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Simultane Bestimmung der elektrochemischen Reduktionsprodukte von Sulfonen durch HPLC.

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Oelschlager, Rothley und A1 Shaik
Arch. Pharm.
Arch. Pharm. (Weinheim) 319, 716-720 (1986)
Simultane Bestimmung der elektrochemischen
Reduktionsprodukte von Sulfonen durch HPLC
Herbert Oelschlager*, Dietrich Rothley und Mohammed A1 Shaik
Institut fur Pharmazeutische Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitat, Georg-VoigtStraRe 14, D-6000 Frankfurt am Main
Eingegangen am 1. Juli 1985
Bei der Coulometrie von polarographisch aktiven Sulfonen z.B. Diphenylsulfon entstehen unter
Verbrauch von 2 0 und 2 HQArylsulfinsaurenund Kohlenwasserstoffe.Sulfon, Arylsulfinsaure und
Aromat lassen sich nebeneinander an C18-Phasen durch HPLC mit UV-Detektor (205 bzw. 215
nm) bestimmen. Ferner haben wir gefunden, daR sich die C-S-Bindung in Sulfonen leicht durch
0'2 spalten laat.
Simultaneous Determination by HPLC of the Products Formed by Coulometry of Sulfones
During coulometry of polarographically active sulfones, arylsulfinic acids and benzene are formed
with consumption of 2 0 and 2 HQ.Sulfone, arylsulfinic acid and benzene are detectable
simultaneously on C,, phases by HPLC using an UV detector (205 and 215 nm). Furthermore we
have found that the C-S bond of sulfones is cleaved easily by 0 '2 .
In vielen Fallen konnen polarographisch inaktive Arzneistoffe durch eine vorgelagerte chemische
Reaktion, die sogenannte Funktionalisierung, bei der eine polarographisch aktive Gruppe in das
Molekul eingefiihrt wird, der Elektroanalytik zuganglich gemacht werden'). Vor kurzem gelang es
uns, Modellsubstanzen, z.B. Diphenylsulfid oder Methylphenylsulfid, im analytischen MaRstab
durch Oxidation mit iiberschiissigemH,O, in Eisessig bei 90" quantitativ ohne jede Nebenreaktion
zu den entsprechenden Sulfonen zu oxidieren'). Diese sind in Acetonitril unter Zusatz von TEA1
sowohl durch DCP als auch durch DPP rasch zu bestimmen'). Der Elektronenverbrauch wurde
coulometrisch bei -1,8 bis -2,4 V gegen eine AgiAgCl-Elektrode ermittelt. Bei der Reduktion von
lo-? mol Diphenylsulfon (1) unter Stickstoff in CH,CN wurden in 2 h 2,08 verbraucht.
Aufgrund von Elektrolysen, bei denen als Kathodenmaterial Quecksilber, als Anode
ein Graphitstab und ein alkalischer Grundelektrolyt (TMAClITMAOH) verwendet
wurde, klarten Horner und MeyeP) den Mechanismus solcher Reduktionsprozesse. Die
2
0365-6233/86/0808-0716 $ 02.50/0
Q VCH Verlagsgesellschaft mbH,D.6940 Weinheim, 1986
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Bestimmung der Reduktionsprodukte von Sulforzen
319/86
Spannung des Gleichrichters betrug im allgemeinen 30-40 V. Wahrend der Elektrolyse
wurde durch tropfenweise Zugabe von konz. HCI ein pH von 7-9 eingestellt, um die
Stromdichte aufrechtzuerhalten. Aus 1 entsteht in protischen Medien nach einem
e-c-e-c-MechanismusBenzolsulfinsaure (2)und Benzol (3)3,1).
Edukt und Produkte wurden folgendermaflen quantitativ ermittelt4):nach Einleiten der
berechneten Strommenge wurde der gesamte Katholyt mit CH,CI, extrahiert, das nicht
umgesetzte Sulfon aus Ethanol umkristallisiert und gravimetrisch bestimmt. Zur Analyse
des Kohlenwasserstoffswurden dem Katholyten (Hg-Elektrode) 100 ml entnommen und
diese Probe nach Verdiinnen rnit Wasser rnit Cyclohexan ausgeschuttelt und ein Anteil gc
analysiert. Die entstandene Sulfinsaure wurde iodometrisch bestimmt, denn Sulfinsauren
lassen sich in Eisessidkonz. HCl (3:1) durch Iodwasserstoff unter quantitativer
Abscheidung von Iod in Disulfide iiberfiihren.
