Синтез и исследование методом хроматомасс-спектрометрии 2-алкенил(пропаргил)тио-4,6-диметилпиримидина Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Органическая химия

УДК 547.853.1+543.51 DOI: 10.14529/chem170303

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ

МЕТОДОМ ХРОМАТОМАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ

2-АЛКЕНИЛ(ПРОПАРГИЛ)ТИО-4,6-ДИМЕТИЛПИРИМИДИНА

11 1 2 Е.Н. Шалькова, Д.Г. Ким', Т.В. Фролова', Р.Ф. Фатыхов2

1 Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

2 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Взаимодействием гидрохлорида 4,6-диметил-2-пиримидинтиона с алкенилгалоге-нидами и пропаргилбромидом в присутствии гидроксида калия синтезированы 2-алкенилтио-4,6-диметилпиримидины и 2-пропаргилтио-4,6-диметилпиримидин. Методом хроматомасс-спектрометрии выявлены основные направления фрагментации S-производных 4,6-диметил-2-пиримидинтиона.

Ключевые слова: гидрохлорид 4,6-диметил-2-пиримидинтиона, 2-(4-хлорбут-2-енил)тио-4,6-диметилпиримидин, 2-(4-пентен-ил)тио-4,6-диметилпиримидин, 2-(3-бутен-1-ил)тио-4,6-диметилпиримидин, 2-пропаргилтио-4,6-диметилпиримидин, 2-пренилтио-4,6-диметилпиримидин, 2-металлилтио-4,6-диметилпиримидин, 2-аллилтио-4,6-диметилпиримидин, хроматомасс-спектрометрия.

Введение

Производные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах [1]. В частности, такие производные, как цитозин, тимин, урацил, входят в состав нуклеотидов, являющихся структурными единицами нуклеиновых кислот. Пиримидиновое ядро входит в состав некоторых витаминов группы B, кофермен-тов и антибиотиков. Пиримидиновая структура входит в состав многих лекарственных препаратов, например, барбитуратов, обладающих снотворным, противосудорожным и наркотическим действием [2, 3].

В то же время в литературе практически отсутствуют данные об алкилировании гидрохлорида 4,6-диметил-2-меркаптопиримидина (1). Целью данной работы является синтез и исследование методом хроматомасс-спектрометрии [4, 5] S-производных 4,6-диметил-2-пиримидинтиона.

Обсуждение результатов

В настоящей работе нами впервые проанализированы масс-спектры 2-аллилтио-4,6-диметилпиримидина (2а), 2-металлилтио-4,6-диметилпиримидина (2b), 2-пренилтио-4,6-диметилпиримидина (2с), 2-(3-хлор-2-пропенил)тио-4,6-диметилпиримидина (2d), 2-(3-бутенил)тио-4,6-диметилпиримидина (2e), 2-(4-пентенил)тио-4,6-диметил-пиримидин (2f), 2-пропаргилтио-4,6-диметилпиримидина (2g).

2g

Соединения 2Ь^ с выходами более 72 % были получены взаимодействием гидрохлорида 1 в 2-пропаноле в присутствии щелочи с 3-хлор-2-метилпропеном, 2-метил-4-бром-2-бутеном, 1,3-дихлорпропеном, 4-бромбутеном, 5-бромпентеном и 3-бромпропином соответственно (схема 1). Соединение 2а получено по методу [6].

2а Я1 -СН2-СН=СН2, 2Ь Я1 -СН2-СН=СН-СН3, 2с Я1 -СН2-СН=СН-(СН2)2, 2с1 Я1 -СН2-СН=СН-С1, 2е Я1 -(СН2)2-СН=СН25 2f Я1 -(СН2)3-СН=СН25 2gR1-CH2-C=CH

Схема 1. Алкилирование гидрохлорида 2-меркапто-4,6-диметилпиримидина

Сульфиды 2a-g представляют собой светло-желтые жидкости, растворимые в ацетоне, хлороформе и эфире. В спектре ЯМР :Н сульфидов 2а^ протоны двух метильных групп эквивалентны и образуют шестипротонный синглет в области 2,34-2,36 м.д. Протоны SCH2 группы в соединениях образуют дублет в области 3,8-4,0 м.д., а в соединении 2f образует триплет при 3,1 м.д., что обусловлено более удаленным положением винильной группы.

В масс-спектрах всех сульфидов 2а^ (см. таблицу) имеются пики молекулярных ионов, интенсивность которых составляет от 16 до 39 %.

Данные масс-спектров исследованных соединений

Соединение Характеристики ионов: m/z (I, %)

2a C9H12N2S 180 [M]+ (39), 165 [M-CH3]+ (100), 147 [M-SH]+ (78), 108 [M-SAll]+ (35), 93 [C5H7N2]+ (20), 41 [All]+ (16)

2b C10H14N2S 194 [M]+ (16), 179 [M-CH3]+ (100), 161 [M- SH]+ (66), 153 [M-All]+ (13), 146 [M-CH2S]+ (21), 108 [M-C4H6S]+ (21), 93 [C5H7N2]+ (11)

2c CiiHI6N2S 208 [M]+ (21), 175 [M- SH]+ (100), 140 [M-C5H9]+ (31), 108 [M-C5H9S]+ (13), 69 [C5H9]+ (21), 41 [All]+ (38)

2d C9H11N2SCI* 214 [M]+ (19), 180 [M- SH]+ (21), 179 [M-Cl]+ (100), 165 [M-CH2-Cl]+ (6), 146 [M-SH-Cl]+ (59), 108 [M-C3H7SCl]+ (33), 93 [C5H7N2]+ (17), 41 [All]+ (7)

2e C10H14N2S 194 [M]+ (20), 179 [M-CH3]+ (10), 161 [M-SH]+ (26), 153 [M-All]+ (44), 140 [M-C4H6]+ (100), 108 [M-C4H6S]+ (10)

2f C11H16N2S 208 [M]+ (14), 193 [M-CH3]+ (6), 175 [M-SH]+ (17), 165 [M- C3H7]+ (100), 140 [M-C3H7S]+ (70), 108 [M-C5H9S]+ (48), 41 [All]+ (23)

2g C9H10N2S 178 [M]+ (23), 177 [M-H]+ (100), 145 [M-SH]+ (22), 108 [M- C3H3S]+ (8), 93 [C5H7N2]+ (13), 39 [С5Н7Г (18)

Пики интенсивностью менее 5 % не учитывались

Примечание. *взят изотоп хлора с меньшей массой.

В масс-спектрах всех сульфидах 2а^ имеется пик с т/г=108, который образуется в результате отрыва тиоальдегида R1СНS, соответствующий катион-радикалу 4,6-диметилпиримидиния, и пик с т/г=93, обусловленный последующим отрывом от него метильной группы с образованием катиона 4-метилпиримидиния (схема 2).

R

s

ч

Н

N

-СН3

т/^=93

Схема 2. Образование катиона 4-метилпиримидиния

В соединениях 2а и 2Ь пик [М-СН3]+ является максимальным, что обусловлено образованием устойчивой ароматической системы 5,7-диметилтиазоло[3,2-а]пиримидиния (схема 3).

•N '6

N' ~S "°Нз ^ "N- -S

"^Кн

. Н3с

Схема 3. Фрагментация 2-аллилтио-4,6-диметилпиримидина

В соединении 2с максимальным пиком является [М^Н]+, который, по-видимому, обусловлен образованием катиона 3,3,5,7-тетраметил-3#-пиролло[1,2-а]пиримидиния по схеме 4.

N

А.

1,Л

Н3С-Н3С'

I ^ "IN IN

^ч^СНг H3C^UhcH2 H3C^L ^ ' I н3с у Н3С J

N

•N

N SH

Н3С

н

-SH

N

N

н3с4_ н3с-

Схема 4. Фрагментация 2-пренилтио-4,6-диметилпиримидина

В соединении 2g максимальным пиком является [М-Н]+, который, по-видимому, обусловлен со следующими превращениями (схема 5).

НС

Схема 5. Фрагментация 2-пропаргилтио-4,6-диметилпиримидина

Соединение 2d, по данным ЯМР Н, получается в виде смеси цис- и транс -изомеров, но при исследовании методом ХМС проявляется лишь одно соединение. На наш взгляд, это обусловлено тем, что в условиях хроматографирования цис-изомер переходит в транс-изомер.

В масс-спектре хлорсульфида 2d имеются пики [М-С1]+ с m/z=\79, [М-НС1] +'с m/z=178, [М-СН2-С1Гс m/z=165 и [M-C3H7Sa]+• с m/z=Ш (схема 6).

N S

m/z=178

-С1

N

N Н m/z=108

N S

m/z=\19

Схема 6. Фрагментация 2-(3-хлор-2-пропенил)тио-4,6-диметилпиримидина

Экспериментальная часть

Масс-спектры электронного удара сняты на хроматомасс-спектрометре ГХ/МС-ЭВМ фирмы Hewlet Packard газовый хроматограф HP-5890, серия II, масс-селективный детектор MSD-5972 при энергии ионизации 70 эВ.

Спектры ЯМР :Н растворов веществ в ДМСО^6 получены на спектрометре Bruker (400 МГц), внутренний стандарт ТМС.

Алкилирование 4,6-диметил-2-меркаптопиримидина. В 10 мл изопропилового спирта растворяем 0,24 г (0,006 моль) гидроксида калия при нагревании, затем в горячий раствор добавляем 0,4 г (0,003 моль) гидрохлорида 2-меркапто-4,6-диметилпиримидина. Затем добавляем 0,25 мл (0,003 моль) алкилгалогенида (аллилбромид, металлилхлорид, пренилбромид, 1,3-дихлорпропен, 4-бромбутен, 5-бромпентен, пропаргилбромид ) и кипятим в течении 2 ч, охлаждаем раствор, отфильтровываем и испаряем растворитель.

2-Аллилтио-4,6-диметилпиримидин (2а). Получен по методу [6].

2-Металлилтио-4,6-диметилпиримидин (2b). Выход: 51 %.

2-Пренилтио-4,6-диметилпиримидин (2c). Выход: 69 %. Спектр ЯМР 1Н:2,34 (6Н, с, две СНз), 3,74 (2Н, д, J=7,92 Гц, SCH2), 5,3 (1Н, м, =CH), 6,94 (1Н, с, H-5).

2-(3-Хлор-2-пропенилтио)-4,6-диметилпиримидин (2d). Выход: 38 %. Спектр ЯМР 'Н (400 МГц, ДМСО-^6, м.д., J/Гц): цис-изомер 2,36 (6Н, с, CH3-4,6), 3,89 (2Н, м, SCH2), 6,11 (1Н, м, =CH), 6,43 (1Н, д, J = 6,91Гц, =CHCl,), 6,98 (1Н, с, H-5); транс-изомер 2,36 (6Н, с, CH3-4,6), 3,81 (2Н, м, SCH2), 6,09 (1Н, м, =CH), 6,55 (1Н, д, J = 13,14 Гц, =CHCl), 6,98 (1Н, с, H-5).

2-(3-Бутенилтио)-4,6-диметилпиримидин (2e). Выход: 60 %.

2-(4-Пентенилтио)-4,6-диметилпиримидин (2f). Выход: 59 %. Спектр ЯМР :Н (400 МГц, ДМСО-dg, м.д., J/Гц): 1,75 (2Н, м, CH2), 2,16 (2Н, м, CH2), 2,34 (6Н, с, две CH3-4,6), 3,09 (2Н, д, J = 7,71 Гц, SCH2), 5,00 (2Н, м, =CH2), 5,84 (1Н, м, =CH), 6,94 (1Н, с, H-5).

2-Пропаргилтио-4,6-диметилпиримидин (2g) . Выход: 72 %. Спектр ЯМР :Н (400 МГц, ДМСО-de, м.д., J/Гц): 2,34 (6Н, с, две CH3-4,6), 3,09 (1Н, т, J = 2,62 Гц, CH), 3,96 (2Н, д, J = 2,62 Гц, SCH2), 7,01 (1Н, с, H-5).

Выводы

Алкилированием гидрохлорида 4,6-диметил-2-меркаптопиримидина в присутствии гидроксида калия синтезированы 2-аллилтио-4,6-диметилпиримидин, 2-металлилтио-4,6-диметил-пиримидин, 2-пренилтио-4,6-диметилпиримидин, 2-(3 -хлор-2-пропенил)тио-4,6-диметилпири-мидина, 2-(3-бутенил)тио-4,6-диметилпиримидина, 2-(4-пентенил)тио-4,6-диметилпиримидин и 2-пропаргилтио-4,6-диметилпиримидин. В масс-спектрах всех S-производных 2-меркапто-4,6-диметилпиримидина имются пики молекулярных ионов, пик [M-SH] и пик, соответствующий элиминированию тиоальдегида. В соединениях 2а и 2b максимальным является пик [М-СН3] , в соединении 2с - пик [M-SH]+, в соединении 2g - пик [M-H]+ и в соединении 2d - пик [M-Cl]+ .

Статья выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление № 211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011 и при финансовой поддержке в рамках государственного задания (номер государственной регистрации 4.9665.2017/БЧ).

Литература

1. Солдатенков, А.Т. Основы органической химии лекарственных веществ / А.Т. Солдатен-ков, Н.М. Колядина, И.В. Шендрик. - М.: Химия, 2001. - 192 с.

2. Zakrzewski, R. Application of improved iodine-azide procedure for the detection of thiouracils in blood serum and urine with planar chromatography / R. Zakrzewski, W. Ciesielski // Journal of Chromatography. - 2003. - V. 784. - P. 283-290.

3. Reaction of mercaptopyrimidine derivatives with perfluoro olefins / T.A. Dashevskaya, Yu.A. Fialkov, V.A. Khranovskii, V.M. Cherkasov // Chemistry of Heterocyclic Compounds. - 1984. -№ 3. - P. 402-406. DOI: 10.1007/BF00515650

4. Вульфсон, Н.С. Масс-спектрометрия органических соединений / Н.С. Вульфсон, В.Т. Зал-кин, А.И. Микая. - М.: Химия, 1986. - 312 c.

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

6. Ким, Д.Г. Синтез галогенидов 5,7-диметил-2,3-дигидротиазоло[3,2-а]пиримидиния / Д.Г. Ким, Ю.В. Троицкова, М.В. Зарецкая // Изв. вузов. Химия и химическая технология. - 1993. - Вып. 3. - С. 113-115.

Шалькова Елена Николаевна - аспирант кафедры прикладной и теоретической химии, химический факультет, институт естественных и точных наук, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76. E-mail: [email protected]

Ким Дмитрий Гымнанович - доктор химических наук, профессор, кафедра прикладной и теоретической химии, химический факультет, институт естественных и точных наук, ЮжноУральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76. E-mail: kim_dg48@mail. ru

Фролова Татьяна Владимировна - кандидат химических наук, доцент, кафедра прикладной и теоретической химии, химический факультет, институт естественных и точных наук, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76. Email: [email protected]

Фатыхов Рамиль Фаатович - аспирант кафедры органической и биомолекулярной химии, химико-технологический институт, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 20 мая 2017 г.

DOI: 10.14529/chem170303

SYNTHESIS AND STUDY OF 2-ALKENYL(PROPARGYL)THIO-4,6-DIMETHYLPYRIMIDINE BY GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY

E.N. Shalkova1, [email protected] D.G. Kim1, [email protected] T. V. Frolova1,[email protected] R.R. Fatykhov2, [email protected]

1 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

2 Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Ekaterinburg, Russian Federation

2-Alkenylthio-4,6-dimethylpyrimidine and 2 propargylthio-4,6-dimethylpyrimidine were synthesized by the interaction between 4,6-dimethyl-2-pyrimidinone hydrochloride and al-kenyl halides and propargylbromide, respectively, in the presence of potassiumhydroxide. Main mass fragmentations routs for S-derivatives of 4,6-dimethyl-2-pyrimidinonewere revealed by gas chromatography-mass spectrometry analysis.

Keywords: 4,6-dimethyl-2-pyrimidinthionehydrochloride, 2-(4-chlorobut-2-enyl)thio-4,6-dimethylpyrimidine, 2(4-pentenyl)thio-4,6-dimethylpyrimidine, 2-(3-butene-1-yl)thio-4,6-dimethylpyrimidine, 2-propargylthio-4,6-dimethylpyrimidine, 2-prenylthio-4,6dimethyl-lpyrimidine, 2-methallylthio-4,6-dimethylpyrimidine, 2-allylthio-4,6-dimethylpyrimidine, gas chromatography-mass spectrometry.

References

1. Soldatenkov A.T., Kolyadina N.M., Shendrik I.V.Osnovy organicheskoy khimii lekarstvennykh veshchestv [Fundamentals of Organic Chemistry of Medicinal Substances.]. Moscow: Chemistry, 2001. 192 p.

2. Zakrzewski R, Ciesielski W. [Application of Improved Iodine-Azide Procedure for the Detection of Thiouracils in Blood Serum and Urine with Planar Chromatography]. Journal of Chromatography, 2003, vol. 784, pp. 283-290.

3. Dashevskaya T.A, Fialkov Yu.A., Khranovskii V.A., Cherkasov V.M.. [Reaction of Mercaptopy-rimidine Derivatives with Perfluoro Olefins]. Chem. Heterocycl. Compd, 1984, no. 3, pp. 402-406. DOI: 10.1007/BF00515650

4. Vul'fson N.S., Salkin V.T., Mikaia A.I. Mass-spektrometriya organicheskikh soedineniy [Mass-Spectrometry of Organic Compounds]. Moscow: Chemistry, 1986. 312 p.

5. Lebedev A.T. Mass-spektrometriya v organicheskoy khimii [Mass Spectrometry in Organic Chemistry]. Laboratory of knowledge. Moscow, Bimon, 2003, 493 p.

6. Kim D.G., Troiskova Yu.V., Zaretskaya M.V. [Synthesis of Halides 5,7-Dimethyl-2,3-Dihydrothiazolo[3,2-a]Pyrimidine]. Chemistry and chemical technology, 1993, no. 3, pp. 113-115.

Received 20 May 2017

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

Синтез и исследование методом хроматомасс-спектрометрии 2-алкенил(пропаргил)тио-4,6-диметилпи-римидина / Е.Н. Шалькова, Д.Г. Ким, Т.В. Фролова, Р.Ф. Фатыхов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». -2017. - Т. 9, № 3. - С. 19-25. DOI: 10.14529/chem170303

FOR CITATION

Shalkova E.N., Kim D.G., Frolova T.V., Fatykhov R.R. Synthesis and Study of 2-Alkenyl(Propargyl)Thio-4,6-Dimethylpyrimidine by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry. 2017, vol. 9, no. 3, pp. 19-25. (in Russ.). DOI: 10.14529/chem170303