Исследование таутомерных состояний некоторых гетероциклических и ароматических соединений методом масс-спектрометрии метастабильных ионов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

РГБ ол

На правах рукописи

ДОЛМАТОВ МАХМУД МАРХАМАТОВИЧ

УДК 543.51:542.953:547.556.5:577:15.1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТАУТОМЕРНЫХ СОСТОЯНИЙ

НЕКОТОРЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ И АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТОДОМ МАСС—СПЕКТРОМЕТРИИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ

ИОНОВ

(02.00.03 — Органическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ТАШКЕНТ — 1995 г.

Работа выполнена на химическом факультете Ташкентское го Государственного Университета и в Институте биоорганической химии им. акад. А.С.Садыкова АН Республики Узбе* кистан.

Научные руководители: доктор химических наук

РАЗАКОВ P.P. кандидат химических наук КАСИМОВ А.К.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

АБДУСАМАТОВ A.A. кандидат химических наук АБДУЛЛАЕВ У.А.

Ведущая организация: Ташкентский химико-технологический

институт.

Защита диссертации состоится « & » LCJO^JL-_1995 г,

в_/з__часов на заседании специализированного совета

Д. 015.40.21 при ИХРВ АН РУз по адресу: 700170, г. Ташкент, проспект Х.Абдуллаева, 77.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХРВ АН РУз.

Автореферат разослан « » .1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор химических наук,

профессор АЛИЕВ H.A.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Теория таутомерных превращений-один из краеугольных камней теоретической органической химии. Эта теория дает возможность глубже познать многообразие и изменчивость форм существования органических соединений, лучше понять возникновения равновесной изомерии, двойственного реагирования. по новому освещать химические реакции таутомерных систем.

Традиционными методами изучения таутомерных превращений в растворах и кристаллическом состоянии,, где влияния молекулярных взаимодействий очень велики, являются ИК- и ЯМР - спектроскопии. Использование методов масс - спектрометрии в изучении таутомерных явлений в газовой фазе, в отсутствии указанных внешних влияний, позволяет выявить реальные таутомерные» состояния мономолекулярных систем.

Цель работы - исследование закономерностей мономолекулярной реакции распада метастабильных молекулярных и ключевых фрагментных ионов под действием электронного удара гетероаро— матических соединений, таких как госсипол, ангидрогоссипол, аршшденовые производные барбитуровой кислиты и 2-тионтиазоли-дона -4, фенилтиогидантоиновые (ФТГ) производные аминокислот и нитрозо производные некоторых алкалоидов, и использование полученных данных для оценки их таутомерных превращений, а такго для решения структурно-аналитических задач.

Научная новизна. Впервые получены И' интерпретированы спектры ме'тастабильной дефокусировки (МД) и спектры- прямого анализа дочерних ионов (DADI) более 100 молекулярных и ключевых фрагментных ионов 40 веществ, вклотащкх в себя функциональные группы, склонные к таутомерным превращениям, установлены закономерности фрагментации метастабильных ■ молекулярных ¡гонов изученных соединений. Выявлено соотношение таутомерных форм молекулярных ионов, имеодих самостоятельный путь распада, обусловливающий необходимую для идентификации специфичность их спектров.

Практическая ценность. В результате выполненной работы разработан высокочуствительннй метод установления строения я идчнттмкяции для изученных классов соединений- Метод aupo Copan для идентификация ФТГ производных лейцина я изолойцина в смеси с другим ФТГ аминокислот, а также при определении про-

- г -

дуктов реакции 1-оксп-вльдегидов с барбитуровой кислотой и 2-тионтиа5авдцоноы-4.

Апробация работы и публикация. Отдельные результаты работы были доложены на Шестом Всесоюзном сишозиуме по химии белков и пептидов (Рига, 1983), на научной конференции профессорско-преподавательского состава Ташкентского Государственного университета (Ташкент, 1988,1990,1992). По материалам диссертации опубликованы четыре статьи.

Структура и объем работа. Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов; содержит 25 схем, 2 таблицы, 43 рисунка. Библиография включает 189 наименований отечественных и зарубежных авторов. Обзор литературы составлен по теоретически» аспектам таутомерии и методам их изучения.

Объекты исследования и аппаратуры. Объекты исследованю выделены и синтезированы в институте биоорганической химии им, акад. А.С.Садыкова- и проблемной лаборатории химии природны: соединений ТашГУ и тесно связаны с ' разрабатываемыми ими проблемами в рамках региональных и межрегиональных научных программ

Масс - спектры низкого, высокого разрешения и метаста-бильных ионов (MD и DADI) получены на приборе MX-I32I, MX-I33I ] МАТ 311 с компьютерной системой обработки данных 5S-100 MS фирм Varian (США).

*> ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

I. Фрагментация иетастабалышх ионов К - штрозоакшшв.

Нитрозоашшы (НА) широко распространены в окружающей среде б воде, воздухе, пищевых и промышленных продуктах, почве. Ьыоо кой канцерогенной активностью обладают большинство алифатически и некоторый циклические НА..

Для некоторых циклических НА (нитрозопроизводкне пипериди нз, а, р и 7 - метиллиперидина, тетрагидро-и декагидрохинолины) установлена значительная канцеролитическая активность. Проявле нив такой двойственной активности НА (канцерогенность и канце ролитичвость) возмогло, объясняется способностью существованл их молекул в нитрозо-изонитрозо таутомерных формах.

