₂

−H

N N

R¹

OR²

1а-г

2а-г

CS₂

R¹

KOH

O-K⁺

80°C

10°C

⁺K^-S

–R2OH

R¹

OR²

3а-г

4а-г

R² = Et, R¹ = i-Pr (a), Bu (б), cyclo-Hex (в); R¹ = CH₂CH₂OMe, R² = Bu (г).

творимые координационные соединения [CuL₂]^2-,

Ранее подобные структуры комплексов ио-

в электронных спектрах поглощения которых на-

нов K⁺, Rb⁺ и Cs⁺ с анионом N-карбодитиоато-L-

блюдается интенсивная полоса переноса заряда

пролина были охарактеризованы методом РСА в

(λ = 436 нм, lgε = 4.10 для комплекса с соединени-

работе [10].

ем 4б).

Таким образом, предложенная нами однореак-

Структура соединения 4г в кристалле была

торная методика синтеза позволяет получать ней-

установлена методом рентгеноструктурного ана-

тральные соли N-алкил-N-{[О-алкокси(гидрокси)-

лиза (рис. 1, 2). Кристаллическая упаковка сое-

фосфорил]метил}дитиокарбаминовых кислот из

динения 4г представляет собой слои (0bc), обра-

доступных исходных реагентов. Комплексы ме-

зованные ионными взаимодействиями. Слои свя-

заны между собой взаимодействиями С-H∙∙∙H-С.

ди(II) с подобными лигандами - предмет наших

Метоксигруппа разупорядочена по двум положе-

дальнейших исследований, включая оценку их

ниям и уточнена с заселенностями 0.84 и 0.16.

противоопухолевой активности.

Рис. 1. Общий вид молекулы соединения 4г в кри-

Рис. 2. Фрагмент кристаллической упаковки соедине-

сталле.

ния 4г (вид вдоль оси b).

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 3 2020

400

МИРЗАЯНОВ и др.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

(диоксан-этанол). Спектр ЯМР ¹H (D₂O), δ, м. д.

= 6.9 Гц), 0.93 м

(J, Гц): 0.91 д (6H, CH₃CH,³J_HH

Спектры ЯМР ¹H и ¹³С и ³¹P зарегистрирова-

(3H, CH₃CH₂O), 3.67 д. т (2H, OCH₂CH₃, ³J_HP =

ны на приборе Bruker AVANCE III 400 с рабочими

14.0, ³J_HH = 7.1 Гц), 4.14 д (2H, PCH₂N,²J_HP =

частотами 400, 100 и 162 МГц соответственно в

13.4 Гц), 5.53 септет (1H, CH₃CH,³J_HH = 6.7 Гц).

дейтероацетонитриле CD₃CN и дейтерированной

Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (D₂O), δ_С, м. д. (J, Гц): 16.0 д

воде D₂O. Рентгеноструктурное исследование

(СH₃CH₂O, ³J_CP = 6.3 Гц), 19.2 (СH₃CH), 46.3 д

кристалла C₁₀H₂₀K₂NO₅PS₂ 4г проведено на диф-

(PCH₂N,¹J_CP = 148.7 Гц), 55.0 (CH₃СH), 60.9 д

рактометре Bruker Kappa APEX II c рентгеновским

(POCH₂,₂J_CP = 5.9 Гц), 208.9 (CSSK). Спектр ЯМР

излучением MoK_α (λ = 0.71073 Å) при 296(2) K.

³¹Р{¹H} (D₂O): δ_Р 18.3 м. д. Найдено K, %: 23.53.

Использовали программы APEX3 [11], SAINT

C₇H₁₄K₂NO₃PS₂. Вычислено K, %: 23.45.

[12], SADABS (учет поглощения) [13], SHELXT

Дикалия этил{[бутил(карбодитиоато)ами-

(расшифровка структуры) [14]; структуру уточня-

но]метил}фосфонат (4б). Выход 26.76 г (77%),

ли методом наименьших квадратов SHELXL [15] в

белое кристаллическое вещество, т. разл. 195°С

пакете программ Olex2 [16].

