Реакционная способность ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электронами и электрораспылением тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ИМЕНИ А Н НЕСМЕЯНОВА

На правах рукописи

СКАЗОВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧ

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ФЕРРОЦЕНИЛАЛКИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ В УСЛОВИЯХ ИОНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОНАМИ И ЭЛЕКТРОРАСПЫЛЕНИЕМ

02 00 08 - Химия элементоорганических соединений 02 00 04 -Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ООЗОБВЭ5Э

Москва-2007

003066959

Работа выполнена в Лаборатории механизмов химических реакций Института элементоорганических соединений имени А Н Несмеянова РАН

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ

доктор химических наук, профессор

доктор химических наук ведущий научный сотрудник

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор химических наук, профессор

доктор химических наук, профессор

Юрий Степанович Некрасов Любовь Владимировна Снегур

Альберт Тарасович Лебедев Игорь Тимофеевич Чижевский

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Институт нефтехимического синтеза

имени А В Топчиева РАН

Защита диссертации состоится « 16 » октября 2007 года в JJ3 часов на заседании Диссертационного совета К 002 250 01 по присуждению ученой степени кандидата химических наук при Институте элементоорганических соединений имени А Н Несмеянова РАН по адресу 119991, Москва, ул Вавилова, д 28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНЭОС РАН

Автореферат разослан " 14 " сентября 2007 года

Ученый секретарь Диссертационного совета К 002 250 01 при ИНЭОС РАН -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Ферроценилалкилазолы обладают выраженным противоопухолевым эффектом в сочетании с низкой токсичностью, что позволяет рассматривать этот класс соединений в качестве основы для создания новых высокоэффективных препаратов для химиотерапии онкологических заболеваний В связи с этим возникает потребность в изучении строения и реакционной способности таких веществ современными физико-химическими методами, одним из которых является масс-спектрометрия Возможность использования различных способов ионизации позволяет исследовать поведение молекул в различных условиях новообразования, а именно при ионизации электронами (ИЭ) реализуются только процессы фрагментации изолированных ионов, при химической ионизации протекают газофазные ионно-молекулярные реакции, а метод ионизации электрораспылением (ИЭР) содержит информацию об ионных процессах в растворах Вместе с тем этот комплексный подход начал развиваться только в последние два десятилетия с появлением метода ИЭР в основном применительно к органическим соединениям, тогда как ферроценилалкильные производные остаются практически не изученными

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование биологически активных производных ферроцена методами масс-спектрометрии с ионизацией электронами и электрораспылением в аналитическом и исследовательском аспектах Первый из них заключается в разработке методик определения состава, строения и чистоты этого класса соединений, а второй - в исследовании реакционной способности таких молекул и их ионов в газовой и жидкой фазах

Научная новизна и практическая значимость Выявлены общие и специфические пути фрагментации ферроценилалкилазолов при ионизации электронами и показано, что основным фактором, определяющим реакционную способность изученных соединений в условиях диссоциативной ионизации, является природа гетероциклического фрагмента, а именно - его энергия ионизации Найдено, что при электрораспылении ферроценилалкилазолов, ферроценилалканолов, а также смесей последних с азолами, протекают известные в химии растворов реакции ферро-ценилалкилирования, что позволяет применять этот метод для исследования реакционной способности производных ферроцена в пограничной зоне жидкой и газовой фаз Установлено, что экспериментальные условия оказывают существенное влияние на количественные характеристики масс-спектров электрораспыления

ферроценилалкильных производных Предложено использовать статистические

1

методы планирования эксперимента (полный факторный эксперимент) для поиска оптимальных условий регистрации масс-спектров ИЭР в зависимости от доставленной задачи - структурно-аналитической (идентификация вещества) или исследовательской (изучение ионно-молекулярных процессов в условиях ИЭР) С использованием дейтерированных растворителей и квантовохимических расчетов установлены схемы новообразования ферроценилалкильных производных в условиях ИЭР Сформулированы эмпирические правила, связывающие строение производных ферроцена с их масс-спеюрами, которые использованы при идентификации новых металлокомплексов

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на П и III Международных семинарах-школах «Масс-спектромегрия в химической физике, биофизике и экологии» (г Москва, Россия, октябрь 2004 г , г Звенигород, Россия, апрель 2007 г ), на I Всероссийской научной конференции с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы» (г Москва, Россия, сентябрь 2005 г) и на XVII международной научной конференции по масс-спектрометрии (г Прага, Чехия, сентябрь 2006 г )

Публикации По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 4 тезиса в сборниках докладов научных конференций, в том числе три статьи - в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и приложения Содержит 84 страницы текста, 28 таблиц и 35 рисунков Библиография включает 130 наименований

Объекты исследования и аппаратура. В качестве объектов исследования использованы биологически активные ферроценилалкилазояы FcCH(R)Az (Az - производные пиразола, имидазола, триазола и их бензоаналогов, R = Н, алкил, Ph, Fe), исходные компоненты их синтеза - ферроценилалканолы FcCH(R)OH и азолы AzH, а также соли Все соединения синтезированы и любезно пре-

доставлены сотрудниками ИНЭОС им А Н Несмеянова РАН (А А Сименел, Л В Снегур) и Химфака МГУ им М В Ломоносова (М Д Решетова, Н Е Борисова) Чистоту соединений и их термическую стабильность контролировали измерением зависимости масс-спектров ИЭ от температуры нагревателя системы прямого ввода пробы и от времени выдерживания образца Масс-спектры ИЭ измерены на динамическом масс-спектрометре Thermo Finmgan Polaris Q (США) с ионной ловушкой и на статическом масс-спектрометре с двойной фокусировкой Kratos MS 890

(Великобритания) Масс-спектры ИЭР измерены на тандемном динамическом масс-спектрометре Thermo Finmgan LCQ Advantage (США) с ионной ловушкой Все масс-спектры приведены к моноизотопному виду с помощью программы AELITA, разработанной Ю Н Сухаревым и Ю С Некрасовым Квантово-химические расчеты выполнены Ю А Борисовым (ИНЭОС РАН) методом функционала энергии от электронной плотности Бекке-Ли-Янг-Парра (B3LYP) ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Реакционная способность ферроценилалкилазолов (ФАЗ) и ферроценилал-канолов (ФАЛК) в условиях ионизации электронами 2 11 Ферроценилалкилазолы

В масс-спектрах ИЭ ферроценилалкилазолов 1-23 и ферроценилалканолов 24-35 (Рис 1) FcCH(R)X (Fc=C5HsFeCsH4, X=Az или ОН) присутствуют интенсивные пики молекулярных ионов, которые распадаются по нескольким направлениям Общим для всех производных ферроцена является процесс элиминирования цикло-пентадиеничьных яигандов, вплоть до образования катиона свободного железа Характерная особенность ферроценилалкильных производных заключается в протекании перегруппировки с миграцией гетероциклического фрагмента или гид-роксильной группы к атому железа, в результате чего образуются ионы, содержащие связь Fe-X (Рис 2) Формально этот процесс является реакцией внутримолекулярного нуклеофильного замещения циклопентадиенильного лиганда азолильным фрагментом или гидроксильной группой Другой путь распада, обусловленный расщеплением связи углерод-гегероатом, зависит от природы заместителя R Если это водород или фенильная группа, происходит простой разрыв этой связи с выбросом азолильного или гидроксильного радикалов В случае производных с ал-кильными заместителями (R = Me, Et, Рг) этот процесс сопровождается миграцией атома водорода к гетероатому с последующим элиминированием молекул азола или воды, что приводит к ионам соответствующих винилферроценов Поскольку такая водородная перегруппировка реализуется только в соединениях, содержащих водород у p-углеродного атома, то можно утверждать, что она осуществляется по механизму 1,2-элиминирования

Найденные закономерности позволяют однозначно идентифицировать ФАЗ по их масс-спектрам ИЭ В частности, изомерные соединения 3 и 15, 7 и 19 с различным расположением алкильных заместителей (в азолильном фрагменте или у а-углеродного атома) легко различить по значениям масс ионов, отвечающих потере

азояильного радикала (m/z 199 для соединений 3 и 7 или молекулы азола (m/z 212 и 226 для соединений 15 и 19, соответственно) (Рис 3)

R-H(l)

I?

Fe

R-H (3) FE

Л

R=H (6) MC (12)

* N-N. N-

R-H(7) Me (17) R

R=H(4) Mc (14) R=H (8) Me (15)

Js.

R=Me (10)

Q

t~e Fe

Рис 1 Структуры исследованных ферроценилалкилазолов и ферроценилалкано-лов

R=Me, Et, Pr

Рис 2 Схема фрагментации ферроценилалкилазолов и ферроценилалканолов в условиях ионизации электронами (X = Аг, ОН, Ср и Ср' - незамещенный и замещенный циклопентадиенильные лиганды, соответственно)

Ферроценилалкильные производные изомерных имидазола и пиразола, а также

их бензоаналогов значимо различаются соотношением интенсивностей пиков ионов, отвечающих потере циклопентадиенильных лигандов [М-Ср]+/[СрРе]+ (Ср = С5Н5) Это отношение всегда на порядок величины выше в спектрах соединений пиразола 8 и индазола 6 по сравнению с соединениями имидазола 5 и бензимидазо-ла 2 (Рис 4)

Рис 3. Значения т/г некоторых ионов в масс-спектрах ИЭ изомерных ферроце-нилалкилазолов

0,30

5,35

0,05

_ /=.ГМ

Те

N

ре

2,12

Рис. 4 Отношение интенсивностей пиков ионов (М-Ср]*/[СрРе]+ в масс-спектрах ИЭ ферроцеиилалкильных производных имидазола 2, 5 и пиразола 6, 8

С целью выяснения основных факторов, определяющих реакционную способность ФАЗ в условиях ионизации электронами, были рассчитаны некоторые количественные характеристики основных процессов их фрагментации (Таблица 1)

- стабильность молекул к электронному удару = 1М+/Х1,), которая представляет собой долю нераспавшихся молекулярных ионов и рассчитывается как отношение интенсивности пика молекулярного иона (1м+) к полному ионному току (21,),

- степень фрагментации с отщеплением замещенного (схсР) и незамещенного (<Хср) циклопентадиенильных лигандов, а также гетероцикла (аА2) Эти величины характеризуют прочность связей металл-лиганд и азол-углерод, соответственно, и рассчитываются как разность между числом соответствующих фрагментов в исходной

молекуле (в данном случае 1) и суммарной интенсивностью всех пиков ионов (нормированных к II,), содержащих данный фрагмент (£1А2, ПСр и 21ср) аСр =1-21Ср, 0{ср=1-21ср, а^-Нл,,

- сумма интенсивностей пиков ионов [СрРеЛг]+ и [РеАг]+ (ХРеАг), отражает миграционную способность азолильного радикала к атому железа

Регрессионный анализ полученных величин для серии ферроценилметилазолов РсСН2Аг и значений энергий ионизации (1Р) соответствующих азолов, позволил выявить некоторые взаимосвязи между ними В частности, степень фрагментации с элиминированием гетероцикла адг и стабильность этих соединений к электронному удару XV линейно коррелируют с энергией ионизации азола в соответствии с уравнениями 1, 2 (Таблица 2) Значения XV и а^ также находятся в линейной зависимости между собой (уравнение 3) При этом, как и следовало ожидать, ослабление прочности связи углерод-азол (увеличение значения а^) приводит к снижению стабильности молекулярного иона

Таблица 1 Рассчитанные из масс-спектров ИЭ ферроценилметилазолов РсСН2Аг значения У/, аАг, аСр, аСр, ЯРеАг, и величины энергий ионизации соответствующих азолов (1Р)____

№ соедин Аг О-Аг. «Со осг ZFeAz 1Р, эВ

1 А&1 0,17 0,39 0,71 0,52 0,17 7,80

2 В1ш 0,19 0,65 0,33 0,45 0,14 8,00

3 1т2Ме 0,21 0,74 0,26 0,39 0,04 8,50

4 1п-2 0,27 0,43 0,46 0,39 0,13 8,35

5 1т 0,27 0,64 0,32 0,40 0,06 8,81

6 1п-1 0,30 0,38 0,47 0,35 0,12 8,35

7 РгМе2 0,31 0,26 0,49 0,19 0,05 9,10

8 Рг 0,33 0,22 0,45 0,21 0,14 9,25

9 ВТг 0,38 0,50 0,14 0,34 0,04 9,20

Таблица 2 Результаты регрессионного анализа величин аАх, XV, ЕРеАг и 1Р (Я -

Уравнение (№) Я п N

01Аг — -0,291Р + 2,99 (1) 0,929 6 3,5,9

0,12/Р-0,80 (2) 0,930 8 6

\У = -0,23 аАг + 0,38 (3) 0,893 7 1,9

ЯРеАг = -0,091Р + 0,87 (4) 0,976 7 3,8

Наблюдается также антибатная зависимость величины И'еАг, отражающей миграционную способность азолильного радикала к атому железа, с энергиями ионизации гетероцикла в соответствии с уравнением 4 (Таблица 2) Поскольку известно, что энергия ионизации изменяется антибатно протонному сродству молекулы, то

6

величина SFeAz находится в прямой зависимости от протонного сродства азолиль-ного фрагмента, то есть, чем выше основность азола, тем выше его миграционная способность к положительно заряженному атому железа

Для процессов элиминирования циклопентадиенильных лигандов не найдено каких-либо отчетливых корреляций со структурными или энергетическими характеристиками молекул Отсюда следует, что основным фактором, определяющим реакционную способность изученных соединений в условиях ионизации электронами, является природа гетероциклического фрагмента - его энергия ионизации

Таким образом, масс-спектры ИЭ содержат информацию как о составе и строении ферроценилалкилазолов, так и об их реакционной способности в условиях диссоциативной ионизации электронами

2 Реакционная способность ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением 2.1. Формальный анализ масс-спектров ИЭР 2 11. Ферроценилалкилазолы

В масс-спектрах ИЭР ФАЗ 1-23 (Рис 5) присутствуют аналитически значимые пики молекулярного иона [М]+, протонированной молекулы [МНГ)+ и ферроце-нилалкилкатиона [FcCH(R)]+ (А+) Наряду с этими ионами, отражающими состав и строение исследуемых веществ, высокую, часто максимальную, интенсивность имеют пики ионов, которые являются продуктами ионно-молекулярных взаимодействий Сюда относятся протонированный ион димера [MjH]+ и катион бис-ферроценилалкилазола [(FcCHR)2Az]+ (биядерный ион [МА]+), формально возникающий в результате алкилирования исходной молекулы ферроценилалкилкатио-ном Отметим, что аналогичный заряженный биядерный продукт иногда образуется в реакции азолов с избытком ферроценилкарбинолов при кислотном катализе

1м2н]-

[М]+* [А]-

Рис. 5. Процессы ионообразования ферроценилалкилазолов в условиях ИЭР

Таким образом, при электрораспылении ФАЗ, наряду с процессами окисления, протонирования и фрагментации, протекает известная в химии растворов реакция ферроценилалкилирования с образованием заряженных продуктов в области массовых чисел выше молекулярного иона исходного соединения Это существенно ограничивает аналитические возможности метода ИЭР применительно к нейтральным производным ферроцена, поскольку наличие биядерных ионов в их масс-спектрах может привести к неверному выводу о строении исследуемого соединения, тем более что бис-ферроценилалкилазолы могут получаться при синтезе монопроизводных Однако, найденные аналогии между процессами, протекающими в колбе и при элекгрораспылении, позволяют использовать этот метод для исследования реакционной способности производных ферроцена в пограничной зоне жидкой и газовой фаз

2.1.2. Соли ферроценилалкильных производных ЕсСНСЯ)Х+У

Наряду с нейтральными ферроценилалкильными производными изучено также поведение в условиях ИЭР пяти ионных соединений 37-41 состава РсСН(Д)Х+У'

.ОН

Ре / N

I©

Ре

Ре

V ©

Ре

вк.

х

ев(рь)4 Iе

37 38 39 40 41

В масс-спектрах ИЭР этих комплексов присутствуют два основных пика, отвечающих катонному фрагменту соли |РсСН(11)Х]+ и ферроценилалкилкатиону [РсСН(Я)]+. а также малоинтенсивные пики «кластерных» ионов [(РсСШ1Х)„Уп ]]+, содержащих от двух до пяти молекулярных катионов с соответствующими проти-воионами У (Таблица 3)

Таблица 3 Интенсивности пиков ионов в масс- спектрах ИЭР солей РсСН(Я)Х4У

Соединение № 37 38 39 40 41

|РсСН(Я)]+ 19,1 25,4 24,8 28,8 32,3

|ТсСП(К)Х]+ |М)+ 72,9 71,1 62,9 58,6 57,5

[(РсСНМе)3А2-Н1+ 8,4

[М2УГ 5,1 3,5 12,3 5,0

Г(РсСНМе)4Аг-2Н]+ 1,8

[М3У2Г 2,9 3,4

[М4У3Г 2,8

[М5У4Г 1,4

Масс-спектры солей 37-40, в отличие от спектров нейтральных соединений, не содержат «лишних» пиков, что позволяет использовать метод ИЭР для надежной

8

идентификации таких соединений Вместе с тем в спектре бис-ферроценил-этилтриазолия 41 присутствуют пики ионов [(FcCHMe)3Az - Н]+ (m/z 706) и [(FcCHMe)4Az - 2Н]+ (m/z 917), отвечающих замещению одного или двух атомов водорода в исходном катионе на ферроценилэтилкатион Поэтому при интерпретации масс-спектров ИЭР солей ферроценияалкильных производных также нужно учитывать возможность образования полиядерных ионов 2.1.3, Ферроценилалканолы FcCH(R)OH

В условиях ИЭР ферроценилалканолы FcCH(R)OH 24-36 окисляются с образованием молекулярных ионов [М]+, пики которых (за исключением соединений 2729) имеют максимальную интенсивность Для большинства из них характерно также дегидрирование с образованием малоинтенсивных пиков ионов [М-Н]+ (Таблица 4) Другие пути ионообразования определяются строением ферроценилалканола По формальному признаку можно выделить два типа процессов фрагментация с образованием осколочных ионов и ионно-молекулярные реакции Процессы фрагментации, также как при ионизации электронами, осуществляются с элиминированием ОН группы, молекулы воды или фрагмента CpFeOH При этом каждый из них не является общим путем распада и реализуется только в случае одного или нескольких изученных соединений

Таблица 4. Интенсивности (%Е) пиков основных ионов в масс-спектрах ИЭР фер-роценилалканолов [A2Of = [FcCHR-O-CHRFcf

Соедин № 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | 34 35

Ион

1МГ 90,8 86,5 100,0 0,9 4,0 5,7 93,0 99,1 98,0 57,4 94,7 87,2

ГМ-Hf 2,1 2,0 0,5 4,8 0,9 2,0 0,7

[М-Н20]+ 46,3 0,8

[М-ОН]+ (А+) 6,0 0,5 1,9 41,1 3,8

FA2of 7,1 11,5 59,8 3,8 93,8

В отличие от ФАЗ, которые при ИЭР отщепляют азолильный радикал, образуя ферроценилалкилкатион [РсСН(Я)]+ (А4), ФАЛК элиминируют гидроксильную группу только в жестких условиях при высоких температурах капилляра, что обусловлено более высокой прочностью С-О по сравнению с С-Ы связью и более низкой стабильностью гидроксильного радикала по сравнению с радикалом ароматического гетероцикла Исключение составляет 1,1'-5ис(а-гидроксиэгил)ферроцен 33, в масс-спектре ИЭР которого выход иона [М-ОН]+, составляет 41,1 % (Таблица 4) Механизм этого процесса будет обсужден в следующем разделе

В масс-спектрах ИЭР ФАЛК отсутствуют пики протонированных молекул, как

9

это характерно для ферроценилалкилазолов Аналогичная ситуация наблюдалась Хэндерсоном с сотр (W Henderson et al, Polyhedron, 1996,15, 1165) в случае фер-роценилметанола FcCH2OH и Л-'Л^-даметиламинометилферроцена FcCH2NMe2 первый из них подвергался окислению, а второй - протонированию, что обусловлено более низким сродством к протону спиртов по сравнению с аминами

В случае соединений 24, 25, 27-29 реализуются ионно-молекулярные реакции ферроценилалкилирования с образованием ионов соответствующих эфиров [FcCHR-0-CHRFc]+ (Таблица 4), аналогично тому, как это происходит с ферроце-нилалканолами при термолизе и в кислых растворах Отметим, что в масс-спектре ИЭР эквимолярной смеси карбинолов FcCH2OH (24) и FcCH(Me)OH (25), наряду с продуктами ферроценилалкилирования каждого из них [FcCH2-0-CH2Fc]+ и [FcCH(Me)-0-CH(Me)Fc]+, соответственно, присутствует также ион [FcCH2-0-CH(Me)Fc]+, отвечающий продукту «перекрестного» ферроценилалкилирования

Таким образом, при ИЭР ферроценилапканолов реализуются следующие процессы окисление с образованием молекулярных ионов, фрагментация с отщеплением ОН-группы и/или молекулы воды, а также ионно-молекулярные реакции с образованием ионов соответствующих эфиров [FcCH(R)-0-CH(R)Fc]+

2.2 Влияние экспериментальных условий на характеристики масс-спектров ИЭР ферроценилалкильных производных

Полный ионный ток (ПИТ) и интенсивности пиков ионов в масс-спектрах ИЭР ферроценилалкильных производных существенно зависят от условий проведения эксперимента, а именно - температуры обогреваемого капилляра (Т, °С), скорости потока мобильной фазы (V, мкл*мин'), электрического потенциала (U, кВ), концентрации вещества (С, мольхл"') и дипольного момента растворителя (D, Д) В таблице 5 приведены данные масс-спектров ИЭР 1 -ЛЧферроценилме-тил)бензимидазола (2) в растворах метанола (МеОН) и ацетона (Ме2СО), полученных при различных значениях V, Т, С и D

Видно, что выходы некоторых ионов могут изменяться более чем на порядок величины в зависимости от условий проведения эксперимента В частности, выход биядерного иона изменяется от 0,6 до 58,2% При этом степень влияния каждого параметра зависит от значений других параметров Например, выход биядерного иона при температуре капилляра 110°С увеличивается с ростом скорости потока мобильной фазы в полтора раза (опыты №13 и №14), тогда как при 150°С - в 30 раз

(опыты №15 и №16) Следует также отметать, что каждый параметр в разной сте-

ю

пени влияет на выходы разных ионов Так, повышение температуры от 100°С до

150°С практически не влияет на выход биядерного иона, тогда как выход протони-

рованного димера [М2Н]+ снижается в четыре раза (опыты №9 и №11)

Таблица 5. Значения экспериментальных параметров, дипольного момента растворителей, (ПИТх 10"6) и интенсивностей пиков основных ионов (%£) в масс-спектрах ИЭР 1-(ферроценилметил)бензимидазола (2), полученных в разных экспериментальных условиях ~

№ V, т, с, о, пит, (КсСНзГ |М|* |МН1+ |маГ (М2нГ

ол мклхмин1 °с мкгхмкл-1 д отн ед. интенсивность, %

1 10 110 0,01 1,71 33,2 7,3 0,0 91,9 0,6 0,2

2 100 110 0,01 1,71 29,0 5,3 1,2 91,7 1,7 0,1

3 10 150 0,01 1,71 31,8 22,6 0,0 76,2 1,0 0,2

4 100 150 0,01 1,71 54,6 21,9 0,0 76,3 1,4 0,4

5 10 110 0,10 1,71 97,8 14,9 0,0 82,0 2,8 0,4

6 100 110 0,10 1,71 116,1 10,2 0,4 86,0 3,2 0,2

7 10 150 0,10 1,71 57,2 22,3 1,2 72,2 3,6 0,7

8 100 150 0,10 1,71 78,2 22,1 0,0 72,4 5,0 0,5

9 10 110 0,01 2,85 1,24 20,1 6,6 52,3 0,8 20,2

10 100 110 0,01 2,85 1,82 12,3 2,9 79,1 0,5 5,1

11 ¡0 150 0,01 2,85 0,24 55,7 0,8 37,5 0,9 5,1

12 100 150 0,01 2,85 0,90 26,4 5,4 63,1 1,7 3,4

13 10 110 0,10 2,85 0,16 21,8 5,3 27,1 12,2 33,5

14 100 110 0,10 2,85 0,53 14,9 0,0 59,6 18,8 6,6

15 10 150 0,10 2,85 0,91 57,7 14,8 19,7 1,9 6,0

16 100 150 0,10 2,85 0,52 15,6 0,4 22,4 58,2 3,5

Существенное влияние на масс-спектры ИЭР оказывает также состав газовой фазы в ионном источнике, как это показано в таблице 6 на примере 1-(ферроценилметил)индазола (6) Видно, что насыщение ионного источника парами воды, метанола, ацетонитрила, уксусной кислоты, изо-пропанола, ацетона или аммиака (в источник ионов помещался сосуд с соответствующим растворителем) может приводить к изменению выхода ионов более чем на два порядка величины Таблица 6. Влияние состава газовой фазы в ионном источнике на масс-спектр ИЭР

[йон]+ пар н,о МеОН МеСЫ МеСООН г-РЮН Ме2СО ш3

РА 173,5 185,6 191,5 191,8 194,2 198,5 207,0

ГА Г 199 0,8 0,6 3,2 4,6 3,9 1,6 0,7

[М-Н1+ 315 3,4 1,6 1,2 0,0 1,2 0,6 1,3

ГМГ 316 29,7 60,1 50,4 7,7 86,3 92,9 81,3

[МН}+ 317 29,2 21,4 11,5 65,5 5,8 4,4 0,0

ГМ,Г 632 7,3 2,6 5,1 4,5 1,1 0,2 7,0

[М2Н1+ 633 29,6 13,7 28,7 17,7 1,8 0,3 9,7

ПИТх 10"5 59,0 12,9 7,2 56,5 5,6 2,9 12,7

При этом выход протонированного иона [МН]+ находится в линейной зависимости от протонного сродства растворителя РА в соответствии с уравнением

[МН]+ = -0,948 РА + 193,7 (п=6,11=0,970) Это свидетельствует о том, что протони-рование ФАЗ осуществляется в газовой фазе

Все эти результаты свидетельствуют о сложном характере процессов новообразования ферроценилалкильных производных при ИЭР, что требует тщательного выбора оптимальных условий регистрации масс-спектров ИЭР в зависимости от решаемой задачи При идентификации веществ необходимо работать в условиях максимального выхода молекулярного я/или протонированного ионов, тогда как при исследовании ионно-молекулярных реакций, напротив, нужно подбирать условия для увеличения выхода биядерных ионов

Поскольку вид масс-спектра ИЭР зависит, по крайней мере, от пяти рассмотренных параметров, то для оптимизации процесса по классической схеме проведения эксперимента, когда изучается зависимость измеряемой величины от каждого из пяти параметров при фиксированных значения оставшихся четырех, необходимо поставить более 15000 экспериментов (55) при варьировании параметров на пяти уровнях, что является практически невыполнимой задачей Поэтому для выяснения степени влияния каждого экспериментального параметра на масс-спектры ИЭР был использован метод полного факторного эксперимента для трех, четырех или пяти переменных, варьируемых на двух уровнях (планирование 23, 24 или 25) При этом необходимо поставить всего 8, 16 или 32 эксперимента, соответственно, для изучения влияния 3,4 или 5 параметров

В таблице 5 приведен пример такого планирования для 4 переменных Х|=У, х2=Т, Хз=С и Х4=Б, варьируемых на двух уровнях (планирование 24) V (10 и 100 мклхмин"1), Т (110°С и 150°С), С (0,01 и 0,10 мкгхмкл"1) и Б (1,71 Д для МеОН и 2,85 Д для Ме2СО), а также значения ПИТ*! О"6 и интенсивностей пиков некоторых ионов в масс-спектрах ИЭР 1-(ферроценилметил)бензимидазола (2), полученых при различных значениях экспериментальных параметров Результаты статистической обработки планового эксперимента представлены в таблице 7 в виде коэффициентов регрессии (Ь,Ъ,) интерполяционного уравнения (5), где у - ПИТ или интенсивность пика каждого иона (%£), Ь0 - свободный член, х, - варьируемый параметр у = Ьо+Ь]Х]+Ь2Х2+Ь3Х3^Ь!Ь2Х!Х2+Ь1ЬзХ1Х3+Ь2Ь3Х2Х3+Ь1Ь2Ь3Х1Х2Хз (5) Видно, что все экспериментальные параметры влияют, но в разной степени, на выходы всех ионов Так, повышение температуры, концентрации и дипольного момента растворителя приводит к увеличению доли биядерных ионов [МА]+ (положительные значения Ь,) и к снижению выхода протонированных молекул (отри-

12

цательные значения Ь,), то есть процессы протонирования и ферроценилалкилиро-вания являются конкурирующими Высокие значения коэффициентов регрессии при нелинейных членах свидетельствуют о взаимодействии экспериментальных факторов Например, коэффициенты при Т и С для интенсивности ферроценилме-тилкатиона [РсСН2]+ (А+), являются положительными, тогда как коэффициент при нелинейном члене ТС имеет отрицательное значение

Таблица 7 Коэффициенты регрессии (6,) интерполяционного уравнения (5) для ПИТхЮ"6 и интенсивностей пиков основных ионов в масс-спектрах ИЭР 1-(ферроценилметил)бензимидазола (2) [МА]+ = [РсСН2-В1т-СН2Рс]+ Курсивом обо-

ч V т С о УТ УС VI) тс ГО со УТС УТВ УСО ГСП УТСЛ)

пит 31,5 3,7 -3,5 12,4 -30,7 1,8 1,2 -3,5 ■6,3 3,3 -12,7 -1,6 -1,9 -1,4 6,6 1,5

|А|+ 21,9 -5,8 8,6 0,5 6,1 ■3,2 -0,9 -4,9 -1,6 2,2 -1,1 -0,6 -3,9 ■0,6 0,0 г 1,1

[М|+ 2,4 -1,2 0,4 0,3 2,1 -0,2 -1,4 -1,2 0,9 0,4 0,3 -1,1 0,1 -1,2 0,7 -1,1

[мнГ 63,1 5,7 -8,1 -7,9 -18,0 -2,2 -0,8 5,2 -0,4 -1,3 -5,0 -2,0 г 1,7 -1,3 -1,3 -1,5

[МАГ 7,1 4,2 2,1 6,1 4,7 3,2 3,9 3,8 1,9 1,7 4,8 3,1 3,2 3,9 1,6 3,0

|М2Н]Д 5,4 -2,9 -2,9 1,0 5,0 ¡2,4 -0,8 -2,9 -0,9 -3,0 0,9 0,7 2,4 Ч),8 -0,9 0,7

Вид масс-спектров ИЭР ферроценилалканолов также существенно зависит от условий проведения эксперимента В таблице 8 приведены масс-спектры ИЭР фер-роценилметанола РсСН2ОН (24), 1-ферроценилэтанола РсСН(Ме)ОН (25) и их эк-вимолярной смеси (даны в скобках), полученные при разных значениях и, Т, V

Таблица 8. Интенсивности пиков ионов (%£) в масс-спектрах ИЭР РсСН2ОН (24) и РсСН(Ме)ОН (25), полученных в разных экспериментальных условиях_

и,кВ 4,5 6

т,°с 90 150 90 ! 150

V, МКЛХМИН*1 10 150 10 150 10 ¡50 ¡10 |50

Соединение Ион

ГсСН2ОН [РсСНзГ 0,0 0,0 0,4 1,6 0,3 0,0 3,8 0,0

(2,0) (1,9) (5,9) (5,9) (4,4) (3,6) (53,0) (54,3)

[мг 96,1 92,8 64,1 86,6 87,0 93,2 39,1 82,4

(89,3) (94,9) (76,5) (84,4) (79,2) (92,0) (35,2) (33,6)

|ТсСН2ОСН2Рс]+ 36 7,2 34,1 11,9 12,7 6,8 57,1 17,3

(8,7) (3,2) (15,9) (8,1) (16,4) (4,4) (11,0) (12,0)

