Исследование о-производных 5,7-дибром-8-оксихинолина методом хроматомасс-спектрометрии

Целый ряд производных 8-оксихинолина обладают антибактериальной, противогрибковой и противопаразитарной активностью, их применяют в качестве химиотерапевтических и антисептических веществ. В качестве пероральных антибактериальных и антипротозойных препаратов широко используются соединения этой группы, содержащие галоидные заместители (хлор, бром, иод) в положении 5 и 7 хинолинового ядра [1,2]. Также производные 8-оксихинолина обладают противораковой активностью [3]. В литературе имеются данные о синтезах некоторых производных 5,7-дибром-8-оксихинолина [4, 5], в то же время практически отсутствуют сведения об их масс-спектрах. В базе данных NIST имеется лишь масс-спектр 8-оксихинолина.

Целью данной работы является исследование 5,7-дибром-8-оксихинолина (1) , 5,7-дибром-8-аллилоксихинолина (2) , 5,7-дибром-8-металлилоксихинолина (3), 5,7-дибром-8-пропаргил-оксихинолина (4) , 5,7-дибром-8-метоксихинолина (5) и 5,7-дибром-8-этоксихинолина (6) методом хроматомасс-спектрометрии (ХМС).

Экспериментальная часть

Масс-спектры электронного удара сняты методом ГХ/МС:

• 1.    Газовый хроматограф 6890 с автосамплером 7683В и масс-селективным детектором 5975В фирмы Agilent Technologies. Условия анализа: колонка HP-5MS длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, с толщиной пленки неподвижной фазы 0,25 мкм, начальная температура колонки – 80 °С, выдержка 1 минуту, увеличение температуры со скоростью 40 град/мин до 200 °С и дальнейшее увеличение температуры со скоростью 12,5 град/мин до 300 °С с выдержкой при конечной температуре 6 минут. Газ-носитель гелий. Режим постоянного потока “Constant flow” – 1,3 мл/мин. Температура инжектора 260 °С, устройства сопряжения с детектором 280 °С. Ввод пробы без разделения потока со сбросом избытка через 1 минуту в отношении потоков 1:100 (Split). Условия детектирования: режим сканирования ионов в интервале 40–400 ат. ед. массы. Запись хроматограммы спустя 3 минуты после ввода пробы.

O-Производные 5,7-дибром-8-оксихинолина 2-6 (схема 1) получены по методу [6].

Схема 1. Структурные формулы исследуемых соединений

Обсуждение результатов

При исследовании методом хроматомасс-спектрометрии (ХМС) вещество подвергается термическому воздействию при 200–250 °С. При этих температурах в аллилариловых эфирах происходит перегруппировка Кляйзена [7].

При исследовании 5,7-дибром-8-аллилоксихинолина методом ХМС нами неожиданно, помимо соединения 2, обнаружено вещество, содержащее один атом брома и соответствующее 5-бром-7-аллил-8-гидроксихинолину.

Об этом свидетельствуют пики изотопных молекулярных ионов с m/z =265 и 263 одинаковой интенсивности, пик иона [M-СО]⁺ и пик иона [M-НСО]⁺, характерные для фенолов [7].

Аналогично при исследовании 5,7-дибром-8-металлиоксихинолина (рис. 1) нами обнаружен 5-бром-7-металлил-8-гидроксихинолин с m/z =279 и 277 (рис. 2).

Рис. 1. Масс-спектр 5,7-дибром-8-металлилоксихинолина

Рис. 2. Масс-спектр 5-бром-7-металлил-8-гидроксихинолина

По-видимому, вначале из эфира 2 образуется 5,7-дибром-7-аллил-7,8-дигидро-8-хинолон ( 9 ), который превращается в 5-бром-7-аллил-8-бромоксихинолин ( 10 ), и далее, под действием протоносодержащих растворителей (вода, 2-пропанол) превращается в 5-бром-7-аллил-8-гидроксихинолин (схема 2).

Br

Схема 2. Перегруппировка 5,7-дибром-8-оксихинолина

В отличие от 5,7-дибром-8-аллилоксихинолина и 5,7-дибром-8-металлиоксихинолина, 5,7-дибром-8-метоксихинолин, 5,7-дибром-8-этоксихинолин и 5,7-дибром-8-пропаргил-оксихинолин, не содержащие аллильную группу, не дают при исследовании методом ХМС моно-бромпроизводные 8-гидроксихинолина.

Масс-спектрометрические данные приведены в таблице.

