Исследование производных 8-аминохинолина методом хроматомасс-спектрометрии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 547. 831.6 + 543. 51
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ 8-АМИНОХИНОЛИНА МЕТОДОМ ХРОМАТОМАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Д. Г. Ким, Е. В. Бердникова, Т.В. Мосунова
Методом хроматомасс-спектрометрии установлено, что
8-аллиламинохинолин и 8-диаллиламинохинолин при нагревании претерпевают амино-перегруппировку Кляйзена с образованием 7-аллил-8-аминохинолина и 7-аллил-8-аллиламинохинолина соответственно. В масс-спектрах производных 8-аминохинолина имеются пики соответствующие молекулярному иону, хинолину и 8-аминохинолину.
Ключевые слова: 8-аминохинолинн, 8-аллиламинохинолин, 8-диаллил-аминохинолин, 8-ацетиламинохинолин, 8-аллилацетиламинохинолин, 2-метил-2,3-дигидро-Ш-пирроло[3,2^]хинолин, хроматомасс-спектрометрия, перегруппировка Кляйзена.
Введение
Производные 8-аминохинолина обладают противомалярийной, антимикробной, цитотоксиче-ской активностью [1−3]. В литературе имеются данные о синтезах производных 8-аминохинолина и их спектрах ЯМР. В то же время практически отсутствуют сведения об их масс-спектрах. В базе данных NIST имеется лишь масс-спектр 8-аминохинолина (1).
Целью данной работы является исследование 8-аллиламинохинолина (2), 8-диаллиламинохинолина (3), 8-ацетиламинохинолина (4), 8-аллилацетиламинохинолина (5), и 2-метил-2,3-дигидро-1#-пирроло[3,2-й]хинолина (6) методом хроматомасс-спектрометрии (ХМС).
Обсуждение результатов
Ранее [4] было показано, что 8-аминохинолин (1) реагирует с аллилбромидом в присутствии щелочи с образованием смеси 8-аллиламинохинолина (2) (М=184) и 8-диаллиламинохинолина (3) (М=224). В настоящей работе эта смесь была исследована методом ХМС. На хроматограмме имеются 2 пика с m/z 184 и 2 пика c m/z 224. Это обусловлено тем, что при хроматографировании (температура инжектора 200 °С) соединения 2 и 3 претерпевают частично перегруппировку Кляйзена с образованием 7-аллил-8-аминохинолина и 7-аллил-8-аллиламинохинолина соответственно (схема 1).
Схема 1. Аллилирование 8-аминохинолина
Известно, что N-метиланилин имеет меньшую температуру кипения, чем 2-метиланилин [5]. Это позволило нам предположить, что аллил 2 и диаллил 3 будут иметь меньшую температуру кипения, чем соответствующие продукты перегруппировки, т. е. меньшее время удерживания на хроматограмме.
В масс-спектре аллиламина 2 (рис. 1, таблица) имеется пик молекулярного иона (М=184) и пики, соответствующие элиминированию нейтральных молекул этена, этана, пропена, аллена и радикалов метила, винила и аллила. Максимальным является пик [M-CH3] с m/z 169, соответствующий элиминированию метильного радикала и образованию ароматического катиона пирази-нохинолиния А. Пик с m/z 156 соответствует элиминированию молекулы этилена с образованием катион-радикала дигидроимидазо[5,4,3-т/]хинолиния B, который в свою очередь при элиминировании атома водорода образует катион имидазохинолиния B1, а при элиминировании молекулы водорода — катион-радикал имидазохинолиния B2. При элиминировании винильного радикала образуется катион дигидроимидазо[5,4,3-т/]хинолиния B3. Пики с m/z 142, 143 и 144 соответствуют элиминированию пропена, аллил-радикала и аллена и образованием катион-радикала[1,2]азетино[4,3,2-т/]хинолиния, катиона 1Н-[1,2]азетино[4,3,2-т/]хинолиния и катион-радикала 8-аминохинолина соответственно (схема 2).
I, % 600 000
129
500 000
400 000
300 000
200 000
100 000
41
51 63