Установлено, что в хирном ряду равновесие сдвинут полностью в сторону изонитрозо формы. Однако, этот вид таутоме

рии до настоящего времени остается малоизученным.

В работах по масс - спектрометрическому изучению НА обсуждаются наличие в спектрах электронного удара пиков ионов (М-17)+ и (М-ЗО)4. В этих работах корреляция спектров со строением изученных НА не проводится, однако, непременно подчеркивается факт наличия пиков ионов (М-17)+ и (М-30)+.

Учитывая специфичность спектров метастабильных ионов (DADI и MD) для изучения механизма фратаентации, мы сочли целесообразным применять эта методы к выявлению таутомерных форм М4" ионов циклических НА. С этой целью нами изучены масс - спектры метастабильных молекулярных и ключевых фрагментных ионов N - нитрозо пиперидина (I), N - нитрозо - а - метилпипвридина (II), N - нитрозо - р - металпипервдина (III), N - нитрозо - 7 - метилпипвридина (IV), N - нитрозоанабазина (V), N - нитрозодекагвдрохиноли-на (VI),. N - нитрозотетрагвдрохинолина (VII) и N - нитрозопипе-разина . (VIH). : •

Для масс - спектров N - нитрозопиперигина (I) и его метил-замещенных производных характерна высокая (I) и максимальная интенсивность (II-IV) пиков молекулярных ионов1.

В спектре DADI I гож иона (М-1)+ имеет очень высокую /интенсивность,'в то время как'он в обычном масс - спектре проявляется в незначительной интенсивности (355). В нем пик иона с щ/з 97, уступащий ■ по интенсивности иону (M-I' соответствует отщеплению гддроксильной группы из М4" изонитрозо формы, а пик иона с ш/z 84, указывающий на шпрозо.форму в три раза менее интенсивен, чем пик иона (М-17)+ (рис.1). Эти дашшэ свидетельствуют о том, что метастабилышй М* N - шггрозопшери-дина приобретает устойчивость за счет потери одного водорода и его фрагментация связана с наличием шпрозо и изнитрозо' таутомерных форм, как это показано на схеме Í. '

Как ввдно из приведенной выше схемы, шпрозо форма является такхе предшественником ионов (М-1)+ и (М-16)+. Судя по суммарной интенсивности пиков ионов, возникапдих из шпрозо формы М^.моззо полагать, что равновесие между двумя формами сильно смещено в сторону шпрозо формы.

Картина спектров DADI tí*" метлзамешенных производных К -нитрозотперлдина. судествэнно изменяется в зависимости от . положения заместителя. Так в спектре DADI М* а - метал -N- шпро-. зопиперздйяа. пик i:ona (М-17)+ имеет максимальную- интенсивность^

в то время как пик иона (М-30)+ в нем очень незначителен (2%). Обратная картина интенсивностей пиков ионов наблюдается в масс-спектре этого соединения, где интенсивность пика иона (М-30)+ в два раза больше, За» пика (М-17)+. Следует отметить, что пик (М-1)+ отсутствует как в масс-спектре,так и в спектре DADI М*"П.

При наличии метального заместителя в р-поло*ёнии отрыв гид-роксильной группы из изоформы.М^Ш также остается доминирующим процессом распада. Однако; отрыв метального радикала и NO-группы приобретает заметную интенсивность <80 и .90%, '. соответственно). Спектр DADI осколочного иона (М-30)+ имеет идентичный вид с таковым аналогичного иона вещества II, что указывает на их одинаковую структуру.

Спектр • DADI КГ Н-нитрозо-^-метилпиперадина I? noxoz нз спектр DADI M*II, однако в нем швеи ионов, соответствуицие отщеплению метального радикала и NO-группы, более интенсивны, чем спектры DADI M* последнего. Тем не менее спектр DADI ионоз (М-30)+ вещества IV имеет ряд отличий от таковых веществ II и III, заключапаийся в изменениям относительной интенсизности пиков аналогичных ионов.

Сравнение спектров DADI M* М-нитрозопиперидина I и его а-, (5- и у- метил производных (II - IV) показывает,, что. всем этим соединениям характерно существование в условиях касс - спектрометрии электронного удара в шарозо-изошпрозо таутомерныг формах, отрежагаихся в их сгоктраж в видо пиков^иоков (М-30)+,

(М-1?)+, соответственно. Относительная интенсивность пиков этих ионов зависит от положения метальной группы. Изонитрозоформа во всех этих соединениях доминирует, о . чем свидетельствует относительно высокая интенсивность пика иона (М-17)+, соответствупцего этой форме М4".

В масс - спектре и спектре DADI if1" N - нитрозоанаСазина V пик иона (М-30)+ имеет максимальную интенсивность. В последнем пику этого иона сопутствуют пики ионов с m/s 159 и m/a 158, указывающие на то, что отщепление N0 - группы может протекать самостоятельно и одновременно с отрывом водорода. Дальнейший распад ионов (М-17)+ и (М-30)+, в основном, протекает за счет потери элементов пиперидинового кольца.

Степень насыщенности хинолинового ядра заметно влияет на ход фрагментации как стабильных, так и метастабильных Kí*" N — нитрозодекагвдрохинолина VI и N - нитрозотетрапщрохинолкна VII. В масс - спектрах этих соединений и в спектре DADI M4" VI пики ионов нитрозо формы (M-N0 )+ . имеют максимальную интенсивность. Этот ион в спектре DADI M4" VI уступает' по интенсивности пику иона (М-0Н)+, возникающего из изонитрозо формы. Последний как в масс-спектре VII, так и : в его спектре DADI M*" отсутствует вообще. Отсутствие в спектре DADI M4" пика иона изонитрозо формы тетрагвдрохизолина и максимальной интенсивности его в спектре DADI M* N- нитрозодекагвдрохинолина VII,- возможно, связано с конформационной лабильностью молекулы последнего, позволящей преймушественно существовать в изонитрозоформе.

