ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2023, том 93, № 5, с. 711-716

УДК 547.241.547.497.1

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТРИЭТИЛФОСФОНАЦЕТАТА,

ДИЭТИЛАЦЕТАЛЯ БРОМУКСУСНОГО АЛЬДЕГИДА И

ДИЭТОКСИФОСФОРИЛУКСУСНОГО АЛЬДЕГИДА С

ТИОМОЧЕВИНОЙ И (ТИО)СЕМИКАРБАЗИДОМ

¹Гянджинский государственный университет, Гянджа, AZ-2000 Азербайджан

²Бакинский государственный университет, ул. З. Халилова 23, Баку, АZ-1148 Азербайджан

*е-mail: yniftali@gmail.com

Поступило в редакцию 29 сентября 2022 г.

После доработки 3 апреля 2023 г.

Принято к печати 5 апреля 2023 г.

Установлено, что конденсация тиокарбамида с триэтилфосфонацетатом приводит к S-фосфорилирован-

ному 2-этокси-4-оксо-3,4,5-тригидро-1,5,2-диазафосфинин-2-оксиду, изостеру тиобарбитурата. В анало-

гичных условиях триэтилфосфонацетат реагирует с семикарбазидом с промежуточным образованием

2-(диэтоксифосфорилацетил)гидразин-1-карбоксамида, который при расщеплении связи Р-С образует

триазин, а при расщеплении связи C-N - 1,2,3-фосфадиазол. В аналогичных условиях конденсация

триэтилфосфонацетата с тиосемикарбазидом протекает с разрывом связи Р-С и гетероциклизацией с

образованием производного 1,3,4-тиадиазина. При конденсации диэтилацеталя бромацетальдегида с

тиосемикарбазидом образуется 4Н-1,3,4-тиaдиазин-2-амин. (Диэтоксифосфорил)ацетальдегид реагирует

с тиосемикарбазидом в этих же условиях в соотношении 1:2, образуя линейный продукт - тиофосфато-

иминогидразон (диэтоксифосфорил)ацетальдегида.

Ключевые слова: триэтилфосфонацетат, (диэтоксифосфорил)ацетальдегид, диэтилацеталь бромаце-

тальдегида, (тио)семикарбазиды, фосфaдиазин, тиадиазин

DOI: 10.31857/S0044460X23050062, EDN: DBUOJE

Одним из подходов к созданию многофункци-

Ранее было показано, что взаимодействием

ональных лекарственных препаратов широкого

фосфонацетатов с мочевиной в присутствии ал-

спектра действия является синтез новых типов со-

коголятов были получены первые представители

единений, содержащих в своей структуре фосфор-

фосфорных аналогов барбитуратa [14]. В насто-

и азотсодержащие группы [1-4].

ящей работе приводятся результаты изучения ре-

Изучен широкий спектр реакций карбониль-

акций триэтилфосфонацетата, ацеталя бромаце-

тальдегида и (диэтоксифосфорил)ацетальдегида с

ных соединений с азот-, серо- и фосфорсодержа-

тиомочевиной, семикарбазидом и тиосемикарба-

щими основаниями приводящий к образованию

зидом.

фосфорных и серных аналогов барбитуратa, азот-,

фосфор- и серосодержащих гетероциклических

Конденсацию триэтилфосфонацетата с тио-

соединений [5-8], представляющих интерес в ка-

карбамидом проводили при температуре 80-90°С

честве компонентов ингибиторов коррозии [9, 10],

в течение 6-8 ч при мольном соотношении реаген-

инсектицидов [11], фармакологических и химио-

тов 2:1. Было установлено, что продуктом реакции

терапевтических средств [12, 13]

является S-(2-этокси-2-оксидо-4-оксо-3,4,5-три-

711

712

АЛЛАХВЕРДИЕВА и др.

Схема 1.

Схема 2.

гидро-1,5,2-диазафосфинин-6-ил)-2-(диэтокси-

Конденсация фосфонацетата с гидрохлоридом

фосфорил)этантиоат 1, образование которого воз-

семикарбазида в присутствии ацетата натрия при

можно по двум направлениям (схема 1). В первом

80°С в этаноле протекает с образованием соответ-

варианте допускается конденсация фосфонацетата

ствующего амида, который в дальнейшем распада-

с тиомочевиной с образованием фосфонбарбиту-

ется по связи Р-С с образованием триазина 2, ко-

рата, который в дальнейшем конденсируется со

торый описан в работе [15], и расщеплением связи

второй молекулой фосфонацетата, образуя соеди-

С-N с образованием производного 1,2,3-фосфади-

нение 1. Во втором варианте предполагается, что

зола 3 в соотношении 4:1 (схема 2). В аналогичных

за счет конденсации взятых компонентов образу-

условиях реакция фосфонацетата с гидрохлоридом

ется тиоэфир, который в дальнейшем реагирует со

тиосемикарбазида также протекает с разрывом

второй молекулой фосфонацетата с образованием

связи и образованием производного тиадиазина 4

соединения 1.

