303. Bd. 197017 Zerfallsmechaniamm v. Bromiaoval u. Carbromal i . kfassenspektrometer 601

7-Formylmethyl-8-N-piperidino-1,3-dimethyl-2,6-dioxo-l,2,3,6-tetra- hydropurin (VII) Zu einer wiissr. Losung von 1,65 g (5 mMol) I1 wurden unter Eiskuhlung und Ruhren

30 ml 7proz. Natriumperjodatlosung und 15 ml 2 n H,SO, gegeben. Nach 15 Min. be- gann die Bildung eines kristallinen Niederschlags. Es wurde weitere 45 Min. geruhrt, der Niederschlag dann abgetrennt und wiederholt mit eiskaltem Wasser gewaschen (feine Nadeln). Ausbeute: 1,32 g (88% d. Th.); Schmp. 76" (Zers.). (Aua Wasser krist.).

C,,H,$N,O, (305,3) Ber.: C 55,07 H 6,27 N 22,94 Gef.: C 55,Ol H 6,26 N 22,89

Anschrift: Priv.-Doz. Dr. R. Haller, 7800 Freiburg i. Br., Hermann-Herder-Str. 9. [Ph 8061

G. R i i cke r , G. B o h n und I(. K a h r s

Der Zerfallsmechanismus von Bromisoval, Carbromal und anderen Monoureiden im Massenspektrometer *)

Institut fur Pharmazeutische Chemie und Institut fur Gerichtliche Medizin der Westfalischen Wilhelms-Universitat Munster

(Eingegangen am 27. Oktober 1969)

Fur Monoacylharnstoffe, darunter Bromisoval und Carbromal, wird der Fragmentierungs- mechanismus im Massenspektrometer abgeleitet.

The Fragmentation Process of Bromisoval, Carbromal and other Monoacylureas in the Mass Spectrometer

The fragmentation process of eight monoacylureas especially bromisoval and carbromal, under electron impact in the mass spectrometer is deduced.

Bromisoval (I) und Carbroma.1 (11) konnen ebenso wie das Glutethimidl) 2, und die Barb i tur~auren~) nach dc Abtrennung aus Leichenmaterial durch Aufnahme von Massenspektren der am Absorbens haftenden Substanzen, identifiziert wer- den3). - Die Massenspektren von Monoureiden und der entsprechenden N-deute- rierten Verbindungen (Tab. 1) lassen fur diese Substanz-Gruppe im wesentlichen sechs Reaktionen erkennen (Abb. 1). Diese laufen offenbar in wechselnder Reihen- folge nacheinander ab.

Reulction 1: Bei den Verbindungen I, I1 und V-VIII treten Signale mit einer urn 1 hoheren Massenzahl als sie dem Mo1.-Gew. entsprechen auf (M + 1 - Ionen). Diese entstehen offenbar durch intermolekulare Wasserstoffverschiebung.

*) VII. Mitt.: Zur Anwendung der Kernresonanz- und Massenspektronietrie in der Pharmazie.

l) G. Rucker und G. Bohn, Arch. Pharmaz. 302, 204 (1969). 2, G. Bohn und G. Rucker, Arch. Toxikol. 23,221 (1968).

G. Bohn und 0. Rucker, Arch. Toxikol. 25, 95 (1969).

VI. Mitt.3).

602

R*-CH2-CH-C-C-NH-C-NH, I I + H IF II I1 x o o

R i i c k e r , Bohn und K a h r s Archiv der Pharmazie

R2 I I

R'-CH,-CH-C-C I II ! x o 0

Realition I

l i eak t ion 3

( X = 11, Iir) R' - c H = CII - ~ 2 +

I C =C -NH-C-NH, I I II x OH 0

r R2 ~.

R'-CH,-CH-C-C=NH I I I I X OH

Re,iktion 3

(X=H, Hr;

nicht wenn

Reakt ion 4

(X.11)

Reakt ion 5

( X = B r ) +

Reaktion 6

m / e = M - 43

R2

0

m / e = M - 59

R2

m / e = M - 81

M - 1 5

Abb. 1. Zerfdlsreaktionen yon Monoureiden im Massenspektrometer

Renktion 2: Monoureide init mehr als 3 C-Atoinen im Acyl-Rest (I, 11, V-VII) erfahreii an diesem eine McLafferty-Urnlageru~ig~) unter 8-Spaltung. Dabei wird ein ungeladenes olefinisches Molekiil, das zwei C-Atorne weniger als der Acyl-Rest enthalt, eliminiert.

") J . A . GiZpin und F. W. M c l a f f e r t y , Analytic. Chem. 29, 990 (1957); F. W. Mclafferty, h e - lytic. Chein. 31, 82, 2072 (1959).

