1967 H. Morimoto, T. Shima, I . Imada, M . Sasaki und A. Ouchida 137 Liebigs Ann. Chem. 702, 137-140 (1967)

Ubichinone und verwandte Substanzen, X11)

Massenspektrometrische Untersuchungen von Hiroshi Morimoto, Takushi Shima, Isuke Imada, Murekichi Sasaki und Akira Ouchidu

Aus dem Forschungslaboratorium fur Chemie der Takeda Industrie AG, Juso/Osaka, Japan

Eingegangen am 31. August 1966

In den Massenspektren von Ubichinon(7) und verwandten Substanzen sind folgende Frag- mente fur die Strukturaufklarung wesentlich: M (Molekular-Peak) und M + 2 ; M-CH3 oder M -H20-CH3; Fragment A ; Fragment B; im niedrigen Massenbereich Fragmente aus der Seitenkette.

In fruheren Mitteilungen dieser Reihe beschrieben wir einige Derivate des Ubichinons(7) 2 )

und ihre Wirkung im Succinatoxydase-System. Kurzlich wurden massenspektrometrische Untersuchungen an den dem Ubichinon ahnlichen naturlichen Chinonen Plastochinon sowie Vitamin K bekannt3-5).

Die Massenspektren des Ubichinons (7) (1) und verwandter Substanzen zeigen bei allen untersuchten Verbindungen den Molekular-Peak (M). AuDerdem tritt im Spek- trum der Chinone 1-5 ein (M + 2)-Peak auf, der dem entsprechenden Hydrochinon zukommen konnte, wie von Dus und Mitarbeitern3) bei Plastochinon A und B beob- achtet wurde. Im Spektrum von 1, Ubichinon(l0) (2) und Isoubichinon(7) (9, das eine zum Chinonkern konjugierte Doppelbindung enthalt, ist die Intensitat des (M + 2)-Peaks groBer als die des M-Peaks, hingegen kehrt sich dieses Verhaltnis bei Desmethylubichinon(7) (3), einem aquimolekularen Gemisch der zwei isomeren Hy- droxy-Homologen von 1, und Rhodochinon(7) (4), dem Gemisch der zwei isomeren Aminochinone, urn.

0 1: R = R' = OCH?; n = 7 2 R = R' = OCH3; n = 10

3: R = OCH3, R' = OH; R = OH, R~ ~CHZ-CH=C-CHz),H 0 R' = OCHs(aquimoleku1ares Gemisch); n = 7

4: R = OCH3, R' = NHz; R = NH2, R' = OCH3(aquimolekulares Gemisch): n = 7

1) X. Mitteilung: H. Morimoto, T. Shima und I. Imada, Biochem. Z. 343, 329 (1965). - Zugleich XIII. Mitt. in der Reihe ,,Uber die Bestandteile der Hefe".

2) Die Benennung Ubichinon(7) ist gleichbedeutend mit Coenzym Q-7. 3) B. C. Das, M. Lounasmaa, C. Tendille und E. Lederer, Biochem. biophysic. Res. Commun.

4) D. Misiti, H. W. Moore und K. Folkers, J. Amer. chem. SOC. 87, 1402 (1965). 5 ) S. J. DiMari, J. H. Supple und H, Rapoport, J. Amer. chem. SOC. 88, 1226 (1966).

21, 318 (1965).

138 H . Morimoto, T . Shimu, I. Imudu, M. Susuki und A, Ouchidu Bd. 702

Diese Tatsache deutet auf einen Unterschied in der Leichtigkeit des Ubergangs von der Chinon-Form zur Hydrochinon-Form zwischen den beiden Gruppen hin. Beim Perhydroubichinon(7) (7), in welchem die Polyisoprenseitenkette von 1 er- schopfend hydriert ist, wird der M-Peak, aber kein (M + 2)-Peak beobachtet. ~;-Hydroxy-isoubichinon(7) (a), welches in der Isoprenseitenkette in y-Position zum Chinonkern ein Hydroxyl tragt, und a-Tocopherylchinon (8) zeigen M-, (M-18 + 2)- und (M-18)-Peaks, aber keinen (M + 2)-Peak. Daher ist anzunehmen, daR hier nach Verlust der Hydroxylgruppe als H20 eine Uberfiihrung zur Hydrochinon-Form, sowie ein Weiterzerfall stattfindet, wie unten beschrieben wird. Im hoheren Massen- bereich ist auBerdem bei 1-5, 7, Ubichromenol (11) und seinem Acetat 12 ein (M -CH3)-Peak, bei 6 und 8 ein (M-18 -CH3)-Peak, aber bei den Hydrochinon- Derivaten kein (M -CH3)-Peak ersichtlich. Welche Methylgruppe sich in diesen Fallen abspaltet, ist nicht sicher; nach einer Untersuchung am Vitamin K1 von DiMuri und Mitarbeiterns) kommt jede Methylgruppe in Frage. Die Acetylderivate, d. h. Ubihydrochinon(7)-diacetat (10) bzw. 12 liefern unter Abspaltung der Acetyl- gruppe(n) Fragmente entsprechend M-42;M--84 bzw. M-42.