Анализ масс-спектра и спектра DADI динитрозопиперазина VIII показывает, что пики ионов, отвечающих изонитрозо форме отсутствуют, что означает существование молекул • этого соединения как в стабильном, так и метастабильном состоянии. только в одной нитрозо форме.

Таким образом, изучение масс - спектров, и спектров DADI M4" и осколочных ионов нитрозо производных пиперидина, хинолина и пиперазина показывает существование их стабильных и метастабильных молекулярных ионов нитрозо и изонитрозо таутомерных формах. Степень образования каждой из них существенно зависит от природа и положения заместителей.(а-, 7 - N - нитрозопиперидина, Я -нитрозоанаСазина) в липервдиновом кольце,, а также от уровня насыщения гетероциклической системы ( N - витрозодвка - и тетра-гидрохинолина). В полной степени насыщенной хинолшовой системе

VI соотношение пиков ионов интенсивностей нитрозо и изонитрозо форм составляет 1:2, что можно объяснить конформационной лабильность» системы, а наличие .ненасыщенного кольца конденсированного к шшеридановому кольцу передает жесткость молекулы N - шпрозотетрагидрохинолина, исключающей образование изонитрозо таутомерной формы. ■

2.Фрагментация кетастабвльных ионов арилиденпроизводиых барбитуровой кислоты и 2-тионтиазсш?дока-4.

. Интерес к арилиденпроизводным. альдегидов, полученных за счет метиленактивных групп барбитуровой кислоты (БК) IX: продукты конденсации (БК) с бензальдегидом (X), 1-нафгальдепэдом (XI), вератровыы альдегидом. (XII), салициловым (XIII) и 2-окси-1-наф-тальдегидом (XIV) ж й-тионтиазолвдойа-Л (роданина ) XV, (XVI-XX) с этеми же альдегидами, обусловлен широким спектром их физиологической активности, связанной в известной степени с двойстве-ной реакционной способностью последних за счет возможных тауто-мерннх превращений.. • • . ■

Молекулярные ионы вешеств X-XIV и XVI'- XX имеют . высокую устойчивость к электронному.удару, что. проявляется в. масс - . спектрах в виде максимальной интенсивности их пиков, фрагментации X - XII начинаются о образования перегруппировочного иона (М^1)+, интенсивность которого зависит от природы альдегидной части молекулы.

Другие направления распада M4- ; X приводят к образованию. ионов с ш/е 183 (М-30)+ , .178 (M-HNC0)+. Возникновение и высокая устойчивость иона (М-1)+, . возможно, обусловлены образованием' циклического оксониевого иона за счет выброса атома, водорода из.' орто- положения бензольного кольца. . Неучастие в npoiiece образования иона (М-1)+ одного из." амдцных водородных атомов барбитурового, цикла показано масс - спектром дейтероаналога X,. в котором пики ионов как М* , так и (M-I )+ смешены ва . две массовые единицы в области высоких масс, спектры DADI (M-I >+ и. его дочернего иона c.m/z 172 (215 - ЩС0)+, теряющие при распаде СО и ННСО - группы, подтверждают правильность предложенной для него структуры. Как видно из обсужденных данных и В: масс - спектре X, и в спектре DADI tf4", и его оскодотаы* ионов, фрагментация ' этих коков проявляется' исключительно в кетонной форме атомов кислорода. Аналогичный путь распада характерен и для ионов М* и

(М-1)+ соединения XI. Следует отметить, что о наличии енольной таутомерной формы з молекулярном ионе XI свидетельствует пик иона с m/z 249 (М-17)+.

В масс - спектре соединения XII пики осколочных ионов имеют небольшую интенсивность по сравнению с X и XI. Это по видимому, связано с большой склонностью к дальнейшему распаду дочерних ионов, образующихся непосредственно из М4" за счет выброса элементов ароматического [ионы (M-I)+, (M-3I)+] и барбитурового циклов [ион (М-43)+]. Путь распада иона (М-1)+ аналогичен молекулярному, но степень его протекания сильно отличается, что отра-. яается в их спектрах DADI различной интенсивности сходных ионов.

В спектрах соединений, полученных конденсацией салицилового альдегида и 2 - окси - I - -нафтальдегида с БК, пики М* имеют значения m/z 214 и 264, соответственно, что на 18 массовых единиц меньше, чем для ожидаемых продуктов. После обработки образцов этих соединений CD^OD пики молекулярных ионов смещаются на одну массу. Эти данные свидетельствуют о том, что конденсация салицилового альдегида и 2 - окси - I,- яафгальдотадз с БК в отличие от бензальдегвда, I - нафтальдегида и вератрового ' альде-. гада протекает с выделением не одной молекулы воды, как обычно в подобных реакциях, а двух, молекул вода' и в отщеплении второй молекулы воды участвуют о - гидрюксильная группа альдегида и —т кз омчпных водородных атомов -барбитурового цикла в ен'о/изо-пзнноЗ таутомерной форме 2).

Возможность отщепления второй молекулы вода в услошях масс - спектрометрирования под действием"электронного .удара исключается на основании того факта, что при метастабильной дефокусировке ионы с m/s 214 и 264 не дают пиков ионов предшественников.