78 89
m/z-& gt-
I- 1 '- 1 1 I 11 1 11 I 40 60 80
102
. 33
116
Т
156
142

184
ш
87 199
X
100 120 140 160 180 200 Рис. 1. Масс-спектр 8-аллилаинохинолина
Данные масс-спектров исследованных соединений
Соединение Характеристики ионов: m/z (I, %)
2 (C12H12N2) 184 [M]+ (53), 183 [M-H]+ (28), 181 (8), 170 (13), 169 [M-CH3]+ (100), 168 (25), 167 (8), 157 (30), 156 [M-C2H4]+ (33), 155 (28), 154 (15), 144 [M-C3H4]+ (9), 143 [M-C3H5]+ (10), 142 [M-C3H6]+ (13), 130 (18), 129 [M-C3H5N]+ (90), 128 (25), 117 (8), 116 (15), 103 (8), 102 (19), 101 (11), 89 (11), 78 (10), 77 (9), 76 (8), 75 (8), 63 (9), 51 (9)
3 (C15H16N2) 224 [M]+ (10), 184 (14), 183 [M-C3H5]+ (100), 181 (13), 168 (15), 167 (8) 166 (9), 156 (9), 155 (10), 144 [C^N^f (8), 129 [C^Nf (21), 128 (11), 102 (10), 101 (6)
4 (C11H10N2O) 186 [M]+ (23), 183 (11), 171 [M-CH3]+ (22), 145 (11), 144 [C9H8N2]+ (100), 129 [C9H7N]+ (5), 117 (18), 116 (12), 101 (5), 90 (6), 89 (9), 63 (5), 43 (7)
5 (C14H14N2O) 226 [M]+ (& lt- 5), 211 [M-CH3]+ (& lt- 5), 184 (15), 183 [M-C2H3O]+ (100), 181 (10), 169 (25), 168 (19), 167 (31), 166 (7), 156 (11), 155 (14), 154 (11), 153 (9), 144 [C9H8N2]+ (9), 142 (8), 130 (6), 129 [C9H7N]+ (34), 128 (12), 117 (5), 116 (6), 102 (11), 101 (8), 89 (5), 77 (6), 43 (12)
6 (C12H12N2) 184 [M]+ (14), 183 [M-H]+ (100), 181 (12), 168 [M-CH4]+ (12), 166 (6), 156 [M-C2H4]+ (7), 155 (8), 154 (15), 144 [M-C3H4]+ (7), 129 [M-C3H5N]+ (14), 128 (9), 102 (5), 91 (14)
Пики с интенсивностью менее 5% не учитывались.
Схема 2. Основные процессы фрагментации 8-аллиламинохинолина
В масс-спектре 8-диаллиламинохинолина (рис. 2), в отличие от спектра 8-аминохинолина, максимальным является пик с m/z 183, соответствующий элиминированию аллильного радикала и образованию катиона 1-аллил[1,2]азетино[4,3,2−7/]хинолиния (схема 3), а пик [M-CH3] с m/z 209 составляет менее 5%.
/, %
2 000 000
1O3
1 500 000
1 000 000
500 000
щ/2 — & gt-
129
102
41
51 63 Л
11 91
117
I I I1 i I |'-'-| 1) I I& quot-1, I |& quot-'-|, |& quot-|'-, 1 '-I11!, [& quot-'-I- I |& quot-1'- | r& quot-b I 40 60 80 100 120 140 160 180
Рис. 2. Масс-спектр 8-диаллиламинохинолина
?•I i … il. i I
168
144
i.
18
224
200
Ml
220
m/z 183
m/z 224
m/z 224
m/z 209
Схема 3. Основные процессы фрагментации 8-диаллиламинохинолина
8-Ацетиламинохинолин (4) получен ацетилированием 8-аминохинолина уксусным ангидридом. В масс-спектре ацетиламина 4 (рис. 3) максимальным является пик с m/z 144, соответствующий катион-радикалу 8-аминохинолина и образующийся при элиминировании кетена. Имеются пики, соответствующие элиминированию метильного радикала (m/z 171) и азиридинона (m/z 129) (схема 4).
/, %
200 000
150 000
100 000
50 000
О
144
117
43
89
51
63
75
—, |**i i '-'-I & quot-i1? 1'- i ¦ ¦ ¦¦!¦¦ t
101
129
'-i I, Д
186
171
155
i
195 209 224
T-i-1-i-1-i-i-1-]-I-г
miz-& gt- 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Рис. 3. Масс-спектр 8-ацетиламинохинолина
-CHc
— с2н2о
Схема 4. Основные процессы фрагментации 8-ацетиламинохинолина
N