303. Bd. 19?0!? Zerfallsmechanismus v. Bromisoval u. Carbromal i . Mnssenspektrometer 603

I, m/e = 224

HC=C -NH-C-NH, II [ A r d H 0

CH3, + CH-CH-C-NH-C-NH,

II II CH,’ 0 0

Ia, m / e = 143 Ib, m / e = 182

- CFh-CH-CHz

+ CH=C -NH-C -NH,

I I I OH 0

IC, m / e = 101 m/e = 139

Abb. 2. Zerfallsmechanismus von I im Massenspektrometer 5,

‘ZH5,+ ,C-C-NH-C-NH,

II C2H5 6 0

11, m / e = 238 - HNCO

:

IIa, m/e = 157 IIb, m / e = 210 IIc, m / e = 195

IId, m / e = 129 m / e = 182 IIe, m / e = 1 6 7 IIf, m/e = 114

Abb. 3. Zerfallsmechanismus von I1 im Massenspektrometer 5,

5, Bei den Brom-Derivaten I und I1 wurden die Massenzahlen auf *IBr bezogen.

Tab

elle

1

Die

Mas

senz

ahle

n un

d re

lativ

en I

nten

sitii

ten

der

Mas

sens

pekt

ren von

Mon

oacy

lhar

nsto

ffei

i nnd

ihre

r N

-Deu

tero

-Der

ivat

e

in/e (r

el. I

nten

sit%

t "4)

K

-CO

-NH

--C(

)-N

H,

M-2

8 M

-29

M-4

3 M

-56

wei

tere

Sig

nale

d)

182"

) (9

) 13

9 (8)

; 122

(2);

101 (

8);

100 (

5); 8

3 (2

2); 6

9 (1

0);

57(1

1)55

(18)

;44(

100)

; 43

(15

); 41

(33)

; 39

(26)

I

1 -

iI

210"

) (1

6)

L95a

) <

3)

182"

' :<

3) 14

9 (1

2); 1

30 (

11);

129

(8);

114

(12

); 9

7 (1

1);

87 (1

4); 8

3 (1

1);

82 (1

3);

80 (

13);

71(2

4);6

9(67

);

51; 4

2 (1

6); 4

1 (5

5); 3

9 55

(34

); 44

(100

); 4

3

(23)

342

343 < 3

)

< 3) a

,b)

226 "

)

(< 3)

21

3a)

(17)

L9

Sa)

< 3)

18

2")

[< 3)

I11

CR

,- 10

2 (2

6)

87

(< 3)

74

(9

) 59

(7

6)

61 (

6); 5

7 (5

); 44 (

89);

43

(10

0);

42

(28)

; 41

(1

8); 2

8 (9

0)

III-

DsC

) 61

(3

3)

For

htzu

ng. v

on T

abel

le 1

145

(< 3)

14

4 (< 3)

- -m

i-

-

m/e

(re

l. In

tens

itii

t yo

) R

-CO

-NH

-CC

-NH

,

Nr.

1 R

M

-15

M-2

8 M

-29

M-4

2

I ~

N

87

(< 3)

74

(3)

61 (8

) ; 57

(35)

; 44

(100

) ;

43 (

23);

29

(47)

-

115

(14)

V

61

(12

);59

(38)

;44(

100)

43

(69)

; 42

(11)

; 41

(24)

; 39

(11

)

VI

129

(<

3)

115 (8)

102 :w

72

(10)

;61(

16):

59(5

7);

57 (44) ; 5

5 (1

1) ; 44

(93)

; 43

( 16)

; 42

( 10)

; 41 (

38) ;

39 (

13)

VII

12

9 (5)

102

:loo

) 74

(7)

; 69

(7);

61

(21)

; 59

(56)

;57(

48);

44(9

1);

43(3

2);4

2(15

);41

(45)

; 39

(20

)

VII

I 14

3 (< 3)

87

(11)

; 72

(17)

; 71(

47);

70

(11)

;69(

10);

61(2

7);

60 (

12) ; 55

(25)

; 44 (

97) ;

43 (

100)

; 42

(1

2);

41

(30)

; 39

(16)

I 14

6 (<

3) 13

3 (5

0)

VII

T-D

,

a) D

iese

s Si

gnal

zei

gt d

ie c

hara

kter

istis

chen

Isot

open

-Spi

tzen

ein

es B

rom

-Ato

ms.

b)

Die

ses

Sign

al is

t nur

bei

hoh

en P

robe

n-D

ruck

en in

der

Ion

enqu

elle

mel

bar.

c

) D

eute

rier

teV

erbi

ndun

g. E

s ist d

ie M

asse

nzah

l des

Bru

chst

iiclts

mit

der g

rolt

en Z

ahl a

nD-A

tom

en an

gege

ben.

