Исследование N-алкильных производных теофиллина методом хроматомасс-спектрометрии

Abstract

В настоящей работе методом масс-спектрометрии на газовом хромато-масс- спектрометре GCMS-QP2010 UltraShimadzu проведен анализ спектров и изучено пове- дение при электронной ионизации 7-аллил-, 7-пропаргил-, 7-(2-(4-бромфенил)-2- оксоэтил)-, 7-металлил-, 7-(2-бромэтил)-, 7-(2-гидроксиэтил)-, 7-[2-(2-хлор- этокси)этил]-, 7-[2-(2-гидроксиэтокси)этил]-, 7-(2,3-дибромпропил)-теофиллинов и 7,7'- этан-1,2-диилбис(теофиллина), выявлены закономерности фрагментации молекул. 7- (2,3-Дибромпропил)теофиллин получен присоединением брома по двойной связи 7- аллилтеофиллина в уксусной кислоте при комнатной температуре в течение 24 часов. 7-[2-(2-Хлорэтокси)этил]- и 7-[2-(2-гидроксиэтокси)этил]теофиллины синтезированы взаимодействием теофиллина с 2,2'-дихлордиэтиловым эфиром, а 7-металлилтеофиллин – алкилированием теофиллина хлористым металлилом при нагревании в ДМФА в присутствии безводного карбоната калия с обратным холодильником в течение 6–8 часов. Структура 7-металлилтеофиллина подтверждена методом протонного магнитного резонанса. В масс-спектрах изученных соединений присутствуют пики, характерные для фрагментации теофиллина. Практически во всех масс-спектрах анализируемых производных теофиллина имеются пики с m/z 180, принадлежащие катион-радикалу теофиллина, что свидетельствует о разрыве связи N–CH2. В случае 7-пропаргил- и 7-(2-(4-бромфенил)-2-оксоэтил)теофиллинов этот пик отсутствует, в случае 7-аллил- и 7-металлилтеофиллинов обладают низкой интенсивностью, что обусловлено более высокой устойчивостью N-алкильной связи. В условиях хроматографирования в хроматомасс-спектрометре 7-металлил- и 7-пропаргилтеофиллины подвергаются термической перегруппировке. В масс-спектрах галогенсодержащих соединений проявляется характерное распределение изотопных пиков молекулярного иона: дублет с соотношением интенсивностей приблизительно 1:1 для соединений с одним атомом брома, триплет пиков в случае наличия двух атомов брома, а также дублет в соотношении 3:1 для хлорсодержащих производных. Во всех масс-спектрах галогенсодержащих соединений эти мультиплеты, как правило, обладают низкой интенсивностью. В случае 7-(2-бромэтил)- и 7-(2,3-дибромпропил)-теофиллинов максимальной интенсивностью обладает пик, обусловленный отрывом бром-радикала. Характерной особенностью всех изученных масс-спектров является элиминирование молекул метилизоцианата, монооксида углерода и цианистого водорода. In the study fragmentation under electron ionization of 7-allyl-, 7-propargyl-, 7-(2-(4- bromophenyl)-2-hydroxy-oxoethyl)-, 7-methallyl-, 7-(2-bromoethyl)-, 7-(2-hydroxyethyl)-, 7-[2-(2-chloroethoxy)ethyl]-, 7-[2-(2-hydroxyethoxy)ethyl]-, 7-(2,3-dibromopropyl)-theophylline and 7,7'-ethane-1,2-diylbis(theophylline) was investigated by gas chromatographymass spectrometry analysis, the main mass fragmentation ways were revealed. 7-(2,3-Dibromopropyl)theophylline was prepared by the addition of bromine to the double bond of 7-allyl-thophylline in acetic acid at room temperature for 24 hours. 7-[2-(2- Chloroethoxy)ethyl]- and 7-[2-(2-hydroxyethoxy)ethyl] theophyllines were obtained by the interaction of theophylline with 2,2'-dichlorodiethyl ether in DMF in the presence of anhydrous potassium carbonate under reflux for 8 h. 7-Methallyltheophylline was synthesized by the interaction of theophylline with a methallylchloride in DMF in the presence of anhydrous potassium carbonate under reflux for 6 h. The structure of 7-methallyltheophylline was confirmed by 1H NMR spectroscopy. The mass spectra of all studied compounds contain peaks characteristic for the fragmentation of theophylline. In almost all mass-spectra there are peaks of theophylline cation radical with m/z 180. This indicates a disruption of the N–CH2 bond. In the cases of 7-propargyl- and 7-(2-(4-bromophenyl)-2-oxoethyl)theophyllines this peak is absent. In the cases of 7-allyl- and 7-methallyltheophyllines peaks with m/z 180 have low intensity, because of higher stability of the N-alkyl bond. 7-Methallyl- and 7-propargyltheophyllines are thermally rearranged under chromatographic conditions in a spectrometer. There is characteristic distribution of isotope peaks of the molecular ion in the mass spectra of halogen-containing compounds: a doublet with an intensity ratio of approximately 1:1 for compounds with one bromine atom, a triplet of peaks in the case of two bromine atoms, and a doublet with an intensity ratio 3:1 for chlorine-containing derivatives. These multiplets usually have low intensity. The peak of the bromo radical detachment in the case of 7-(2- bromoethyl)- and 7-(2,3-dibromopropyl)-theophyllines has maximum intensity. The elimination of methyl isocyanate, carbon monoxide and hydrogen cyanide molecules is a characteristic feature of all studied mass spectra