NHc
m/z 144
J
8-Аллилацетиламинохинолин (5) получен взаимодействием 8-ацетиламинохинолина с ал-лилбромидом в ДМСО в присутствии щелочи. В масс-спектре его (рис. 4), в отличие от исходного 8-ацетиламинохинолина 4, более выгодным является элиминирование ацетильного радикала, а соответствующий пик является максимальным (m/z 183). В масс-спектре нами не обнаружен пик с m/z 186, соответствующий элиминированию аллильного радикала (схема 5). Следует отметить, что в отличие от аллила 2, при исследовании аллиламина 5 методом ХМС не происходит перегруппировки Кляйзена.
m
I, % 900 000 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 О
/z-& gt-
д
103
129
43 102
51 63 7,7 89 I 116
t-r
40
Т 60
¦'-г, А Д., А ¦
т
167
15
18
80 100 120 140 160 Рис. 4. Масс-спектр 8-аллилацетиламинохинолина
180
.Т.
200
220
О. ^N

m/z 226
— C5H7NO

m/z 226
HN-
m/z 211
m/z 129
m/z 183
Схема 5. Основные процессы фрагментации 8-аллилацетиламинохинолина
2-Метил-2,3-дигидро-1#-пирроло[3,2-й]хинолин (6) образуется при действии 15% соляной кислоты на соединение 5. По-видимому, вначале происходит гидролиз с образованием 8-аллиламинохинолина, который в кислой среде претерпевает перегруппировку Гофмана-Марциуса [6] с образованием 7-аллил-8-аминохинолина, и который внутримолекулярно циклизу-ется с образованием конечного продукта 6 (схема 6). Указанная цепь превращений является примером домино-реакции в органическом синтезе [7].
Ac'-
. N,
N
ч