(схема 3). Видимо, на начальной стадии реакции

фосфонацетата с тиосемикарбазидом образуется

В спектре ЯМР ¹Н соединения 1 наличие ду-

тиоурониевое производное, которое в результате

блета в области 2.65 м. д. с ³J_НР 20.7 Гц и двух

гетероциклизации с разрывом связи Р-С превра-

этоксигрупп при фосфоре с химическими сдвига-

щается в соединение 4.

ми δ 1.0-1.05 (6Н, ³J_HH 6.9 Гц) и 3.9-4.1 м. д. (4Н)

характеризует экзоциклический фосфорный фраг-

В спектре ЯМР ¹Н соединения 4 уширенные

мент. Этоксигруппа у фосфора в цикле проявляет-

сигналы при 7.15 и 7.6 м. д. следует отнести к

ся сигналами в области 1.20-1.30 и 3.15 м. д. (²J_HP

протонам у атома азота. Узкий синглет в области

21.6 Гц). Протону при атоме азота соответствует

8.6 м. д. соответствует иминогруппе. Сигнал в

уширенный сигнал в области 9.85 м. д.

области 3.6 м. д. относится к метиленовой груп-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 93 № 5 2023

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТРИЭТИЛФОСФОНАЦЕТАТА

713

Схема 3.

(EtO)₂P

OEt

NH₂

NaOAc, EtOH

(EtO)₂P

80^oC

NH₂

HCl

NH₂

H₂NHN

NH₂

Схема 4.

OEt

NaOAc, EtOH-H₂O

H₂O

OEt

30-80^oC

-H₂O

HCl

H₂NHN

NH₂

H₂N

NH₂

H₂N

NH₂

H₂N

Схема 5.

(EtO)₂P

NaOAc, EtOH

(EtO)₂P

N NH₂

(EtO)₂P

N NH

80^oC

HCl

H₂NHN

NH₂

(EtO)₂P

OEt

(EtO)

N S

OEt

(EtO)₂P

N S

-H

-CH

2CH2O

OEt

пе. В спектре ЯМР ¹³С сигналы при 56, 157.9 и

которая в дальнейшем в результате внутримолеку-

187 м. д. отнесены к углеродным атомам мети-

лярной гетероциклизации образует продукт 5.

леновой, имино- и карбонильной групп соответ-

Сигналы в спектре ЯМР ¹Н соединения 5 в

ственно.

области 6.7 (дублет, ³J_HH 10.0 Гц) и 7.05-7.2 м. д.

Изучена также конденсация диэтилацеталя

(два дублета, ³J_HH 10.0, ³J_HNH 8.0 Гц) подтвержда-

бромуксусного и фосфонуксусного альдегида с

ют цис-строение и наличие структурного фрагмен-

тиосемикарбазидом в водно-спиртовой фазе. В

та S-CH=CH-NH. Присутствие групп NH и NH₂

результате реакции указанного ацеталя с тиосе-

характеризуется наличием уширенных сигналов в

микарбазидом получено производное тиадиазина

области 4.85 и 5.25 м. д.

5 (схема 4). Следует полагать, что на начальной

В аналогичных условиях тиосемикарбазон, по-

стадии этой реакции образуется тиурониевая соль,

лученный на основе реакции фосфонуксусного

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 93 № 5 2023

714

АЛЛАХВЕРДИЕВА и др.

альдегида с тиосемикарбазидом, в дальнейшем ре-

1,2,4-Триазинан-3,6-дион

(2). Смесь

5 г

агирует с молекулой фосфонуксусного альдегида

гидрохлорида семикарбазида, 3.7 г ацетата натрия и

с участием атома тиольной серы c последующим

9 мл триэтилфосфонацетата в 25 мл этилового

распадом по связи Р-С, образуя 2-[2-(диэтоксифос-

спирта постепенно нагревали до 80°С и переме-

форил)этилиден]гидразин-1-карбамид(диэтил-

шивали в течение 8 часов, затем охлаждали до

фосфорид)тиоангидрид 6 (схема 5).