Структуры, предложенные для XIII и XIV - аномэльннх продуктов конденсации-салицилового и 2 - окси - I - нафтальдегздэ ■с БК, основаны на анализе масс - спектров.и спектров DABI Mf, и дочерних ионов. Так в спектре DADI XIII с ra/z 214 имеются пики, отвечающие Екбросу СО - (с и/а 166); и HNCû - групп ( с m/s 171 ). Последний такзе теряет группу СО, давая ионы с m/z 148, которые являются предшественниками нона с m/s 115, возникзндего за счет потери еще одной группы СО. Такая последовательность распада М1" возможна для вещества со структурой XIV. . Аналогичный путь распадз установлен при изучении спектров DADÏ иолокуляркого' иона, с m/s 2G4 и его осколочных конов- с ¡п/а 221, 193 аномального

Схема 2. 0 о

продукта реакции конденсации ЕК с 2-окси-1-нафгальдещдом XIV.

При конденсации" салицилового альдегида с роданином получе нормальный продукт^ШИ, но в его пасс - спектре, обнаруживаете пик иона с m/z 219 очень, незначительной интенсивности, соответ ствуодий аномального продукта. Такая же картина наблюдаете для продукта конденсации 2 - окси - I - нафтальдегида с роданином, что приводит к аномальному продукту, содержащему новый шее тичленный гетероцикл, возникащий при элиминировании еще одно молекулы воды за счёт о - гидроксильной группы ароматического азолиденивого (в енолизованной таутомерной форте) колец XX, ка это показано в схеме 3. ...

Схема 3.

Для масс - спектров XIV - XX также характерна высокая устойчивость пиков М*", но в отличие от X - XII у них отсутствует лики ионов (М-1)+ . Фрагментация XVI - XIX происходит в гетероциклической части молекулы за счет отрыва HNCS, но пик оеразую-цегося при этом иона (М-59)+ в масс - спектрах XVI - XIX имеет зебольшую интенсивность, тогда как в спектрах DADI М* этих соединений пик, соответствующий этому переходу, проявляется высокой интенсивностью. И, наоборот, иов (М-87)+ , пик которого в масс -спектрах XVI - XIX имеет максимальную интенсивность, в спектрах DADI и М1" проявляется либо очень слабо, либо вообще отсутствует. По данным спектров CADI предиественнкком иона (М-87)+ является дочерний ион (М-59)+, теряпцнй СО-группу.

Наличие двух гвдроксильных (XIX) и метоксилызых (XVII) групп существенно не влияет на. основной ход фрагуентации как стабильных, так и метастабильных М1".

Полигетероароматический характер соединения XX проявляется в его масс - спектре в виде максимальной устойчивости Пика М* и небольшого числа интенсивных фрашвнтных ионов.

Таким образом, показано, что реакции БК и TÏ с ароматическими альдегидами, не содержащим о - оксигруппы, протекают с образованием нормальных продуктов. В случае-же 2- оксиаральдегидов эта реакция приводит к образованию аномальных продуктов. Детальный анализ масс - спектров с применением метода DADI позволил предложить для. аномальных продуктов структуры,- XIII , .XIV, , . XX .

Для стабильных и метастабильных ионов, изученных соединением IX - XX, характерны иошлительно котонная и тионная формы.

3. Фратнвяхяш иетастабвльшх ионов ; фвймтаагадалтоиновнх произведши мянакнслот.

Изучены спектры DADI l.i^ и рады ключевых ионов ФТГ производных 18 аминокислот, входящих/в состав белка (таблица I). В этой части работе кроме аналитической задачи- преследовалась также цель выяснения татутомарных превращений в. стабильных и метастабильных молекулярных и других осколочных ионах этих соединений. В этом отношении ФТГ система с различными аминокислотными остатками представляет собой хорошую модель. В ней сосредоточены ге-тероатомы, ароматические кольца я разнообразные боковые цепи аминокислот.

Установлено, Что полученные спектры обладают специфичной

картиной и четко отражают как сходство, так и отличие, обусловленные природой боковой цепи молекул. Индивидуальность картин спектров DADI сохраняется.и при изучении смесей ФТГ аминокислот.

В спектрах DADI М* ФТГ производных глицина (XXI), .аланина (XXII), валина (XXIII), лейцина (ХШ), изолейцина (XXV), цисте-ина (XXVTII), фенилаланина (XXXIV), триптофана (XXXV), гиствдипа (XXXVII), и пролина (XXXVIII) проявлялся пики ионов, возникающие из таутомерной формы молекулярного иона, в которой под действием электронного удара атома килорода и серы тиогидантопнового кольца из кетонной и тионной формы изомеризованы в соответствующие енольную и тиольную формы, за. счет потери радикалов 'СЮ (Ф-j.) и HS" (С2). .'" .