H3O
H
Схема 6. Образование 2-метил-2,3-дигидро-1Н-пирроло[3,2-/]хинолина
В масс-спектре (рис. 5) пирролохинолина 6 максимальным является пик [М-Н]+, что обусловлено легкостью отрыва пиррольного атома водорода.
I, %
2 500 000
2 000 000
1 500 000
1 000 000
500 000
1113
65
91
129
168
I. .У д[ 1
Т- I i 1
102 Ц
m/z~& gt- 50 100 150 200
Рис. 5. Масс-спектр 2-метил-2,3-дигидро-1Н-пирроло[3,2-А]хинолина
Экспериментальная часть
Масс-спектры электронного удара сняты на хроматомасс-спектрометре ГХ/МС-ЭВМ фирмы Hewlet Packard, газовый хроматограф HP-5890, серия II, масс-селективный детектор MSD-5972 при энергии ионизации 70 эВ. 8-Аминохинолин является продажным реактивом и использовался без перекристаллизации.
8-Аллиламинохинолин и 8-диаллиламинохинолин. Аллилирование 8-аминохинолина ал-лилбромидом проводится в изопропиловом спирте в присутствии изопропилата натрия при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч. Спирт отгоняют, а остаток обрабатывают ди-хлорметаном и исследуют методом ХМС.
8-Ацетиламинохинолин. В 5 мл уксусного ангидрида растворяют 1,44 г (10 ммоль) 8-аминохинолина и нагревают на водяной бане в течение 2 ч. Затем добавляют холодную воду, выпавший осадок отделяют и экстрагируют дихлорметаном. Выход 65%.
8-Аллилацетиламинохинолин. Получают по методу [4] взаимодействием 8-ацетиламинохинолина с аллилбромидом в ДМСО в присутствии щелочи.
2-Метил-2,3-дигидро-1#-пирроло[3,2-й]хинолин. Получают по методу [4] действием 15%-ной соляной кислоты на 8-аллилацетиламинохинолин.
Заключение
Найдено, что 8-аллиламинохинолин и 8-диаллиламинохинолин при исследовании методом ХМС претерпевают амино-перегруппировку Кляйзена с образованием 7-аллил-8-аминохинолина и 7-аллил-8-аллиламинохинолина соответственно. Фрагментация 8-аллиламинохинолина протекает с разрывами связей C-N и C-C аллильной группы. В масс-спектрах всех исследуемых соединений имеются пики, соответствующие молекулярному иону, хинолину и 8-аминохинолину.
Литература
1. Comprehensive review on synthetic approach for antimalarial agents / A. Kumar, D. Paliwal, D. Saini et al. // European Journal of Medicinal Chemistry. — 2014. — V. 85. — P. 147−178.
2. Synthesis, antimalarial, antileishmanial, antimicrobial, cytotoxicity, and methemoglobin (MetHB) formation activities of new 8-quinolinamines / K. Kaur, S.R. Patel, P. Patil et al. // Bioorganic & amp- Medicinal Chemistry. — 2007. — V. 15. — P. 915−930.
3. Солдатенков, А. Т. Основы органической химии лекарственных средств / А. Т. Солдатенков, Н. М. Колядина, И. В. Шендрик. — М.: Мир, 2003. — 192 с.
4. Синтез и гетероциклизация аллильных производных 8-аминохинолина / Д. В. Воробьев, Ю. В. Тихонова, Д. Г. Ким, А. В. Белик // Химия гетероцикл. соед. — 1997. — № 6. — С. 781−784.
5. Свойства органических соединений. Справочник / под ред. А. А. Потехина. — Л.: Химия, 1984. — 520 с.
6. Ли, Дж. Дж. Именные реакции. Механизмы органических реакций / Дж. Дж. Ли. — М.: Бином, 2006. — 456 с.
7. Титце, Л. Домино-реакции в органическом синтезе / Л. Титце, Г. Браше, К. Герикс. — М.: Бином, 2010. — 671 с.
Ким Дмитрий Гымнанович — доктор химических наук, профессор, кафедра органической химии, химический факультет, Южно-Уральский государственный университет. 454 080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76. E-mail: kim_dg48@mail. ru
Бердникова Елена Владимировна — аспирант кафедры органической химии, химический факультет, Южно-Уральский государственный университет. 454 080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76. E-mail: berdnikovaev@susu. ac. ru
Мосунова Татьяна Владимировна — кандидат химических наук, доцент, кафедра экологии и природопользования, химический факультет, Южно-Уральский государственный университет. 454 080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76. E-mail: wik22@inbox. ru
Поступила в редакцию 2 декабря 2014 г
Bulletin of the South Ural State University
Series & quot-Chemistry"- _2015, vol. 7, no. 1, pp. 12−19
STUDY OF 8-AMINOQUINOLINE DERIVATIVES BY GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY
D.G. Kim, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, kim_dg48@mail. ru
E.V. Berdnikova, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, berdniko-vaev@susu. ac. ru
T.V. Mosunova, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, wik22@inbox. ru
Chromatography-mass spectrometry method has revealed that under heating 8-allylaminoquinoline and 8-diallylaminoquinoline undergo amino-Claisen rearrangement to form 7-allyl-8-aminoquinoline and 7-allyl-8-allylaminoquinoline, respectively. The mass spectra of 8-aminoquinoline derivatives have peaks corresponding to the molecular ion, quinoline and 8-aminoquinoline.
Keywords: 8-aminoquinoline, 8-allylaminoquinoline, 8-diallylaminoquinoline, 8-acetylaminoquinoline, 8-allylacetylaminoquinoline, 2-methyl-2,3-dihydro-1H-pyrrolo[3,2-h]quinoline, GC-MS, Claisen rearrangement.
References
1. Kumar A., Paliwal D., Saini D., Thakur A., Aggarwal S., Kaushik D. A Comprehensive Review on Synthetic Approach for Antimalarial Agents. European Journal of Medicinal Chemistry, 2014, vol. 85, pp. 147−178.
2. Kaur K., Patel S.R., Patil P., Jain M., Khan S.I., Jacob M.R., Ganesan S., Tekwanib B.L., Jaina R. Synthesis, Antimalarial, Antileishmanial, Antimicrobial, Cytotoxicity, and Methemoglobin (MetHB) Formation Activities of New 8-Quinolinamines. Bioorganic & amp- Medicinal Chemistry, 2007, vol. 15, pp. 915−930.
3. Soldatenkov A.T., Kolyadina N.M., Shendrik I.V. Osnovy organicheskoy khimii lekarstvennykh sredstv [Fundamentals of Organic Chemistry Drugs]. Moscow, World, 2003. 192 p.
4. Vorob'-ev D.V., Tikhonova Yu.V., Kim D.G., Belik A.V. Synthesis and Heterocyclization Allyl Derivatives of 8-Aminoquinoline [Sintez i geterotsiklizatsiya allil'-nykh proizvodnykh 8-amino-khinolina]. Khim. Geterotsikl. Soedin, 1997, no. 6, pp. 781−784.
5. Potekhin A.A. Svoystva organicheskikh soedineniy. Spravochnik [Properties of Organic Compounds. Directory]. Leningrad, Khimiya, 1984. 520 p.
6. Li J.J. Imennye reaktsii. Mekhanismy organicheskikh reaktsiy [Named Reaction. Mechanisms of Organic Reactions]. Moscow, Binom, 2006. 456 p.
7. Tittse L., Brashe G., Geriks K. Domino-reaktsii v organicheskom sinteze [Domino Reactions in Organic Synthesis]. Moscow, Binom, 2010. 671 p.
Received 2 December 2014

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой