國(guó)產(chǎn)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀在藥物分子結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

黃建鵬，賀玖明，朱　輝，李鐵鋼，黃正旭，莫　婷，李　梅

(1.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州　510632；2.北京禾信科學(xué)儀器有限公司，北京　100081；3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所，北京　100050；4.廣州禾信分析儀器有限公司，廣東 廣州　510535)

?

國(guó)產(chǎn)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀在藥物分子結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

黃建鵬1,2，賀玖明3，朱輝4，李鐵鋼3，黃正旭1，莫婷4，李梅1

(1.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州510632；2.北京禾信科學(xué)儀器有限公司，北京100081；3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所，北京100050；4.廣州禾信分析儀器有限公司，廣東 廣州510535)

為了考察自主研發(fā)的API-TOF MS 10000電噴霧高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(ESI-TOF MS)對(duì)離子準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定的準(zhǔn)確性及其在新藥研發(fā)中的應(yīng)用前景，采用該儀器對(duì)新藥研發(fā)中涉及的291個(gè)天然產(chǎn)物及合成物進(jìn)行質(zhì)譜分析。以三氟乙酸鈉為內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行儀器質(zhì)量軸校準(zhǔn)，將測(cè)試得到的目標(biāo)離子準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)與理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)對(duì)比，計(jì)算兩者的相對(duì)誤差。結(jié)果表明：248個(gè)樣品的分子質(zhì)量測(cè)試結(jié)果與預(yù)期一致；對(duì)其中202個(gè)樣品進(jìn)行高分辨質(zhì)譜測(cè)試，所得實(shí)驗(yàn)值與理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)之間的相對(duì)誤差均小于5×10-6；與預(yù)期不一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示樣品的結(jié)構(gòu)解析有誤，并得到了其他波譜數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。采用API-TOF MS 10000和美國(guó)AB Sciex公司的QSIAR Elite型Q/TOF MS對(duì)抗癌藥物馬來酸阿法替尼和降糖藥利格列汀雜質(zhì)進(jìn)行質(zhì)譜分析。結(jié)果表明，自主研發(fā)的API-TOF MS 10000與國(guó)際同類儀器對(duì)藥物分子準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)的測(cè)試結(jié)果無明顯差異，可以提供化合物準(zhǔn)確的分子質(zhì)量和分子式信息，是新藥研發(fā)中藥物分子結(jié)構(gòu)解析的有力工具。

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF MS)；高分辨質(zhì)譜；藥物分析；結(jié)構(gòu)鑒定

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF MS)具有測(cè)定質(zhì)量范圍寬、響應(yīng)速度快、分辨率高以及離子傳輸率高等優(yōu)點(diǎn)[1]。電噴霧(ESI)電離屬于軟電離方式，適用于熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)、極性大的化合物以及蛋白質(zhì)等生物大分子的研究。兩者結(jié)合，即ESI-TOF MS，已成為生物制藥、基因蛋白質(zhì)工程和生物化學(xué)等領(lǐng)域的重要研究工具[2-8]。

近年來，世界醫(yī)藥工業(yè)飛速發(fā)展，新藥的研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，其中天然產(chǎn)物和微生物代謝物是極為重要的新藥開發(fā)資源，從中尋找新結(jié)構(gòu)活性化合物作為先導(dǎo)化合物，以此為基礎(chǔ)開展新藥的合成或半合成研究是化學(xué)藥品投資研發(fā)的熱點(diǎn)[9-10]。不論是先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)還是新藥的合成，目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)解析都是不可或缺的工作[11-12]。質(zhì)譜測(cè)試是藥物分子結(jié)構(gòu)解析的重要手段之一，低分辨質(zhì)譜測(cè)試可以通過正、負(fù)離子檢測(cè)模式初步確定化合物的分子質(zhì)量，而高分辨質(zhì)譜測(cè)試可以通過對(duì)化合物準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)的測(cè)定計(jì)算化合物可能的元素組成。由于高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜可以通過對(duì)化合物準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)的測(cè)定，計(jì)算目標(biāo)化合物可能的元素組成(即分子式)，且具有靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為藥物研發(fā)中化合物結(jié)構(gòu)鑒定的重要工具[13-16]。廣州禾信分析儀器有限公司于2011年自主研發(fā)了高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(搭載ESI源)整機(jī)，該儀器分辨率可達(dá)10 000以上，檢出限為2.5 μg/L(利血平)，質(zhì)量檢測(cè)范圍為30～5 000 Da，可以滿足藥物研發(fā)中各種不同結(jié)構(gòu)及類型化合物的準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定。