Следует отметить, что в обычных масс - спектрах ФТГ .аминокислот фрагменты и Ф2 практически не проявляется, -в то время, как они:see в спектрах DADI га f^ в большинстве случаев имеют максимальную и высокую интенсивность.. Влияние природы боковой цепи аминокислотного остатка на характер фрагментации • метастабильного М* и их - ФТГ производных .четко, отражается в. спектрах DADI изученных соединений,,. Фрагментация, обнаруживаемая в спектрах DADI М4 ФТГ производных алифатических (XXVI, XXVII), -оксиалифатических (XXII -XXV), серосодержащих (XXVIIÎ -XXIX) гетроцшслических (XXXVII, XXXVIII) аминокислот и тирозина(XXXV) связано с'распадом боковой цепи. Она приводит к-образованию ионов с m/z 205 и 192. . Образование первого, происходит за счет простого разрыва С-С-сеязм боковой цепи, а при возникновении последнего боковая цепь элиминиру- -ется в ввде. нейтральной молекулы с миграцией атома Бодорода к тиогвдантоиновому кольцу.. ' ;

Пик иона с m/z 205 в спектре DADI M* ФТГ- валина XXIII образуется за счет-распада оокоеой цепи, а при выбросе формильного радикала из таутомерной формы КГ, что доказано нами определени- • ем элементного состава этого иона, в режиме спектра . высокого разрешения. Другая особенность спектра DADI M4" XXIII заключается в наличии в нём пика иона с .m/z 132, имеющего максимальную интенсивность. Пик этого иона в обычном масс - спектре -незначителен. -точная масса его .равна 132,0450, соответствует составу. суз^ОЯ и указывает на то,-что при образовании*этого иона, участвует два процесса - элиминирование боковой цепи в ввде молекулы пропилена и отрыв.Ж- = С = S - ipynnu из'кольца, протекающие одновременно.

Таблица I.

Л/Л Симв. ост. я здачения но относительная интенсивность пиков метаста-бильных ионов в спектрах

1 2 3 . . -4

ххг Иу н 192/М+/,1 81 /20/, 163/15/ Ф,, 159/100/ф2,164/15/, 163/13/, 149/4/,135/3/,133/5/. 131/3/, 120/2/, 105/7/

XXII А1а 206/Н+/, 195/30/, 17 7/10/ Ф.р 173/100/Фг,164/5/, 147/7/,' 135/8/,120/4/,104/8/.87/6/

XXIII Уа1 СН С 4 сн3 234/М+/,219/22/,205/20/Ф,, 192/80/Фг, 175/3/, 163/3/, 132/100/,115/8/

XXIV 1еи ' / снз сн_— сн 3 ■ 2- • 4 248/М+/,233/8/,219/8/ф,, 215/4/Фг,205/5/,192/100/, 15.1/3/, 146/3/.

XXV ' 11е . ■внэ ■ сн — с^—сн3 248/й+/, 233/8/, 231 /б/, 219/100/Ф (,215/2/Ф2,251/3/, 146/5/. . .

XXVI Бег сн2—он • 222/К+/,210/4/,204/10/, 192/100/.

XXVII 2те он сн' 24 СН3 23б/М+/,223/3/, 192/100/.

XXVIII Суэ СН2— БН . 238/М+/,225/10/,209/15/Ф?, 205/5/.

XXIX Мег сн2-сн2-&-снэ 2бб/М+/ ,251/10/ ,227/12/, 223/5/.205/100/, 192/50/.

XXX Азп сн2-с -нн2 249/М+/,232/100/,205/90/.

XXXI . Азр . 1 0 // сн2-с -ОН | 250/М+/,232/12/,205/20/, 204/100/, 165/8/. (1

Продолжение таблица I.

г 2 " а 4

XXXII Gin сн2-сн2-с-ннг 263/MV ,24-6/100/,204/5/.

XXXIII Gill сн,-сн2-с-он 264/К+/,246/100/,204/5/.

XXXIV Phe О 282/К4"/, 265/10/ ,253/15/Ф,, 249/100/Фг,225/5/,204/14/, 191 /6/, 181 /10/,91 /25/.

XXXV Туг 298/М+/,281/8/,269/10/Ф ?, 192/100/, 107/20/.

XXXVI Тгу 321 /И*/, 304/12/,292/3/Ф,, 288/2/Ф.,,262/13/,229/2/, . 218/3/,191/б/,157/4/, 130/100

XXXVII Н1з Г—ии S* 272/JfV,255/12/,243/8/Ф ^, 239/70/Фг,229/6/,211/15/, 192/6/, 179/100/, 153/60/.

XXXVIII Pro гзг/М*/,218/15/,204/20/, 203/18/Ф,,199/100/ф2,190/2/, 176/4/,172/8/,171 /б/,162/4/, 153/3/,147/2/,145/2/,143/2/, 135/35/,97/6/.

Схема 4. • '

-f"1" "Т

* •:«* r

T —T-'ii

•о/ \p,

(M- 35)"

(M-nf (»*«>

Самостоятельное участие во фрагментации каждого из этих процессов также проявляется в спектре ЕАШ пиками ионов с в/г 192 и 175 (см. таол.2).

Отцепляемая боковая цепь ароматических, гетероциклических ОТГ производных аминокислот несет положительный заряд и отража-

Таблица 2. Значения ш/z и элементный состав ионов (М-29)4" и (М-33)+ в-спектрах XXI-XXV.

Соединение (М- 29 )+ Элементный состав (М-33)+ Элементный состав

значани я nvz значения m/z

Найдено вычислено Найдено ьычис-лено

Ш XXII XXIII XXIV XXV 1БЗ,Ша 177,0460 205,0759 219,0885 219,0578 219,0929 163,0329 177,0486 205,0799 219,0956 219,0592 219,0956 Wa* «уда «WA* cna„n2os 1b9,öb7d 173,0695 1 ьу,и ьп 173,0713 CJOHg0N2

ется в спектрах DABI M4" XXXV, XXXVIII в виде пиков ионов с m/z 91, 107, 130 и 81, соответственно- Спектры DADI ■Mf ФТГ кислых (XXXI,XXXIII) аминокислот и их амвдов (XXX,- XXVII), в основном характеризуются пиками ионов, возникающих при фрагментации боковой цепи. Более информативными в структурно - аналитических целях являются спектры DADI их осколочных ионов, таких как (М-Н20)+ (М-МНЛ)+.

