Are benzoylium and nitrilium ions produced from substituted 2-arene-2-oxazolines during mass spectrometry? A study based on density functional theory calculations, quantum theory of atoms in molecules, and electrospray ionization tandem mass spectrometry

Autor(es)

Borges, Leticia da Silva ; Carvalho Batista, Joao Henrique ; Bozzini, Leandro ; Lourenco Jr, Celso Donizete ; Lopes, Norberto Peporine ; Clososki, Giuliano Cesar ; Vessecchi, Ricardo

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY; v. 37, n. 4, p. 11-pg., 2023-02-28.

Resumo

RationaleOxazolines are important compounds for drug development, synthesis, and pharmaceutical applications. Interest in analyzing and developing methods to characterize reaction products from these small heterocyclics has led us to study the gas-phase reactivity and fragmentation of seven 2-arene-2-oxazolines compounds using computational chemistry combined with mass spectrometry. MethodProtonation sites were investigated using computed proton affinity, gas-phase basicity, and some quantum chemistry descriptors of reactivity; the B3LYP/6-31+G(d,p) computational model was used. Fragmentation mechanisms were suggested by employing data from collision-induced dissociation (CID), energy-resolved plots from MS/MS spectra, multiple-stage experiments, and survival-yield method. ResultsProtonation studies based on quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) and computational thermochemistry were useful to describe the reactivity of the investigated 2-arene-2-oxazolines, which can be protonated at the nitrogen atom. Three major fragmentation pathways were identified for the protonated molecules: formation of (a) benzoylium or (b) nitrilium ions through elimination of 71 and 72 u from the protonated molecules, respectively, and (c) elimination of 54 u from [M+H](+). These pathways were exploited by the density functional theory calculations combined with QTAIM studies. ConclusionsOur results can help in identifying 2-arene-2-oxazoline derivatives using electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS), which can be applied for monitoring reactions through the identified diagnostic ions (product ions). Also, we can suggest that benzoylium and nitrilium ions emerge during fragmentation under CID conditions. (AU)

• Processo FAPESP: 17/04819-5 - A utilização da química computacional nos estudos da reatividade de oxazolinas: combinando teoria e experimento
• Beneficiário: Letícia da Silva Borges
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 09/51812-0 - Desenvolvimento de uma plataforma para o estudo do metabolismo in vivo e in vitro de produtos naturais, uma necessidade para o sistema de ensaios pré-clínicos
• Beneficiário: Norberto Peporine Lopes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 09/08281-3 - Reatividade em fase gasosa do lapachol e derivados quinonóides ionizados por electrospray: Sinergismo entre termoquímica computacional e métodos experimentais
• Beneficiário: Ricardo Vessecchi Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50265-3 - Metabolismo e distribuição de xenobióticos naturais e sintéticos: da compreensão dos processos reacionais à geração de imagens teciduais
• Beneficiário: Norberto Peporine Lopes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 20/02207-5 - Inventariando o metabolismo secundário através da metabolômica: contribuição para a valoração da biodiversidade brasileira
• Beneficiário: Norberto Peporine Lopes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 18/14150-8 - Funcionalização seletiva de aromáticos: estudos metodológicos e novas aplicações na síntese de substâncias bioativas
• Beneficiário: Giuliano Cesar Clososki
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 14/23604-1 - Química computacional: uma ferramenta para estudos envolvendo espectrometria de massas, reatividade e mecanismos de reação/fragmentação de compostos orgânicos
• Beneficiário: Ricardo Vessecchi Lourenço
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular