ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2023, том 59, № 5, с. 596-602

УДК 547.73 + 543.51

МАСС-СПЕКТРЫ НОВЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ: XXV.¹

ИССЛЕДОВАНИЕ N-(5-АМИНО-2-ТИЕНИЛ)-

ТИОМОЧЕВИН МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ

ИОНИЗАЦИИ

ФГБУН «Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН», Россия, 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1

*e-mail: klyba@irioch.irk.ru

Поступила в редакцию 11.05.2022 г.

После доработки 22.05.2022 г.

Принята к публикации 24.05.2022 г.

Впервые изучены масс-спектры ранее неизвестных N-(5-амино-2-тиенил)тиомочевин, получаемых в 1

препаративную стадию из пропаргиламинов и изотиоцианатов, и выявлены основные закономерности

их фрагментации в условиях электронной ионизации (70 эВ). Все исследуемые тиенилтиомочевины

образуют молекулярный ион (I_отн 7-61%), общим направлением фрагментации которого (за исключе-

нием N-[5-(диэтиламино)-2-тиенил]-N,N'-дифенилтиомочевины) является разрыв связи R¹N-C(=S) с

образованием иона [M - R²NHCS]⁺, пик которого имеет высокую интенсивность (I_отн 35-85%). Доми-

нирующее направление фрагментации молекулярного иона N-[5-(диэтиламино)-2-тиенил]-N,N'-дифе-

нилтиомочевины связано с деградацией тиофенового цикла по связям C²-S и C⁴-C⁵. Для N-(5-пирроли-

дин-1-ил-2-тиенил)- и N-(5-пиперидин-1-ил-2-тиенил)тиомочевин характерно протекание интенсивных

специфических процессов перегруппировки, проявляющихся в появлении неожиданных каналов пер-

вичной фрагментации молекулярного иона, основным из которых является элиминирование молекулы

N,N'-диметилкарбодиимида.

Ключевые слова: N-(5-амино-2-тиенил)тиомочевины, электронная ионизация, масс-спектры, молеку-

лярные ионы, фрагментация

DOI: 10.31857/S0514749223050051, EDN: DQNLPF

ВВЕДЕНИЕ

туры и свойств - важная задача. Разработанная

нами и успешно развиваемая оригинальная мето-

Арил- и гетарилтиомочевины, включая тиенил-

дология однореакторной сборки тиофенового ядра

тиомочевины, играют важную роль как перспек-

из алленовых или ацетиленовых карбанионов и

тивные объекты для биологических исследований

изотиоцианатов обеспечивает простой выход к но-

[2-7], органические катализаторы [8, 9] и струк-

вым семействам функционализированных тиофе-

турные блоки для гетероциклического синтеза

нов, в том числе с тиомочевинными и изотиомоче-

[10-13] и материаловедения [14-16]. Однако ряд

винными заместителями [20, 21].

доступных тиенилтиомочевин, основным методом

получения которых является присоединение тие-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

ниламинов к изотиоцианатам [17, 18] или аминов

Ранее [1] мы описали синтез и распад молеку-

к тиенилизотиоцианатам [19], относительно неве-

лярных ионов N-(3-метокси-2-тиенил)-, N-[3-(1-

лик. Поэтому разработка оригинальных и удобных

этоксиэтокси)-2-тиенил]- и N-[3-(1Н-пиррол-1-

подходов к их синтезу, а также изучение их струк-

ил)-2-тиенил]изотиомочевин в условиях электрон-

¹ Сообщение XXIV см. [1].

ной ионизации.

596

МАСС-СПЕКТРЫ НОВЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ: XXV

597

Схема 1

1. BuLi, ТГФ-гексан

R₂N

NHR

2. R¹N=C=S

3. t-BuOK-ДМСО

R¹

4. R²N=C=S

1a-f

5. H₂O

R₂N = Et₂N, R¹ = Ph: R² = Me (a), Et (b), i-Pr (c), Ph (d);

R¹ = R² = Me: R₂N = пирролидин-1-ил (e), пиперидин-1-ил (f).

В настоящей работе в продолжение наших

далее отщепляет молекулу нитрила (R¹CN) и пре-

исследований масс-спектров гетероциклов мы

вращается в 2H-тиет-2-иминий (ион B, схема 2).

впервые изучили распад ранее неизвестных N-(5-

Для N-(5-пирролидин-1-ил-2-тиенил)- (1e) и

амино-2-тиенил)тиомочевин

1a-f в условиях

N-(5-пиперидин-1-ил-2-тиенил)- (1f) тиомочевин,

электронной ионизации (70 эВ). Соединения 1a-f

кроме образования иона А (схема 2), характерны

синтезированы в 1 препаративную стадию из мо-

дополнительные каналы первичной фрагмента-

нолитиированных третичных пропаргиламинов

ции молекулярного иона (схемы 3 и 4), один из

(N,N-диэтилпроп-2-ин-1-амина, 1-проп-2-ин-1-ил-

которых (ведущий к иону С) является основным

пирролидина и 1-проп-2-ин-1-илпиперидина) и

(схема 3). Образование катион-радикала 5-пирро-

изотиоцианатов (метил-, этил-, изопропил- и фе-

лидин-1-ил- и

5-пиперидин-1-илтиофен-3-тиола

нилизотиоцианатов) по разработанной нами мето-

(ион С), пик которого имеет максимальную ин-

дике (схема 1) [21].

тенсивность (I_отн 100%), связано с выбросом мо-

лекулы N,N'-диметилкарбодиимида, скорее всего,

При ионизации электронами тиенилтиомо-

из перегруппированного иона M_1+• (образование

чевины 1a-f образуют молекулярный ион (I_отн

которого, возможно, обусловлено внутримоле-

7-61%), фрагментация которого значительно

кулярной циклизацией по атому серы тионового

многообразнее, чем у описанных в предыдущем

фрагмента) (схема 3).

сообщении тиенилизотиомочевин (N-(3-алкокси-

Тогда как отщепление молекулы N-метил-

2-тиенил)- и N-[3-(1Н-пиррол-1-ил)-2-тиенил]-

имидотиокарбаматы) [1]. Общим направлением

ентиомочевины, вероятно, реализуется из пере-

группированного иона M_2+• (образующегося в ре-

распада исследуемых тиенилтиомочевин [за ис-

зультате циклизации по атому серы гетероцикла) и

ключением N-[5-(диэтиламино)-2-тиенил]-N,N'-

приводит к иону D (схема 4).

дифенилтиомочевины (1d)] является разрыв связи

R¹N-C(=S) с образованием радикала R²NHCS и

Интересно отметить, что при распаде молеку-

5-иминотиофен-2(5H)-иминия (ион А), который

лярного иона тиенилтиомочевин 1е и 1f фиксиру-

Схема 2

R₂N

NHR

R₂N

NR¹

-(R²NHCS)

-R¹CN

R¹

1, M⁺˙

a, m/z 319 (7)

m/z 245 (35)

m/z 142 (12)

b, m/z 333 (8)

m/z 245 (40)

m/z 142 (9)

c, m/z 347 (8)

m/z 245 (43)

m/z 142 (8)

e, m/z 255 (33)

m/z 181 (80)

m/z 140 (23)

f, m/z 269 (31)

m/z 195 (85)

m/z 154 (24)

R₂N = Et₂N, R¹ = Ph: R² = Me (a), Et (b), i-Pr (c),

R¹ = R² = Me: R₂N = пирролидин-1-ил (e), пиперидин-1-ил (f).

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023

598

КЛЫБА и др.

Схема 3

NHMe

N NHMe

-C₃H₆N₂

M⁺˙

M1+˙

1e, n = 1, 255 (33)

m/z 185 (100)

1f, n = 2, 269 (31)

m/z 199 (100)

-SH

m/z 152 (25)

m/z 166 (26)

ется нетипичный разрыв связи С_гет-N_зам с обеих

Дальнейшая фрагментация ионов G и H приво-

сторон гетероцикла. При этом в одном случае за-

дит к ионам J [m/z 88 (I_отн 68%)] и K [m/z 162 (I_отн

ряд локализуется на аминном заместителе в поло-

42%)], привносящим основной вклад в полный

жении 5 (ион F, m/z 70 и 84), в другом - на гетеро-

ионный ток (схема 5). Кроме этого, образуются ха-

цикле (ион E, m/z 152 и 166) (схема 4).

рактерные фенилсодержащие ионы с m/z 104 (I_отн

29%), m/z 103 (I_отн 19%) и m/z 77 (I_отн 100%).

В отличие от тиенилтиомочевин 1а-с, e, f, фраг-

ментация молекулярного иона N-[5-(диэтиламино)-

Из вышерассмотренных результатов очевидно,

2-тиенил]-N,N'-дифенилтиомочевины

(1d), пик

что на направление первичной фрагментации мо-

которого имеет наивысшую интенсивность (I_отн

лекулярного иона тиенилтиомочевин 1а-f суще-

61%) в ряду исследованных тиенилтиомочевин,

ственное или принципиальное влияние оказывают

протекает по 2 конкурирующим направлениям,

как аминный заместитель в положении 5, так и

связанным с деградацией тиофенового цикла по

заместители R¹ и R² в тиомочевинном фрагменте.

связям C²-S и C⁴-C⁵ [ион G, m/z 116 (I_отн 99%) и

ион H, m/z 265 (I_отн 81%)] и отрывом молекулы ди-

Как уже отмечалось выше, общим направле-

этиламина [ион I, m/z 308 (I_отн 45%)] (схема 5).

нием распада молекулярного иона тиенилтио-

Схема 4

E: m/z 152 (25)

m/z 166 (26)

D: m/z 167 (45)

m/z 181 (80)

F: m/z 70 (43)

m/z 84 (24)

N NHMe

M⁺˙

1e, n = 1, 255 (33)

M2+˙

1f, n = 2, 269 (31)

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023

МАСС-СПЕКТРЫ НОВЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ: XXV

599

Схема 5

H: m/z 265 (81)

K: m/z 162 (42)

-PhCN

-S

m/z 130 (28)

I: m/z 308 (45)

NHPh

-Et₂NH

Et₂N

1d, M⁺˙, 381 (61)

J: m/z 88 (68)

G: m/z 116 (99)

-C

2H4

мочевин 1а-с, e, f является образование иона А,

Для N-(5-пирролидин-1-ил-2-тиенил)- и N-(5-

дальнейшая фрагментация которого определяется

пиперидин-1-ил-2-тиенил)тиомочевин 1e и 1f пик

природой заместителя в положении 5 тиофеново-

иона А имеет наибольшую интенсивность (I_отн

го цикла. Так, для N-[5-(диэтиламино)-2-тиенил]-

80 и 85% соответственно). Для этих соединений,

тиомочевин 1а-с, кроме традиционного последо-

кроме представленного на схеме 2 направления

вательного элиминирования молекулы этилена из

фрагментации иона А (элиминирование молекулы

диэтиламинного заместителя (ион L, m/z 217) и

R¹CN), характерен отрыв аминного заместителя

от, скорее всего, изомерного иона А''', причём как

радикала HCS (ион M, m/z 172, предположительно

простой (ион O, m/z 111), так и с переносом прото-

имеющий структуру N-[2-(этилимино)циклопро-

на (ион P, m/z 112, схема 7).

пилиден]анилина), наблюдается выброс радикала

EtNHCH₂, приводящий к образованию устойчивой

Таким образом, анализ масс-спектров элек-

трициклической структуры - 2,3-дигидротиопи-

тронной ионизации N-(5-амино-2-тиенил)тиомо-

рано[2,3-b]индола (ион N) с m/z 187 (I_отн 100%)

чевин показал, что направление фрагментации как

(схема 6). Появление такого катион-радикала мож-

молекулярного иона, так и образованных из него

но объяснить, предположив изомеризацию иона А

осколочных ионов, зависит от строения и природы

в ион А' и/или А''.

заместителей в тиофеновом цикле, что приводит к

Схема 6

NPh

Et₂N

NPh

EtHN

EtN

1a-c, A

A''

-C₂H₄

-(EtHNCH₂)

EtHN

NPh

L: m/z 217

N: m/z 187

(27, 41, 58)

(100, 100, 100)

-(HCS)

EtN

NPh

M: m/z 172

(15, 11, 7)

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023

600

КЛЫБА и др.

Схема 7

P: m/z 112 (13, 10)

~ H

1e, f: A

A'"

O: m/z 111 (7, 10)

n = 1 (e), 2 (f).

появлению дополнительных каналов распада M^+•

минирование молекулы N-метилентиомочевины

(как в случае соединений 1е и 1f), либо к полной

(из перегруппированного иона M_2+•) и разрыв свя-

смене маршрута (как в случае соединения 1d).

зи С_гет-N_зам с обеих сторон гетероцикла, то есть

связей С_тиофен-NR₂ и С_тиофен-NR¹.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Первичный распад молекулярного иона N-[5-

Соединения 1 (с чистотой > 98%) синтезирова-

(диэтиламино)-2-тиенил]-N,N'-дифенилтиомоче-

ны по разработанной нами методике [21]. Масс-

вины протекает по 2 конкурирующим направле-

спектры положительных ионов электронной ио-

ниям, обусловленным деградацией тиофенового

низации (70 эВ) исследуемых соединений зареги-

цикла по связям C²-S и C⁴-C⁵ и отщеплением мо-

стрированы на приборе Shimadzu GCMS-QP5050A

лекулы диэтиламина.

(Япония) с системой прямого ввода образца DI-50

(масс-анализатор квадрупольный, диапазон детек-

БЛАГОДАРНОСТИ

тируемых масс 34-650 Дa). Температуру ионного

Работа выполнена с использованием оборудо-

источника и ввода образца подбирали так, чтобы

вания Байкальского аналитического центра кол-

обеспечить получение качественного масс-спек-

лективного пользования СО РАН.

тра, исключив при этом термическую деструкцию

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

вещества.

Клыба Людмила Васильевна, ORCID: https://

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

orcid.org/0000-0002-5521-3201

При ионизации электронами исследуемые

Санжеева Елена Ринчиновна, ORCID: https://

N-(5-амино-2-тиенил)тиомочевины образуют мо-

orcid.org/0000-0002-9776-2794

лекулярный ион (Iотн 7-61%), общим направ-

лением фрагментации которого (за исключе-

Недоля Нина Алексеевна, ORCID: https://

нием N-[5-(диэтиламино)-2-тиенил]-N,N'-дифе-

orcid.org/0000-0003-2614-7265

нилтиомочевины) является разрыв связи R¹N-

Тарасова Ольга Анатольевна, ORCID: https://

C(=S) с элиминированием радикала R²NHCS.

orcid.org/0000-0003-4895-3217

Для N-(5-пирролидин-1-ил-2-тиенил)- и N-(5-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

пиперидин-1-ил-2-тиенил)тиомочевин характерно

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

протекание интенсивных процессов перегруппи-

тересов.

ровки, проявляющихся в появлении новых неожи-

данных каналов первичной фрагментации моле-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

кулярного иона, среди которых элиминирование

1. Клыба Л.В., Санжеева Е.Р., Недоля Н.А., Тарасо-

молекулы N,N'-диметилкарбодиимида (из пере-

ва О.А. ЖОрХ. 2023, 59, 62-72. [Klyba L.V., San-

группированного иона M_1+•) с образованием устой-

zheeva E.R., Nedolya N.A., Tarasova O.A. Russ.

чивого катион-радикала

5-пирролидин-1-ил- и

J. Org. Chem.

2023,

59,

38-46.] doi

10.1134/

5-пиперидин-1-илтиофен-3-тиола (I_отн 100%), эли-

S1070428023010037

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023

МАСС-СПЕКТРЫ НОВЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ: XXV

601

Katritzky A.R., Witek R.M., Rodriguez-Garcia V.,

1036-1040. [Zborovskii Yu., Orysyk V., Staninets V.,

Mohapatra P.P., Rogers J.W., Cusido J., Abdel-Fat-

Rusanov E., Chernega A. Russ. J. Org. Chem. 2007, 43,

tah A.A.A., Steel P.J. J. Org. Chem. 2005, 70, 7866-

1030-1034.] doi 10.1134/S1070428007070159

7881. doi 10.1021/jo050670t

13.

Liu M., Zeng M.-T., Xu W., Chang C.-Z., Liu X.,

Steppeler F., Iwan D., Wojaczyńska E., Wojaczyńs-

Zhu H., Li Y.-S., Dong Z.B. J. Chem. Res. 2017, 41,

ki J. Molecules.

2020,

25,

401. doi

10.3390/

165-167. doi 10.3184/174751917X14878812592733

molecules25020401

14.

Raposo M.M.M., García-Acosta B., Ábalos T., Cale-

ro P., Martínez-Máñez R., Ros-Lis J.V., Soto J. J. Org.

Al-Omran F., El-Khair A.A. J. Heterocycl. Chem. 2004,

41, 909-914. doi 10.1002/jhet.5570410610

Chem. 2010, 75, 2922-2933. doi 10.1021/jo100082k

15.

Malashikhin S.A., Baldridge K.K., Finney N.S. Org.

D’Cruz O.J., Samuel P., Uckun F.M. Biol.

Lett. 2010, 12, 940-943. doi 10.1021/ol902902m

Reproduct.