Определенный интерес представляет сравнительное изучение спектров DADI M4" ФТГ производных лейцина (XXIV) й изолейцина (XXV), так как их идентификация другими методами сопряжена с некоторыми трудностями. Сходство структур XXIV, XXV в их спектрах DADI обнаруживается пиком иона с m/z 192,. соответствущкм отщеплению боковой цепи с миграцией атома водорода к заряженной . части М+, тогда как их отличие, заключавдееся в различном положении метальной группы, проявляется в виде пиков ионов с o/z 205 (XXIV) и 219 (XXV), отвечапдих выбросу изопропильного и зтильного радикалов из М4". Причем, высокоинтенсивный пик иона с ш/z 205 присущ спектру XXIV, в спектре XXV он отсутствует. Пик иона с m/z 219 имеет в спектре XXIV незначительную интенсивность, в XXV - максимальную. Спектры DADI M4" эквимолекулярной смеси XXIV и XXV состоят из суммарной картины.их спектров (рис.2)..

Как было отмечено выше, в масс - спектрах' ФТГ производных, большинство аминокислот проявляется пик перегруппировочного иона с я/з 192 высокой интенсивности. До наших работ этому иону . приписывали структуру молекулярного иона.ФТГ глицина- снятие спек-

CtH,-tf-C= & / 'S*

- i-----

■ o'V~H

_CH2 r *oS

' A*7

HjC.' 4 СЦ3

о си

i 1'S м4с-см__/

ci^-'cHi

14 - |i»2

1 JOS-

*t ISI | га V4

112

151

146

151

■7ЛГ

219

гън

juXJ

Си

f-M*XX V

г

ж »'»

M'xxtV, хлу

Рис.2. Спектры DADI M* ФТГ производных лейцина (ХХГУХа), изолейцина <ХШ(б) и их смеси (в).

тров иона с m/z 192, обнаруживаемых в масс - спектрах XXIIL ШХ, ХХХП,ХХШ. XXXV-XXXVH, и сравнительное изучение со спектром DADI М^ ХХГ показало наряду со сходствами иг заметное отличие. Сходство их заключается в наличии пиков ионов с одинаковым! значениями m/z, а.отличие - в различной интенсивности ионов i появлении ь спектре некоторых пиков ионов, отсутствующих спектрах других. . •

В спектре перегруппировочно'го иона с m/z 192, образующего^ из М* перичисленных выие вешеств, проявляется ' пик иона с m/s 175, соответствующий отщеплению гвдроксильного " радикала. Эт< свидетельствует о том., что при возникновении иона с m/z 192 происходит миграция водорода из .боковой цепи к атому кислород; тиогидантоинового кольца и при этом образуется енольная форма.

Пик иона с m/z 175 в спектре DADI М4" XXI отсутствует, хотя он Tose подвергается таутоиерному превращению под действием электронного удара.

Особый интерес • представляет различие, обнаруживаемое i спектрах DADI ионов с m/z 192, образующихся из М*" лейцина и изо лейцина. Во-первых, они отличаются друг от друга формой интенсивность» пиков конов с m/z 191, 175, во-вторых, в cnein-ps: 'DADI дочернего иона М4" ФТГ '.лейцинаПроявляется интенсиЕпия як иоез с je/s 178, гшеющий-весьма необычную узкую форму, котора. отсутствует в спектре аналогичного кона, возникающего из М4" ФТ 'изолейцина. Нзличио-пиков ионов c\m/z 181 (М-П)+, 168 (М~24)+ ¿8 поддается рациональному- объяснению.

Обнаруживаемы©, отличия в спектрах DADI aoiioE: .с n/z 192

кмещие различные происхождения, возможно объясняются кинетикой и энергетикой их образования, обусловленных массой, составом и структурой элиминирующей нейтральной молекулы. Все эти факторы в конечном итоге связаны со структурой боковой цепи в исходной молекуле. Поэтому своеобразие спектров DADI ионов с m/z 192, возникающих из различных родительских ионов, можно рассматривать как информацию об их происхождении.

Таким образом, спектра метастабильных молекулярных и характеристических ионов ФИТ Производных отражают как таутомерное состояние, так и первоначальное строение этих ионов, что имеет большую аналитическую ценность при однозначной идентификации их, независимо от того, находятся ли изучаемые ионы в индивидуальном вэде или в смеси с другими -веществами. .

4. Фрагментация метастабильных ионоз госсиполя.

Хотя масс - спектральные данные широко использовались в' ха-• рактеристике й идентификации госйипола, выделенного. из. различных, источников,-но эти данные не интерпрепфовались . авторами этих работ. Таким образом, вопрос о формах существования госси-пола в газовой фазе остался открытым.

Нами'сняты масс-спектры большого числа образцов госсипола, отличающихся по т. пл., способу получения и сроку хранения. Следует отметить, что'полученные спектры не всегда имеют стабильную картину. В них относительная интенсивность молекулярного иона колеблется от I до 20% в "зависимости от. образца, температуры, съемка спектра и времени нахождения образца в ионном источнике.. Кроме пика молекулярного иона нестабильна интенсивность и* пика иона с Wz 500 (М-Н20)+ (рис.3).