ГсСН(Ме)ОН [РсСН(Ме)]+ 0,4 0,0 0,6 1,2 0,4 0,0 2,1 1,3

(0,0) (0,0) (1,2) (0,4) (1,8) (2,0) (37,4) (36,9)

[МГ 71,4 85,7 55,5 62,4 65,7 86,9 58,5 64,6

(70,7) (79,8) (53,5) (56,3) (53,6) (81,4) (21,4) (32,6)

[РсСНМеОСНМеРс]* 25,3 11,4 33,4 33,1 30,6 11,8 32,4 31,2

(28,1) (19,7) (41,7) (36,0) (39,1) (16,4) (28,2) (25,4)

Видно, что выходы некоторых ионов могут изменяться на порядок величины в зависимости от экспериментальных параметров При этом соотношения интенсивностей пиков ионов в спектрах индивидуальных соединений и в спектре их экви-молярной смеси тоже сильно различаются, то есть добавление второго компонента

13

также влияет на вид масс-спектра

Из таблицы 9, в которой приведены результаты статистической обработки планового эксперимента, следует, что наибольшее влияние на интенсивности пиков молекулярных [М]+ и биядерных ионов [РсСН(К)-0-СН(11)Рс]+ (Я=Н или Ме) оказывают температура обогреваемого капилляра и скорость потока мобильной фазы При этом повышение скорости потока, что эквивалентно уменьшению времени нахождения веществ в «реакционной» зоне, приводит к снижению выхода биядерных ионов с соответствующим увеличением доли молекулярных ионов Повышение температуры увеличивает выход биядерных ионов с параллельным снижением выхода молекулярных ионов Эти зависимости свидетельствуют о генетической связи этих ионов Действительно, если молекулярный ион является предшественником биядерного иона, то уменьшение времени реакции должно снижать, а повышение температуры - повышать его выход Это позволяет предположить, что биядерный ион образуется при взаимодействии молекулярного иона с нейтральной молекулой, а не в результате атаки ферроценилалканола ферроценилалкилкатионом (см ниже)

Таблица 9. Результаты планового эксперимента Коэффициенты регрессии (6,) интерполяционного уравнения (5) для интенсивностей основных пиков ионов в масс-спектрах ИЭР ферроценилалканолов РсСН2ОН (24) и РсСН(Ме)ОН (25) Курсивом обозначены статистически незначимые коэффициенты ____

Соединение Ион Ъо V Т и VI VII ти ути

РсСН2ОН [РсСВДГ 0,76 -0,37 0,68 0,27 -0,29 -0,66 0,19 -0,57

РсСН(Ме)ОН 0,75 -0,11 0,56 0,21 0,07 -0,19 0,20 -0,19

РсСН2ОН [МГ 80,15 8,59 -12,11 ■4,74 7,86 3,80 -2,56 1,42

РсСН(Ме)ОН 68,84 6,04 -8,60 0,08 -2,81 0,75 1,21 -0,95

РсСН2ОН [(РсОЖЬОГ 18,85 -8,04 11,27 4,65 -7,47 -3,39 2,47 -1,01

РсСН(Ме)ОН 26,16 -4,28 6,37 0,35 3,91 -0,73 -1,06 0,50

Таким образом, планирование эксперимента позволяет при минимальном числе опытов получить количественную оценку влияния на спектры ИЭР каждого экспериментального параметра и их взаимодействий Это, в свою очередь, позволяет целенаправленно подбирать оптимальные условия регистрации масс-спектров ИЭР для решения аналитических или исследовательских задач При этом необходимо иметь в виду, что масс-спектры смесей не аддитивны спектрам индивидуальных соединений и в них могут присутствовать «лишние» пики, отвечающие «перекрестному» ферроценилалкилированию

2.3. Процессы ферроценилалкилирования в условиях электрораспыления

Формальный анализ масс-спектров ИЭР изученных соединений показал, что, наряду с характерными для этого метода ионизации процессами окисления, прото-

нирования и фрагментации, при ИЭР ферроценилалкилазолов и ферроценилалка-нолов FcCH(R)X (X = Az или ОН) реализуется также реакция ферроценилалкили-рования с образованием ионов бис-ферроценилалкилазолов [FcCH(R)AzCH(R)Fc]+ и ферроценилалкиловых эфиров [FcCH(R)OCH(R)Fc]+, соответственно Аналогичные биядерные продукты иногда образуются в обычных условиях первый из них -при реакции азолов с избытком ферроценилалканола, а второй - при подкислении растворов ферроценилалканолов

В масс-спектре ИЭР эквимолярной смеси 1-(ферроценилмегил)пиразола (8) и 1-(ферроценилэтил)-2-метилимидазола (42), наряду с биядерными ионами, отвечающими ферроценилалкилированию каждого компонента [FcCH2PzCH2Fc]+ (m/z 465) и [FcCH(Me)-ImMe-CH(Me)Fc]+ (m/z 507), присутствует также продукт «перекрестного» ферроценилалкилирования [FcCH(Me)-ImMe-CH2Fc]+ (m/z 493) (Рис 6)

Рис 6. Масс-спектр ИЭР эквимолярной смеси ферроценилметилпиразола (8) и 1-(ферроценилэтил)-2-метилимидазола (42)

Исхода из того, что ФАЗ при ИЭР подвергаются ферроценилалкилированию с образованием ионов бмс-ферроценилалкилазолов, можно было предположить, что в этих условиях будет протекать классическая реакция ферроценилалкилирования азолов ферроценилкарбинолами Действительно, при совместном распылении эквимолярной смеси ферроценилметанола FcCH2OH (24) и 2-метилимидазола (43), наряду с ионами, характерными для каждого компонента смеси, образуется также протонированная молекула ферроценилметилимидазо па (FcCH2Im+H]+ (m/z 281) (Рис 7)

FN ^

[AzH] » + H m/z 124

во 100 120

FcCH 2АжЫ+Н^

|Adl] ,-t- H m/s 247

ЗОО 320

400 4Й0

Рис 7 Масс-спектр ИЭР эквимолярной смеси ферроценилметанола (24) и 2-метил-имидазола (43)

Таким образом, впервые установлено, что при электрораспылении ферроце-нилалкилазолов, ферроценилалканолов, а также смесей последних с азолами протекают известные в химии растворов реакции ферроценилалкилирования

2.4.0 механизмах ценообразования ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением 2 4.1. Ферроценилалканолы

По формальному признаку можно выделить три типа процессов новообразования в условиях ИЭР ФАЛК окисление, фрагментация и ионно-молекулярные реакции Как уже отмечалось выше в масс-спектре ИЭР 1,Г-бмс(а-гидроксиэтил)ферроцена (33) присутствует интенсивный пик иона [М-ОН]+ Этот результат является неожиданным, поскольку даже в масс-спектре ИЭ этого соединения пик иона [М-ОН]+ отсутствует, а основным направлением фрагментации является процесс дегидратации молекулярного иона Кроме того, в МС/МС спектре молекулярного иона 33, образующегося при ИЭР, также нет пика иона [М-ОН]+, а максимальную интенсивность имеет пик иона [М-Н20]+ Можно предположить, что ион [М-ОН]+ не является продуктом фрагментации, а образуется через стадию про-тонирования исходного соединения ионами гидроксония, которые всегда присутствуют в условиях ИЭР, с последующим быстрым отщеплением молекулы воды (Рис 8) В результате образуется протонированный циклический эфир (С)

Возможна также дегидратация нейтральной молекулы (как это происходит при термолизе и в кислых средах) с последующим .протонированием образовавшегося циклического эфира 36 (Рис 9) Для проверки этого предположения был измерен масс-спектр ИЭР циклического эфира 36 и установлено, что он не подвергается

протонированию в условиях ИЭР, то есть эта схема образования иона [М-ОН]+ мо-

16

жет быть исключена

т/г 274 т/г 275 т/г 257 (С)

Рис 8. Схема образования иона [М-ОН]+ из соединения 33 через стадию протони-рования исходной молекулы (ДН = -52,4 ккал^моль ') с последующим быстрым отщеплением молекулы воды (ДН = +23,4 ккалхмоль"1) Суммарный тепловой эффект -29,0 ккалхмоль"1

m/z 274 m/z 256 m/z 257 (С)

Рис. 9. Схема образования иона [М-ОН]+ из соединения 33 через стадию дегидратации нейтральной молекулы с последующим протонированием образовавшегося циклического эфира

Для выяснения возможности реализации схемы, включающей протежирование исходной молекулы (Рис 8), был получен масс-спектр ИЭР 1,1'-бис(а-гидрокси-этил)ферроцена (33) при насыщении ионного источника парами тяжелой воды (в ионный источник помещали сосуд с D20) В этом случае ион [М-ОН]+ должен содержать дейтерий Действительно, пик иона [М-ОН]+ (m/z 257) частично смещается к m/z 258 и согласно расчету 61,6% ионов [М-ОН]+ содержат один атом дейтерия (Таблица 10)

Таблица 10. Интенсивности пиков ионов (%Imax) и процентное содержание дейте-рированных ионов при регистрации масс-спектра ИЭР ферроценилалканола 33 в присутствии паров Р2Р в ионном источнике__

Ион m/z %Imax %D

[M-OHf (Н) 257 9,3

[M-OHf (D,) 258 14,8 61,6

ГМ1+(Н) 274 19,5

[Mf (D,) 275 97,0 44,8

ГМГ (D2) 275 100,0 46,2

Однако при этом наблюдается также частичный сдвиг молекулярного иона {т/г 21 А) на одну и две единицы в сторону высоких масс, то есть исследуемый карбинол подвергается изотопному обмену водорода Это обстоятельство не позволяет сделать окончательный выбор между двумя оставшимися схемами образования иона [М-ОН]+, поскольку ион с m/z 258 может возникать не только в результате про-тонирования, но и в результате фрагментации монодейтерированного и дидейтери-

17

рованного молекулярных ионов, с потерей ОН и OD, соответственно

Результаты квантово-химических расчетов показали, что элиминирование радикала ОН из молекулярного иона 33 требует больших затрат энергии (+72,8 ккалхмоль"1), а более вероятной схемой образования ионов [М-ОН]+ при ИЭР является протонирование молекулы 33 ионом гидроксония НзО+ (ДН=-52,4ккалхмоль"1) с последующей быстрой дегидратацией протонированной молекулы (ДН = +23,4 ккалхмоль"1), то есть в целом этот процесс является экзотермическим с энтальпией равной -29 0 ккалхмоль"1 (Рис 8) Отсюда следует, что образование иона [М-ОН]+ при ИЭР лишь формально можно отнести к процессу фрагментации, тогда как на самом деле он образуется через стадию ионно-молекулярной реакции протониро-вания, протекающей в газовой фазе