Aus

der

Dif

fere

nz zu

r eu

t-

d) S

igna

le m

it ei

ner r

el.

Inte

nsiti

it iib

er 1

096.

sp

rech

ende

n Mas

senz

ahl d

er n

icht

deu

teri

erte

n V

erbi

ndun

g ka

nn a

uf d

ie Z

ahl d

er N

-Ato

me d

es B

ruch

stiic

ks ge

schl

osse

n w

erde

n.

606 R i i c k e r , B o h n und K a h r e Archiv der Pharmazie

Reaktion 3 : Eine il/lclafferty-Umlagerung4) kann auch am Harnstoff-Rest unter Abspaltung von HNCO (M-43) eintreten. Diese Reaktion ist nicht begiinstigt bei den Ureiden mit einem n- bzw. iso-Valeryl-Rest (I, VI, VII).

Reaktion 4: Bei den am Acyl-Rest nicht durch Halogen substituierten Ureiden (111-VIII) kann unter Eliminierung eines NH2CONH-Radikals (M-59) eine a-Spal- tung erfolgen.

Reaktion 5 : Die Bromacylharnstoffe (I , 11) erfahren eine Abspaltung des Bronis

Reaktion 6 : Alle untersuchten Verbindungen konnen eine Methyl- Gruppe ab- spalten (M-15).

Aus diesen Ergebnissen la& sich der Pragmentierungsmechanismus fur I (Abb. und I1 (Abb. 3)5) deuten. Das Signal des Molekiilions I bzw. I1 ist von sehr geringer Intensitat. Fur den analytischen Nachweis dieser Substanzen scheint wichtig, daB bei hoheren Drucken in der Ionenquelle (M + 1)-Tonen mit starkerer Intensitat auftreten (Reaktion 1). Das I-Molekiilion erfahrt zwei (Ia, b), das 11-Molekiilion drei (IIa, b, c) Spaltungen, die nach den Reaktionen 2, 3 und 5 ablaufen. Jedes der dabei gebildeten Bruchstuck-Ionen kann erneut die gleichen Fragmentierungen ein- gehen. Die Spaltungs-Reaktion 2 erfolgt im Falle der Substanz I1 unter Eliminie- rung von Bthylen zweimal. Die Bildung einiger Bruchstiicke ( I c ; I I e ; I I f ) ist auf verschiedenen Wegen denkbar. Sowohl aus I als auch aus I1 erfolgt die Eliminierung einer CH3-Gruppe.

Beschreibung der Versuche

( M-81)5).

Darstellung der Monoureide s-8) : Das entsprechende Acylchlorid wurde mit 1 Aquiv. Harnstoff 1 Std. auf dem siedenden Wasserbad erhitzt. AnschlieDend kristallisierte man mehrmals aus Wasser urn. Zur Darstellung der N-deuterierten Monoureide wurde aus Deuteriumovid umkristallisiert.

Acylharnstoff (111): Schmp. 221-222" (Lit. 216-217") 6, 7).

Propionylharnstoff (IV) : Schmp. 206-208' (Lit. 210-211') 7),

n-Butyrylharnstoff (V): Schmp. 173-175" (Lit. 173-174') 7, R). n-Valerylharnstoff (VI) : Schmp. 177-179' (Lit. 182-183') 7. i-Valerylharnstoff (VII) : Schmp. 198-202" (Lit. 191' ; 204-205") s). Diathylacetylharnstoff (VIII) : Schmp. 210' (Lit. 207,5-209') *) 0).

Die Massenspektren wurden mit dem Spektrometer RMU-6D (Hitachi, Perkin-Elmer) bei einer Elektronenenergie von 70 eV aufgenommen. Die Proben wurden direkt in die Ionenquelle (250") eingefiihrt. (EinlaBtemperatur : 50-60"). Eine Erniedrigung der Tem- peratur der Ionenquelle auf 150' fiihrte nicht zu einer hderung des Fragmentierungs- verhaltens.

B, E . A . Werner, J. chem. Soe. (London) 109, 1120 (1916). i , R. W . Stoughton, J. org. Chemistry 2, 614 (1938); R. IY. Stoughton, H . L. Dickisoii und 0. C.

Fitzhugh, J. Amer. chem. SOC. 61, 408 (1939). a) Moldenhuuer, Liebigs Ann. Chem. 94, 101 (1866) ; ref. Beilsteins Handbuch der organischen

Chcmie, Bd. 111, S. 63; Springer-Verl. Berlin, 1921. 9, Gebr. v o i ~ Niessen, DRP 144, 431; ref. C. 1903, 11, 812. lo) H . Ruhkopj, Chem. Ber. 73, 938 (1940).

Anschrift: Priv.-Doz. Dr. G . Riicker, 41 Miinster/W., Hittorfstr. 68-67 [Ph 8061