Синтез и исследование методом масс-спектрометрии 3-аллили 3-металлилхиназолин-4(3Н)-она Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Органическая химия

УДК 547.856.1+543.51 DOI: 10.14529/chem180202

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ 3-АЛЛИЛ- И 3-МЕТАЛЛИЛХИНАЗОЛИН-4(3Н)-ОНА

Е.И. Бахтеева, Д.Г. Ким

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия

Взаимодействием хиназолин-4(3Н)-она с аллил(металлил) галогенидами в присутствии карбоната калия в среде безводного диметилформамида (ДМФА), а также в присутствии гидроксида калия в изопропиловом спирте синтезированы 3-аллилхиназолин-4(3Н)-он (2а), 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-он (2b). В спектрах ЯМР :Н полученных соединений имеются сигналы протонов аллильной (металлильной) группы. Сигналы протонов группы -NCH2 для соединений 2а,Ь располагаются при 4,63 и 4,58 м.д. соответственно. В ИК спектрах синтезированных соединений имеются полосы поглощения карбонильной группы в области 16501660 см-1, что является свидетельством протекания реакции по атому азота. Методом хроматомасс-спектрометрии выявлены основные направления фрагментации N-производных хиназолин-4(3Н)-она. В масс-спектрах соединений 2а,Ь имеется пик молекулярного иона. Для соединения 2а он составляет 63 %, а для 2b - 18 %. Максимальным для обоих соединений является пик [М-СН3]+, образование которого, на наш взгляд, обусловлено тем, что при элиминировании метильного радикала образуются оксазоло[3,2-с]хиназолиниевые системы, обладающие ароматичностью. Образование пика [M-H]+ также обусловлено образованием ароматического катиона оксазоло[3,2-с]хиназолиниевые системы. Интенсивность пика для 2а составляет 56 %, для 2b - 41 %. В спектрах обоих соединений имеются пики [М-ОН]+, интенсивность которых составляет 20-25 %. По-видимому, происходит изомеризация с образованием катиона-радикала 4-гидрокси-3-(2-метилпропенил)хиназолиния, который после отщепления гидроксильного радикала образует устойчивый катион 1Н-пирроло-[3,2-с]хиназолиния. В масс-спектрах соединений 2а,Ь присутствуют пики [М-СО]', характерные для шестичленных кетонов. Но они имеют низкую интенсивность: для 2а интенсивность пика составляет 3 %, а для 2b всего лишь 1 %. В спектрах соединений 2a,b присутствует пик с m/z = 145, соответствующий отрыву аллильного (металлильного) радикала и образованию катиона хиназолон-4(3Н)-она. Пик с m/z 146 обусловлен образованием катион-радикала исходного хиназолона в результате отрыва аллена. В масс-спектрах обоих соединений имеется пик аллильного катиона (m/z = 1) и металлильного катиона (m/z = 55) соответственно.

Ключевые слова: хиназолин-4(3Н)-он, 3-аллилхиназолин-4(3Н)-он, 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-он, оксазоло^^-^хиназолин, алкилирование, хромато-масс-спектрометрия, фрагментация.

Введение

Неослабевающий интерес к методам синтеза производных хиназолин-4(3Н)-онов связан с использованием их в медицинской практике и с проявлением ими разнообразной биологической активности. Так, производные хиназолина проявляют бронхолитические, антидепрессантные, антигипертензивные, анальгетические, седативные и бактерицидные свойства [1-4]. Производные хиназолона используются в качестве седативных, снотворных, противосудорожных, бронхолитических средств [5, 6]. Они усиливают действие барбитуратов, анальгетиков, нейролептиков и кодеина. Производные хиназолинонов, содержащие радиоактивный иод, используются в диагностике и лечении раковых заболеваний [7].

В связи с этим синтез новых соединений хиназолинового ряда является актуальной задачей. Целью настоящей работы является синтез аллильных производных хиназолин-4(3Н)-она и их исследование методом хроматомасс-спектрометрии.

Обсуждение результатов

В литературе известен ряд методов синтеза производных хиназолин-4(3Н)-онов из антраниловой кислоты: под действием гидразина в присутствии ацетилхлорида [8]; триэтил- и триметилортоформиата с аминами в присутствии катализатора аммоний-церий (IV) нитрата [9]; уксусного ангидрида с дальнейшим взаимодействием полученного ^ацетилпроизводного с различными аминами [10].