Изотопный обмен водорода (ИОВ) в условиях ИЭР может происходить как в растворе ферроценилалканолов в тяжелой воде, так и в газовой фазе между молекулярными ионами и парами D20 С целью выяснения схемы ИОВ были измерены масс-спектры ИЭР некоторых ферроценилалканолов в трех режимах 1) раствор вещества в чистом ацетонитриле (MeCN) при насыщении ионного источника парами D20 (в ионизационную камеру помещали сосуд с D20) (опыт № 1, таблица 11), 2) раствор вещества в смеси MeCN/D20 (1 1 об ) (опыт №2), 3) раствор вещества в смеси MeCN/D20 при насыщении ионного источника парами тяжелой воды (опыт №3) Параллельно были получены масс-спектры ИЭ соединений 24 и 26 после «промывки» ионного источника парами D20 (перед регистрацией масс-спектра в ионизационную камеру испаряли каплю D20) (опыт №4) и после высушивания их растворов в смеси MeCN/D20 (опыт №5) Во всех случаях наблюдался частичный сдвиг молекулярных ионов на одну единицу m/z в сторону тяжелых масс, то есть происходил ИОВ Из таблицы 11, где приведено процентное содержание дейтери-рованных молекулярных ионов, видно, что уже при растворении ферроценилалканолов в смеси MeCN/D20 они подвергаются ИОВ на 42-47% Причем анализ масс-спектров ГОР растворов соединений 24, 25, 33 в смеси MeCN/D20 (опыт №2) и масс-спектров ИЭ 24, 26, полученных после упаривания растворителя (опыт №5), дает практически одинаковые результаты Отсюда следует, что ИОВ на 42-47% осуществляется в жидкой фазе еще до процесса ИЭР Насыщение ионного источника ИЭР парами D20 увеличивает содержание дейтерия до 65-70%, то есть ИОВ при ИЭР на 23% происходит также в газовой фазе

Таблица 11 Процентное содержание дейтерированных молекулярных ионов при регистрации масс-спектров ИЭР и ИЭ соединений 24-26 и 33 с использованием Т>20 ,____._,

ИЭР ИЭ

№ опыта 1 2 3 4 5

Растворитель МеСК МеСЖ)20 МеСК/020 МеСК МеСК/020

Пары 020 есть нет есть есть нет

№соедин

24 70,3 47,1 73,0 10,9 42,5

25 69,8 42,3 69,0

26 11,3 42,2

33 65,4 42,5 65,8

Как уже отмечалось выше, при ЮР ферроценилалканолов реализуется известная в химии растворов реакция ферроценилалкилирования с образованием ионов соответствующих эфиров [РсСКИ'-О-СКРТс]4" Можно предложить две схемы протекания этого процесса в условиях ИЭР (а) атака молекулы спирта ферроце-нилалкилкатионом с последующим отщеплением атома водорода и (Ь) взаимодействие молекулы спирта с его молекулярным ионом с отщеплением молекулы воды РсСН2ОН + РсСН2+ |РсСН2-0-СН2Рс]+ + Н' ДН = +57,8 ккалхмоль"1 (а)

РсСН2ОН + |РсСН2ОН]+ -» р?сСН2-0-СН2Рс]+ + Н20 ДН = -7,8 ккалхмоль"1 (Ь) Квантово-химические расчеты показали, что второй процесс (ДН = -7,8 ккалхмоль"1) намною выгоднее первого (ДН = +57,8 ккалхмоль'), то есть ферроце-нилалкилирование осуществляется путем взаимодействия нейтральной молекулы с ее молекулярным ионом 2.4 2. Ферроценилалкилазолы

Для выяснения механизмов процессов новообразования производных ферроцена в условиях ИЭР были получены масс-спектры ИЭР некоторых ФАЗ с использованием дейтерированных растворителей В20 и МеСЮ, а также при насыщении ионного источника парами тяжелой воды или дейтерометанола При ИЭР \-Ы-(ферроценилметил)бензимидазола (2) в МеСК в присутствии паров Б20, ионы [МН]Т и [М2Н]+ обогащаются дейтерием на 62,7 и 15,0%, соответственно, тогда как ферроценилмегилкатион [РсСН2]+ и биядерный ион [(РсСН2)2В1т]+ дейтерий не содержат Отсюда следует, что, во-первых, протонирование и образование прото-нированного димера по крайней мере на 62,7% и 15,0%, соответственно, происходит в газовой фазе, а во-вторых, протон присоединяется к азолильному фрагменту, поскольку ферроценилалкилкатион не содержит дейтерий (Таблица 12)

Таблица 12 Процентное содержание дейтерированных ионов при регистрации масс-спектров ИЭР 1-(ферроценилметил)бензимидазола (2) в присутствии паров тяжелой воды и при использовании дейтерированных растворителей

растворитель МеСК! МеСШ)20 МеОБ

пары о2о нет нет

ГБсСИгГ (О,) 0,0 0,0 0,0

[МНГ (Е>,) 62,7 11,4 2,9

[(РсСН2)В1т]+ О),) 0,0 63,7 92,8

[М2НГ 03,) 15,0 0,0 0,0

Использование в качестве растворителей МеОБ и смеси МеСМЛ320 (1 1 об ) приводит к обогащению дейтерием протонированной молекулы только на 2,9% и 11,4%, соответственно (Таблица 12) Это подтверждает вывод о том, что протони-рование осуществляется в основном в газовой фазе Интересно, что при распылении 1-(ферроценилметия)бензимидазола (2) из дейтерированных растворителей содержание дейтерия в биядерном ионе (63,7% в МеСШЭ20 и 92,8% в МеСЮ) существенно выше, чем в ионе [МН]+ Это свидетельствует о возможности протекания быстрого ИОВ в этом ионе в процессе элекгрораспыления

На примере 1-(ферроценилметил)пиразола (8) и 1-(ферроценилэтил)-2-метил-имидазола (42) выполнены квантовохимические расчеты теплот возможных реакций образования основных ионов, наблюдаемых в масс-спектрах ИЭР этих соединений (Таблица 13) При этом в качестве окислителя и протонирующего агента принят ион гидроксония (реакции 2 и 4), который всегда присутствует в условиях ИЭР

Из трех возможных путей образования ферроценилалкилкатионов в условиях ИЭР, а именно фрагментация молекулярного иона с выбросом азолильного радикала (реакция 5), гетеролитический распад нейтральной молекулы (реакция 6) и протонирование с последующим выбросом молекулы азола (реакция 7), как и в случае ферроценилалканолов, наиболее энергетически выгодной является реакция 7 (Таблица 13) Отсюда следует, что ферроценилалкилкатион лишь формально можно отнести к продуктам фрагментации, тогда как на самом деле он образуется через стадию протонирования исходной молекулы

Катионы бкс-ферроценилалкилазолов [РсСНЯ-Аг-СНМч;]+ могут возникать тремя способами в результате взаимодействия исходной молекулы ферроценилал-килазола 1) с ее протонированной формой (реакция 8), 2) с ферроценилалкилка-тионом (реакция 8'), 3) с молекулярным ионом (реакция 9) Из таблицы 13 видно,

что реакция 9 энергетически не выгодна по сравнению с реакциями 8 и 8', которые

20

в соответствии с законом Гесса имеют одинаковый тепловой эффект Какая из этих реакций 8 или 8'осуществляется на практике, будет зависеть от величин их энергий активации

Таблица 13. Теплоты возможных реакций образования ионов, наблюдаемых в масс-спектрах ИЭР ферроценилалкилазолов РсСН2Рг 8 и РсСН(Ме)1ш-2-Ме 42

№ оп ДН, ккалхмоль"1

Реакция окисления 8 42

1 РсСН(Я)А2 -» РсСН(К)Аг" + ё (1Р) 6,39 эВ 6,48 эВ

2 РсСН(К)Аг + НзСГ -> РсСН(К)А2+ + Н20 + Н 16,56 17,57

Реакция протонирования

3 РсСЩ^Аг + РГ РсСЩЬОАгБГ (СП) -266,94 - 254,58

4 РсСНдаАг + Н30+ РсСН(Я)АгН+ + Н20 - 85,03 - 76,66

Реакции образования ферроценилалкилкатиона

5 ГсСЩК)Аг + Н30+ РсС,Н(К)А2+' РсСН(К)+ + Аг 95,94 71,60

6 РсСН(Я)А2 РсСН(Я)+ + ктГ 172,72

7 РсСН(1*)Аг + НзО+ РсСВДАгН* -> РсСН(К)+ - 27,68 - 38,76

Реакции ферроценилалкилирования

8 8' РсСН^Аг + Н30+ РсСН(К)АгН' + Н20 РсСН(Я)А2Н+ + РсСВДАг -> РсСН(Я)-Аг-СН(Я)Рс+ + АгН РсСН(Я)Аг + Н30+ РсСН(К)А2.Н+ + Н20 РсСН^АгИ*-» РсСН(к)+ + АгН РсСН(К)+ - РсСН(К)Аг РсСН(а)-А2-СН{Я)Рс+ -79,13 - 82,56

9 РсСН(Я)Аг + Н50+ РсСН(11)Аг+ + Н20 + Н РсСН(Я)А2+ + РсСН(11)Аг —» РсСН(К)-Аг-СН(К)Рс++ Аг 44,46

Реакция «перекрестного» ферроценилалкилирования

10 РсСН2Р7 + Н30+ РсСН2Р2Н+ + н2о РсСН2РгН'' + РсСН(Ме)1тМе РсСН(Ме)-1тМе-СН2Рс+ + РгН - 81,73

11 РсСН(Ме)1шМеН + НзСГ РсСН(Ме)1тМеН" + Н20 РсСН(Ме)1тМеН+ + РсСЩЪ РсСН2-Рг-СН(Ме)Рс+ + 1тМеН - 79,26

Таким образом, квантовохимические расчеты показали, что основной набор ионов (кроме молекулярного) при ИЭР ферроценилалкильных производных образуется через стадию протонирования, а именно ферроценилалкилкатионы [РсСНДО]+ не являются продуктами фрагментации молекулярных ионов, а образуются в результате распада протонированных молекул с выбросом молекулы азола, бис-ферроценилалкилазолы возникают в результате взаимодействия молекул ферроценилалкилазолов с их протежированной формой и/или с ферроценилалкилка-тионами, которые сами являются продуктами распада протонированных молекул

В заключение следует подчеркнуть, что методы ионизации электронами и элекгрораспылением применительно к производным ферроцена не являются альтернативными, а, напротив, удачно дополняют друг друга В структурно-аналитическом аспекте ионизация электронами дает исчерпывающую информацию о составе и строении нейтральных производных ферроцена, однако не применима

