HPLC MS screening mikroreakcí boranoxoniových derivátů s Lewisovými bázemi pro stanovení specifické cytotoxické aktivity získaných produktů.

Jaroslav KLAPETEK

Bachelor's thesis

HPLC MS screening of boraneoxonium microreactions with various Lewis bases for the subsequent determination of their specific cytotoxicity.

Abstract:

Následující bakalářská práce se zaobírá zkoumáním reaktivity boranoxoniového derivátu, 8-dioxonium kobalt bis-dikarbollidového komplexního aniontu (v této práci označovaný jako 8-dioxonium-COSAN) s běžnými anorganickými i organickými ligandy. Tato látka a její deriváty našly velké uplatnění ve farmakologickém a materiálovém výzkumu. Ač bylo popsáno již více než 700 derivátů této látky, systematicky dosud nebyly prozkoumány reakce tohoto boranoxoniového reaktivního derivátu zejména s anorganickými ligandy, některými aminokyselinami, peptidy a sacharidy, na které jsme se v této studii zaměřili. Pro monitoring reaktivity byly použity chromatografické metody TLC a HPLC s UV-Vis a hmotnostní detekcí, včetně MSn fragmentace (CID) molekulových píků. Ke strukturní charakterizaci nových derivátů izolovaných v desítkách miligramů byly k jejich charakterizaci dále použity metody NMR a FTIR. Obecně lze o uskutečněných reakcích říci, že 8-dioxonium-COSAN reagoval nejochotněji s dusíkatými ligandy. Při těchto reakcích docházelo vlivem nukleofilních činidel k destabilizaci oxoniového kationtu, otevření dioxoniového kruhu a alkylaci přítomných ligandů. Všechny zde studované aminokyseliny, acetamid a dusitanový iont se na 8-dioxonium-COSAN vážou přes nukleofilní dusíkový atom. Přes nukleofilní atom kyslíku se připojil dusičnanový aniont, přes atom síry SCN- aniont. Při reakci se silnými oxidačními činidly KMnO4 a NaClO3 vznikly acetamidové a diacetamidové deriváty, v důsledku oxidativní hydrolýzy molekul acetonitrilu. Při reakci s kyselinou askorbovou byla ekvivalentní část acetonitrilu naopak zredukována na ethyl-1-amin, který zapůsobil jako ligand. Zbytek studovaných ligandů s touto látkou buď za daných podmínek nereagoval nebo preferenčně zreagoval s přítomnými OH- ligandy. Reaktivní 8-dioxonium-COSAN byl v této studii identifikován jako činidlo použitelné k předkolonové HPLC derivatizaci aminokyselin a jejich identifikaci metodou HPLC MS. Tento a další boranoxoniové deriváty budou dále studovány pro jejich použití jako HPLC derivatizačních činidel. Izolované a strukturně charakterizované produkty byly odeslány ke stanovení jejich případné specifické cytotoxické aktivity.

Abstract:

This bachelor thesis focuses its attention on the study of the reactive boranoxonium derivative, 8-dioxonium cobalt bis-dicarbollide derivative (8-dioxonium-COSAN abbreviation used in this work) with commonly inorganic and organic ligands. This material and derivatives of this compound have found place in fields of medicinal and material chemistry research. Although more then 700 derivatives of 8-dioxonium-COSAN were described, the ability of this unique reactive building block to react especially with a broad set of inorganic ligands, aminoacids, and sugars have not yet been published. Chromatographic methods of analysis, TLC and HPLC equipped by molecular mass detection (MS), and by the molecular peak structural identification (MSn CID fragmentation), have been used for screening of the reactivity, and also with the NMR and FTIR methods for the structural and purity characterization of isolated new compounds. In general we can say, that 8-dioxonium-COSAN reacted with nitrogenous ligands. Nitrogen bridging ligands, for example NO3-, SCN- or some aminoacids, have been found the most reactive ligands in the serie. Nitrate NO3- group easily makes the ester O bond with the reactive borane. The SCN- nucleophile was successfully attached to the 8-dioxonium-COSAN via sulphur atom. Reactions with strong oxidizing agents KMnO4 and KClO3 produce high amounts of N acetamide or N,N-diacetamide borane derivatives after the oxidative hydrolysis of the acetonitrile solvent. In opposite, one equivalent of acetonitrile solvent was reduced using ascorbic acid to ethyl-1-amine ligand. Many of reactants do not react at given conditions or react preferentially with the strong OH- ligand. The 8-dioxonium-COSAN was found nicely suitable as a new derivatization agent for the aminoacids identification using the HPLC MS system during the study. Pure and structurally characterized derivatives were delivered to the cytotoxicity testing facility.

Keywords

HPLC MS, HPLC derivatizace, metallakarboran, oxonium, fragmentace, ligand, aminokyselina

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Václav Šícha, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Toxicology and Hazardous Waste Analysis