0

5 R = H 6: R = OH

0

7: R = OCH3, R' = H; n = 6 8: R = CH3, R' = OH; n = 3

9 : R = H 10 R = COCHs

11: R = H 12: H. = COCH3

Bei der Chromen-Verbindung und den moglichen Chromenvorstufen ist das bedeutendste ein Fragment A, das schon bei Plastochinon und Vitamin K1 diskutiert

1967 Ubichinone und verwandte Substanzen, XI 139

worden istV). A erwies sich in den Massenspektren von 1, 2, 5, 6, 9, 10 und 11 als m/e 235, bei 3 als 221, bei 4 als 220, bei 8 als 203, bei 12 als 235 und 277 (Acetyl-A) und trat bei 7 naturlich nicht auf.

OR

C f13

0 1

CH3 A

H3C

6 H R = H oder COCH,

Weiter findet man bei allen untersuchten Verbindungen ein Fragment B, welches unter Verlust der meisten C-Atome des aliphatischen Teils entsteht. Diese Zerfalls- reaktion findet bei den Substanzen 5, 6, 11 und 12, die eine zum Ring konjiigierte Doppelbindung enthalten, schwer statt, so da13 die Relativintensitat von B gegenuber dem Fragment A etwas kleiner als bei 1 ist. Das Fragment B erwies sich bei 1, 2, 5,

6, 7 und 9 alsm/e 197, bei 3 als 183, bei 4 als 182 und bei 8 als 165. Die Spektren von 10 und 12 zeigen ferner einen Peak bei m/e 197 sowie die Mono- (239) und Diacetat-Peaks (281).

Wie Das und Mitarbeiter3) am Massenspektrum des Plasto- chinons gezeigt haben, verlieren Verbindungen mit normaler Iso- prenseitenkette, beeonders bei Anwesenheit eines aromatischen

Rings, nacheinander die Isopreneinheiten unter Bildung der Bruchstucke M-69 und M-69-(68),. Bei 9 findet man die Massenzahlen 591, 523, 455, 387 und 319; bei 10 m/e 675, 607,539,471 und 403; bei 11 mle 589, 521, 453, 385 und 317; bei 12 m/e 631, 563, 495, 427 und 359 sowie eine Serie von [M-42-69-(68),]-Peaks bei m/e 589, 521, 453, 385 und 317. Diese Fragmente wurden erst nach Steigerung der Empfindlichkeit des Instruments deutlich.

o [@~j CHz

OH

B

CH3 CH3 I I

-(CHz-CH = C -CH2)n CH2 -CH = C -CH3 68 69

Im niedrigen Massenbereich treten bei den Substanzen mit Isoprenseitenkette Peaks bei m/e 81 (C6H9), 69 (C~HS), 55 (C4H7) und 41 (C3H5) auf, bei denen mit gesattigter Isoprenseitenkette Peaks bei m/e 85 (C,jH13), 71 ( C ~ H ~ I ) , 57 (C4H9) und 43 (C3H7). Aus diesen Fragmenten konnten wichtige Informationen uber die Seitenkette erhalten werden.

140 H . Morimoto, T. Shima, I. Imadu, M . Sasaki und A . Ouchidu Bd. 702

Beschreibung der Versuche Die Mussenspektren wurden mit dem doppelfokussierenden Massenspektrometer Hitachi

RMU-6D mit DirekteinlaRsystem aufgenommen. Die Ionenquellentemperatur betrug 200", die Ionisierungsenergie 80 eV.