2004,

71,

2037-2047. doi

10.1095/

biolreprod.104.032870

16.

Odago M.O., Colabello D.M., Lees A.J. Tetrahedron.

2010, 66, 7465-7471. doi 10.1016/j.tet.2010.07.006

Kang I.-J., Wang L.-W., Lee C.-C., Lee Y.C., Chao Y.-S.,

Hsu T.-A., Chern J.-H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009,

17.

Cannito A., Perrissin M., Luu Duc C., Huguet F.,

19, 1950-1955. doi 10.1016/j.bmcl.2009.02.048

Gaultier C., Narcisse G. Eur. J. Med. Chem. 1990, 25,

635-639. doi 10.1016/0223-5234(90)90128-P

Shakeel, A., Altaf, A.A., Qureshi, A.M., Badshah, A. J.

Drug Des. Med. Chem. 2016, 2, 10-20. doi 10.11648/

18.

El-Kashef H., Farghaly A.-R., Al-Hazmi A., Terme T.,

Vanelle P. Molecules.

2010,

15,

2651-2666. doi

j.jddmc.20160201.12

10.3390/molecules15042651

Kataja A.O., Koskinen A.M.P. Arkivoc. 2010, ii, 205-

19.

McCarthy W.C., Foss L.E. J. Org. Chem. 1977, 42,

223. doi 10.3998/ark.5550190.0011.216

1508-1510. doi 10.1021/jo00429a004

Cai X.-H., Xie B. Arkivoc. 2013, i, 264-293. doi

20.

Недоля Н.А., Тарасова О.А., Клыба Л.В., Дмитрие-

10.3998/ark.5550190.p007.839

ва Г.В., Трофимов Б.А. Тезисы III Международной

10.

Grehn L. J. Heterocycl. Chem. 1978, 15, 81-87. doi

конференции

«Химия гетероциклических соеди-

10.1002/jhet.5570150118

нений», посвященной 95-летию со дня рождения

11.

Boehm R., Mueller R., Lohmann D., Laban G. Пат.

профессора Алексея Николаевича Коста. Москва,

240892 A1 19861119 (1986). Германия. С.А. 1987,

18-21 октября, 2010, 146.

107, 77829n.

21.

Tarasova O.A., Nedolya N.A., Vvedensky V.Yu.,

12.

Зборовский Ю.Л., Орысык В.В., Станинец В.И.,

Brandsma L., Trofimov B.A. Tetrahedron Lett. 1997,

Русанов Э.Б., Чернега А.Н. ЖОрХ.

2007,

43.

38, 7241-7242. doi 10.1016/s0040-4039(97)01680-8

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023

602

КЛЫБА и др.

Mass-spectra of New Heterocycles: XXV.

Electron Impact Study of N-[5-Amino-2-thienyl]thioureas

L. V. Klyba*, E. R. Sanzheeva, N. A. Nedolya, and O. A. Tarasova

Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences,

ul. Favorskogo, 1, Irkutsk, 664033 Russia

*e-mail: klyba@irioch.irk.ru

Received May 11, 2022; revised May 22, 2022; accepted May 24, 2022

The mass spectra of previously unknown N-(5-amino-2-thienyl)thioureas obtained in one preparative step

from propargylamines and isothiocyanates were studied for the first time, and the main patterns of their frag-

mentation under electron ionization conditions (70 eV) were revealed. All thienylthioureas studied form a

molecular ion (I_rel 7-61%), whose general direction of fragmentation {with the exception of N-[5-(diethylami-

no)-2-thienyl]-N,N'-diphenylthiourea} is the breaking of the R¹N-C(=S) bond with the formation of the [M -

R²NHCS]⁺ ion, the peak of which has a high intensity (I_rel 35-85%). The dominant direction of fragmentation

of the molecular ion N-[5-(diethylamino)-2-thienyl]-N,N'-diphenylthiourea is associated with the degradation

of the thiophene cycle by C₂-S and C₄-C₅ bonds. For N-(5-pyrrolidine-1-yl-2-thienyl)- and N-(5-piperidine-1-

yl-2-thienyl)thioureas are characterized by the course of intensive specific rearrangement processes, manifested

in the appearance of unexpected channels of primary fragmentation of the molecular ion, the main of which is

the elimination of the molecule N,N'-dimethylcarbodiimide.

Keywords: N-(5-amino-2-thienyl)thioureas, electron ionization, mass spectra, molecular ions, fragmentation

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 59 № 5 2023