GC–MS及GC–MS/MS分析法用于分析2-、3-和4-甲氧基苯基哌嗪的N-二甲氧基苄基衍生物的区域异构体

《Forensic Chemistry》:GC–MS and GC–MS/MS analysis of regioisomeric N-dimethoxybenzyl derivatives of 2-, 3-, and 4-methoxyphenylpiperazines

【字体: 时间:2026年01月01日 来源:Forensic Chemistry 2.2

编辑推荐:

  十八种N,N-二取代哌嗪的合成及其GC-MS/MS裂解机制研究。通过同位素标记化合物确定甲氧基苯基和二甲氧基苄基取代哌嗪的分子离子裂解路径,发现所有异构体在m/z 342和191处存在特征峰,证实取代基位置影响裂解方式。

  
C. 兰德尔·克拉克 | 尤尼斯·阿比达拉
药物发现与开发系,哈里森药学院,奥本大学,奥本,AL 36849,美国

摘要

合成了一系列含有甲氧基苯基哌嗪和二甲氧基苄基哌嗪结构元素的N,N-取代哌嗪类化合物。这些潜在的设计型药物类似物是根据常见的设计趋势制备的,其区域异构体的区分是通过GC–MS和GC–MS/MS研究来实现的。毛细管GC结果显示,异构体根据芳香环取代的位置和/或芳香环上取代基的拥挤程度进行分离。许多EI质谱离子是通过哌嗪环上的两个氮原子之一引发的反应产生的。本项目重点研究了碎片离子的结构,并对其形成机制进行了推测。这些研究得益于稳定同位素类似物、同系物以及单取代哌嗪模型化合物的合成。基于这些碎片的适当质量位移,确定了碎片结构和来源的模式。本研究中的所有十八种异构体在m/z 342和m/z 191处显示出强烈的分子自由基阳离子,这是由于取代的苄基自由基的丢失所致。在较高质量范围内的一些低强度离子代表了甲基和甲氧基自由基的丢失,以及由于哌嗪环上的乙烯基丢失而产生的碎片自由基阳离子。标记化合物的使用有助于确定哪些甲基和甲氧基参与了碎片的形成。

引言

许多研究描述了大量N,N-取代哌嗪衍生物的阿片样性质[[1], [2], [3], [4], [5]]。这类化合物中的一种是1-环己基-4-(1,2-二苯基乙基)哌嗪(也称为MT-45,见图1A),它已成为美国和欧洲的一种新型精神活性物质(NPS)滥用药物[[3], [4], [5], [6], [7]]。这种结构独特的化合物在动物模型中显示出强烈的阿片效应,并且在人类重组阿片受体上具有高结合亲和力[3,4]。据报道,其阿片样作用略强于吗啡,并且可以通过常见的阿片受体拮抗剂纳洛酮来逆转[4]。在较高剂量下会出现心肺功能障碍,已有几例与MT-45相关的过量死亡案例[4,6,8]。化学结构对MT-45相关化合物的阿片样药理作用的影响使其效果增强了多达105倍[2]。这种极其强效的N,N-取代哌嗪(见图1B)在MT-45的环己基位置上替换了一个2-甲氧基苯基团,并在哌嗪环的N-4位置的1,2-二苯基乙烷部分的一个2-苯基团中引入了一个额外的3-羟基团[1,2]。
随着有机合成中有机金属试剂的进步[9],近年来人们对MT-45的设计性修饰产生了兴趣[10,11]。这些方法允许一步法将1,2-二苯基乙基部分添加到哌嗪等二级胺上,这比大日本制药公司在20世纪70年代报道的原始合成方法有了显著进步[1,2]。最近的研究评估并报道了MT-45的氟取代芳香环衍生物的增强阿片活性/效力[3,5]。其中一些衍生物的效力甚至超过了MT-45,并且描述了具有独特NMDA(N-甲基-D-天冬氨酸)受体活性的代谢物。
多组分有机金属合成方法使得1,2-二苯基乙基部分及其环取代类似物成为其他新型精神活性物质(NPS)的设计成分。Wallach等人在2014年报道了哌啶和吡咯烷的1,2-二苯基乙基取代类似物[10]。这些研究化学品显示出与氯胺酮类似的NMDA受体拮抗作用[10]。本报告重点介绍了这些化合物的分析特性,包括电子电离质谱(EI-MS),特别是法医分析技术[10]。EI质谱基本上没有产生分子离子种类,仅显示了通过苯乙胺分子骨架断裂失去苄基/茂金属自由基而产生的碱基峰亚胺阳离子。对于未取代芳香环的化合物1,2-二苯基乙基哌啶(二苯胺),该碱基峰亚胺阳离子出现在m/z 174处,代表了苄基自由基的丢失(如本报告所准确描述的91 Da)[10]。另一份报告[11]中也包含了二苯胺的EI谱图,但该明显的亚胺阳离子(m/z 174)在整个报告中被描述为[M+H]+物种[11],并且没有提供这种独特结构形成的机制细节。共有十三种在1-苯基位置具有芳香环取代基且含有未取代苄基的二苯胺衍生物被报道,每种EI-MS都显示了来自苄基自由基丢失的亚胺阳离子[M–91]+作为基峰。所有这些化合物都被报告为在法医案例中常见的新型NPS药物[11]。
本文描述了一系列含有ortho-、meta-和para-甲氧基苯基哌嗪(o-, m-, p-MPP)结构特征的N,N-取代哌嗪类似物的合成、GC–MS和GC–MS/MS分析区分。本研究中十八种区域异构体的一般结构见图1C。

合成方法

1-(2-甲氧基苯基)哌嗪从BTC Chemical(美国哈德逊)购买。1-(3-甲氧基苯基)哌嗪从Millipore Sigma(美国伯灵顿)购买。1-(4-甲氧基苯基)哌嗪二盐酸盐从TCI America, Inc.(美国波特兰)购买。所有实验室试剂和化学品均来自VWR, Inc.(美国西切斯特)或Millipore Sigma。
十八种N,N-取代哌嗪区域异构体的合成通用程序包括...

GC–MS分离(色谱法)

三种N-甲氧基苯基哌嗪的区域异构体通过使用非极性Rtx?-5固定相(0.1 μm薄膜厚度)在30 m柱中进行毛细管气相色谱分离。这些甲氧基取代的苯基哌嗪异构体(补充材料,图S1A)在0.5分钟的时间窗口内显示出基线分辨率。与大多数单甲氧基取代异构体不同,这三种化合物的洗脱顺序独特,2-取代异构体首先洗脱,随后是...

结论

本研究比较了含有N-甲氧基苯基和N-二甲氧基苄基取代基的十八种N,N-取代哌嗪异构体(MW = 342; C20H26N2O3)。使用稳定同位素类似物、同系物和单取代哌嗪模型化合物进行了GC–MS和GC–MS/MS研究,以确定碎片离子的结构并推测其形成机制。六种N-二甲氧基苄基取代的2-、3-...

CRediT作者贡献声明

C. 兰德尔·克拉克:概念构思、研究、项目管理、监督、初稿撰写、审稿与编辑。尤尼斯·阿比达拉:数据整理、正式分析、研究方法、软件应用、审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号