21

для анализа нелетучих солей Напротив, образование в условиях электрораспыления биядерных и димерных ионов ограничивает использование этого метода для анализа нейтральных соединений и вместе с тем позволяет надежно идентифицировать солевые системы То же относится к исследовательскому аспекту В условиях ионизации электронами можно исследовать реакционную способность несольватированных ионов в газовой фазе, тогда как масс-спектры с ионизацией электрораспылением содержат информацию об ионно-молекулярных реакциях, протекающих на границе раздела жидкой и газовой фаз При этом в обоих случаях наблюдаются аналогии между «мокрой» химией ферроценилалкильных производных и их поведением в условиях масс-спектрального эксперимента Сюда относятся, например, процессы дегидратации ферроценилалканолов и элиминирования молекул азолов из ферроценилалкилазолов с образованием винилферроцена СрРеС5Н4СН=СН2! которые протекают как в условиях ионизации электронами, так и при кислотном катализе Известная в химии растворов реакция ферроценилалки-лирования реализуется также в условиях электрораспыления Все это свидетельствует о перспективности использования этих методов ионизации не только для анализа производных ферроцена, но и для исследования их реакционной способности в газовой и жидкой фазах

Основные результаты и выводы

1 Выявлены общие и специфические пути фрагментации ферроценилалкилазолов при ионизации электронами и показано, что основным фактором, определяющим реакционную способность этих соединений в условиях диссоциативной ионизации, является природа гетероциклического фрагмента - его энергия ионизации

2 Показано, что при электрораспылении ферроценилалкилазолов, ферроценилал-канолов, а также смесей ферроценилалканолов с азолами протекают известные в химии растворов реакции ферроценилалкилирования, что позволяет использовать этот метод для исследования реакционной способности производных ферроцена в пограничной зоне жидкой и газовой фаз

3 Установлено, что экспериментальные условия оказывают существенное влияние на количественные характеристики масс-спектров ИЭР ферроценилалкильных производных Предложено использовать статистические методы планирования эксперимента (полный факторный эксперимент) для поиска оптимальных условий регистрации масс-спектров ИЭР в зависимости от поставленной задачи - структурно-аналитической (идентификация неизвестного вещества) или исследовательской (изучение ионно-молекулярных процессов в условиях ионизации электрораспылением)

4 С использованием дейтерированных растворителей и квантовохимических расчетов установлены схемы новообразования ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением и показано, что основной набор ионов (кроме молекулярного) образуется через стадию реакции протонирования, которая осуществляется в газовой фазе

5 Сформулированы эмпирические правила, связывающие строение производных ферроцена с их масс-спектрами, которые использованы для идентификации ряда металлоорганических соединений

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях

1 Ю С Некрасов, Р С Сказов. А А Сименел, JI В Снегур, В В Гуменюк Реакционная способность ферроценилалкилазолов в условиях диссоциативной ионизации Изв АН Сер xmi, 2005, 10, 2384-2387

2 R. S Skazov. Yu S Nekrasov, S A Kuklin, A A Simenel Influence of experimental conditions on electrospray ionization mass spectrometry of ferrocenylalkylazoles Eur J Mass Spectrom, 2006,12, 137-142

3 Ю С Некрасов, P С Сказов. А А Сименел, JI В Снегур, И В Качала Процессы ферроценилалкилирования в условиях ионизации электрораспылением Изв АН Сер хим, 2006,8, 1318-1322

4 Ю С Некрасов, Р С Сказов. А А Сименел, А В Щербаков, Ю А Борисов Реакционная способность ферроценилалканолов в условиях ионизации электронами и электрораспылением Масс-спектрометрия, 2007, 4, 89-98

5 Р С Сказов Реакционная способность ферроценилалкилазолов в условиях диссоциативной ионизации Тезисы докладов 2-го Международного семинара-школы «Масс - спектрометрия в химической физике, биофизике и экологии» Москва, Россия, 4-7 октября 2004, с 200

6 Р С Сказов. Ю С Некрасов Влияние экспериментальных параметров на ESI -MS производных ферроцена Тезисы докладов I Всероссийской конференции с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы», 12-16 сентября, 2005, Москва, Россия, ОС-10

7 R S Skazov Ions formation and influence of experimental conditions on mass spectra of ESI MS of ferrocenylalkylazoles 17th International Mass Spectrometry Confererence, August 30 - September 1, 2006, Prague, Chech Republic, p 189

8 P С Сказов. Ю С Некрасов, А А Сименел, А В Щербаков Реакционная способность ферроценилалканолов в условиях ионизации электронами и электрораспылением Тезисы докладов 3-го Международного семинара-школы «Масс-спектрометрия в химической физике, биофизике и экологии», 16-22 апреля, 2007, Звенигород, Россия, с 209

Подписано в печать 12 09 2007 г Исполнено 13 09 2007 г Печать трафаретная

Заказ № 709 Тираж 100 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш , 36 (495) 975-78-56 \ywvv аиЮге£ега1 ги

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Масс-спектрометрия ферроценилалкильных производных FcCH(R)-X.

1.1.1. Ионизация электронами.

1.1.2. Ионизация электрораспылением.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Реакционная способность ферроценилалкилазолов и ферроценилалканолов в условиях ионизации электронами.

3.1.1. Ферроценилалкилазолы.

3.1.2. Ферроценилалканолы.

3.2. Реакционная способность ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением.

3.2.1. Формальный анализ масс-спектров ферроценилалкильных производных и азолов.

3.2.1.1. Ферроценилалкилазолы.

3.2.1.2. Соли ферроценилалкильных производных FcCH(R)X+Y'.

3.2.1.3. Ферроценилалканолы.

3.2.1.4. Азолы.

3.2.2. Влияние экспериментальных условий на характеристики масс-спектров ИЭР ферроценилалкильных производных.

3.2.3. Процессы ферроценилалкилирования в условиях ионизации электрораспылением.

3.2.4. О механизмах ионообразования ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением.

ВЫВОДЫ.

Работа выполнена в ИНЭОС им. А. Н. Несмеянова РАН и является частью исследований, проводимых Лабораторией механизмов химических реакций в области синтеза, исследования строения, реакционной способности и биологической активности производных ферроцена.

Ферроценилалкилазолы (ФАЗ) обладают выраженным противоопухолевым эффектом в сочетании с низкой токсичностью, что позволяет рассматривать этот класс соединений в качестве основы для создания новых высокоэффективных препаратов для химиотерапии онкологических заболеваний. В связи с этим возникает потребность в изучении строения и реакционной способности этих веществ современными физико-химическими методами, одним из которых является масс-спектрометрия. Возможность использования различных способов ионизации позволяет исследовать поведение молекул в различных условиях ионообразования, а именно: при ионизации электронами (ИЭ) реализуются только процессы фрагментации изолированных ионов, при химической ионизации (ХИ) протекают газофазные ионно-молекулярные реакции, а новый метод ионизации электрораспылением (ИЭР) содержит информацию об ионных процессах в растворах. Вместе с тем, этот комплексный подход начал развиваться только в последние два десятилетия с появлением метода ИЭР в основном применительно к органическим соединениям, тогда как металлоорганические соединения (МОС) и особенно ферроценилалкиль-ные производные остаются практически не изученными.

В связи с этим целью работы является исследование биологически активных производных ферроцена методами масс-спектрометрии с ионизацией электронами и электрораспылением в аналитическом и исследовательском аспектах. Первый из них заключается в разработке методик определения состава, строения и чистоты этого класса соединений, а второй - в исследовании реакционной способности таких молекул и их ионов в газовой и жидкой фазах.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выявлены общие и специфические пути фрагментации ферроценилалкилазолов при ионизации электронами и показано, что основным фактором, определяющим реакционную способность этих соединений в условиях диссоциативной ионизации, является природа гетероциклического фрагмента - его энергия ионизации.

2. Показано, что при электрораспылении ферроценилалкилазолов, ферроценилал-канолов, а также смесей ферроценилалканолов с азолами протекают известные в химии растворов реакции ферроценилалкилирования, что позволяет использовать этот метод для исследования реакционной способности производных ферроцена в пограничной зоне жидкой и газовой фаз.

3. Установлено, что экспериментальные условия оказывают существенное влияние на количественные характеристики масс-спектров ИЭР ферроценилалкильных производных. Предложено использовать статистические методы планирования эксперимента (полный факторный эксперимент) для поиска оптимальных условий регистрации масс-спектров ИЭР в зависимости от поставленной задачи - структурно-аналитической (идентификация неизвестного вещества) или исследовательской (изучение ионно-молекулярных процессов в условиях ионизации электрораспылением).

4. С использованием дейтерированных растворителей и квантовохимических расчетов установлены схемы ионообразования ферроценилалкильных производных в условиях ионизации электрораспылением и показано, что основной набор ионов (кроме молекулярного) образуется через стадию реакции протонирования, которая осуществляется в газовой фазе.

5. Сформулированы эмпирические правила, связывающие строение производных ферроцена с их масс-спектрами, которые использованы для идентификации ряда металлоорганических соединений.

1. J. Charalambours. Fragmentation of metal-containing ions: in mass spectrometry of metal compounds. (J. Charalambours, Ed.), London: Butterworths, 1975,45-60.

2. G. D. Flesch, G. A. Junk, H. Svec. Ionization efficiency data and fragmentation mechanisms for ferrocene, nicelocene, and ruthenocene. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1972, 11,1102-1105.

3. G. M. Begun, R. N. Compton. Electron impact ionization studies of ferrocene, cobalto-cene, nickelocene, and magnesocene. J. Chem. Phys., 1973, 58 (6), 2271-2280.

4. L. Friedman, A. P. Irsa, G. Wilkinson. Mass spectra of cyclopentadienyl metal compounds. Part 1. ^«-cyclopentadienyl. Compounds of V, Cr, Fe, Co, Ni, Re and Ru, and manganese and magnesium cyclopentadienides. J. Amer. Chem. Soc., 1955, 77 (4), 36893692.

5. M. Gais, M. Lupin. Mass spectra metallocenes and related compounds. Advan. Or-ganometal. Chem., 1970, 8, 211-333.

6. Yu. S. Nekrasov, D. V. Zagorevskii. Stereochemical effect in the mass spectrometra of organometallic compounds. In «Applications mass spectrometry to organic stereochemistry». (Eds. J. S. Splitter, F. Turecek). New York, VCH, 1994, 657-671.

7. H. Egger. Massenspektren und stereochemie von hydroxyverbin-dungen. 2.Mitt. Met-allocen carbinole. Monatsch. Chem., 1966, B97 (2), 602-618.

8. B. Gautheron, R. Broussier. Recherches dans la serie des metallocenes. XIX. Cetones, et alcools ferroceniques homocondenses a methiles. Bull. Soc. Chim. France, 1971, 10, 3636-3642.

9. Ю. С. Некрасов. Методы исследования строения и реакционнай способности ионов в газовой фазе в кн. «Строение и реакционная способность ионов органических соединений в газовой фазе». (Ред. Г. А. Толстиков). Изд. БФАН СССР. Уфа. 1986,21-43.

10. И. D. Roberts, W. Little, М. Bursey. Geometrical requirements for the loss of aldehyde molecules in the mass spectra of ferrocenyl esters. J. Amer. Chem. Soc., 1967, 89, 61566164.