本研究擬采用國(guó)產(chǎn)高分辨質(zhì)譜儀對(duì)具有不同結(jié)構(gòu)類型的291種新藥研發(fā)中涉及的天然產(chǎn)物或化學(xué)合成產(chǎn)物進(jìn)行低分辨或高分辨的質(zhì)譜測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上確定其可能的元素組成。通過對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行回訪，并與其他波譜獲得的結(jié)果相比較，確定國(guó)產(chǎn)高分辨質(zhì)譜儀測(cè)量結(jié)果的可靠性，以及其在藥物開發(fā)中的應(yīng)用前景。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

API-TOF MS 10000電噴霧高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀：廣州禾信分析儀器有限公司產(chǎn)品，配備ESI離子源；注射泵：美國(guó)Harvard Apparatus公司產(chǎn)品；ApoloMs質(zhì)譜軟件：廣州禾信分析儀器有限公司產(chǎn)品；ChemDraw軟件：蘇州蘇杰思網(wǎng)絡(luò)有限公司產(chǎn)品。

甲醇、甲酸：均為色譜純，德國(guó)Merck公司產(chǎn)品；實(shí)驗(yàn)用水：杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；三氟乙酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品：美國(guó)Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品。所有樣品均由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所各課題組提供，分別由天然植物提取分離或化學(xué)合成得到。

1.2實(shí)驗(yàn)條件

注射泵參數(shù)：注射器內(nèi)徑3.26 mm，流速15 μL/min。

質(zhì)譜參數(shù)：毛細(xì)管溫度150 ℃；電噴霧離子源(ESI)，正離子模式，離子源電壓4 500 V；負(fù)離子模式，離子源電壓-3 800 V；質(zhì)量分辨率10 000，質(zhì)量掃描范圍m/z50～2 000；高分辨質(zhì)譜測(cè)試采用內(nèi)標(biāo)法，以0.1%三氟醋酸鈉水溶液為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。

流動(dòng)相或樣品溶解的溶劑：正離子檢測(cè)模式下，采用含0.1%甲酸的甲醇-水溶液(4∶1，V/V)；負(fù)離子檢測(cè)模式下，采用甲醇-水溶液(4∶1，V/V)。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用ApoloMs和ChemDraw軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析；利用ApoloMs工作站的質(zhì)量校正功能，根據(jù)三氟乙酸鈉系列離子峰對(duì)得到的目標(biāo)化合物的分子離子峰進(jìn)行質(zhì)量校正，測(cè)定其準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)；再根據(jù)客戶推導(dǎo)的可能的分子式，用ChemDraw軟件計(jì)算其理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)，最終得到實(shí)測(cè)準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)與理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)之間的相對(duì)誤差。

2　結(jié)果與討論

本研究共檢測(cè)各種類型的樣品291個(gè)，其中天然產(chǎn)物87個(gè)，合成產(chǎn)物204個(gè)；對(duì)其中的220個(gè)化合物進(jìn)行高分辨質(zhì)譜測(cè)試，71個(gè)化合物進(jìn)行低分辨質(zhì)譜測(cè)試。測(cè)試結(jié)束后，對(duì)客戶進(jìn)行回訪，詢問該結(jié)果與其他波譜獲得結(jié)果的一致性和能否相互映證等信息。其中，248個(gè)樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與預(yù)期結(jié)果一致。對(duì)與預(yù)期結(jié)果不一致的樣品，在其他商品化的質(zhì)譜儀上進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，只有1個(gè)化合物獲得了目標(biāo)分子離子峰，其余42個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果與在本機(jī)上獲得的結(jié)果一致。通過與客戶溝通分析，總結(jié)了測(cè)試結(jié)果與客戶預(yù)期不一致的原因：1) 合成得到的產(chǎn)物并非是客戶的目標(biāo)化合物，即化學(xué)合成過程有問題；2) 化合物本身的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在測(cè)試前發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化；3) 化合物的純度不夠，需要進(jìn)一步分離純化。

圖1　樣品分子質(zhì)量分布圖Fig.1　Molecular weight distribution of compounds

測(cè)試結(jié)果與目標(biāo)化學(xué)式一致的天然產(chǎn)物有76個(gè)，樣品的結(jié)構(gòu)類型包括糖苷類、生物堿類、黃酮類、苯丙酸類、苯甲酸類、木質(zhì)素類、香豆素類、萜類、核苷類、肽類、烯炔類、苯酞類等；測(cè)試結(jié)果與目標(biāo)化學(xué)式一致的合成產(chǎn)物有172個(gè)，樣品的結(jié)構(gòu)類型主要為天然產(chǎn)物的衍生物，例如吳茱萸堿衍生物、鹽霉素衍生物、小檗堿衍生物、石蒜堿衍生物、黃連堿衍生物等，還包括一些含有苯并呋喃、硫醚鍵、卟啉環(huán)等特征結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。以上248個(gè)樣品的分子質(zhì)量分布范圍較大，主要集中在100～1 000 Da，分布情況示于圖1；其中，分子質(zhì)量最小的樣品為145 Da的氮雜環(huán)化合物，分子質(zhì)量最大的樣品是5 826 Da的門冬胰島素，其質(zhì)譜圖示于圖2。以上結(jié)果說明，該質(zhì)譜儀對(duì)各種不同結(jié)構(gòu)類型的藥物分子、小分子化合物以及生物大分子都具有較好的鑒定能力。