5-8°С. Полученную смесь разбавляли водой, вы-

павший осадок отфильтровали и сушили. Выход

В спектре ЯМР ¹Н соединения 6 присутству-

ет дублет в области 2.86 м. д. с ²J_НР 20.0 Гц, со-

4.2 г (73%), т. пл. 260°С [15]. Из водной фазы через

ответствующий группе РСН₂. Химический сдвиг

72 ч выпадали белые кристаллы 3-этокси-1,2,3-ди-

фосфора данного фрагмента составляет 18.2 м. д.,

аза-фосфолидин-5-он-3-оксида (3). Выход 1.2 г

что характерно для фосфонатной структуры. Тио-

(17%), т. пл. 110°С. Cпектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ,

фосфатному фосфору следует отнести сигнал в

м. д.: 1.23 т (3Н, СН₃, ³J_HH 6.9 Гц), 2.8 д (2Н, РСН₂,

области -2 м. д. В спектре ЯМР ¹Н уширенные

²J_HP 21.0 Гц), 3.84-4.13 м (2Н, СН₂О, ³J_HH6.9 Гц),

сигналы в области 7.34 и 7.56 м. д. соответствуют

8.34 с (Н, NH), 8.37 c (H, NH). Найдено, %: С 30.45;

водородные атомы при азотах.

Н 6.03; N 17.65; P 18.43. C₄H₉N₂O₃P. Вычислено,

%: C 29.26; H 5.48; N 17.07; P 18.90.

Таким образом, в реакции α-замещенных кар-

бонильных соединений с семикарбазидом атаку-

2-Имино-1,3,4-тиадиазинан-6-он (4). К рас-

ющим атомом является атом азота гидразинового

твору 5.6 г гидрохлорида тиосемикарбазида, 3.6 г

фрагмента, а в реакции с тиомочевиной и тиосе-

ацетата натрия в 30 мл этилового спирта добавля-

микарбазидом - сера. Полученные S-, N- и Р- со-

ли 10 г триэтилфосфонацетата. Смесь постепенно

держащие гетероциклы могут быть компонентами

нагревали до 80°С и выдерживали в течение 8 ч,

биологически активных веществ.

затем выливали в охлажденную воду. Осадок от-

фильтровывали и сушили. Выход 3.5 г (68%), т. пл.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

134°С. Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м. д.: 3.43 с

(2H, CH₂), 7.17 уш. с (1H, NH), 7.63 уш. с (1H, NH),

Спектр ЯМР ¹Н и ¹³С записывали на спектроме-

8.61 с (1H, NH=). Спектр ¹³С (ДМСО-d₆), δ_C, м. д.:

тре Bruker AV-300 [300 (¹H) и 75 (¹³С) МГц], вну-

56.0 (СН₂), 157.9 (NH), 187 (C=O). Найдено, %: C

тренний стандарт - ТМС. Температуру плавления

30.12; H 4.09; N 12.43; S 26.64. C₃H₅N₃OS. Вычис-

определяли на приборе SMP 30 Stuart.

лено, %: C 30.25; H 4.20; N 12.64; S 26.89.

S-(2-Этокси-2-оксидо-4-оксо-3,4,5-триги-

4Н-1,3,4-Тиадиазин-2-амин (5). К смеси 2.5 г

дро-1,5,2-диазафосфинин-6-ил)-2-(диэтоксифос-

гидрохлорида тиосемикарбазида, 1.66 г ацетата

форил)этантиоат (1). Смесь 1.25 г тиокарбами-

натрия, растворенного в 20 мл воды, и 20 мл эти-

да и 5 мл триэтилфосфонацетата в 20 мл этанола

лового спирта при перемешивании добавляли 4 г

постепенно нагревали до 80°С и перемешивали в

бромацеталя диэтилуксусного альдегида. Смесь

течение 8 ч. Легкокипящие компоненты удаляли

перемешивали 1 ч при комнатной температуре,

в вакууме. Выход 2.47 г (70%), т. пл. 135-137°С.

затем 3 ч при 30-40°С и 2 ч при 80°С. После ох-

Cпектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м. д.: 1.15 т (6H,

лаждения осадок отфильтровывали и сушили.