Ubichinon(7)6) (1). - Aus Cundida utilis, C44H6604 (658.97). - m/e = 660 (M + 2), 658 (M), 643 (M-15), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41.

UbichinonllO) 7) (2). - Aus Rinderherz, C59H9004 (863.3 1). - m/e = 864 (M + 2), 862 (M), 847 (M-I5), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41.

Desmethylubichinon(7) 8) (3). - C43H6404 (644.94). - m/e = 646 (M + 2), 644 (M), 629 (M-l5), 221 (A), 183 (B), 81, 69, 55 und 41.

Rhodochinon(7) (4). - Aus 1 nach Lit.9) hergestellt. C43H~503N (643.96). - m/e = 645 (M + 2), 643 (M), 628 (M-15), 220(A), 182 (B), 81, 69, 55 und 41.

Isoubichinon(7) 10) (5). - C44H6604 (658.97). - m/e = 660 (M + 2), 658 (M), 643 (M- 15), 235 (A), I97 (B), 81, 69, 55 und 41. y-Hydroxy-isoubichinon(7) 10) (6). - C44H6605 (674.97). - m/e = 674 (M), 658

(M-HzO t 2), 656 (M--H20), 641 (M-H20-15), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41. Perhydroubichinon(7)lo) (7). - C44H8004 (673.08). - m/e = 672 (M), 657 (M-15), 197 (B),

85, 71, 57 und 43. a-Tocopherylchinon") (8). - C29H5003 (446.69). - m/e = 446 (M), 430 (M-HzO + 2),

428 (M-HzO), 413 (M-H20-15), 203 (A), 165 (B), 85, 71, 57 und 43. Ubihydrochinon(7) 7) (9). - C44H68O4 (660.98). - m/e = 660 (M), 591 (M-69), 523

(M-69 -68), 455 (M-69-136), 387 (M-669-2204), 319 (M-669-2272), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41.

Ubihydrochinon(7)-dracetut~) (10). - C48H7206 (745.06). - m/e = 744 (M), 702 (M-42), 675 (M-69), 660 (M-84), 607 (M-69-68), 539 (M-669-1136), 471 (M-69-204), 403 (M-669-2272), 281 (Diacetyl-B), 239 (Monoacetyl-B), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41.

UbichromenoZ(7) 12) (11). - Aus 1 durch Cyclisierung mit Triathylamin. C44H6604 (658.97). m/e = 658 (M), 643 (M-15), 589 (M-69), 521 (M-69-68), 453 (M-69--136), 385 (M-69-204), 317 (M-69-272), 235 (A), 197 (B), 81, 69, 55 und 41.

UbichromenoZ(7)-ucetat~2) (12). - C46H6805 (701.05). - m/e = 700 (M), 685 (M-15), 658 (M-42), 631 (M-69), 589 (M-42-69), 563 (M-69-68), 521 (M-42-69-68), 495 (M-69 -136), 453 (M-42-69--136), 427 (M-669-2204), 385 (M-42-69-204), 359 (M-69-272), 317 (M-42-69-272), 277 (Acetyl-A), 239 (Monoacetyl-B), 235 (A), 197 (B), 81,69,55 und 41.

6 ) I. Imadu, Y. Sunno und H. Morimoto, Chem. pharmac. Bull. [Tokyo] 12, 1042 (1964)

7 ) 1. Imadu und H. Morimoto, Chem. pharmac. Bull [Tokyo] 13, 136 (1965) [C. A. 63, 2065

8) H. Morimotu, I . Imudu und M. Susuki, Liebigs Ann. Chem. 690, 115 (1965). 9) H. W. Moore und K. Folkers, J. Amer. chem. SOC. 88, 567 (1966).

[C. A. 61, 16351b (1964)l.

(1965)l.

10) I. Imudu und H. Morimoto, Chem. pharmac. Bull. [Tokyo] 12,1051 (1964) [C. A. 61,16351d

1 1 ) P. Schudel, H. Muyer, J . Metzger, R. Riiegg und 0. Isler, Helv. chim. Acta 46, 333 (1963). 12) I. Imudu und H. Morimoto, Chem. pharmac. Bull. [Tokyo] 12, 1047 (1964) [C. A. 61, 1 6 3 5 1 ~

(1964)]. [145/66]

(1964)].