ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的裂解途徑

梁現(xiàn)蕊，郭子立，俞傳明

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，綠色制藥技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310014)

ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的裂解途徑

梁現(xiàn)蕊，郭子立，俞傳明

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，綠色制藥技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310014)

為了研究N-取代鄰苯二甲酰亞胺類(lèi)衍生物的質(zhì)譜裂解行為，應(yīng)用電噴霧-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜(ESI-Q-TOF-MS/MS)，在正離子模式下研究了5種N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的質(zhì)譜裂解行為，并對(duì)其質(zhì)譜裂解途徑進(jìn)行解析，為表征該類(lèi)化合物提供了依據(jù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該5種化合物具有相似的裂解途徑，即丟失化合物母核N-羥基鄰苯二甲酰亞胺，甲醇和CO等中性小分子?；衔?～4的特征離子為丟失N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和甲醇產(chǎn)生的離子；化合物5的特征離子為丟失N-羥基鄰苯二甲酰亞胺產(chǎn)生的類(lèi)似于卓鎓離子結(jié)構(gòu)的離子，該特征離子繼續(xù)丟失甲醇和CO，最后卓鎓離子繼續(xù)開(kāi)裂丟失一分子C2H2。

裂解途徑；N-取代鄰苯二甲酰亞胺；電噴霧-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜(ESI-Q-TOF-MS/MS)

隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)譜技術(shù)在化合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用日漸廣泛，尤其是近年來(lái)發(fā)展并完善起來(lái)的一種新型離子化分析技術(shù)，即電噴霧(ESI)技術(shù)[1-2]。作為一種新的軟電離技術(shù)，ESI源中化合物離子化行為不同于傳統(tǒng)的電子轟擊(EI)源[3]，它的一級(jí)全掃描質(zhì)譜通常不會(huì)產(chǎn)生碎片離子，但可以獲得化合物的相對(duì)分子質(zhì)量信息；而MS/MS則能提供比較豐富的碎片信息，借助這些碎片信息可以推斷化合物的相關(guān)結(jié)構(gòu)，因此得到了研究者的廣泛關(guān)注[4-9]。由于受分辨率的影響，很多化合物的分析研究都受到限制，直到飛行時(shí)間質(zhì)譜的出現(xiàn)，分辨率的問(wèn)題才得以解決[10-11]。

3-羥基異噁唑類(lèi)衍生物是一種極為重要的雜環(huán)化合物，受到很多學(xué)者的探索和研究。該類(lèi)化合物具有顯著的生物活性，如從蘑菇毒蠅傘分離提純出來(lái)的蠅蕈醇(鎮(zhèn)靜藥，止吐藥)和鵝膏蕈氨酸。蠅蕈醇是非選擇性的GABAA受體激動(dòng)劑[12]，并以其為母核開(kāi)發(fā)出具有特殊臨床活性的GABA吸收抑制劑THPO[13]；鵝膏蕈氨酸能夠非選擇性的干擾所有(S)-谷氨酸受體[14]。此外，3-羥基異噁唑類(lèi)衍生物還被開(kāi)發(fā)為除草劑、殺菌劑和廣譜殺蟲(chóng)劑，如立枯靈和異噁唑磷是已開(kāi)發(fā)上市的農(nóng)用化學(xué)品[15]。N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物作為合成4,5-二氫-3-羥基異噁唑衍生物的關(guān)鍵中間體，對(duì)其進(jìn)行研究顯得尤其重要。

N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的裂解機(jī)理目前還沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道，為此本研究利用電噴霧-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜的高分辨性能及其串聯(lián)質(zhì)譜功能，對(duì)5種結(jié)構(gòu)相似的N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物進(jìn)行質(zhì)譜分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用的N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物1～5均為實(shí)驗(yàn)室合成[16]，其結(jié)構(gòu)式示于圖1，已經(jīng)NMR、IR、UV和MS確證。甲醇(HPLC純)：德國(guó)Merck公司產(chǎn)品；Agilent 6540 QTOF質(zhì)譜儀：美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品，配有Mass Hunter數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、Agilent 1260 HPLC自動(dòng)進(jìn)樣器。

圖1 N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structures of N-substituted phthalimide derivatives

1.2質(zhì)譜分析條件

復(fù)合電噴霧電離源(Dual ESI)；毛細(xì)管電壓：3.5 kV；干燥氣流速：10 L/min；霧化氣壓力：2.8×105Pa；毛細(xì)管溫度：350 ℃；碰撞氣體：氦氣；甲醇為溶劑，Agilent 1260 HPLC自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣；進(jìn)樣速度：0.2 mL/min；檢測(cè)方式：正離子模式；化合物4的碎裂電壓：120 V，其余化合物的碎裂電壓：150 V；CID能量：0～30 eV。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

分別配制化合物的甲醇溶液置于自動(dòng)進(jìn)樣器中，用Agilent 1260 HPLC進(jìn)樣器直接導(dǎo)入Dual ESI電離源，正離子模式檢測(cè)。將得到的待測(cè)物[M+H]+準(zhǔn)分子離子作為母離子進(jìn)行MS/MS分析，以用于化合物裂解規(guī)律的研究。

2 結(jié)果與討論

2.15種化合物的一級(jí)全掃描質(zhì)譜

采用電噴霧離子源，在正離子檢測(cè)模式下，對(duì)5種N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜全掃描分析，檢測(cè)結(jié)果列于表1。所有樣品均可觀(guān)察到[M+1]+準(zhǔn)分子離子峰。

2.25種化合物的二級(jí)質(zhì)譜結(jié)果

為進(jìn)一步研究其質(zhì)譜的裂解途徑，在正離子檢測(cè)模式下，分別對(duì)各準(zhǔn)分子離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜(MS/MS)分析，所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子豐度以及可能的元素組成列于表2。

表1 5種化合物的一級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)

表2 主要的產(chǎn)物離子及其元素組成

2.3MS/MS結(jié)果分析及裂解途徑研究

化合物1～4的裂解途徑示于圖2?；衔?～3經(jīng)歷了圖2中路徑I的裂解途徑。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，3個(gè)化合物的特征碎片離子(基峰)均為丟失甲醇和N-羥基鄰苯二甲酰亞胺后所產(chǎn)生的離子。由實(shí)驗(yàn)路徑I可以看出：化合物首先丟失一分子甲醇，正電荷轉(zhuǎn)移到了羰基碳上[17-18]，生成了離子a；離子a進(jìn)一步通過(guò)苯環(huán)鄰位氫原子的轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致丟失母核N-羥基鄰苯二甲酰亞胺，形成一個(gè)具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的離子b；離子b中含有的羰基結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生脫羧反應(yīng)丟失CO[19-20]，從而生成離子c。

化合物4經(jīng)歷了如圖2中路徑II的裂解途徑，即化合物首先丟失N-羥基鄰苯二甲酰亞胺，然后連續(xù)丟失甲醇得到特征碎片離子(基峰)b’，最后丟失CO，生成離子c。化合物4不同于上述3個(gè)化合物，即首先丟失N-羥基鄰苯二甲酰亞胺，之后丟失甲醇，這是由于苯環(huán)上的氯與苯環(huán)和側(cè)鏈羰基形成了一個(gè)大的共軛體系，使得甲醇離去變得相對(duì)較難。

化合物5的裂解途徑與化合物1～3的裂解途徑相同，不同的是化合物5的芳環(huán)側(cè)鏈較其它化合物的芳環(huán)側(cè)鏈長(zhǎng)，所以脫母核所成的環(huán)為類(lèi)似卓鎓結(jié)構(gòu)的七元環(huán)離子，該離子具有比較高的穩(wěn)定性，同時(shí)該七元環(huán)離子還能進(jìn)一步開(kāi)裂，脫去一分子的乙炔分子[21]，形成m/z179.025 6離子。至于離子m/z199.075 1的形成則是由于化合物5的芳環(huán)側(cè)鏈上含有氯原子，在成環(huán)的同時(shí)脫氯形成該離子，其裂解途徑示于圖3。

圖2 化合物1～4的裂解途徑Fig.2 Cleavage progresses of compounds 1—4

圖3 化合物5的裂解途徑Fig.3 Cleavage progress of compound 5

3 結(jié)論

本工作應(yīng)用電噴霧-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜(ESI-Q-TOF-MS/MS)研究了N-取代鄰苯二甲酰亞胺衍生物的裂解途徑。5種化合物在正離子模式檢測(cè)下能給出較豐富的結(jié)構(gòu)信息。二級(jí)質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所研究的5種化合物均易丟失中性分子甲醇，N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和CO。化合物1～4的特征離子為丟失N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和甲醇產(chǎn)生的離子；而化合物5的特征離子為丟失甲醇所產(chǎn)生的離子，這是因?yàn)榛衔?的芳環(huán)側(cè)鏈較長(zhǎng)且含有共軛結(jié)構(gòu)，所以能夠形成類(lèi)似于卓鎓結(jié)構(gòu)的七元環(huán)離子，然后卓鎓離子繼續(xù)開(kāi)裂丟失一分子的C2H2。

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FragmentationPathwaysofN-substitutedPhthalimideDerivativesUsingElectrosprayIonizationQuadrupoleTime-of-FlightMassSpectrometry

LIANG Xian-rui, GUO Zi-li, YU Chuan-ming

(KeyLaboratoryforGreenPharmaceuticalTechnologiesandRelatedEquipmentofMinistryofEducation,CollegeofPharmaceuticalSciences,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China)

N-substituted phthalimide derivatives were studied by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) in positive mode in conjunction with high-resolution quadrupole time-of-flight mass spectrometry (Q-TOF-MS)， in order to study its’ fragmetation pathways. Based on mass spectrum behaviors of the fragmentation pathways, all the five compounds showed a similar cleavage progress. Classical losses of CO and methanol owing to the presence of ester were observed in all these compounds; in addition, the loss of mother nucleusN-hydroxy phthalimide was observed in the five compounds. The characteristic ions of compounds 1—4 were the ions which lost methanol andN-hydroxy phthalimide. However, the characteristic ion of compound 5 was the ion of losingN-hydroxy phthalimide, whoses structure was similar to tropylium ion, then continuously lost a molecular C2H2after losing methanol and CO in a row.

fragmentation pathways;N-substituted phthalimide; electrospray ionization quadrupole time-of-flight mass spectrometry (ESI-Q-TOF MS/MS)

O 657.63

A

1004-2997(2013)05-0151-06

10.7538/zpxb.2013.34.03.0151

2013-01-15；

2013-03-06

國(guó)家自然科學(xué)基金(21206148)資助

梁現(xiàn)蕊(1975～)，女，山東臨沂人，副教授，從事藥物結(jié)構(gòu)分析研究。E-mail: liangxrvicky@zjut.edu.cn