LC-ESI-MS analysis of 1,2,4-triazole derivatives with various alkyl and aromatic substituents

Abstract

The aim of this work is to resynthesize and perform mass spectrometric characterization of a series of 16 organic compounds – derivatives of 1,2,4-triazole and 1,3,4-oxadiazole – containing a 5-mercapto-1,2,4-triazole fragment and various substituents at the N2 atom. The objective is to investigate their fragmentation patterns and establish analytical markers for these bioactive heterocycles. Materials and methods. The target compounds were resynthesized according to established procedures, with reagents purchased from Sigma-Aldrich. The preparation involved refluxing 2,6-dioxo-1,2,3,6-tetrahydropyrimidine-4-carbohydrazide with appropriate isothiocyanates or carbon disulfide, followed by purification. S-alkyl derivatives were prepared via nucleophilic substitution of haloalkanes under basic conditions. Mass spectra were recorded using liquid chromatography coupled with electrospray ionization mass spectrometry (LC-ESI-MS) in both positive and negative ion modes. Chromatographic separation was performed on a Zorbax SB-C18 column under gradient elution. Results. Protonated molecular ions [M+H]+ were observed for all compounds, with characteristic isotopic peaks confirming the presence of sulfur. Fragmentation primarily involved cleavage at sulfur and N2 substituents, yielding prominent ions corresponding to loss of alkyl radicals as alkenes. N-phenyl derivatives showed additional fragmentation pathways, including cleavage of the phenyl group and deeper degradation of the triazole ring. A consistent fragment corresponding to the protonated 1,2,4-triazole core was identified across most spectra, serving as a useful structural marker. Substitution pattern and alkyl chain length significantly influenced fragmentation intensity and pathways. Мета роботи – дослідження ресинтезу та мас-спектрометричної характеристики 16 органічних сполук – похідних 1,2,4-тріазолу та 1,3,4-оксадіазолу, що містять 5-меркапто-1,2,4-тріазольний фрагмент і різні замісники при атомі N2; вивчення їхніх характерних шляхів фрагментації та визначення аналітичних маркерів для цих біоактивних гетероциклів. Матеріали і методи. Ресинтез сполук здійснено за відомими методиками з використанням реагентів Sigma-Aldrich. Продукти реакції одержано шляхом кип’ятіння 2,6-діоксо-1,2,3,6-тетрагідропіримідин-4-карбогідразиду з відповідними ізотіоціанатами або карбондисульфідом із наступним очищенням. S-алкілпохідні отримували реакцією заміщення галогеналканів у лужному середовищі. Мас-спектри записано методом рідинної хроматографії з електроспрей-іонізацією (LC-ESI-MS) у позитивному та негативному режимах. Хроматографічне розділення здійснено на колонці Zorbax SB-C18 за градієнтних умов. Результати. Для всіх сполук визначено протоновані молекулярні йони [M+H]+ з характерними ізотопними піками, що підтверджують наявність сірки. Основні шляхи фрагментації – розриви у замісниках при сірці та N2 з утворенням інтенсивних іонів, що відповідають втраті алкільних радикалів – алкенів. У похідних з N-фенілом додатково виявлено розриви фенільної групи та глибшу деградацію тріазольного кільця. В усіх спектрах виявлено стабільний фрагмент, що відповідає протонованому ядру 1,2,4-тріазолу, який може бути структурним маркером. Тип замісника та довжина алкільного ланцюга суттєво впливали на інтенсивність і характер фрагментації.