Данные масс-спектров исследованных соединений

Соединение	Характеристики ионов: m/z (I, %)
1 (C 9 H 5 NOBr 2 )	305 (51), 303 (100), 301 (51) [M]+., 275 [M-CO]+. (15), 195 [C 8 H 5 NBr]+ (31), 143 [M-Br 2 ]+. (10), 115 (33), 87 (13)
2 (C 12 H 9 NOBr 2 )	345 (5), 343 (10), 341 (5) [M]+. , 342 [M-H]+ (34), 328 [M-CH 3 ]+ (20), 326 [M-OH]+ (40), 314 [M-CHO]+ (61), 287 [C 9 H 5 NBr 2 ]+. (20), 274 [C 8 H 4 NBr 2 ]+ (66), 262 [M-Br]+ (31), 249 [C 12 H 9 NBr]+ (47), 236 [C10H6NOBr]+ (11), 208 (39), 195 [C 8 H 5 NBr]+ (25), 182 [C 12 H 8 NO]+ (14), 166 (14), 154 [C 11 H 8 N]+ (31), 127 (29), 114 (100), 87 (46), 74 (17), 63 (44), 41 (39)
3 (C 13 H 9 NOBr 2 )	359 (9), 357 (18), 355 (9) [M]+., 356 [M-H]+ (78), 342 [M-CH 3 ]+ (77), 340 [M-OH]+ (100), 287 [C 9 H 5 NBr 2 ]+. (32), 276 [M-C 5 H 5 O]+ (78), 207 [C 9 H 5 Br]+ (66), 195 [C 8 H 5 NBr]+ (38), 167 (10), 143 (10), 127 (28), 114 (100), 99 (12), 87 (41), 63 (28), 55 (50)
4 (C 12 H 7 NOBr 2 )	343 (10), 341 (18), 339 (10) [M]+., 340 [M-H]+ (19), 312 [M-CHO]+ (35), 287 [M-C 3 H 3 O]+ (34), 274 [M-C 4 H 3 O]+. (54), 261 [M-Br]+ (35), 232 [C 11 H 6 NBr]+ (14), 207 [C 9 H 5 Br]+ (30), 195 [C 8 H 5 NBr]+. (28), 154 [M-C 2 H 5 Br]+ (26), 127 (20), 114 (100), 87 (39), 74 (11), 63 (33), 50 (10), 39 (35)

Окончание таблицы

Соединение	Характеристики ионов: m/z ( I, %)
5 (C 10 H 7 NOBr 2 )	319 (18), 317 (33), 315 (18) [M]+., 289 [M-CO]+. (32), 287 [M-CH 2 O]+ (65), 236 [M-Br]+ (13), 207 [C 9 H 5 Br]+ (64), 195 [C 8 H 5 NBr]+. (15), 143 (14), 128 (47), 114 (85), 104 (33),87 (46), 74 (28), 63 (100), 50 (37), 40 (21)
6 (C 11 H 9 NOBr 2 )	333 (2), 331 (4), 329 (2) [M]+., 316 [M-CH 3 ]+ (100), 303 [M-CO]+. (35), 301 [M-C 2 H 5 ]+ (35), 275 [C 8 H 5 NBr 2 ]+ (15), 206 [C 9 H 5 Br]+ (22), 194 [C 8 H 5 NBr]+. (20), 114 (23), 87 (11)
7 (C 12 H 10 NOBr)	265 (28), 263 (33) [M]+., 249 [M-CH 3 ]+ (17), 248 [M-OH]+ (100), 236 [M-C 2 H 4 ]+. (13), 182 [C 12 H 8 NO]+ (16), 166 [C 12 H 9 N]+. (19), 154 [M-C 2 H 5 Br]+ (26), 129 (22), 102 (15), 77 (13)
8 (C 13 H 10 NOBr)	279 (26), 277 (27) [M]+., 262 [M-CH 3 ]+ (100), 237 [M-C 3 H 5 ]+ (17), 198 (33), 182 [C 12 H 8 NO]+ (38), 128 (21), 91 (14), 77 (24), 50 (14)

*Указаны пики с интенсивностями выше 10 %, за исключением пиков молекулярных ионов.

В масс-спектрах всех исследуемых соединений 1-8 , присутствуют пики молекулярных ионов [M]⁺. В спектрах соединений 2 , 3 , 7 и 8 , наблюдается сигналы иона [M-H]⁺, и иона [M-СН 3 ]⁺. что связано с образованием устойчивых тиазинохинолиниевых систем 11 и 12 (схема 3).

R=H, Br

Схема 3. Фрагментация 5,7-дибром-8-аллилоксихинолина и 5-бром-7-аллил-8-гидроксихинолина

В масс-спектре 5,7-дибром-8-пропаргилоксихинолина также имеется пик [М-H]⁺ , что, на наш взгляд, связано с образованием устойчивой оксопиридохинолиниевой системы 13 (схема 4).

Br                                     Br                                      Br                                       Br

Схема 4. Фрагментация 5,7-дибром-8-пропаргилоксихинолина

Во всех соединениях, за исключением 5,7-дибром-8-оксихинолина, имеются пики, соответствующие разрывам алифатической и ароматической связей С-О. Для соединений 1 , 5 и 6 характерен сигнал иона [M-CO]^+. с m/z =275, m/z =289 и m/z =303 соответственно.

В спектрах соединений 2, 3 и 7 присутствует сигнал иона [M-ОН]⁺ ( m/z =326, m/z =340 и m/z =248 соответственно), которые свидетельствуют об образовании пиридохинолиниевых систем 14 a-b (схема 5). Для 5,7-дибром-8-аллилоксихинолин и 5,7-дибром-8-металлилоксихинолина эти пики максимальны.

R

14 a-c

R=H, Br

Схема 5. Фрагментации с элиминированием гидроксильного радикала

В спектрах соединений 2, 3 , 4 и 8 имеется сигнал иона [M-ОСН₃]⁺ обусловленное образованием пирроло[3,2,1- ij ]хинолиниевых систем 15 a-d (схема 6).

Br

Br

R 1

Br

R = H, Br; R 1 = H, CH 3

Схема 6. Фрагментация с элиминированием метоксильного радикала

Заключение

Найдено, что 5,7-дибром-8-аллилоксихинолин и 5,7-дибром-8-металлиоксихинолин в условиях хроматомасс-спектрометрических исследований превращаются в 5-бром-7-аллил-8-гидроксихинолин и 5-бром-7-металлил-8-гидроксихинолин соответственно. Установлено, что соединения 4 , 5 и 6 , не содержащие аллильную группу, не претерпевают в аналогичных условиях превращений.