3-Замещенные хиназолинонов получают взаимодействием 3-аминохиназолонов с различными реагентами: при нагревании с цианоуксусным эфиром [11], с циннамоилхлоридом в безводном пиридине [12], с фенилизоцианатом или финилизотиоцианатом [13], с п-ацетамидобензенсульфонилхлоридом в щелочной среде [14], с 2-хлорхинолин-З-карбальдегидом в этаноле [15].

4-Триметилсилилоксихиназолин, полученный кипячением хиназолин-4(3Н)-она в избытке гексаметилдисилазана в присутствии каталитических количеств хлорида аммония, алкилируется фенацилбромидом в среде 1,2-дихлорэтана с образованием 3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-она [16]. Замещенные производные хиназолонов получают также взаимодействием 2-метил, 6-бром- и 6-нитрохиназолин-4(3Н)-онов с алифатическими и ароматическими хлорметил-и бромметилкетонами[17].

Установлено, что взаимодействие калиевой соли незамещенного хиназолин-4(3Н)-она в среде безводного диметилформамида с различными 2-феноксиэтилбромидами протекает селективно по атому^З и не затрагивает другие атомы хиназолиниевой системы [18].

3-алкенил(аллил)производные хиназолин-4(3Н)-она получают взаимодействием РОС13 с производными 2-аминобензамида в ДМФА [19]. В литературе встречаются методы алкилиро-вания хиназолин-4(3Н)-она аллил бромидом в толуоле в присутствии КОН и бромида тетрабути-ламмония [20]; взаимодействие хиназолин-4(3Н)-она с аллил хлоридом в толуоле в присутствии Тетракис(трифенилфосфин)палладия при нагревании [21]. Взаимодействием 4-хлорхиназолина с аллилоксидом натрия в статье [22] получают 4-аллилхиназолин-4(3Н)-он, из которого нагреванием до 200 °С в атмосфере азота получают 3-аллилхиназоилн-4(3Н)-он. Авторами статьи [23] приводится метод алкилирования аллилбромидом в толуоле в присутствии бромида тетрабутил-аммония и 3-метилимидазола.

Ранее было показано, что хиназолин-4(3Н)-он реагирует с аллилбромидом в 2-пропаноле в присутствии гидроксида калия с образованием ^аллильного производного [24].

В настоящей работе нами предложен простой способ алкилирования хиназолин-4(3Н)-она (1) 3-хлор-2-метилпропеном, в 2-пропаноле в присутствии гидроксида калия и аллилбромидом в ДМФА в присутствии К2СО3. При этом алкилирование протекает по атому азота с образованием 3-аллилхиназолин-4(3Н)-она (2а), 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-она (2Ь).

В спектрах ЯМР Н соединений 2а,Ь имеются сигналы протонов аллильной (металлильной) группы. Сигналы протонов группы -КСН2 для соединений 2а,Ь располагаются при 4,63 и 4,58 м.д. соответственно.

В ИК-спектрах соединений 2 а,Ь имеются полосы поглощения карбонильной группы в области 1650-1660 см-1, что является свидетельством протекания реакции по атому азота.

Схема 1. Алкилирование хиназолин-4(ЗН)-она

В масс-спектрах соединений 2а,Ь (рис. 1 и 2) имеется пик молекулярного иона. Для соединения 2а он составляет 63 %, а для 2Ь - 18 %. Максимальным в обоих случаях является пик [М-СН3]+, что на наш взгляд, обусловлено тем, что при элиминировании метильного радикала образуются оксазоло[3,2-с]хиназолиниевые системы F1, обладающие ароматичностью.

Схема 2. Образование оксазоло[3,2-с]хиназолиниевых систем

Интенсивность пика [М-Н]сравнительно высокая. Так, для 2а составляет 56 %, для 2Ь -41 %, что также обусловлено образованием ароматического катиона F2.

Г ! ! ! 1 1 Г ! ! 1 1 ! 1 1 71 1 I !

___________!__________!__________!___________ ___________!__________!__________1__________ I __________1__________1__________i

! ! 56

! ! ------------ ! 18

-р !

Г ! 1 L : j Г ! 1 L : i 1 ! Г L 1 1 ; ;

41 : ___________L__________!__________J___________ _________, ! 30

7 1 03 146

5 0 63 0 118 132 157 А,,,., I I,

.1 ыЛ....... 78 ........ 105 ..... 195

Рис. 1. Масс-спектр 3-аллилхиназолин-4(3Н)-она

В спектрах обоих соединений имеются пики [М-ОН]+, их интенсивность составляет 20-25 %. По-видимому, происходит изомеризация с образованием катиона-радикала F3, который после отщепления гидроксильного радикала образует устойчивый катион 1Н-пирроло[3,2-^-хиназолиния

%

110

180

J R -ОН

J

R: 2а= Н; 2Ъ= СИ, F3

Схема 3. Образование катиона 7Н-пирроло[3,2-с]хиназолиния

Известно, что шестичленные кетоны распадаются с элиминированием СО [25]. В масс-спектрах соединений 2а,Ь пики [М-СО]+ присутствуют, но имеют низкую интенсивность (F5). Для 2а интенсивность пика составляет 3 %, а для 2b всего лишь 1 %.

Найдено, что в спектрах соединений 2а^ присутствует пик с m/z = 103. На наш взгляд, он принадлежит катион-радикалу азетобензолу (F6), образующемуся в результате отрыва аллилизоцианата. В спектрах обоих соединений присутствует пик с m/z = 145 (F7), соответствующий отрыву аллильного (металлильного) радикала и образованию катиона

хиназолон-4(3#)-она. При отрыве HCN от катиона F7 происходит образование пика F8 с m/z =118. Для соединения 2b интенсивность пика составляет 8 %, а для 2а - 14 %. Появление в спектре пика с m/z = 118 можно объяснить и образованием бензимидазола F9, которое протекает при отщеплении молекулы аллена от катион-радикала F5.

МЧ

O

O

N+

F8 m/z 118

-HCN

-CH2C(R)=CH2

J

-CO

I

/>

f7

m/z 145

m/z 117

-CH2C(R)=CH2

O

J T~

-OCN-CH2C(R)=CH2 "N

F6 m/z 103 R: 2a= H; 2b= CH3

-CO

CY > r

-CH(R)=C=CH2

F,

~~Г

H I

^ ___N

/>

F

11

m/z 119

N

F10 m/z 146

//

■N m/z 118

Fq

Схема 4. Фрагментация 3-аплилхиназолин-4(ЗН^-она и 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-она

N

Пик с m/z 146 обусловлен образованием катион-радикала исходного хиназолона (F8) в результате отрыва аллена. В масс-спектрах соединений 2а,Ь имеется пик аллильного катиона (m/z = 41) и металлильного катиона (m/z = 55) соответственно.

80: 10-60^ 50^ 40^ 301

I I

I I

I I

ММ ! ! ! !

63

Л,

I I

I I

I I

ММ ! ! ! !

I,

I I

I I

ММ

199

! !

111

iL

Рис. 2 Масс-спектр 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-она

10-

15

118

0

110

Экспериментальная часть

Масс-спектры продуктов термического превращения гидроксида N-аллилхинолиния снимали на приборе GCMS-QP2010 Ultra фирмы «Shimadzu» при энергии ионизирующих электронов 70 эВ и температуре ионного источника 200 °С. Спектры ЯМР :Н полученных соединений записаны в спектрометре Bruker DRX-400 (400 МГц) в ДМСО^6, внутренний стандарт ТМС. ИК спектры записаны на ИК-спектрометре с Фурье-преобразованием Bruker «Tensor 27», диапазон измерений 400-4000 см-1, разрешение <1 см-1.

3-Аллилхиназолин-4(3#)-он (2а). К 0,73 г (0,005 моль) хиназолин-4(3#)-она и 2,78 г (0,02 моль) прокаленного К2СО3 приливают 15 мл ДМФА и нагревают с обратным холодильником в течение 15 мин. К горячему раствору прибавляют 0,87 мл (0,01 моль) аллилбромида. Кипятят с обратным холодильником 3 ч. Фильтруют, растворитель отгоняют на роторном испарителе, остаток перекристаллизовывают из гексана. Выход 0,605 г (65 %), т. пл. 50 °С.

Масс-спектр, m/z (U,, %):186 [M] (63), 185 [M-H]+ (56), 172 (13), 171 [М-СЩ+ (100), 169 [M-OH]+ (20), 157 (7), 146 [М-СН2=С=Ш2]+ (16), 145 [M-C3H5]+ (14), 132 (8), 130 (24), 129 (14), 119 [M-CNH-CH2=C=CH2]+(8), 118 [М-ОС-СН2=С=СН2]+ (11), 103 [M-0CN-CH2-CH=CH2]+(20), 102 (16), 91 (6), 90 (13), 77 (21), 76 (20), 64 (9), 63 (9), 51 (10), 50 (12), 41[М-С8Н5^0]+ (26).

Пики интенсивностью менее 5 % не учитывались.

Спектр ЯМР :H (500 МГц, ДМСО^6, м.д., J/Гц): 4.63 (2Н, тд, J5.45, J1.46 Гц, NCH2), 5.15 (1Н, ддд, J17.18, J2.90, J1.39 Гц, =СН2), 5.22 (1Н, м, =CH2), 6.02(1Н, м, -СН=), 7.56 (1Н, т, 6-Н), 7.70 (1Н, дд, J7.70, J0.45 Гц, 5-Н), 7.85 (1Н, т, 7-Н), 8.17 (1Н, дд, J 1.50, J7.97 Гц, 8-Н), 8.36 (1Н, с, 2-Н).

3-(2-Метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3#)-она (2b). К 0,73 г (0,005 моль) хиназолин-4(3Н)-она и 0,56 г (0,01 моль) КОН в 3 мл воды приливают 15 мл 2-пропанола и нагревают. К горячему раствору прибавляют 0,97 мл(0,01 моль) металлилхлорида. Кипятят с обратным холодильником 2 ч. Растворитель отгоняют на роторном испарителе, остаток перекристаллизовывают из гексана. Выход 0,703 г (70 %), т. пл. 39 °С.

Масс-спектр, m/z (7^, %): 200 [M] (18), 199 [M-H]+ (41), 186 (13), 185 [М-СЩ+ (100), 184 (9), 183 [M-ÜH]+ (22), 171 (7), 145 [M-C^f (6), 130 (19), 129 (14), 103 [M-OCN-CH2-С(СН3)=СН2]+(22), 102 (15), 90 (8), 76 (9), 63 (6), 55 [M-QH5N2O] + (10), 39 (12).

Пики интенсивностью менее 5 % не учитывались.

Спектр ЯМР :H (500 МГц, flMCÜ-d6, м.д., J/Гц): 1.76 (3Н, с, СН3), 4.58 (2Н, с, NCH2), 4.62 (1Н, с, =CH2), 4.91 (1Н, м, =CH2), 7.57 (1Н, м, 6-Н), 7.72 (1Н, д, J 8.13 Гц, 5-Н), 7.85 (1Н, м, 7-Н), 8.18 (1Н, м, 8-Н), 8.31 (1Н, с, 2-Н).

Выводы

Алкилированием хиназолин-4(3Н)-она 3-хлор-2-метилпропеном в 2-пропаноле в присутствии гидроксида калия и аллилбромидом в ДМФА в присутствии К2СО3 синтезированы 3-аллилхиназолин-4(3Н)-он и 3-(2-метил-2-пропен-1-ил)хиназолин-4(3Н)-он, структура которых подтверждена методами ЯМР :Н, ИК спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии. В масс-спектрах соединений 2а,Ь имеются пики молекулярных ионов. Фрагментация происходит, главным образом, с элиминированием молекул СО, аллена, аллилизоцианата и радикалов аллила, гидроксила, водорода и метила.

Статья выполнена при финансовой поддержке в рамках государственного задания (номер государственной регистрации 4.9665.2017/8.9).

Литература

1. Fryer, R.I. Quinazolines and 1,4-benzodiazepines. XXXVII. Synthesis and rearrangements of substituted 5-phenyl-1H-1,4-benzodiazepine / R.I. Fryer, J.V. Earley, L.H. Sternbach // Journal of Organic chemistry. - 1967. - № 32. - P. 3798-3802.

2. Antibacterial effect of substituted 4-quinazolylhydrazies and their arylhydrazones determined by a modified microdilution method / S. Jantova, D. Hudecova, S. Stankovsky et al. // Folia Microbiol. - 1995. - № 40. - P. 611-614.

3. Michael, J.P. Quinoline, quinazoline and acridon alkaloids / J.P. Michael // Natural product reports. - 1999. - Vol. 16. - P. 697-709.

4. Synthesis, antiviral and cytotoxic activity of 6-bromo-2,3-disubstituted 4(3H)-quinazolinones / M. Dinakaran, P. Selvam, E. DeClercq et al. // Biol. Pharm. Bull. - 2003. -V. 26, № 9. - P. 1278-1282.

5. Крылов, Ю.Ф. Фармакология / Ю.Ф. Крылов, В.М. Бобырев. - М., 1999. -https://www.rlsnet.ru/books_book_id_4_page_47.htm.

6. Recent advances in the structural library of functionalized quinazoline and quinazolinone scaffolds: Synthetic approaches and multifarious applications / I. Khan, A. Ibrar, N. Abbas et al. // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2014. - № 76. - P. 193-244.

7. Меликян, Г.С. Новый подход к синтезу 3-замещённых хиназолин-4-онов на базе антранилового эфира / Г.С. Меликян, А.А. Ованнисян, Л.А. Аристакесян // Учёные записки ереванского государственного университета. Химия и биология. - 2010. - С. 33-37.

8. Classical and microwave assisted synthesis of new 4-(3,5-dimethyl-1-phenyl-1H-pyrazol-4-ylazo)-N-(2-substituted-4-oxo-4H-quinazolin-3-yl)benzenesulfonamide derivatives and their antimicrobial activities / N.A. Sojitra, R.B. Dixit, R.K. Patel et al. // Journal of Saudi chemical society. -2016. - Vol. 20. - P. 29-37.

9. Wang, М. Synthesis of 3-substituted 4(3#)-quinazolinones catalysed by ceric ammonium nitrate / M. Wang, Z.G. Song, T.T. Zhang // Chemistry of Heterocyclic Compounds. - 2010. - Vol. 46, № 5. -Р. 581-584.

10. Хохлов, П.С. Синтез 3-гидрокси и 3-алкокси-2-сульфанилхиназолин-4(3#)-онов и их реакции с алкилирующими и ацилирующими агентами / П.С. Хохлов, В.Н. Осипов, А.В. Рощин // Известия академии наук. Серия химическая. - 2011. - № 1. - С. 146-149.

11. Synthesis and antimicrobial activity of some newer 6-iodo-2-methyl-3-substituted-4 (3H) quinazolinones/ Y.A. Mohamed, M.A. Aziza, F.M. Salama et al. // Journal Serbian chemical society. -1992. - Vol. 57. - Р. 629-629.

12. Synthesis of some new substituted iodoquinazoline derivatives and their antimicrobial screening / A№. Alafeefy, A.S. El-Azab, M.A. Mohamed et al. // Journal of Saudi Chemical Society. -2011. - № 15. - С. 319-325.

13. Abdallah, M.A. Convenient Synthesis of 6H-[1,2,4,5]Tetrazino[3,2-b]quinazolin-6-ones / M.A. Abdallah // Chemical Monthly. - 2001. - № 132. - С. 959-965.

14. Microwave promoted synthesis and antimicrobial activity of 3-thiazole substituted 2-styryl-4 (3H)-quinazolinone derivatives / C.L. Jagani, N.A. Sojitra, S.F. Vanparia et al. // Journal of Saudi Chemical Society. - 2012. - Vol. 16, № 4. - C. 363-369.

15. Desai, N.C. Synthesis and antimicrobial activity of novel quinazolinone-thiazolidine-quinoline compounds / N.C. Desai, A. Dodiya, N. Shihory // Journal of Saudi Chemical Society. - 2013 - Vol. 17. - С. 259-267.

16. Alagarsamy, V. Synthesis and pharmacological investigation of novel 1-substituted-4-(4-substituted phenyl)-4H-[1,2,4]triazolo[4,3-a]quinazolin-5-ones as a new class of H1 -antihistamine agents / V. Alagarsamy, R. Giridhar, M R. Yadav // J. Pharm. Pharmacol. - 2006. - V. 58. - P. 12491255.

17. Синтез алифатических и ароматических кетонов хиназолинового ряда / Е.Г. Глухова, Т.П. Озерова, Г.Н. Солодунова и др. // Волгоградский научно-медицинский журнал. - 2014. - № 1 (41). - С. 23-25.

18. Алкилирование производных хиназолин-4(3#)-она 2-феноксиэтилбромидами / Т.П. Озерова, Е.А. Солодунова, Ю.В. Арчакова и др. // Современные пробл. науки образования. -2011. - № 6. - 5 с.

19. Vilsmeier Reagent: An Efficient Reagent for the Transformation of 2-Aminobenzamidesi nto Quinazolin-4 (3 H)-one Derivatives / S. Farzipour, M. Saeedi, M. Mahdavi et al. // Synthetic Communications. - 2014. - Vol. 44, № 4. - С. 481-487.

