Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_2_2010_73_75_34


European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 73‐75 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.2.73‐75.34 

   

 

European Journal of Chemistry 
Journal homepage: www.eurjchem.com 

 
     

Synthesis, characterization and crystal structure of  
1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4 aminosulfonylphenyl)thiourea 

Aamer Saeeda,* Amara Mumtaza and Ulrich Flörkeb 

a Department of Chemistry, Quaid­I­Azam University, Islamabad, 45320, Pakistan 
b Department Chemie, Fakultät fur Naturwissenschaften, Universitat Paderborn, Warburgerstrasse 100, D­33098, Paderborn, Germany 

*Corresponding author at: Department of Chemistry, Quaid­I­Azam University, Islamabad, 45320, Pakistan. Tel.: +92.51.90642128; fax: +92.51.90642241.                 
E­mail address: aamersaeed@yahoo.com (A. Saeed). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 4 April 2010 
Received in revised form: 9 April 2010 
Accepted: 9 April 2010 
Online: 30 June 2010 

KEYWORDS 

  An  efficient  synthesis  of  the  title  compound,  1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4‐aminosulfonyl
phenyl)thiourea,    was  carried  out  by  reaction  of  4‐methylbenzoyl  chloride  with  potassium
thiocyanate in acetone to afford 4‐methylbenzoyl isothiocyanate in situ followed by treatment
with  sulfanilamide.  The  structure  was  confirmed  by  spectroscopic  data  and  elemental
analyses. The molecular structure was determined from single crystal X‐ray diffraction data. It
crystallizes in the monoclinic space group P21/n with unit cell dimensions of a = 4.8116(9) Å,
b = 17.150(3) Å, c = 18.677(3) Å,  = 96.487(4) °, and V = 1531.4(5) Å3. Thiourea  

Sulfonyl thiourea 
Single crystal X‐ray diffraction 

 
1. Introduction 
 

1,3‐disubstitued thioureas are extremely versatile building 
blocks for the synthesis of a variety of heterocyclic compounds 
and  exhibit  a  wide  spectrum  of  bioactivities.  N,N‐Dialkyl‐N‐
aroyl  thioureas  are  efficient  ligands  for  the  separation  of 
platinum  group  metals  [1].  1,3‐Dialkyl  or  diaryl  thioureas 
exhibit  significant  antifungal  activity  against  plant  pathogens 
Pyricularia oryzae and Drechslera oryzae [2]. 1‐Benzoyl‐3‐(4,6‐
disubstituted‐pyrimidin‐2‐yl)thioureas  display  excellent 
herbicidal activity  [3]. Acyl  thioureas are well known for  their 
superior  pesticidal,  fungicidal,  antiviral  and  plant  growth 
regulating  activities  [4].  1‐Aroyl‐3‐arylthioureas  have  recently 
been  used  in  the  synthesis  of  imidazole‐2‐thiones  and  imino 
thiazolines [5,6]. 

Sulfanilamide  and  its  derivatives  are  still  widely  used  in 
chemotherapy  effectively  against  a  broad  range  of 
microorganisms  [7‐8].  These  are  true  anti‐metabolites;  they 
block  a  specific  step  in  the  biosynthetic  pathway  of  folic  acid 
[9]. More  than 12000 sulfonyl  thiourea derivatives are known 
and some of them are very potent hypoglycemic agents due to 
their  ability  to  stimulate  the  release  of  insulin  from  the 
pancreatic islets. Examples of the first generation sulfonylureas 
include carbutamide, the first sulfonylurea used as an effective 
oral  hypoglycemic  agent  which  is  more  effective  than  IPTD, 
tolbutamide,  chlorpropamide,  tolazamide  and  those  as  the 
second  generation  are  glyburide  and  glipizide.  The  present 
work aimed at appending the sulfanilamide moiety to thiourea 
nucleus  in order  to combine their beneficial effects  in a single 
structure  with  expected  bioactivities  including  anticancer 
activity.  

The  title  compound,  1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4‐amino 
sulfonylphenyl)thiourea,  belong  to  a unique  class of  thioureas 
in  which  the  free  aniline  nitrogen  is  incorporated  into  the 

thiourea  structure  compared  to  all  other  known  urea 
derivatives which involve the sulfonamide amino group as part 
of the thiourea moiety. 

 
2. Experimental 
 
2.1. Instrumentation 
 

Melting  points  were  recorded  using  a  digital  Gallenkamp 
(SANYO) model MPD.BM 3.5 apparatus and are uncorrected. 1H 
and  13C  NMR  spectra  were  determined  as  chloroform‐d 
solutions  using  a  Bruker  AM‐300  spectrophotometer..  FTIR 
spectra were recorded on an FTS 3000 MX spectrophotometer. 
Mass  spectra  was  acquired  (EI,  70eV)  on  a  MAT  312 
instrument,  and  elemental  analyses  were  conducted  using  a 
LECO‐183 CHNS analyzer. Crystallographic data were collected 
on a Bruker‐AXS SMART APEX CCD diffractometer. The crystal 
structure was solved by direct methods. H‐atoms were located 
from  difference  Fourier  maps  and  then  refined  at  idealized 
positions  with  riding  model.  Details  on  data  collection  and 
refinement are given in Table 1.  
 
