БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Том 20 * № 1 * 1994
УДК 547.392.52.057
© 1994 Д. В. Куклев, В. В. Безуглов
НОВЫЙ ПОДХОД К МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ОКСИГЕНИРОВАННЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ. ПИРРОЛИДИДЫ
Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова, РАН, Москва
Ключевые слова: простагландины, гидроксикислоты, эпоксикислоты, кетокислоты, пирролидиды, масс-спектрометрия.
Впервые о применении пирролидидов для масс-спектрометрии карбоно-вых кислот сообщил в 1971 г. Веттер [1]. Впоследствии применение этих производных для масс-спектрометрического анализа ненасыщенных жирных кислот было описано в работах Андерссона [2—4]. Нами пирролидиды были впервые использованы для установления структур высоконенасыщенных жирных кислот с ацетиленовыми и алленовыми структурными фрагментами [5].
Основными преимуществами пирролидидов в качестве удобных производных для масс-спектрометрии жирных кислот являются четкость и хорошая интерпретируемость масс-спектров исследуемых соединений, а также простота их синтезов. Ионизируясь под воздействием электронного удара, пирролидиды в результате протекающих по радикальному механизму процессов расщепления углерод-углеродных связей образуют серию фрагментов, причем положительный заряд локализуется в основном на фрагменте, содержащем атом азота. При этом расщепление связей не маскируется миграцией атомов водорода (основная проблема, затрудняющая Интерпретацию масс-спектров метиловых эфиров). Получающийся масс-спектр соединения состоит из последовательности ионов с инкрементом 14 а. е. м. (при расщеплении по СН2—СН2-связи) либо 12 а. е. м. (при расщеплении СН=СН-связи) при отсутствии ионов от расщепления ацетиленовых связей. Эти закономерности позволяют однозначно определять структуру исследуемой жирной кислоты [6].
Однако обычно используемая процедура образования пирролидидов, состоящая в превращении исходной кислоты в эфир с последующим аминолизом в пирролидине в течение 1—2 ч при 100° С, не позволяет распространить применение этих полезных производных для анализа более широкой группы лабильных полифункциональных карбоновых кислот.
Развивая работы по применению смешанных ангидридов к синтезу производных природных карбоновых кислот [7], мы разработали удобный метод синтеза пирролидидов ряда сложных карбоновых кислот с разнообразными кислородсодержащими функциональными группами.
Общая процедура синтеза состоит в следующем: к охлажденному до —20° С раствору 0,1 мг исследуемой кислоты в 100 мкл тетрагидрофурана (либо ацетон итрила в зависимости от растворимости кислоты) прибавляют 0,06 мкл изо-бутилхлороформиата и 0,06 мкл триэтиламина, реакционную смесь выдерживают 15 мин, затем добавляют 0,08 мкл пирролидина. Реакционную смесь нагревают до
Масс-спектр и основные пути фрагментации пирролидида 13-гидpoкcи-5Z,921l 1£-октадекатриеновой кислоты {II) при ионизации электронным ударом (эмиттерный ввод)
0—5° С (в течение 5—10 мин), упаривают в струе аргона, растворяют в органическом растворителе (пентане, хлороформе, метаноле) и используют для масс-спектром етрии.
Согласно этой методике, с количественным выходом были получены пирролидиды: 11,12-эпокси-52,82,142-зйкозатриеновой кислоты(I), 13-гидрокси-5Z,9Z,ll£-0KTafleKaTpneH0B0ü кислоты (II), 13-0KC0-5Z,9Z,lli?-0KTafleKaTpHeH0-вой кислоты (III), простаглардина А2 (IV), простагландина F2a( V).
Соединение (/). i?^ 0,8 (хлороформ — ацетон, 10: 1). Масс-спектр, m/z, !(%)'■ 374 [М + Н]+, 8; 373 [М]+, 6; 357 [М + Н — ОН]+, 5;303 [М — С5НИ + Н]+, 8; 302 [М — С5НИ]+, 6; 263 [М— С5НИ (СН=СН—СН2) + Н]+, 28; 262 [М — С5НП(СН=СН—СН2)]+, 28; 221[М — СН(О)—СН(СН=СН~-СН2)С5НП + Н]+, 9; 2064М — СН2(СН(0)—СН)СН =СН—СН2)С5НИ + Н|6; 180[C4H8N(CC)) (СН^СН = = CH—CHJ+, 19; 166 [C4H8N(COXCH2)3(CH=CH)]+, 14; 140 [C4H8N(CO)(CH2)3]+, 12; 126 rLC4HgN(CO)CH2CH2]+, 33; 113 [C4H8N(CO)CH2]+, 100; 98 [C4HgNCO]+, 27.
Соединение(Л). Rf 0,6 (хлороформ — ацетон, 10 : 1), УФ-спектр: Хшх 234 нм (е 26 200, этанол). Масс-спектр — см. рисунок.
