氨芐西林質(zhì)譜解析及其離子化方式研究*

寧志強(qiáng)，李猛，張宏森，張春榮，寧慶華

（1.黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱 150040；

2.黑龍江科技學(xué)院現(xiàn)代分析測(cè)試研究中心，黑龍江哈爾濱 150027；3.大慶油田電子集團(tuán)電力營(yíng)銷公司，黑龍江大慶 163000）

氨芐西林質(zhì)譜解析及其離子化方式研究*

寧志強(qiáng)1，李猛1，張宏森2，張春榮1，寧慶華3

（1.黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱 150040；

2.黑龍江科技學(xué)院現(xiàn)代分析測(cè)試研究中心，黑龍江哈爾濱 150027；3.大慶油田電子集團(tuán)電力營(yíng)銷公司，黑龍江大慶 163000）

通過(guò)對(duì)于氨芐西林正離子模式質(zhì)譜譜圖的解析，探討了氨芐西林的離子化方式和裂解規(guī)律。研究表明：氨芐西林存在3種質(zhì)子化方式，不同的質(zhì)子化方式所形成分子離子具有不同的裂解方式；質(zhì)子化的質(zhì)子具有明顯的活性，是質(zhì)譜進(jìn)一步裂解的主要原因；離子化方式對(duì)于質(zhì)譜峰的豐度會(huì)產(chǎn)生重要影響。本研究為氨芐西林質(zhì)譜分析和構(gòu)效關(guān)系研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與理論依據(jù)。

氨芐西林；質(zhì)譜解析；離子化方式

前言

質(zhì)譜以其靈敏度高和分析速度快的特點(diǎn),已經(jīng)成為了食品藥物殘留、藥物代謝、藥物篩選、藥品質(zhì)量控制等諸多領(lǐng)域定性和定量分析的重要工具。然而如何準(zhǔn)確分析質(zhì)譜中質(zhì)量數(shù)據(jù)所反映的化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和構(gòu)效關(guān)系，仍然是當(dāng)今分析測(cè)試領(lǐng)域的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)！質(zhì)核比相同并不能說(shuō)明具有相同的結(jié)構(gòu)，因此，單純依靠質(zhì)核比數(shù)據(jù)作為定性定量的依據(jù)，將嚴(yán)重影響分析的準(zhǔn)確性。對(duì)于質(zhì)譜進(jìn)行解析，確定化合物的質(zhì)譜裂解方式和質(zhì)譜峰所代表的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，將會(huì)提高分析測(cè)試的準(zhǔn)確性。此外，我們的前期研究表明：不同的離子化方式以及不同的離子化位點(diǎn)對(duì)于化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)將產(chǎn)生很大的影響[1]，因此確定分子離子化后的結(jié)構(gòu)是研究質(zhì)譜行為和裂解方式的基礎(chǔ)。

近年來(lái)，質(zhì)譜分析方法被廣泛應(yīng)用在青霉素類化合物的檢測(cè)中，并已經(jīng)開展了質(zhì)譜裂解規(guī)律的研究。A.F.CASY等[2]提出了青霉素類化合物四元環(huán)和五元環(huán)可能具有的開環(huán)裂解方式（如圖1所示）。王娜[3]等通過(guò)傅立葉變換-離子回旋共振質(zhì)譜對(duì)裂解碎片質(zhì)量進(jìn)行了精確的測(cè)量。張宏森[4]等應(yīng)用多級(jí)串聯(lián)技術(shù)進(jìn)一步研究了阿莫西林的裂解方式和碎片結(jié)構(gòu)。在青霉素類化合物中氨芐西林以其極低的毒性，良好的療效倍受關(guān)注。鄭巖[5]等研究了氨芐西林鈉負(fù)離子質(zhì)譜裂解規(guī)律。然而對(duì)于正離子檢測(cè)模式下，質(zhì)子對(duì)于氨芐西林裂解方式的影響，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中很少有報(bào)道，這主要是由氨芐西林結(jié)構(gòu)所決定的。氨芐西林結(jié)構(gòu)如圖2所示，在其分子中含有3個(gè)N原子，分別是N1,N2和N3。每個(gè)原子都可以提供孤對(duì)電子，與質(zhì)子結(jié)合生成分子離子，因此難以確定具體的離子化方式。

本項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)于裂解方式的解析，反推其離子化方式[6]，并進(jìn)一步研究離子化后質(zhì)子對(duì)于裂解方式的影響，為氨芐西林質(zhì)譜分析和構(gòu)效關(guān)系研究奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

圖1 A.F.CASY青霉素類藥物的裂解規(guī)律Fig.1The cracking rules of penicillins by A.F.CASY

圖2 氨芐西林結(jié)構(gòu)式Fig.2The molecular structure of ampicillin

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

6310液相色譜-離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品；氨芐西林：哈藥集團(tuán)制藥總廠生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)IR、NMR證實(shí)；農(nóng)殘純甲醇：美國(guó)TEDIA公司產(chǎn)品；高純水：美國(guó)honeywell公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

色譜條件：

色譜柱：Agilent Zorbax（30×2.1mm,SB-C18, 3.5μm）；流動(dòng)相為甲醇∶水為70∶30（V/V）流速：0.3mL/min;柱溫為35℃;進(jìn)樣量3μL;柱溫35℃。

質(zhì)譜條件：

離子源：ESI；Dry Temp 325℃；Nebulizer 30.10 psi；DryGas 9L/min，碰撞氣：氦氣，加熱氣：氮?dú)?。正離子模式檢測(cè)。

1.3 樣品制備

通過(guò)液相色譜對(duì)樣品進(jìn)行了進(jìn)一步分離純化，一級(jí)質(zhì)譜檢測(cè)[M+H]+為m/e350，確認(rèn)了阿莫西林分子離子峰。以下檢測(cè)均以該峰為母離子峰。

圖3 氨芐西林電噴霧質(zhì)譜正譜圖Fig.3Full scan electrospray positive ion mass spectra of ampicillin

2 結(jié)果與討論

2.1N1質(zhì)子化及其裂解方式研究

通過(guò)對(duì)于m/z:160和114碎片離子的研究發(fā)現(xiàn)，它們的母離子均應(yīng)來(lái)源于質(zhì)子與N1結(jié)合所生成的分子離子。當(dāng)質(zhì)子與N1結(jié)合后，發(fā)生Diels-Alder逆反應(yīng)，導(dǎo)致四元環(huán)沿縱向斷開，以A方式開環(huán)，生成m/z:160碎片離子。N1結(jié)合質(zhì)子進(jìn)攻羧基上的C原子，導(dǎo)致羧基離去，生成m/z:160碎片離子。該母離子的裂解過(guò)程中，并沒有發(fā)現(xiàn)β-內(nèi)酰胺環(huán)僅以B方式開環(huán)，這主要是由于質(zhì)子與N1結(jié)合后，四元環(huán)張力增大，N1與羰基C鍵更容易斷裂，A裂解方式成為主要的裂解方式。2.2N2質(zhì)子化及其裂解方式研究

通過(guò)對(duì)于m/z:333、192、174和114碎片離子的研究發(fā)現(xiàn)，它們的母離子均應(yīng)來(lái)于質(zhì)子與N2結(jié)合所生成的分子離子。N2遠(yuǎn)離β-內(nèi)酰胺環(huán)，質(zhì)子與N2結(jié)合后，并沒有影響到β-內(nèi)酰胺環(huán),因此同時(shí)發(fā)生A和B的裂解方式。該質(zhì)子進(jìn)攻N3，導(dǎo)致N3以NH3的形式解離，生成m/z:333碎片離子。

β-內(nèi)酰胺環(huán)以A方式開環(huán)，生成m/z:174碎片離子。以B方式開環(huán),生成m/z:192碎片離子，N2上的質(zhì)子進(jìn)攻苯環(huán)，苯離去，生成m/z:114碎片離子。N1和N2質(zhì)子化都可以生成m/z:114碎片離子，盡管二者的質(zhì)核比相同，但二者的結(jié)構(gòu)完全不同，相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)通過(guò)串接質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)[4]。 2.3N3質(zhì)子化及其裂解方式研究

N3同樣遠(yuǎn)離β-內(nèi)酰胺環(huán)，但是在質(zhì)譜數(shù)據(jù)中并沒有檢測(cè)到β-內(nèi)酰胺環(huán)開環(huán)的碎片峰。質(zhì)子與N3結(jié)合，該質(zhì)子進(jìn)攻羰基中的C原子，導(dǎo)致相應(yīng)的化學(xué)鍵斷裂，生成m/z:106碎片離子。這表明當(dāng)N3質(zhì)子化后，氨芐與羰基相連的化學(xué)鍵斷裂比β-內(nèi)酰胺環(huán)開環(huán)更容易。

Study on the Mass Spectrometry and Ionization Pattern of Ampicillin

NING Zhi-qiang1,LI Meng1,ZHANG Hong-sen2,ZHANG Chun-rong1and NING Qing-hua3

（1.Institute of Petrochemistry,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China;2.Modern Analysis,Test and Research Center,Heilongjiang Institute of Science and Technology,Harbin 150027,China;3.Electric Power Marketing Company,Daqing Oilfield Electric Group,Daqing 163000, China）

The ionization pattern and cracking rule of ampicillin is discussed by the way of positive ion mode mass spectrometric analysis．The results indicate that ampicillin has three different protonation patterns and leads to the formation of various molecular ions which have their own cracking ways;the protonation proton has high activity which is the main reason for the further cracking of mass spectroscopy;the way of ionization has a significant effect on the abundance of mass spectrometric peak．This study will provide important experimental and theoretical foundation for the research on mass spectrometric analysis and structure-activity relationship of the ampicillin．

Ampicillin;mass spectrometric analysis;ionization pattern

TQ460.7+2

A

1001-0017（2013）05-0034-03

2013-05-24*基金項(xiàng)目：黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（編號(hào)：12511472）

寧志強(qiáng)（1971-），男，山東巨野人，高級(jí)工程師，主要從事精細(xì)化工方面研究。