2.2. Synthesis 
 

A  solution  of  4‐methylbenzoyl  chloride  (10  mmol)  in 
acetone  (50  mL)  was  added  dropwise  to  a  suspension  of 
potassium thiocyanate  (10 mmol)  in acetone (30 mL) and  the 
reaction mixture was refluxed for 30 min. After cooling to room 
temperature, a solution of sulfanilamide (10 mmol)  in acetone 
(10 mL) was added and the resulting mixture was refluxed for 
3  h  (Scheme  1).  The  reaction  mixture  was  poured  into  cold 
water  and  the  precipitated  thiourea  was  recrystallized  using 
aqueous methanol.  Yield  =  (1.33  g,  64%).  Rf  =  0.7; M.p.:  209‐
210oC.  IR  (cm−1): 1590  (arom. C=C), 1663  (C=O), 3317  (N−H), 
1263 (C=S), 1158 (C−N), 1334 (S=O). 



74  Saeed et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 73­75 
 

 

   

Scheme 1 
 

 
 

Figure 1. Molecular structure of the title compound with the atom‐numbering scheme. Displacement ellipsoids plotted at 50% probability level.
 

 
Table 1.   Crystal data and structure refinement  for 1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐
(4‐aminosulfonylphenyl)thiourea. 
Empirical formula   C15H15N3O3S2 
Formula weight   349.42
Temperature   120(2) K 
Wavelength   0.71073 Å 
Crystal system   Monoclinic 
Space group, Z   P 21/n, 4 
Unit cell dimensions  a = 4.8116(9) Å. 

b = 17.150(3) Å  
c = 18.677(3) Å. 
= 96.487(4)°. 

Volume  1531.4(5) Å3 
Density (calculated)  1.516 Mg/m3 
Absorption coefficient  0.366 mm‐1 
F(000)  728 
Crystal size  0.49 x 0.20 x 0.05 mm3 
Theta range for data collection  1.62 to 27.87° 
Index ranges  ‐6 ≤ h ≤ 6 

‐22 ≤ k ≤ 22 
‐17 ≤ l ≤ 24 

Reflections collected  13460
Independent reflections  3665 [R(int) = 0.0435] 
Completeness to theta = 27.87°  99.9 % 
Absorption correction  Semi‐empirical from equivalents
Max. and min. transmission  0.9819 and 0.8409 
Refinement method  Full‐matrix least‐squares on F2
Data / restraints / parameters  3665 / 1 / 217 
Goodness‐of‐fit on F2  1.019
Final R indices [I>2sigma(I)]  R1 = 0.0437, wR2 = 0.1012 
R indices (all data)  R1 = 0.0602, wR2 = 0.1089 
Largest diff. peak and hole  0.409 and ‐0.263 e.Å‐3 
Measurement  Bruker SMART APEX CCD diffractometer
Program system  SAINT
Structure determination  Direct methods (SHELXL‐97, SHELXTL)
CCDC   679109  
 
3. Results and Discussion 
 

4‐Methylbenzoyl  chloride  (1)  was  obtained  from  the 
corresponding acid according to the standard procedure. It was 
then treated in a 1:1 molar ratio with potassium thiocyanate in 
dry  acetone  to  afford  the  4‐methylbenzoyl  isothiocyante 

intermediate  which  was  not  separated.  Condensation  of  the 
latter  with  an  equimolar  quantity  of  sulfanilamide  (2)  in 
anhydrous  acetone  furnished  the  1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4‐
aminosulfonylphenyl)thiourea (3) in 91% yield (Scheme 1).  

Colorless  crystals  of  1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4‐amino 
sulfonylphenyl)thiourea,  suitable  for  X‐ray  analysis,  were 
obtained  by  slow  evaporation  from  ethyl  acetate/petroleum 
ether (1:2) solvent mixture. The thiourea was characterized by 
typical  IR  stretching  vibrations  of  N−H  at  3318  cm−1,  C=O  at 
1663  cm−1,  C=S  at  1263  cm−1,  C−N  at  1154  cm−1,  and  S=O  at 
1334 cm−1 in addition to the aromatic ring at 1590 cm−1.  

In 1H NMR the singlet for the aromatic methyl appeared at  
2.43 and the characteristic broad singlets at  9.19 and  12.76 
for  the  protons  of  N1  and N3  respectively.  The  signals  for  the 
aromatic protons were also noted. 13C NMR showed peaks at  
23.9 for the aromatic methyl and at  170.3 and  179.4 for C=O 
and C=S respectively. Mass spectrum of the compound showed 
the molecular ion peak at m/z 304. The major fragment at m/z 
168.9  (50  %)  was  derived  from  the  N‐McLafferty 
rearrangement and  the base peak at m/z  119 originated  from 
the 4‐methylbenzoyl cation. 