В спектре BA.DI ^ госсипола проявляется только один един; ственный пис Иона с m/z 500, Отвечающий элиминированию молекулы воды. Метастабильный дегвдратационннй ион c m/z. 500 в свою очередь распадается на фрагменты с m/z 485,-' 482, .472 и 457. .3в счет отщепления метального.радикала, молекулы воды," окиси углерода и одновременного опцепления; двух-последних, , соответственно. Пик: иона c m/z 485, имеющий максимальную интенсивность в спектре DADI иона с m/z 500« в масс - спектре госсишла имеет очень низкую интенсивность и наоборот, пик иона c m/z 482,. имеющий в масс - спектре максимальную' интенсивность, - в спектре Ш01 иона с . m/z 500 обладает небольшой интенсивностью. Это означает, что

»* XL

ьгг

Ml

45 h kiS

ЙГХАЖ!

Рис, 3. Масс-спектр госсипола (ХХНХ) (а), спектры DA] его КГ (б) и дочерних ионов с m/z 500 (в), с m/z 482

стабильные ионы, возникающие из нестабильного и метастабильного предшественников в соответствующих спектрах, проявляется с различной интенсивности.

Проявление пиков дегвдратационных ионов с m/z 500 (в спектрах DADI госсипола) и cm/z 482 (. в спектре DADI первого) небольшой интенсивности и их нестабильная интенсивность в масс -спектре, возможно, связаны с протеканием, наряду с дегидратацией под действием электронного удара,. и термической дегидратации. После последовательной потери двух молекул вода госсипол превращается в ангидрогоосипол со значением с m/z 482 Следует отметить, что спектр DADI иона с m/z 482 при различной интенсивности пика его предшественника с m/z 500 или вообще в, его отсутствии, т.е. когда в масс - спектре проявляется ангидрогосси-пола (XL), имеет стабильную картину. Это означает, что М* ангвд-рогоссипола, образованного не под действием электронного удара и под действием электронного удара, имеет одно и то же. строение.

Заслуживает внимание тот факт, что как в.ионе c m/z 500, так и в ионе с m/z 432 фрагментация протекает в одной половине молекулы, а другая часть не подвергается фратаентации.

Эти данные свидетельствуют о том, что молекула госсипола в газовой фазе при давлении Ю~6 мм.ру.ст. и температуре 12сРс существует исключительно в дилактольной таутомерной форме и подвергается дегидратации, последовательно, теряя две молекулы вода. С повышением ^температуры съемки спектра процесс дегвдратгщш ускоряется, что отражается в масс - спектре заметным понижением ин-

тенсивности пиков ионов с m/z 518 и 500. При продолжительном временя содержания образца в ионном источнике при 120 - 130° пита этих ионов вообще исчезают из спектра госсипола, при этом госсипол полностью превращается в ангидро госсипол.

Из этих ляттот следует также, что дилактольная таутомерная форма госсипола обладает низкой стабильностью к электронному удару (возможно и к свету) и температуре. Это необходимо учесть при производстве госсипола и получении на его основе лекарственных препаратов.

. ВЫВОДЫ

1. Впервые исследованы закономерности мономолекулярной реакции распада более 100 метастабильных молекулярных и ключевых фрагментных ионов под действием электронного удара 40 гетероциклических и ароматических соединений, таких как нитрозо-производные пиперидина, хинолина, пиперазина, арилиденовые производные барбитуровой кислоты и 2-тионтиззслвдона-4, фенилтиоги-дантоиновые произгодные аминокислот, госсипол и ангидрогоссипол. Полученные результаты использованы для оценки их таутомерных превращений в газовой фазе и также для решения структурно-аналитических задач.

2. Впервые показано, что стабильное и метастабильное it нитрозо производных пиперидина и хинолина- существуют в нитрозо-и изонитрозо-таутомерных формах. М4" нитрозотетрогидрохинолнна и динитрозопиперазина проявляются только в нитрозо форме. Степень образования каждой го таутомерных форм зависит от природы, положения заместителей в пиридиновом кольце, а такге от уровня, насыщенности гетероциклической системы.

3. Установлено, что конденсация барбитуровой кислоты и 2-тионтиазалвдона -4 с о-оксиаральдегадзми протекает за счет енолизованной формы гетероцикла с образованием аномальных продуктов,'структура которых установлена на основании анализа полученных масс-спектральных данных. Молекулы других арилщево-вых производных барбитуровой кислота и 2-тионтиазалидока -4 (родаяаза) в газовой фазе находится в преимущественно в кетсн-ной и тионной таутомерной форме соответственно.

4. Показано, что в спектрах DADI M* ФТГ производных аминокислот четко проявляются кето-енольная и тион-тиольная таутомерия.

5. Mo л окулярный иен ФТГ глицина и ионы с ш/а 192 ФТГ других

аминокислот, имеющие. различные происхождения дают очень индивидуальные картины, спектров: DADI в зависимости от природы материнского иона, что можно рассматривать как информацию об их происхождении»

6. Исходя из анализа данных масс-спектров различных образцов госсипола я спектров его метастабильных молекулярных и ключевых фрагментных ионов установлено, что госситол в газовой фазе существует преимущественно в лабильной дилактольной тау-томерной форме.

Основное содержания диссертации излетано в схвдухфх публикациях:

1. Разаков P.P., Долматов М.М-. Салихов ill.И. Новый, подход к идентафпсации фенилтаогидантоиновых производных аминокислот при изучении первичной структуры белков. // Узб. хин. журнал, - 1983, - N 5, С. 56-61.

2. Разаков P.P. . Долматов М.М., Салихов Ш.И. Новый подход к идентЩикации. феншггиогидантоиновых производных аминокислот при изучении первичной структура белков. // Тезисы докладов Шестого Всесоюб^ого симпозиума по химии белков я пептидов, . Рига;. -1983,С. 61-62'.

3. Разаков P.P., Долматов М.М., Барам Н.И.-, Пайзиева Р.З., Исмаилов А.И. , Садыков A.C. Масс - спектры и спектры. DADI арилвденпроизводных барбитуровых кислот и 2 г тионтиазолкдона -4. // Изв. АН СССР, серия химических наук, -1983, -N 11, С. 2457-2463.

4. Разаков P.P., Долматов М.М., Касимов А.К. Масс - спек трометрическое изучение образцов госсипола.// Исследования в об ласти органической и биоорганической химии. Сборник научных ■ тру дов. "Университет" - Ташкент. -1992. С. 71-76.

КИПЕ

Таутомерия назарияси;, назарий органик кимб фанида долзар со^алардан бири булиб, бу назарияни урганиш органик молекулан тузилкшини ва хусусиятларини чут^урро^ тушушиимизга брда беради. Таутомерия-ходисасини тадфп^оти анъанавий усуллари. ЯМБ за ИК- .спектроскоплар силан молекулами -эритувчи, • ^заро- ва молекулалараро буладиган таьсир остида урганади. Виз таклиф ¡5: лзетган масс - спектрометрия матастабил ионларни урганиа усуi щоридаш таьсир кучлзродан исяйснодир, чувки реакция газ фазг свщд щори вакуумда олиб бориладиА

Тадзрп^от учун нктрозоамкнлар, аминокислотзларни фенилтиэги-дентоинли хосилалари, барбитурат кислотаси ва 2- тионтиозолидон--4 (роданин) шto- оксиальдегадли хосилалари ва госсипол кодда-лари олинди.

Илмий тадкш^отимиз натихасида эд'йкцаги хулосаларга келдик. Илмий здабиэтларда оиринчилардан булиб пиперидин,хинолин,пипера-зкн нитрозо хосилалари, нитрозо - изошпрозо таутомер муЕозанат холатвда булиллиги ва бу холат уриноосарларнинг »оялашишига, та-биатига вз гетероцккл хал^ани туйкнганлилигига боглик зканлиги исботланди.

Барбитурат кислотаси ва 2 - тионтиазолидон - 4 (роданин; ни о - оксиальдегидлар билан бкрккиш реакцияларидэ гетероцикл хзл^ани енол таутомер х,олатда булишллги ва хосил булган реакция маг;сулоти кутилгандан бош^а. структурам эга зканлиги метастаоил ионлар масс-спектрометриясини урганш ор^али исботланди.

Аминокислоталарнинг фенилтиогидантоинли хосилаларини DADI ва МЛ спектрларни урганш орцали бу мсддалар кего - енсл ва тион -тиол таутомер холатларда булишлиги ашщланди ва масс - спектро-метрда хосил буладиган m/z 192 ионларини ( ФТГ глицин аминокис-лотасининг молекуляр огирлиги хам m/z 192 га тенг) DADI спектр-ларини урганиб, бу ионлар узлари хосил .булаётган она иснлари ха-1$ида маълумот са^ашлиги анщланди.

Гсссипол молекуласи щори вакуум шароитида, масс - спектро-метрнкнг ионлар кзмерасида фак.ат дилактол таутомер холатида булишлиги аничланди.

AESTRAKT

The theory or tautomeric changes Is one oT the impoiant In theoretical organic chemistry. This theory make It possible to perceive oi. varrlety ana. changeblllty oi existence Tonus or organic compounds IR- ana MMR - spectroscopy are traditional methods ol investigation oX tautomeric changes In solutions and crystalline state where ' Influence ol molecular Interactions is great. Using oi mass-spectrometry methods in Investigation or tautomeric changes In gas phase In the absence oi the indicated external lnlluences make It possible to reveal tautomeric states ol some monomolecular systems.

The aim or this work In Investigation or reactions ol monomolecular decomposition nltrozamlnes, phenylthlohldsn tonic derivatives or amlnoaclds, aryliden derivatives оГ barbituric

acid, 2-thlontlozolldon -4 and gossypol.

In the results of the Investigations it was determined that nltrozo derivatives or plperydlne, plperazln, anabaslne, decabyctro and tetrahydroqulnollne have existed In nltrozo -lsonltrozo tautomeric forms. The degree of formation of each tautomeric form Is dependent of nature and position of substitute in pyridine ring and also of saturation level of hetrocycllc system. .

It was shown that condensation of barbituric acid and 2-thlontlozolldone-4 with o-oxyparlldehydes have occured at the expanse of enolyzed form of the heterocycle with the formation of anomalous products the structure of which was determined at the base of analysis of obtolned mass-spectral data.

It was shown that In DADI and MD spectral M+ phenylthlohldantIon (FTH) derivatives of aminoacids have desplayed ketoenoi and thlon-thlol tautomery. Molecular Ions FTH of glycine and some other amlnoaclds, havlhg different origin, have giv6n very Individual pictures of DADI spectra depending on the nature of parent Ion, which can be regarded aa Information about their origin.

from the analysis pf mass-spectrum of gossypol and it' s stable molecular and key fragment ions It was shown that gossypol In gas phase has existed mainly In labial dllactol tautomeric form.