11. Г. Б. Шульпин, М. И. Рыбинская. Ферроценофаны. Усп. Химии, 1974, 43 (9), 1524-1553.

12. J. de la Mora, G. Van Berkel, C. Enke, R. Cole, M. Martinez-Sanchez, J. B. Fenn. Electrochemical processes in electrospray ionization mass spectrometry. J. Mass. Spec-trom., 2000, 35, 939-952.

13. R. B. Cole. Some tenets pertaining to electrospray ionization mass spectrometry. J. Mass Spectrom., 2000, 35, 763-772.

14. S. A. Mc Luckey, G. J. Van Berkel. Fundamental aspects of electrospray: ion generation, strucrure and reactivity. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc., 1997,162, R9-R10.

15. K. Cook. Electrohydrodynamic mass spectrometry. Mass Spectrom. Rev. 1986, 5, 467-519.

16. J. B. Fenn, M. Mann, С. K. Meng, S. Wong, C. Whitehouse. Electrospray ionization-principles and practice. Mass Spectrom. Rev., 1990, 9, 37-70.

17. E. Rosenberg. The potential of organic (electrospray- and atmospheric pressure chemical ionisation) mass spectrometric techniques coupled to liquid-phase separation for speciation analysis. J. Chrom. A, 2003, 841-889.

18. M. Yamashita, J. B. Fenn. Electrospray ion source. Another variation on the free-jet theme. J. Phys. Chem., 1984, 88 (20), 4451-4459.

19. M. Yamashita, J. B. Fenn. Negative ion production with the electrospray ion source. J. Phys. Chem., 1984,88 (20), 4671-4675.

20. M. JI. Александров, Л. H. Галль, Н. В. Краснов, В. И. Николаев, В. А. Шкуров. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении метод масс-спекгрометрического анализа биоорганических веществ. ДАН СССР, 1984, 277 (2), 379-383.

21. G. I. Taylor. Disintegration of water droplets in an electric field. Proc. R. Soc. London, Ser. A, 1964, 280,383-387.

22. M. Dole, L. Mack, R. Hines, R. C. Mobley, L. D. Ferguson, M. B. Alice. Molecular beams of macroions. J. Chem. Phys., 1968,49,2240-2249.

23. J. V. Iribarne, B. A. Thomson. On the evaporation of small ions from charged droplets. J. Chem. Phys., 1976, 64,2287-2294.

24. B. A. Thomson, J. V. Iribarne. Field induced ion evaporation from liquid surfaces at atmospheric pressure. J. Chem. Phys., 1979, 71,4451-4463.

25. N. В. Zolotoy, G. V. Karpov. On mechanism of emission of ions from charged droplets. Physics Let. A, 2000, 273, 132-134.

26. K. Tang, R. D. Smith. Theoretical prediction of charged droplet evaporation and fission in electrospray ionization. Int. J. Mass Spectrom., 1999, 185,97-105.

27. M. A. Abbas, J. Latham. The instability of evaporating charged drops. J. Fluid. Mech., 1967,30, 663-670.

28. D. C. Taflin, T. L. Ward, E. J. Davis. Electrified droplet fission and the Rayleigh limit. Langmuir, 1989, 5,376-384.

29. P. Kebarle, L. Tang. From ions in solution to ions in the gas phase the mechanism of electrospray mass spectrometry. Anal. Chem., 1993,65,972-986.

30. A. Gomez, K. Tang. Charge and fission of droplets in electrostatic sprays. Phys. Fluids, 1994,6 (1), 404-409.

31. A. T. Blades, M. G. Ikonomou, P. Kebarle. Mechanism of electrospray mass spectrometry. Electrospray as an electrolysis cell. Anal. Chem., 1991, 63,2109-2114.

32. G. J. Van Berkel, F. Zhou. Characterization of an electrospray ion source as a control led-current electrolytic cell. Anal. Chem., 1995, 67,2916-2923.

33. G. J. Van Berkel, F. Zhou, J. T. Aronson. Changes in bulk solution pH caused by the inherent controlled-current electrolytic process of an electrospray ion source. Int. J. Mass Spectrom. IonProc., 1997, 162, 55-62.

34. G. J. Van Berkel, V. Kertesz, M. J. Ford, M. C. Granger. Efficient analyte oxidation in an electrospray ion source using a porous flow through electrode emitter. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2004,15, 1755-1766.

35. G. J. Van Berkel, F. Zhou. Electrospray as a controlled-current electrolytic cell: electrochemical ionization of neutral analytes for detection by electrospray mass spectrometry. Anal. Chem., 1995,67, 3958-3964.

36. G. J. Van Berkel, J. M. E. Quirke, R. A. Tigani, A. S. Dilley, T. R. Covey. Derivatisa-tion for electrospray ionization mass spectrometry. 3. Electrochemically ionizable derivatives. Anal. Chem., 1998, 70, 1544-1554.

37. R. A. Ochran, L. Konermann. Effects of ground loop currents on signal intensities in electrospray mass spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2004,15,1748-1754.

38. V. B. Di Marco, G. G. Bombi. Electrospray mass spectrometry (ESI-MS) in the study of metal-ligand solution equilibria. Mass Spectrom. Rev., 2006,25, 347-379.

39. С. S. Но, С. Lam, М. Н. Chan, R. Cheung, L. К. Law, L. Lit, K.F. Ng, M. Suen, H.L. Tai. Electrospray ionisation mass spectrometry: principles and clinical applications. Clin. Biochem. Rev., 2003,24, 3-12.

40. C. F. Bokman. Analytical aspects of atmospheric pressure ionisation in mass spectrometry. Dissertation for the degree of doctor of philosophy in analytical chemistry, Uppsala, 2002.

41. А. Т. Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003, 493 с.

42. А. P. Bruins. Atmospheric-pressure ionization mass spectrometry. I. Instrumentation and ionization techniques. Trends Anal. Chem., 1994,13, 37-43.

43. M. M. Shahin. Mass-spectrometric studies of corona discharges in air at atmospheric pressure. J. Chem. Phys., 1966,45 (7), 2600-2605.

44. M. M. Shahin. Use of corona discharges for the study of ion-molecular reactions. J. Chem. Phys., 1967,47,4392-4398.

45. J. Zhao, J. Zhu, D. M. Lubman. Liquid sample injection using an atmospheric pressure direct current glow discharge ionization source. Anal. Chem., 1992, 64,1426-1433.

46. W.-L. Shen, R. D. Satzger. Development of a low-power microwave atmospheric pressure molecular ionization source for mass spectrometry with direct introduction of gaseous and liquid organic samples. Anal. Chem., 1991, 63,1960-1964.

47. J. Zhao, D. M. Lubman. Detection of liquid injection using an atmospheric pressure ionization radio frequency plasma source. Anal. Chem., 1993,65, 866-876.

48. J. C. Traeger. Electrospray mass spectrometry of organometallic compounds. Int. J. Mass Spectrom., 2000,200, 387-401.

49. D. A. Plattner. Electrospray mass spectrometry beyond analytical chemistry: studies of organometallic catalysis in the gas phase. Int. J. Mass Spectrom., 2001, 207, 125-144.

50. C. A. Turner, W. Ding, I. J. Amster, C. Kutal. Ground- and excited-state reactivities of cationic sandwich and halfsandwich complexes of iron (II). Coord. Chem. Rev., 2002, 229, 9-16.

51. W. Ding, K. A. Johnson, I. J. Amster, C. Kutal. Identification of photogenerated intermediates by electrospray ionization mass spectrometry. Inorg. Chem., 2001,40, 6865 -6866.

52. S. R. Alley, W. Henderson. Synthesis and characterisation of ferrocenyl-phosphonic and -arsonic acids. J. Organomet. Chem., 2001, 637, 216-229.

53. W. Henderson, S. R. Alley. «User-friendly» primary phosphines and an arsine: synthesis and characterization of new air-stable ligands incorporating the ferrocenyl group. J. Organomet. Chem., 2002, 656, 120-128.

54. X. Xu, S. P. Nolan, R. B. Cole. Electrochemical oxidation and nucleophilic addition reaction of metallocenes in electrospray mass spectrometry. Anal. Chem., 1994, 66, 119125.

55. G. D. Brindley, O. Danny Fox, P. D. Beer. Ferrocene-appended and bridged calix-arene ligands for the electrochemical sensing of trivalent lanthanide ions. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2000, 23,4354-4359.

56. A. Harriman, R. Ziessel, J. Moutet, E. Saint-Aman. Complexation between ferrocene-based 2,2'-bipyridine ligands and copper (I) cations. Phys. Chem. Chem. Phys., 2003, 5, 1593-1598.

57. N. Kubota, T. Fukuo, R. Akawa. Electrospray ionization mass spectrometric analysis of self-assembled l,l'-ferrocenedicarboxylic acid. J. Am. Soc. Mass Spec., 1999,10, 557560.

58. W. Ding, С. T. Sanderson, R. C. Conover, M. K. Johnson, I. Amster, C. Kutal. Characterization of the low-energy electronic excited states of benzoyl-substituted ferrocenes. Inorg. Chem., 2003,42 (5), 1532-1537.

59. T. D. McCarley, M. W. Lufaso, L. S. Curtin, R. L. McCarley. Multiply charged re-dox-active oligomers in the gas phase: electrolytic electrospray ionization mass spectrometry of metallocenes. J. Phys. Chem. В., 1998, 102, 10078-10086.

60. W. Henderson, S. R. Alley. Platinum (II) complexes containing ferrocene-derived phosphonate ligands; synthesis, structural characterisation and antitumour activity. Inorg. Chim. Acta, 2001, 322,106-112.

61. W. Henderson, G. M. Olsen. Application of electrospray mass spectrometry to the characterization of sulfonated and ferrocenyl phosphines. Polyhedron, 1998, 17, 577-588.

62. D. W. Williams, S. Chen, M. K. Young. Ratiometric analysis of the ferrocene boro-nate esters of 2- and 4-hydroxyestradiol by tandem electrospray mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2001, 15, 182-186.

63. М. К. Young, N. Dinh, D. Williams. Analysis of N-acetylates hexosamine monosaccharides by ferrocenyl boronation and tandem electrospray ionization mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom.,200Q, 14, 1462-1467.

64. D. Williams, M. K. Young. Analysis of neutral isomeric low molecular weight carbohydrates using ferrocenyl boronate derivatization and tandem electrospray mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Speclrom., 2000, 14, 2083-2091.

65. K. Lo, D. Ng, J. Lau, R. Wu, P. Lam. Derivatisation of microcystin with a redox-active label for high-performance liquid chromatography/electrochemical detection. New J. Chem., 2003, 27, 274-279.

66. W. Henderson, A. G. Oliver, A. L. Downard. Synthesis and X-ray structure of di-phenyl ferrocenylmethylphosphonate, FcCH2P(0)(0Ph)2, and a study of some ferro-cenylmethyl compounds by electrospray mass spectrometry. Polyhedron, 1996, 15,11651173.