2
3
A
C
-
B
5L'-Wert
L'-Wert
0-Wert
I:
:0
C
'L
-
cn
lnjektion
------
v)
vL_
Y
5'
r:
v)
C
L
M
t
.-
-
c
lnjektion
H
S
I
lnjektion
5'
Abb. 1: HPLC-Analyse der Coulometne von 1
Das geschilderte Analysenverfahren hat den groflen Nachteil, dafl es keine kontinuierliche Uberpriifung des Fortgangs der Coulometrie durch Entnahme von mengenmaijig
zu vernachlassigenden Proben gestattet. Wir stellten uns daher die Rage, ob nicht mit
Hilfe der HPLC eine einfache Kontrolle des quantitativen Ablaufs der Reduktion moglich
ist. Die Chromatogramme A, B und C (Abb. 1) veranschaulichen die Reduktion von
Diphenylsulfon an einer geriihrten Quecksilberelektrode (Macroscale Reduction). Vor
Einschalten des Stroms (Chromatogramm A) ist mit einer Retentionszeit von 36,15 min
nur das eingesetzte 1 nachzuweisen. Mit Hilfe von Eichkurven (Abb. 2) konnte gezeigt
werden, daij nach 4 min Elektrolyse bereits 37% Benzolsulfinsaure (2) und die
korrespondierende Menge Benzol(3) entstanden sind (Chromatogramm B). Nach 54 min
(Chromatogramm C) ist das gesamte 1 in 2 und 3 umgewandelt worden. Erfahrungsgemaij
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Oelschlager, Rothley und A1 Shaik
Arch. Pharm.
liegen die Werte fiir Benzol etwa 7 % niedriger als die Werte fiir die Sulfinsaure, weil
durch das Durchleiten von Stickstoff wahrend der Coulometrie etwas Benzol verloren
geht.
r2x106
%Substanz
-
Abb. 2: Eichkurven fur die HPLC-Analyse von 1 , 2 und 3
Wie wir weiter fanden5),1aRt sich auch das Lepratherapeut---um Dapsone (Diap-mylsulfon 4) durch Reduktion (DCP und DPP) an der DME bestirnrnen. Coulornetrisch
wurde bei -2,5 V in CH,CN ein Verbrauch von 2 8 ermittelt. Wir haben nun versucht, bei
der Coulometrie von Dapsone ebenfalls unsere HPLC-Analytik fiir die Kontrolle der
Reduktion einzusetzen. Dabei ergab sich, daR das Spaltprodukt Anilin (6) gegen eine
Eichkurve mengenmaRig zu bestimrnen war, daR aber die Sulfinsaure nicht direkt erfal3t
werden konnte, weil die 4-Aminobenzolsulfinsaure leicht zu Sulfanilsaure (5) und
Thiosulfonsaure disproportioniert, von denen die letztere der Hydrolyse zu Thiophenol
und Sulfanilsaure unterliegt6). Eine Stabifisierung der Suffinsaure durch Alkalisieren
entfiel, weil sich die 4-Aminobenzolsulfinsaurebereits unmittelbar nach der Bildung an
der Elektrode disproportioniert.
Ar=
ArSH 4- ArS0,H
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Bestimmung der Reduktionsprodukte von Sulfonen
319/86
Die Chromatogramme D, E und F (s. Abb. 3) veranschaulichen den Ablauf der
Coulometrie. Vor Einschalten des Stroms (Chromatogramm D) ist mit einer Retentionszeit von 29 min lediglich Dapsone nachzuweisen, wahrend nach 27 min nur noch Anilin
und Sulfanilsaure auftreten (Chromatogramm F).
D
-
J
2
1
j
E
f
?
5-Wert
0-Wert
27'-Wert
0.
N
o
l
Y
c
I1
c
f
6
U
C
+nJ
I-
5;
'lnjektion
r 5-4
llnjektion
4
4
FaaI
Abb. 3: HPLC-Analyse der Coulometrie von 4
Durch Zufall beobachteten wir bei der Coulometrie von Dapsone in CH,CN (TEA1 als
Leitelektrolyt), dal3 bei Anwesenheit von Luftsauerstoff aufgrund unzureichender
N,-Durchleitung die Spaltung rascher eintrat. Als spaltendes Agens wurde das an der
Kathode gebildete Superoxidanion 0,' vermutet. Der Beweis fur die Vermutung konnte
durch Behandeln von Dapsone mit KO, in Gegenwart von 18 Krone - 6 und
HPLC-Analyse erbracht werden. Das durch Kryptatbildung entstandene 02*spaltete
namlich Dapsone bei 20" in wasserfreiem CH,CN rasch in letztlich Sulfanilsaure und
Anilin. 6 entzog sich, vermutlich durch weitere Oxidation, dem Nachweis.