The molecular  structure of  the  title  compound  is depicted 
in  Figure  2.  Table  1  gives  the  crystal  data  and  the  structure 
refinement;  selected  bond  lengths  and  angles  as  well  as 
hydrogen  bonds  are  presented  in  Table  2.  The  torsion  angles 
C7‐N2‐C8‐O1 of 2.3(3)° and C8‐N2‐C7‐N1 of –6.1(3)° reflect the 
almost planar conformation of the molecule with respect to the 
thiocarbonyl and carbonyl parts. The two aromatic rings form a 
dihedral  angle  of  42.82(8)°  and  the  associated  N2‐C8‐C9‐C10 
torsion angle  is 9.6(3)°. Bond parameters (Table 1)  in general 
are  typical  for  this  type  of  a  compound.  Similar  geometric 
parameters are valid for the related molecular structures of 1‐
(4‐Methylbenzoyl)‐3‐(4‐nitro/halogeno‐phenyl)thiourea  [9‐
11];  the  most  distinct  difference  is  reflected  by  the  dihedral 
angles between the aryl rings: for the nitro compound [11] it is 
28.1(1)°, for the Br [12] and the Cl compounds [10] it measures 
14.3(1)° and 30.5(1)°, respectively. Strong intermolecular N(3)‐



Saeed et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 73­75  75 
 

 
 

H…O(2) hydrogen bonds link molecules to head‐to‐head dimers 
that are stacked along [100] (Table 2). 
 
Table 2. Selected geometric parameters (Å, °) for 1‐(4‐methylbenzoyl)‐3‐(4‐
aminosulfonylphenyl)thiourea. 
Bond lengths 
S1‐C7  1.656(2) 
C1‐N1  1.411(3) 
C7‐N1  1.346(2) 
C7‐N2  1.394(2) 
C8‐N2  1.374(2) 
C8‐O1  1.230(2) 
C8‐C9  1.479(3) 
S2‐C4  1.7607(19) 
S2‐N3  1.6172(19) 
H3‐H2  0.88(3) 
H2….O2  2.18(3) 
N3….O2  3.016(3) 

Bond Angles 
C1‐N1‐C7  128.50(17) 
N1‐C7‐N2  114.38(17) 
C7‐N2‐C8  128.47(16) 
N2‐C8‐C9  117.40(17) 
N3‐H2….O2  158(2) 
 
Acknowledgement  
 

A.M.  gratefully  acknowledges  a  research  scholarship  from 
HEC  Islamabad  under  HEC  Indigenous  PhD  Scholarship  5000 
Scheme. 
 
Supplementary material 
 

CCDC‐679109 contains the supplementary crystallographic 
data  for  this paper. These data can be obtained  free of charge 
via  www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif,  or  by  e‐mailing 
data_request@ccdc.cam.ac.uk, or by contacting The Cambridge 
Crystallographic  Data  Centre,  12  Union  Road,  Cambridge 
CB21EZ, UK; fax: +44(0)1223‐336033. 
 
References  
 
[1]. Koch, K.R. Coord. Chem. Rev.2001, 216­217, 473‐488  
[2]. Krishnamurthy,  R.;  Govindaraghavan,  S.;  Narayanasamy,  J.  Pesticide 

Science 1999, 52, 145‐151. 
[3]. Sijia, X.; Liping, D.; .Shaoyong, C.; Liangbin, J. Chem. J. Internet 2003, 5, 

67‐70. 
[4]. Wang, X‐C.; Wang, V.; Quan, Z‐J.; Wang, M‐G.; Li, Z. J. Chem. Res., 2005, 

61, 689‐690. 
[5]. Saeed, A.; Parvez, M. J. Heterocyl. Chem. 2006, 43, 1027‐1030.  
[6]. Snieckus, V; Chem. Rev. 1990, 90, 879‐933  
[7]. Bestmann, H.J.; Kern, F.; Schafer, D.; Witschel, M.C. Angew. Chem.  Int. 

Ed. Engl. 1992 31, 795‐796. 
[8]. Stokstad, E. L. R.; Jãoekes, T. H. J. Nutr. 1987, 117; 1335‐1341. 
[9]. Botet, J.; Mateos, L.; Revuelta, J. L; Santos, M. A. Eukaryotic Cell, 2007, 

2102–2111. 
[10]. Saeed, A.; Flörke, U. Acta Cryst. 2006, E62, o2924‐ o2924. 
[11]. Yusof, M. S. M.; Hamid, M. A.; Ramli, R. N. H. R.; Yamin, B. M. Acta Cryst. 

2006, E62, o2131‐ o2131. 
[12]. Saeed, A.; Flörke, U. Acta Cryst. 2006, E62, o5036‐o5036.