20. Synthesis and antifungal bioactivities of 3-alkylquinazolin-4-one derivatives / G. Ouyang, P. Zhang, G. Xu et al. // Molecules. - 2006. - Vol. 11, № 6. - С. 383-392.

21. Kumar D. Highly chemo- and regioselective allylic substitution with tautomerizable heteroarenes / D. Kumar, S.R. Vemula, G.R. Cook // Green Chemistry. - 2015. - Vol. 17, № 8. -С.4300-4306.

22. The demonstration of normal O^ N Claisen rearrangement in purines / D. Ranganathan, R. Rathi, K. Keshavan et al. //Tetrahedron. - 1986. - Vol. 42, № 17. - С. 4873-4878.

23. Synthesis and Antifungal Activities of N3-Substituted Quinazolin-4-one Catalyzed by 3-Methylimidazole Ionic Liquids / G. Liu, C. P. Liu, C. N. Ji, et al. //Asian Journal of Chemistry. - 2013. - Vol. 25. - № 17. - С. 9853.

24. Синтез и свойства аллильных производных 4-оксо(тиоксо)хиназолина / Е.В. Смолина, Е. В. Бондин, Е.В. Подкопаева и др. // Вестник Челябинского государственного университета. Серия «Химия». - 2004. - Т. 4. - № 1. - С. 40-43.

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

Бахтеева Евгения Игоревна - 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

Поступила в редакцию 28 февраля 2018 г.

DOI: 10.14529/chem180202

SYNTHESIS AND STUDY OF 3-ALLYL

AND 3-METHALLYL QUINAZOLIN-4(3H)-ONE

BY GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY

E.I. Bakhteeva, [email protected] D.G. Kim, [email protected]

South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

3-Allylquinazolin-4(lff)-one (2a) and 3-(2-methyl-2-propen-1-yl)quinazolin-4(lff)-one (2b) were synthesized by the interaction between quinazolin-4(lff)-one andallyl (methallyl) halide in the presence of potassium carbonate and dimethylformamide (DMF) or in the presence of potassium hydroxide and propan-2-ol. The :H NMR spectra of the obtained compounds have signals of protons of the allyl (methallyl) group. The proton signals of the -NCH2 group for compounds 2a,b are located at 4.63 and 4.58 ppm. The IR spectra of the synthesized compounds have absorption bands of the carbonyl group in the range 16501660 cm-1. This proves that the reaction proceeds through the nitrogen atom. The main mass fragmentation paths for N-derivatives of quinazolin-4(lff)-one have been revealed by gas chromatography-mass spectrometry analysis. The mass spectra of compounds 2a,b contain the molecular ion peak.For compound 2a it is 63 %, and for 2b it is 18 %. The maximum for both compounds is the [M-CH3]+peak. Probably the formation of this peak is due to the fact that the elimination of methyl radical produces aromatic oxazolo[3,2-c]quinazoline systems. The formation of the [M-H]+peak is explained by the formation of aromatic cation of oxazolo[3,2-c]quinazoline system. The peak intensity for 2a is 56 %, for 2b it is 41 %. The spectra of both compounds contain peaks of the [M-OH]+ fragment, whose intensity is 20-25 %. In our opinion, the isomerization proceeds with formation of the 4-hydroxy-3-(2-

methylpropenyl)quinazoline cation radical, which forms the stable 1H-pyrrolo[S,2-c]quinazoline cation after detachment of hydroxyl radical. In the mass spectra of compounds 2a,b there are [M-CO]+peaks, which are typical for hexatomic ketones. Nevertheless, they have a low intensity: for 2a the peak intensity is 3 %, and for 2b it equals 1 % only. The spectra of compounds 2a, b show the peak with m/z = 145, which corresponds to detachment of the allyl (methallyl) radical and formation of the quinazolone-4(SH)-one cation. The presence of the peak with m/z 146 is due to formation of cation radical of the original quinazoline as a result of the allene detachment. In the mass spectra of both compounds there is the peak of allyl cation (m/z = 41) and methallyl cation (m/z = 55), respectively.

Keywords: quinazolin-4(3H)-one, S-allylquinazolin-4(SH)-one, S-(2-methyl-2-propen-1-yl)quinazolin-4(SH)-one, oxazolo[S,2-c]quinazoline, alkylation, gas chromatography-mass spectrometry, fragmentation.

References

1. Fryer R.I., Earley J.V., Sternbach L.H. Quinazolines and 1,4-Benzodiazepines. XXXVII. Synthesis and Rearrangements of Substituted 5-Phenyl-1H-1,4-benzodiazepine. Journal of Organic Chemistry, 1967, no. 32, pp. 3798-3802. DOI: 10.1021/jo01287a016

2. Jantova S., Hudecova D., Stankovsky S., Spirkova K., Ruzekova L. Antibacterial Effect of Substituted 4-Quinazolylhydrazies and Their Arylhydrazones Determined by a Modified Microdilution Method. Folia Microbiol., 1995, no. 40, pp. 611-614. DOI: 10.1007/BF02818517

3. Michael J.P. Quinoline, Quinazoline and Acridon Alkaloids. Natural Product Reports, 1999, vol. 16, no. 6, pp. 697-709. DOI: 10.1039/np9971400011.

4. Dinakaran M., Selvam P., DeClercq E., Sridhar S.K. Synthesis, Antiviral and Cytotoxic Ctivity of 6-Bromo-2,3-disubstituted 4(3H)-quinazolinones. Biol. Pharm. Bull, 2003, vol. 26, no. 9, pp. 12781282. DOI: 10.1248/bpb.26.1278.

5. Krylov Yu.F. Farmakologiya. [Pharmacology]. Available at: https://www.rlsnet.ru/ books_book_id_4_page_47.htm.

6. Khan I., Ibrar A., Abbas N., Saeed A. Recent Advances in the Structural Library of Functionalized Quinazoline and Quinazolinone Scaffolds: Synthetic Approaches and Multifarious Applications. European Journal of Medicinal Chemistry, 2014, no. 76, pp. 193-244. DOI: 10.1016/j.ejmech.2014.02.005.

7. Melikyan G.S., Hovhannisyan A.A., Aristakesyan L.A. [New Approach to the Synthesis of 3-Substituted Quinazolin-4-ones on the Antranilic Acid Ether Base]. Proceedings of the YSU, Chemistry and biology, 2010, pp. 33-37 (in Russ.).

8. Sojirta N.A., Dixit R.B., Patel R.K., Patel J.P., Dixit B.C. Classical and Microwave Assisted Synthesis of New 4-(3,5-Dimethyl-1-phenyl-1H-pyrazol-4-ylazo)-N-(2-substituted-4-oxo-4H-quinazolin-3-yl)Benzenesulfonamide Derivatives and Their Antimicrobial Activities. Journal of Saudi Chemical Society, 2016, vol. 20, pp. 29-37. DOI: 10.1016/j.jscs.2012.07.020.

9. Wang M., Song Z.G., Zhang T.T. Synthesis of 3-Substituted 4(SH)-quinazolinones Catalysed by Ceric Ammonium Nitrate. Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2010, vol. 46, no 5, pp. 581-584. DOI: 10.1007/s10593-010-0548-4.

10. Khokhlov P.S., Roshchin A.V., Osipov V.N. [3-Hydroxy- and 3-Alkoxy-2-sulfanylquinazolin-4(3H)-ones: Synthesis and Reactions With Alkylating and Acylating Agents] Russian Chemical Bulletin, 2011, vol. 60, no. 1, pp. 153-156 (in Russ.).

11. Mohamed Y.A., Aziza M.A., Salama F.M., Alafify A.M. Synthesis and Antimicrobial Activity of Some Newer 6-Iodo-2-methyl-3-substituted-4(3H)quinazolinones. Journal Serbian Chemical Society, 1992, vol. 57, pp. 629-629.

12. Alafeefy A.M., El-AzabA.S., Mohamed M.A., Bakhat M.A., Abdel-Hamid S.G. Synthesis of Some New Substituted Iodoquinazoline Derivatives and Their Antimicrobial Screening. Journal of Saudi Chemical Society, 2011, no. 15, pp. 319-325. DOI: 10.1016/j.jscs.2011.07.005.

13. Abdallah M.A. Convenient Synthesis of 6H-[1,2,4,5]Tetrazino[S,2-b]quinazolin-6-ones. Chemical Monthly, 2001, no. 132, pp. 959-965. https://doi.org/10.1007/s007060170058

14. Jagani C.L., Sojitra N.A, Vanparia S.F, Patel T.S, Dixit R.B, Dixit B.C. Microwave Promoted Synthesis and Antimicrobial Activity of 3-Thiazole Substituted 2-Styryl-4 (SH)-quinazolinone

Derivatives. Journal of Saudi Chemical Society, 2012, vol. 16, no. 4, pp. 363-369. DOI: 10.1016/j.jscs.2011.02.001.

15. Desai N.C., Dodiya A., Shihory N. Synthesis and Antimicrobial Activity of Novel Quinazolinone-thiazolidine-quinoline Compounds. Journal of Saudi Chemical Society. 2013, vol. 17, pp. 259-267. DOI: 10.1016/j.jscs.2011.04.001.

16. Alagarsamy V., Giridhar R., Yadav M.R. Synthesis and Pharmacological Investigation of Novel 1-Substituted-4-(4-substituted phenyl)-4H-[1,2,4]triazolo[4,3-a]quinazolin-5-ones as a New Class of H1 -antihistamine Agents. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2006, vol. 58, pp. 12491255. DOI: 10.1211/jpp.58.9.0012.

17. Glukhova E.G., Ozerova T.P., Solodunova G.N., Ozerov A.A. [Synthesis of aliphatic and aromatic ketones of quinazoline series]. Volgograd journal of medical research, 2014, vol. 41, no. 1, pp. 23-25 (in Russ.).

18. Ozerova T.P., Solodunova E.A, Archakova Yu.V., Gluhova E.G., Ozerov A.A. Alkilirovanie Proizvodnykh Khinazolin-4(3N)-ona 2-Fenoksietilbromidami [Alkylation of Quinazoline-4 (3H)-one Derivatives with 2-Phenoxyethyl Bromides]. Sovremennye problemy nauki obrazovaniya, 2011, no. 6, 5 p. (in Russ.).

19. Farzipour S., Saeedi M., Mahdavi M., Yavari H., Mirzahekmati M., Ghaemi N., Shafiee A. Vilsmeier Reagent: An Efficient Reagent for the Transformation of 2-Aminobenzamides into Quinazolin-4(3H)-one Derivatives. Synthetic Communications, 2014, vol. 44, no. 4, pp. 481-487. DOI: 10.1080/00397911.2013.811528.

20. Ouyang G., Zhang P., Xu G., Song B., Yang S., Jin L., Chen Z. Synthesis and Antifungal Bioactivities of 3-Alkylquinazolin-4-one Derivatives. Molecules, 2006, vol. 11, no. 6, pp. 383-392, DOI: 10.3390/11060383.

21. Kumar D., Vemula S.R., Cook, G.R. Highly Chemo-and Regioselective Allylic Substitution with Tautomerizable Heteroarenes. Green Chemistry, 2015, vol. 17, no. 8, pp. 4300-4306, DOI: 10.1039/C5GC01028D.

22. Ranganathan D., Rathi R., Keshavan K., Singh, W.P. The Demonstration of Normal O^N Claisen Rearrangement in Purines. Tetrahedron, 1986, vol. 42, no. 17, pp. 4873-4878. DOI: 10.1016/S0040-4020(01)82069-X.

23. Liu G., Liu C.P., Ji C.N., Sun L., Liu X.G., Wen Q.W., Xu S.G. Synthesis and Antifungal Activities of N3-Substituted Quinazolin-4-one Catalyzed by 3-Methylimidazole Ionic. Asian Journal of Chemistry, 2013, vol. 25, no. 17, pp. 9853. DOI: 10.14233/ajchem.2013.15509.

24. Smolina E.V. Bondin E.V., Podkopaeva E.V., Kim D.G. Sintez i Svoystva Allil'nykh Proizvodnykh 4-Okso(tiokso)khinazolina [Synthesis and Investigation of the Properties of 2-Quinolone Derivatives]. Vestnik Chelyabinskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya «Khimiya», 2004, vol. 4, no. 1, pp. 40-43(in Russ.).

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

Received 28 February 2018

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

Бахтеева, Е.И. Синтез и исследование методом масс-спектрометрии 3-аллил- и 3-металлилхиназолин-4(3Н)-она / Е.И. Бахтеева, Д.Г. Ким // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». - 2018. - Т. 10, № 2. - С. 15-23. DOI: 10.14529/Лет180202

FOR CITATION

Bakhteeva E.I., Kim D.G. Synthesis and Study of 3-Allyl and 3-Methallyl Quinazolin-4(3H)-one by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry. 2018, vol. 10, no. 2, pp. 15-23. (in Russ.). DOI: 10.14529/chem180202