(диоксан-этанол). Спектр ЯМР ¹H (D₂O), δ, м. д.

Дикалиевые соли N-алкил-N-{[О-алкокси-

(J, Гц): 0.83 т (3H, CH₃CH₂CH₂,₃J_HH = 7.4 Гц),

(гидрокси)фосфорил]метил}дитиокарбамино-

1.15 т (3H, CH₃CH₂O,³J_HH = 7.1 Гц), 1.18-1.27 м

вых кислот. Смесь 0.1 моль соответствующего

(2H, CH₃CH₂CH₂), 1.56-1.64 м (2H, CH₃CH₂CH₂),

первичного амина и 3.06 г (0.102 моль) парафор-

3.83-3.90 м (2H, OCH₂CH₃), 4.09 т (2H, CH₂CH₂N,

мальдегида в 50 мл смеси толуол-гексан (5:1)

³J_HH = 7.1 Гц), 4.53 д (2H, PCH₂N,²J_HP = 12.3 Гц).

перемешивали при 50°C 1 ч до растворения пара-

Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (D₂O), δ_С, м. д. (J, Гц): 13.2

формальдегида, затем кипятили с насадкой Дина-

(СH₃CH₂CH₂), 16.2 д (СH₃CH₂O,³J_CP = 5.8 Гц),

Старка до прекращения выделения воды (1.8 мл).

19.5 (CH₃СH₂CH₂), 27.5 (CH3CH2СH2), 59.3 д

К полученному раствору триазинана 1 добавляли

(PCH₂N,¹J_CP = 144.6 Гц), 53.7 (CH₂СH₂N), 61.6 д

0.1 моль соответствующего диалкилфосфита и

(OСH₂CH₃,₂J_CP = 5.7 Гц), 208.9 (CSSK). Спектр

кипятили смесь до исчезновения в спектре ЯМР

ЯМР ³¹Р{¹H} (D₂O): δ_Р 17.5 м. д. Найдено K, %:

³¹Р реакционной смеси сигнала диалкилфосфита

22.41. C₈H₁₆K₂NO₃PS₂. Вычислено K, %: 22.50.

в области 7 м. д. Растворитель удаляли в вакууме,

Дикалия этил{[(карбодитиоато)циклогек-

полученный алкиламинометилфосфонат 2 раство-

силамино]метил}фосфонат (4в). Выход 31.37 г

ряли в 20 мл этанола, добавляли 6.0 г гидроксида

(84%), белое кристаллическое вещество, т. разл.

калия, 2 мл воды и кипятили 4 ч до завершения

213°С (этанол). Спектр ЯМР ¹H (D₂O), δ, м. д. (J,

реакции гидролиза (исчезновение в спектре ЯМР

Гц): 0.78-1.06 м (5H, CH^aH^e), 0.92 т (3H, CH₃CH₂O,

³¹Р сигнала алкиламинометилфосфоната 2 при 18-

³J_HH = 7.1 Гц), 1.16-1.58 м (5H, CH^aH^e), 3.65 д. т

20 м. д.), затем удаляли этанол в вакууме. Смесь

(2H, OCH₂CH₃,₃J_HP = 14.2, ³J_HH = 7.0 Гц), 4.17 д

охлаждали с помощью ледяной бани, добавляли

(2H, PCH₂N,²J_HP = 10.8 Гц), 5.14 м (1H, cyclo-

6.0 г KOH, 40 мл воды, при температуре не выше

C¹H). Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (D₂O), δ_С, м. д. (J, Гц):

10°C и перемешивании в течение 1 ч, затем добав-

16.1 д (СH₃CH₂O,³J_CP = 6.1 Гц), 25.0 (cyclo-C²H₂,

ляли 6.54 мл (0.11 моль) свежеперегнанного серо-

cyclo-C⁶H₂), 25.5 (cyclo-C3H2, cyclo-C5H2),

29.9

углерода и перемешивали еще 4 ч при комнатной

(cyclo-C⁴H₂), 47.2 д (PCH₂N,¹J_CP = 148.4 Гц), 60.9 д

температуре. Воду и легколетучие вещества уда-

(POCH₂,₂J_CP = 5.7 Гц), 63.5 (cyclo-C¹H), 208.7

ляли при пониженном давлении, остаток суши-

(CSSK). Спектр ЯМР ³¹Р{¹H} (D₂O): δ_Р18.2 м. д.

ли в вакуум-эксикаторе над прокаленным CaCl₂.

Найдено K, %: 20.82. C₁₀H₁₈K₂NO₃PS₂. Вычислено

Продукт перекристаллизовывали из смеси 1,4-ди-

K, %: 20.93.

оксан-этанол (4а, б, г) или этанола (4в) и сушили в

Дикалия бутил{[(карбодитиоато)(2-метокси-

вакуумном сушильном шкафу при 60°C (5 мм рт. ст.)

этил)амино]метил}фосфонат (4г). Выход 28.31 г

Дикалия этил{[изопропил(карбодитиоато)-

(75%), белое кристаллическое вещество, т. разл.

амино]метил}фосфонат (4а). Выход 27.01 г (81%),

177°С (диоксан-этанол). Спектр ЯМР ¹H (CD₃CN),

белое кристаллическое вещество, т. разл. 197°С

δ, м. д.: 0.89 м (СH₃CH₂CH₂), 1.34 м (CH₃СH₂CH₂),

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 3 2020

СИНТЕЗ И КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ДИКАЛИЕВЫХ СОЛЕЙ

401

1.56 м (CH₃CH₂СH₂), 3.38 с (CH₃O), 3.82 м (POCH₂),

2σ(I)], максимальная остаточная электронная плот-

4.37 м (OCH₂СH₂N), 4.65 м (OСH₂CH₂N), 4.75 м

ность

0.25

(-0.36) e/Å³. Кристаллографические

(PCH₂N). Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (CD₃CN), δ_С, м. д.

данные депонированы в Кембриджский банк рент-

(J, Гц): 13.6 (СH3CH2CH2), 19.1 (CH3СH2CH2),

геноструктурных данных (CCDC 1942246).

33.1 с (CH₃CH₂СH₂),

51.7 д (PCH₂N,¹JCP =

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

143.4 Гц), 52.3 (OCH₂СH₂N), 58.5 (OСH₂CH₂N),

64.6 д (POCH₂, 2JCP = 6.2 Гц), 69.9 (CH3O),

Работа выполнена при финансовой поддержке

212.5 (CSSK). Спектр ЯМР ³¹Р{¹H} (CD₃CN): δ_Р

Российского фонда фундаментальных исследова-

16.8 м. д. Найдено K, %: 20.80. C₁₀H₁₈K₂NO₃PS₂.

ний (проект 18-33-20072).

Вычислено K, %: 20.71.

Диэтил[(изопропиламино)метил]фосфонат

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

(2а) cинтезировали по методике [17]. Выход 19.04 г

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

(91%) бесцветная маслянистая жидкость, т. кип.

тересов.

57°С (3.7×10^-3 мм рт. ст.), n_D20 1.4321. ЯМР ¹H

(CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 0.94 д (6H, CH₃CH,³J_HH =

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

6.5 Гц), 1.27 т (6H, CH₃CH₂O,³J_HH = 7.0 Гц), 2.95

Бырько В. М. Дитиокарбаматы. М.: Наука, 1984.

д (2H, PCH₂N,²J_HP = 11.3 Гц), 3.44 септет (1H,

342 с.

CH₃CH,³J_HH = 6.5 Гц), 4.10 д. т (1H, CH₃CH,³J_HP =

12.1, ³J_HH = 7.0 Гц). Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (CDCl₃),

Bai Z., Zhang J., Zhang Q., Zhang T., Li J., Zhao Q.,

δ_С, м. д. (J, Гц): 16.4 д (СH₃CH₂O,³J_CP = 6.2 Гц),

Wang Z. , He D., Cheng J., Zhang J., Liu B. // Eur.

17.4 (СH₃CH), 46.2 д (PCH₂N,¹J_CP = 165.4 Гц), 52.0

J. Med. Chem. 2018. Vol. 159. P. 339. doi 10.1016/j.

д (POCH₂,₂J_CP = 11.3 Гц), 62.0 д (CH₃СH, ³J_CP =

ejmech.2018.10.004

6.7 Гц). Спектр ЯМР ³¹Р{¹H} (CDCl₃): δ_Р 25.2 м. д.

Criado J. J., Lopez-Arias J. A., Macias B., Fernandez-

Калия этил[(изопропиламино)метил]фосфо-

Lago L. R., Salas J. M. // Inorg. Chim. Acta. 1992.

нат (3а). Выход 17.56 г (88%), белый гигроскопич-

Vol. 193. N 2. P. 229. doi 10.1016/s0020-1693(00)80357-6

ный порошок. Спектр ЯМР ¹H (D₂O), δ, м. д. (J,

Pustelny K., Bielanska J., Plonka P.M., Rosen G.M.,

Гц): 0.97 д (6H, CH₃CH,³J_HH = 6.4 Гц), 1.18 т (3H,

Elas M. // Nitric Oxide. 2007. Vol. 16. N 2. P. 202. doi

CH₃CH₂O,³J_HH = 7.1 Гц), 2.68 д (2H, PCH₂N,²J_HP =

10.1016/j.niox.2006.10.002

13.4 Гц), 2.80 септепт (1H, CH₃CH,³J_HH = 6.3 Гц),

Dennis K.E., Valentine W.M. // Chem. Res. Toxicol.

3.84 д. т (2H, OCH₂CH₃,₃J_HP = 14.2, ³J_HH = 7.1 Гц).

2015. Vol. 28. N 4. P. 682. doi 10.1021/tx500450x

Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (D₂O), δ_С, м. д. (J, Гц): 15.9 д

Valentine H.L., Viquez O.M., Amarnath K., Amarnath V.,

(СH₃CH₂O,³J_CP = 5.9 Гц), 20.9 (СH₃CH), 42.0 д

Zyskowski J., Kassa E.N., Valentine W.M. // Chem.

(PCH₂N,¹J_CP = 142.8 Гц), 49.4 д (POCH₂,₂J_CP =

Res. Toxicol. 2009. Vol. 22. N 1. P. 218. doi 10.1021/

12.8 Гц), 60.8 (CH₃СH). Спектр ЯМР ³¹Р{¹H} (D₂O):

tx8003714

δ_Р 22.4 м. д. Найдено K, %: 18.08. C₆H₁₅KNO₃P.

Вычислено K, %: 17.83.

Srivastava A. K. // J. Indian Chem. Soc. 2009. Vol. 86.

N 3. P. 281.

Рентгеноструктурное исследование кристал-

Giovagnini L., Sitran S., Montopoli M., Caparrotta L.,

ла соединения 4г. Кристаллы соединения 4г мо-

ноклинные, C₁₀H₂₂K₂NO₅PS₂, размер кристалла

Corsini M., Rosani C., Zanello P., Dou Q.P., Fregona D. //

Inorg. Chem. 2008. Vol. 47. N 14. P. 6336. doi 10.1021/

0.388 × 0.253 × 0.162 мм³, M 409.57 г/моль, про-

ic800404e

странственная группа P2₁/с, Z = 4, a = 16.973(2) Å,

b = 7.5769(8) Å, c = 16.6439(19) Å, β = 113.976(6)°,

Аксенин Н.С., Бухаров М.С., Гарифзянов А.Р., Се-

V = 1955.8(4) Å³, d_выч = 1.391 г/cм³, μ = 0.795 мм^-1,

ров Н.Ю., Гилязетдинов Э.М., Мирзаянов И.И.,

собрано отражений 24196 (-21 ≤ h ≤ 21, -9 ≤ k ≤

Штырлин В.Г. // Сб. матер. XIII Всероссийской мо-

9, -20 ≤ l ≤ 20), в пределах 2θ от 4.916 до 52.892°,

лодежной научно-инновационной школы «Матема-

4001 независимое отражение (R_int 0.1002), 205 па-

тика и математическое моделирование». Саров, 2019.

раметров уточнения, R₁ = 0.0509, wR² = 0.1211 [I ≥

С. 239.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 3 2020

402

МИРЗАЯНОВ и др.

10.

Tlahuext H., Rosas-Valdéz E., López-Cardoso M.,

14. Sheldrick G.M. // Acta Crystallogr. (A). 2015. Vol. 71.

Román-Bravo P., Vargas-Pineda G., Montiel-Palma V.,

P. 3. doi 10.1107/S2053273314026370

Cotero-Villegas A.M., Pérez-Redondo M.C., Cea-

15. Sheldrick G.M. // Acta Crystallogr. (A). 2008. Vol. 64.

Olivares R. // J. Mol. Struct. 2018. Vol. 1169. P. 68. doi

P. 112. doi 10.1107/S0108767307043930

10.1016/j.molstruc.2018.05.029

16. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J., Ho-

11.

Bruker. APEX3 Crystallography software Suite, Bruker

ward J.A.K., Puschmann H. // J. Appl. Cryst. 2009.

AXS, Inc., Madison, WI, USA, 2016.

Vol. 42. P. 339. doi 10.1107/S0021889808042726

17. Захаров С.В., Нуриазданова Г.К., Гарифзянов А.Р.,

12.

Bruker. SAINT. Crystallography software Suite, Bruker

Галкин В.И., Черкасов Р.А. // ЖОХ. 2004. Т. 74. Вып. 6.

AXS, Inc., Madison, WI, USA, 2016.

С. 873; Zakharov S.V., Nuriazdanova G.Kh., Gari-

13.

Krause L., Herbst-Irmer R., Sheldrick G.M., Stalk D.J. //

fzyanov A.R., Galkin V. I., and Cherkasov R.A. //

Appl. Crystallogr. 2015. Vol. 48. P. 3. doi 10.1107/

Russ. J. Gen. Chem. 2004. Vol. 74. N 6. P. 873. doi

S1600576714022985

10.1023/B:RUGC.0000042422.61124.b3

Synthesis and Crystal Structure of Dipotassium Salts

of N-Alkyl-N-{[O-alkoxy(hydroxy)phosphoryl]methyl}-

ditiocarbamic Acids

I. I. Mirzayanova,*, A. R. Garifzyanov^a, D. R. Islamov^b, and V. G. Shtyrlin^a

^aA.M. Butlerov Institute of Chemistry, Kazan Federal University, Kazan, 420008 Russia

^bA.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry, Federal Research Center

“Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”, Kazan, 420088 Russia

*e-mail: ildar4016@mail.ru

Received July 31, 2019; revised July 31, 2019; accepted August 6, 2019

A one-pot method was developed for the synthesis of dipotassium salts of N-alkyl-N-{[O-alkoxy(hydroxy)-

phosphoryl]methyl}dithiocarbamic acids. Dipotassium salts of N-isopropyl-, N-butyl- and N-cyclo-

hexyl-N-{[hydroxy(O-ethoxy)phosphoryl]methyl}dithiocarbamic acids and N-{[O-butoxy(hydroxy)phosphoryl]-

methyl}-N-(2-methoxyethyl)dithiocarbamic acid were synthesized and isolated individually. A crystalline and

molecular structure was established for the latter compound.

Keywords: dithiocarbamates, aminophosphonic acids, crystal structure

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 3 2020