Unsere Beobachtung, daR sich die Kohlenstoff-Schwefel-Bindungin chemisch sehr
stabilen Sulfonen durch 0,z leicht spalten la&, erweitert bemerkenswert die Befunde von
Tukutu, Kim und Om'),die mit 0,' die labile Schwefel-Schwefel-Bindungvon Disulfiden,
Thiosulfinaten und Thiosulfonaten oxiciativ gespalten haben.
Dem Fonds der Chemischen Industrie, Frankfurt am Main und der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bonn-Bad Godesberg, danken wir fiir die Forderung vorstehender Arbeit.
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Reisch, Bathe und Salehi-Artimani
Arch. Pharm.
Expenmenteller Teil
1. Die Coulometrie von Diphenylsulfon und Dapsone wurde gemaI3') durchgefiihrt.
2. HPLC-Analytik
Die Probe (1 mi) wird zu dem gewiinschten Zeitpunkt entnommen und unverziiglich eingespritzt.
2.1 Parameter der Reduktion von Diphenylsulfon: Geriit: Hewlett Packard 1084 B, Trennsaule
Nucleosil-Phenyl-7p, 250 mm X 4,6 mm plus identische Vorsaule (KnauedBerlin), Schreibgeschwindigkeit 2 mm/min. Eluens A: Pic@A 0,005 mol pH 3,5 (waRrig); Eluens B: CH3CN(Lichrosolv@,E.
MercWDarmstadt). Programm: 6 min % B: 20; 60 min % B: 70 (linear); Temp.: 22", DurchfluB: 1
mI/min, Detektion: UV 205 nm.
2.2 Parameter der Reduktion von Dapsone: Geriit: Waters M 45 (2 X ) , Programmer 606, Injektor U
6 K, Trennsaule Nucleosil C1,7 p, 250 mm X 4,6 mm plus identische Vorsaule (KnauedBerlin),
Schreibergeschwindigkeit 2 mm/min. Eluens A : Pic@ A 0,005 mol pH 3 3 (waBrig), Eluens B:
CH,CN (Lichrosolv@,E. MercWDarmstadt). Chromatographie: isokratisch mit 20 % B und FluR 0,5
mi/min, Detektion: UV 215 nm.
Literatur
1 H. Oelschlager, Advances in Electroanalytical Methods in Topics in Pharmaceutical Sciences,
D.D. Breimer and P. Speiser, Eds., ElsevieriNorth-Holland Biomedical Press, Amsterdam 1981.
- Vortragsreferat, Dtsch. Apoth. Ztg. 120, 1973 (1980).
2 H. Oelschlager und G. Modrack, Arch. Pharm. (Weinheim) 318, 431 (1985).
3 L. Horner und E. Meyer, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 79, 136 (1975).
4 L. Horner und E. Meyer, Justus Liebigs Ann. Chem. 1975, 2053.
5 H. Oelschlager und G. Modrack, Arch. Pharm. (Weinheim) 319, 10 (1986).
6 J.L. Kice and K.W. Bowers, J. Am. Chem. SOC.84, 605 (1962); R.L. Shriner, R.C. Fuson,D.Y.
Curtin und T.C. Morrill, The Systematic Identification of Organic Compounds, 6. Aufl., S. 339,
J. Wiley und Sons, New York 1979.
7 T. Takata, Y.H. Kim und S. Oae, Tetrahedron Lett. 1979, 821 (1979).
[Ph 1151
Arch. Pharm. (Weinheim) 319,720-727 (1986)
Acetylenchemie, 3. Mitt.')
Ein einfacher Zugang zum Flindersin via Phasen-TransferReaktion
Johannes Reisch*, Andreas Bathe und Reza A. Salehi-Artimani
Institut fur Pharmazeutische Chemie der Westftilischen Wilhelms-Universitat, HittorfstraBe
58-62, D-4400Miinster
Eingegangen am 3. Juli 1985
0365-6233/86/08080720$ 02.50/0
Q VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1986
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