Соединение (III). Rf 0,8 (хлороформ — ацетон, 10 : 1), УФ-спектр: Я^,, 278 нм (е 18 100, этанол). Масс-спектр, m/z, /(%): 346 [М + Н]+, 10; 331 [М- Me+ HJ+, 18; 274 [М — С5НИ]+, 8; 246 [М — (СО)С5Нп]+, 15; 232 [М — C4H8N(CO)CH2]+, 10; 194 [C4H8N(CO)(CH2),CH=CHCH2CH2l+, 6; 180 [CH8N(COXCH2)3CH==CHCH2]+, 100; 140; [C4H8N(COXCH2)3]+, 5; 126 [C4H8N(CO)CH2CH2]+, 19; 113 [C4H8N(CO)CH2]+, 99.
Соединение (IV). Ц 0,63 (бензол — диоксан — уксусная кислота, 20 : 10 : 1). Масс-спектр, m/z,I{%): 388 [М + Н]+, 11; 391 [М]+, 9,5; 370 [М — Н20 -f Н]+, 28; 316 [М — CjHu + Н]+, 67; 298 [М — С5Н„ — Н20]+, 7; 288 [М — С5НП — СО + Н]+, 8; 260 [М — СН=СНСН(ОН)С5Н,, + Н]+, 12; 181 [C4H8N(COXCH2)3CH= = СНСН2 -f Н]+, 47; 167 [C4H8N(CO)(CH2)3CH==CH + Н]+, 8; 127 [C4H8N(CO)(CH2)2 + Н]+, 5; 114 (перегруппировка Мак-Лафферти), 23; 98 [C4H8N(CO)]+, 22.
Соединение (IV). Ц 0,24 (бензол—диоксан — уксусная кислота, 20 : 10 : 1). Масс-спектр, m/z, /(%): 408 [М + Н]+, 4; 390 [М — Н20]+, 10; 371 [М — 2Н20]+, 8; 353 [М — ЗН20]+, 7; 337 [М — C5HU + Н]+, 40; 318 [М — С5НИ — Н20]+, 31; 301 [М — С5НИ — 2Н20 + Н]+, 5; 181 [C4H8N(CO)(CH2)3CH=CHCH2 + Н]+, 38; 167 [C4H8N(CO)(CH2)3CH=CH + Н]+, 9; 127 [C4H8N(CO)(CH2)2 + Н]+, 33; 114 (перегруппировка Мак-Лафферти), 100; 98 [C4H8N(CO)]+, 32.
В масс-спектрах исследованных соединений наиболее характерны: молекулярный ион и его протонированная форма, ионы, образующиеся из него при отщеплении элементов воды, а также фрагментные ионы, возникающие в результате расщепления углерод-углеродных связей, аналогичные описанным ранее в масс-спектрах пирролидидов неоксигенированных жирных кислот [1—6]. Сказанное можно проиллюстрировать на примере масс-спектра пирролидида 13-гидрокси-5Z,9Z,11£-октадекатриеновой кислоты (см. рисунок). Присутствующие в спектре молекулярный и фрагментные ионы позволяют однозначно подтвердить структуру данной гидроксикислоты, включая расположение двойных связей и гидроксила, баз получения силильных производных и проведения исчерпывающего гидрирования, что является стандартной процедурой идентификации этого класса соединений.
Таким образом, использование предложенного нами удобного метода дериватизации полифункциональных карбоновых кислот позволяет существенно расширить круг биологически активных соединений, пирролидиды которых могут быть использованы для структурной идентификации с помощью масс-спектро-метрии.
Авторы выражают благодарность Ю. П. Козьмину и В. К. Царапкину (ИБХ им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН) за помощь в получении масс-спект-ров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Vetter W., Walther W., Vecchi M.//Helv. chim. acta. 1971. V. 54. P. 1599—1605.
2. Andersson B. A., Holman R. r.//Lipids. 1974. V. 9. № 3. P. 185—190.
3. Andersson B. A., Christie W. M., Holman R. T.//Lipids. 197.5. V. 10. № 4. P. 215—219.
4. Andersson В. A.¡/Prog. Chem. Fats and Other Lipids. 1978. V. 16. P. 279—308.
5. Куклев Д. В., Шевченко В. П., Нагаев И. Ю., Латышев Н. А., Безуглов В. В.//Биоорган.
химия. 1991. Т. 17. № 11. С. 1574—1581.
6. Schmitz В., Klein R. A.//Chem. Phys. Lipids. 1986. V. 39. № 4. P. 285—312.
7. Безуглов В. В., Грецкая Н. М., Когтева Г. С., Маневич Е. М., Королева Е. В., Беленький Б. Г.,
Лилле Ю, Э., Бергельсон Л. Д.//Докл. АН СССР. 1989. Т. 308. № 1. С. 231—234.
Поступило в редакцию 23.VII.1993
D. V. Kuklev, V. V. Bezuglov
A NEW APPROACH TO MASS SPECTROMETRY OF OXYGENATED CARBONIC ACIDS. PYRROLIDIDES
M. M. Shemyakin and Yu. A. Ovchinnikov Institute Of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow
A conventional one-pot procedure is described for the synthesis of pyrrolidides from natural labile carboxylic acids ( prostaglandins, epoxy-, hydroxy-, ketoacids) through a mixed anhydride ( isobutylchloroformate and triethylamine in THF, 15 min at —20° C) followed by treatment with pyrrolidine ( 10 min at 25° C) and evaporation. The compounds obtained gave readily interpretable mass spectra, thus showing that pyrrolidides can be used for the identification of oxygenated naturally occurring carboxylic acids by mass spectrometry.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.