67. N. J. Goodwin, W. Henderson, В. K. Nicholson. An air-stable, primary alkyl-phosphine: FcCH2PH2 Fc = (r)5-C5H5)Fe(r|5-C5h4). Chem. Commun., 1997, 31-32.

68. N. J. Goodwin, W. Henderson, B. Nicholson. Coordination chemistry and x-ray crystal structure of (ferrocenylmethyl)diphenylphosphine, FcCH2PPh2 Fc = (r)5-C5H5) Fe (r|5-c5h4). Inorg. Chim. Acta, 1999, 295, 18-24.

69. N. J. Goodwin, W. Henderson, В. K. Nicholson, J. Fawcett, D. R. Russell. (Ferrocenylmethyl)phosphine, an air-stable primary phosphine. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1999,1785-1794.

70. P. Xue, E. Fu, G. Wang, C. Gao, M. Fang, C. Wu. Synthesis and properties of some novel ferrocene macrocyclic dioxopolyamines. J. Organomet. Chem., 2000, 598,42-48.

71. J. Bariyanga. Electrospray mass spectrometry analysis of ferrocenylketimines and their platinum (II) complexes. J. Mol. Struct., 2001, 570, 109-118.

72. J. Bariyanga. Electrospray mass spectrometric analysis of ferrocene derivatives bearing heterocyclic amines and their platinum (II) complexes. J. Mol. Struct., 2003, 657, 225-237.

73. L. A. Kane-Maguire, R. Kanitz, M. M. Sheil. Electrospray mass spectrometry of neutral Tt-hydrocarbon organometallic complexes. Inorg. Chim. Acta, 1996,245,209-214.

74. T. McCarley, R. McCarley. Towards the analysis of electrochemically modified self-assembled monolayers. Electrospray ionization mass spectrometry of orga-nothiolates. Anal. Chem., 1997, 69, 130-136.

75. G. Diehl, U. Karst. Fast liquid chromatography-electrochemistry-mass spectrometry of ferrocenecarboxylic acid esters. J. Chromat. A, 2002, 974,103-109.

76. G. Diehl, A. Liesener, U. Karstl. Liquid chromatography with post-column electrochemical treatment and mass spectrometric detection of non-polar compounds. Analyst, 2001, 126,288-290.

77. S. Kumar, S. K. Tripathi, H. B. Singh, G. Wolmershauser. Synthesis, reactivity, electrochemical and crystallographic studies of diferrocenoyl diselenide and ferrocenoyl se-lenides. J. Organomet. Chem., 2004, 689, 3046-3055.

78. P. P. Mahoney, J. P. Guzowski Jr., S. J. Ray, G. M. Hieftje. Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometer for elemental analysis. Appl. Spectrosc., 1997, 51 (10), 1464-1470.

79. D. Feichtinger, D. Plattner, P. Chen. «Ziegler-Natta»-like olefin oligomerization by alkylzirconocene cations in an electrospray ionization tandem mass spectrometer. J. Am. Chem. Soc., 1998, 120,7125-7126.

80. G. Van Berkel, G. Giles, J. Bullock, IV, L. Gray. Computational simulation of redox reactions within a metal electrospray emitter. Anal. Chem., 1999, 71, 5288-5296.

81. R. Colton, J. C. Traeger. Applications of electrospray mass spectrometry to inorganic and organometallic system. Inorg. Chim. Acta, 1992,201, 153-155.

82. J. M. E. Quirke, G. J. Van Berkel. Electrospray tandem mass spectrometry study of ferrocene carbamate ester derivatives of primary, secondary, and tertiary alcohols. J. Mass Spectrom., 2001,36, 179-187.

83. N. J. Goodwin, W. Henderson, В. K. Nicholson, J. Kwabena Sarfo, J. Fawcett, D. R. Russell. Synthesis and reactivity of the ferrocene-derived phosphine Fe = (r|-C5H5)-{r| C5H4CH2P(CH2OH)2}. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1997, 4377-4384.

84. W. Henderson, S.R. Alley. Ferrocenyl hydroxymethylphosphines (t|5-C5H5)Feri5-C5h4p(CH2OH)2. and l,l*-[Fe{ii5-C5H4P(CH2OH)2}2] and their chalcogenide derivatives. J. Organomet. Chem., 2002, 658, 181-190.

85. J. Campo, M. Cano, J. Heras, E. Pinilla, M. Ruiz-Bermejo, R. Torres. Ferro-cenylpyrazolyl bridging rhodium dimers. Crystal structure of Rh(m-pzFc)(COD).2. J. Organomet. Chem., 1999, 582,173-182.

86. C. L. Gross, S. R. Wilson, G. S. Girolami. Synthesis and characterization of (C5Me5)2OsH.2[Os2Br8]. The eclipsed rotamer of the triply-bonded Os2Br8-anion. Inorg. Chem., 1995,34, 2582-2586.

87. W. Wong, G. Lu, K. Choi. Synthesis, characterization and structural studies of new heterometallic alkynyl complexes of platinum and group 11 metals with chelating frw(diphenylphosphino)ferrocene ligand. J. Organomet. Chem., 2002, 659, 107-116.

88. Organomet. Chem., 1999, 575(2), 171-181.

89. V. Smith, R. Aplin, J. Brown, M. Hursthouse, A. Karalulov, K. Malik, N. Cooley. Scope of the C-S insertion reaction of thiazolium salts with platinum(O) diphosphine complexes. J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 5180-5189.

90. M. Scherer, J. Sessler, A. Gebauer, M. Moini, V. Lynch. Self assembly of pyrrole-ferrocene hybrids; Determined inter alia by a new chemically induced electrospray mass spectrometry technique. Chem. Eur. J., 1998,4, 152-158.

91. L. Kane-Maguire, R. Kanitz, M. M. Sheil. Comparison of electrospray mass spectrometry with other soft ionization techniques for the characterisation of cationic-hydrocarbon organometallic complexes. J. Organomet. Chem., 1995,486,243-248.

92. A. D. Becke, Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. J. Chem. Phys., 1993, 98, 5648-5652.

93. C. Lee, W. Yang, R.G. Parr. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density. Phys. Rev. В 37, 1988, 785789.

94. P. J. Hay, W. R. Wadt. Ab initio effective core potentials for molecular calculations. Potentials for main group elements Na to Bi. J. Chem. Phys., 1985, 82,270-283.

95. Т. H. Dunning, Jr., P. J. Hay. In «Modern Theoretical Chemistry». (Ed. H.F. Schaefer III), Plenum, N. Y., 1976,1-28.

96. Yu. N. Sukharev, Yu. S. Nekrasov. The computer processing and interpretation of mass spectral information. The reduction of raw mass spectra to monoisotopic form. Org. Mass Spectrom., 1976,11, 1232-1238.

97. В. В. Гуменюк, 3. А. Старикова, Ю. С. Некрасов, В. Н. Бабин. Синтез и свойства ферроценилалкильных производных индазола. Изв. АН. Сер. хим., 2002, 10, 1744-1748.

98. S.-C. Chen. The syntheses and mass spectra of some N-substituted ferrocenylmethyl adenines. J. Organomet. Chem., 1980,202 (2), 183-189.

99. A. A. Simenel, Yu.V. Kuzmenko, E. A. Morozova, M. M. Ilyin, I. F. Gun'ko, L.V. Snegur. Synthesis and enantiomeric resolution of ferrocenyl(alkyl)azoles. J. Organomet. Chem., 2003, 688, 138-143.

100. B. Misterkiewicz. A simple synthesis and purification of 1-ferrocenylalkyl alcohols. J. Organomet. Chem., 1982,224 (1), 43-47.

101. J. K. Lindsay, C.R. Hauser. Aminomethylation of ferrocene to form N,N-dimethylaminomethylferrocene and its conversion to the corresponding alcohol and aldehyde. J. Org. Chem., 1957, 22, 355-358.

102. J. K. Lindsay, C. R. Hauser. Some typical aldehyde addition and condensation reactions of formylferrocene. J. Org. Chem., 1957,22, 906-908.

103. P. Graham, R. Lindsay, G. W. Parshall, M. L. Peterson, G. M. Whitman. Some acylferrocenes and their reactions. J. Amer. Chem. Soc., 1957, 79, 3416-3420.

104. Э. Г. Перевалова, 10. А. Устынюк, A. II. Несмеянов. О реакционной способности соединений, содержащих ферроценилметильную группу. Реакции ферроце-нилметиллития. Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1963,12, 1967-1972.

105. М. D. Rausch, Е. O.Fischer, Н. Grubert. The aromatic reactivity of ferrocene, ruthenocene and osmocene. J. Am. Chem. Soc., 1960, 82, 76-82.

106. E. De Young. Notes-even-numbered n-acyl and n-alkyl ferrocenes. J. Organomet. Chem., 1961,26, 1312-1313.

107. J. Wright, L. Frambes, P. Reeves. Simple route to optically active ferrocenylcarbi-noles. J. Organomet. Chem., 1994,476,215-218.

108. K. L. Rinehart, R. J. Curby, Jr., P. Sokol. Organic chemistry of ferrocene. II. The preparation of co-ferrocenyl aliphatic acids. J. Amer. Chem. Soc., 1957,79,3420-3424.

109. M. Cais, M. Feldkimel. Synthesis of a trimetallocene derivatives. Tetrahedron Lett.,1961, 440-443.

110. K. Rinehart, R. Curby, D. Gustafson, K. Harrison, R. Bozak, D. Bublitz. Organic chemistry of ferrocene. Cyclization of co-ferrocenylaliphatic acids. J. Amer. Chem. Soc.,1962, 84,3263-3269.

111. S. J. Furtado, A. L. Gott, P. McGowan. Synthesis of mono-amino-ftmctionalised ferrocene, ferrocene salts and ferrocenium salts. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2004,436441.

112. Ю. С. Некрасов, Д. В. Зверев, А. И. Белоконь. Степень фрагментации металло-комплексов с разрывом связей металл-лиганд. Изв. АН. Сер. хим., 1998, 7, 13741377.

113. S. G. Lias, J. Е. Bartmess, J. F. Liedman, J. L. Holmes, R. D. Levin, W. G. Mallard. Gas phase ion and neutral thermochemistry. J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988, 17, suppl. 1.

114. И. А. Коппель, У. X. Мельдер, P. И. Пиквер, В. А. Мазунов, В. И. Хвостенко. Электронное и протонное сродство молекул. БНЦ УрО АН СССР, Уфа, 1991,168 с.

115. В. А. Миронов, M. Д. Решетова, H. И. Ворона. Синтез простых эфиров ферро-ценилметанола. Жури. общ. химии, 1979,49,2521-2523.

116. В. В. Налимов, Н. А. Чернова. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Физматгиз, 1965, 340 с.