СН₃СН₂О, ³J_HH7.2 Гц), 1.23 т (3H, СН₃СН₂О, ³J_HH

Выход 1.5 г (67%), т. пл. 150°С. Спектр ЯМР ¹H

6.9 Гц), 2.65 д (2H, PCH₂, ²J_PH 20.7 Гц), 3.15 д (2H,

(ДМСО-d₆), δ, м. д.: 4.85 уш. с (1H, NH), 5.25 уш. с

PCH₂, ²J_РН 21.7 Гц), 3.77-3.86 м (6H, CH₂O, ³J_HH

(2H, NH₂), 6.7 д (1Н, SCН=, ³J_НН 10.0 Гц), 7.13 д. д

7.2 Гц), 9.02 с (1H, NH). Спектр ЯМР ¹³C (ДМ-

(1Н, =СНNH, ³J_HH 10.0, ³J_HNH 8.0 Гц). Найдено, %:

СО-d₆), δ_С, м. д.: 14.28, 14.36, 14.47, 16.42, 16.50,

C 31.06; H 4.05; N 36.34; S 27.67. C₃H₅N₃S Вычис-

16.79, 16.88, 24.82, 32.99 д (РСН2, 2JCP 130.5),

лено, % : C 31.30; H 4.34; N 36.52; S 27.82.

35.31, 36.88 д (PCН₂ ²J_CP117.6), 39.81, 60.27, 60.37,

61.20, 62.35, 62.43, 166.03, 168.37(COS), 169.72

2-[2-(Диэтоксифосфорил)этилиден]гидра-

(CONH). Найдено, %: C 35.08; H 5.47; N 6.73; P

зинкарбамидо(диэтоксифосфорил)тиоангидрид

16.65; S 7.72. C₁₁H₂₀O₇N₂P₂S. Вычислено, %: C

(6). К раствору 1 мл фосфонуксусного альдегида

34.19; H 5.18; N 7.25; P 16.06; S 8.29.

в 20 мл этилового спирта добавляли 1.5 г ацета-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 93 № 5 2023

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТРИЭТИЛФОСФОНАЦЕТАТА

715

та натрия, растворенного в 20 мл воды. Получен-

Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Колесникова И.Н.,

ную смесь нагревали на водяной бане до полного

Присяжной М.В., Каратеев Г.Г., Зефиров Н.С. //

Изв. РАН. Cер. хим. 2010. Т. 59. № 2. С. 409;

растворения. К полученной смеси добавляли 0.52

Matveeva E.D., Podrugina T.A., Kolesnikova I.N.,

г гидрохлорида тиосемикарбазида, затем посте-

Prisyazhnoi M.V., Karateev G.G., Zefirov N.S. // Russ.

пенно нагревали до 80°С и выдерживали в тече-

Chem. Bull. 2010. Vol. 59. N 2. P. 418. doi 10.1007/

ние 6 ч. После охлаждения смесь обрабатывали

s1172-010-0095-2

диэтиловым эфиром. Кристаллы, образовавшиеся

Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Колесникова И.Н.,

из эфирной вытяжки, отфильтровывали и сушили.

Зефиров Н.С. // Изв. РАН. Cер. хим. 2010. Т. 59. № 2.

Выход 1 г (82%), т. пл. 165°С. Спектр ЯМР ¹Н (ДМ-

С. 403; Matveeva E.D., Podrugina T.A., Kolesniko-

СО-d₆), δ, м. д.: 1.24-1.2.6 м (12H, CH₃, ³J_HH7.2 Гц),

va I.N., Zefirov N.S. // Russ. Chem. Bull. 2010. Vol. 59.

2.85 к (2H, PCH₂, ²J_HP 20.0 Гц), 3.92-4.03 м (8H,

N 2. P. 411. doi 10.1007/s1172-010-0094-3

CН₂O, ³J_HH 7.2 Гц), 7.28 д (1H, CH=, ³J_HH 13.0, ³J_HP

Mатвеева Е.Д., Подругина Т.А., Шарутин И.В.,

11.0 Гц), 7.34 с (1H, NH), 7.56 с (1H, =NH). Спектр

Зефиров Н.С. // Изв. РАН. Cер. хим. 2012. Т. 61. № 2.

С. 384; Matveeva E.D., Podrugina T.A., Sharution I.V.,

ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ_С, м. д.: 16.54, 16.61, 16.78,

Zefirov N.S. // Russ. Chem. Bull. 2012. Vol. 61. N 2 P.

17.21, 19.09, 29.91 д (РСН2, 2JСP 130.2), 31.69,

386. doi 10.1007/s11172-012-0054-1

61.21, 61.30 (ОСН2, 3JCP 10.0 Гц), 62.10, 62.19,

Певзнер Л.М., Ремизов Ю.О., Петров М.Л. // ЖОХ.

138.49, 138.61, 162.36, 178.27 (N=C-S). Найде-

2015. T. 85. № 1. С. 67; Pevzner L.M., Remizov Yu.O,

но, %: C 34.58; H 6.97; N 9.43; S 7.76; P 15.03.

Petrov М.L. // Russ. J. Gen. Chem. 2015. Vol. 85. N 1.

C₁₁H₂₅O₆N₃SP₂. Вычислено, %: C 33.93; H 6.42; N

P. 61. doi 10.1134/S1070363215010119

10.79; S 8.22; P 15.93.

Аюбова М.Р., Аллахвердиева Г.Э., Исмаилов В.М. //

Молодой ученый. 2020. № 4(94). С. 1.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

10.

Pat. US 11547712.2023.B2

11.

Bosch J., Salas M., Amat M., Alvares M., Adrover B. //

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

Tetrahedron. 1991. Vol. 47. N 28. P. 5269. doi

интересов.

10.1016/50040-4020(01087138-6

12.

Rabasso N., Fadel A. // Synthesis. 2008. Vol. 15.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

P. 2353. doi 10.1055/s-2008-1067130

1. Diel P., Maier L.

// Phosphorus, Sulfur,

13.

Соколов В.Б., Аксиненко А.Ю., Горева Т.В., Епиши-

Silicon, Relat. Elem. 1988. Vol. 36. P. 85. doi

на Т.А., Габрельян А.В., Григорьев В.В. // ЖОХ.

10.1080/03086648808079002

2020. Т. 90. № 1. С. 42; Sokolov V.B., Aksienko A.Yu.,

2. Kafarski P., Lejczak B. // Phosphorus, Sulfur,

Coreva T.V., Epishina T.A., Gabrel’yan A.B., Grigo-

Silicon, Relat. Elem. 1991. Vol. 63. P. 193. doi

riev V.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2020. Vol. 90. N 1.

10.1080/104265091080029443

Р. 32. doi 10.1134/S1070363220010053

3. Antipin I.S., Stoikov I.I., Konovalov A.I. // Phosphorus,

14.

Шабан Радван, Исмаилов В.М., Юсубов Н.Н.,

Sulfur, Silicon, Relat. Elem. 1999. Vol. 144. P. 347. doi

Гулиев А.Н. // III Республиканская конференция

10.1080/10426509908546252

молодых ученых-химиков. Баку, 1988. C. 196.

4. Ahluwalia V.K., Aggarwae R. // Proc. Indian Nat. Sci.

15.

Schman T.J. // J. Heterocycl. Chem. 1983. Vol. 20. N 3.

Acad. 1996. Vol. 5. N 5. P. 369.

Р. 547. doi 10.1002/jhet.5570200312

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 93 № 5 2023

716

АЛЛАХВЕРДИЕВА и др.

Reactions of Triethyl Phosphonoacetate,

Bromoacetaldehyde Diethyl Acetal,

and (Diethoxyphosphoryl)acetaldehyde with Thiourea

and (Thio)semicarbazide

G. E. Allahverdiyeva^a, V. M. Ismailov^b, I. A. Mamedov^b, and N. N. Yusubovb,*

^aGanja State University, Gandja, AZ-2000 Azerbaijan

^bBaku State University, Baku, AZ-1148 Azerbaijan

*e-mail: yniftali@gmail.com

Received September 29, 2022; revised April 3, 2023; accepted April 5, 2023

Condensation of thiocarbamide with triethyl phosphonoacetate leads to S-phosphorylated 2-ethoxy-4-oxo-

3,4,5-trihydro-1,5,2-diazaphosphinine-2-oxide, an isostere of thiobarbiturate. Under similar conditions, triethyl

phosphonoacetate reacts with semicarbazide with the intermediate formation of 2-(diethoxyphosphorylacetyl)

hydrazine-1-carboxamide, which forms a triazine upon cleavage of the P-C bond and 1,2,3-phosphadiazole

upon cleavage of the C-N bond. Under analogous conditions, the condensation of triethyl phosphonoacetate

with thiosemicarbazide proceeds with cleavage of the Р-С bond and heterocyclization with the formation of the

1,3,4-thiadiazine derivative. Upon condensation of bromoacetaldehyde diethyl acetal with thiosemicarbazide,

4H-1,3,4-thiadiazine-2-amine was formed. (Diethoxyphosphoryl)acetaldehyde reacts with thiosemicarbazide

under the same conditions in a ratio of 1:2, forming a linear product, thiophosphatoiminohydrazone of (diethoxy-

phosphoryl)acetaldehyde.

Keywords: triethyl phosphonoacetate, (diethoxyphosphoryl)acetaldehyde, bromoacetaldehyde diethylacetal,

(thio)semicarbazides, phosphadiazine, thiadiazine

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 93 № 5 2023