2.1質(zhì)譜解析實(shí)例分析

2.1.1黃酮類化合物本實(shí)驗(yàn)共測(cè)試了25個(gè)黃酮類化合物，以IJB1701和HH-4為例，考察該方法對(duì)黃酮類化合物的分析結(jié)果。其中，IJB1701為黃酮苷類化合物，HH-4為查爾酮類化合物，對(duì)這2個(gè)化合物進(jìn)行高分辨質(zhì)譜測(cè)試的結(jié)果列于表1，對(duì)應(yīng)的高分辨質(zhì)譜圖示于圖3。可以看出，高分辨質(zhì)譜圖峰形良好、信噪比高，其準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示質(zhì)量誤差均小于5×10-6。

注：a.五價(jià)離子；b.四價(jià)離子圖2　門冬胰島素的質(zhì)譜圖Fig.2　Mass spectrums of insulin aspart

編號(hào)分子式分子離子峰理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da實(shí)測(cè)準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da相對(duì)誤差/×10-6IJB1702C22H22O10[M—H]—445.1140445.11420.45HH-4C49H52O28[M+Na]+1111.25371111.25723.15

圖3　黃酮類化合物IJB-1702(a)和HH-4(b)的質(zhì)譜圖Fig.3　Mass spectrums of flavonoids IJB-1702 (a) and HH-4 (b)

該實(shí)驗(yàn)測(cè)試的25個(gè)黃酮類化合物中，HBJ-21為分子質(zhì)量未知的黃酮苷類化合物，通過對(duì)其進(jìn)行正、負(fù)離子模式的低分辨質(zhì)譜測(cè)試來確定分子質(zhì)量，以方便進(jìn)一步的化學(xué)式推導(dǎo)。HBJ-21的質(zhì)譜圖示于圖4?？梢钥闯觯谪?fù)離子檢測(cè)模式下，離子峰m/z625.15豐度最高，且質(zhì)量數(shù)大于625.15的區(qū)域無明顯離子峰，初步推斷m/z625.15為分子離子峰[M—H]—，分子質(zhì)量可能為626；在正離子檢測(cè)模式下，可以觀察到基峰離子m/z649.14，它與m/z626相差23，符合正離子可能為[M+Na]+分子離子峰的推斷。依據(jù)2種離子化模式質(zhì)譜分析的結(jié)果，可以判定該化合物的分子質(zhì)量為626 Da。由客戶反饋意見，并結(jié)合其他波譜數(shù)據(jù)，得知該化合物分子式為C27H30O17，這與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果完全一致。

2.1.2生物堿類化合物本實(shí)驗(yàn)共測(cè)定了109個(gè)生物堿類化合物。其中，石蒜堿具有較好的抗菌、抗病毒、抗腫瘤和抗白血病作用[17-18]；黃連堿具有抑制A型單胺氧化酶、選擇性抑制和雙重抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖、抑制破骨細(xì)胞分化、選擇性調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞中的多藥耐藥蛋白質(zhì)、抗真菌、保護(hù)胃黏膜、保護(hù)心肌等藥理活性[19-20]；吳茱萸次堿具有保護(hù)心臟、降壓、舒血管、抗血栓、抗癌以及抗炎、鎮(zhèn)痛等作用[5]。石蒜堿衍生物L(fēng)Y-1、LY-2，黃連堿衍生物XMA-33、XMA-64和吳茱萸次堿衍生物L(fēng)-6和L-7在正離子檢測(cè)模式下的測(cè)試結(jié)果列于表2，吳茱萸次堿衍生物L(fēng)-6和L-7的質(zhì)譜圖示于圖5。

圖4　黃酮類化合物HBJ-21在正離子(a)和負(fù)離子(b)檢測(cè)模式下的質(zhì)譜圖Fig.4　Mass spectrums of flavonoids HBJ-21 in positive (a) and negative (b) ion detection modes

樣品編號(hào)分子式分子離子峰理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da實(shí)測(cè)準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da相對(duì)誤差/×10-6LY-1C16H17NO4[M+H]+288.1230288.12310.35LY-2C16H19NO4[M+H]+290.1387290.13860.34XMA-33C28H22N2O6·HCl[M+H]+483.1551483.15530.41XMA-64C27H19F3N2O4·HCl[M+H]+493.1370493.13791.83L-6C18H12ClN3O[M+H]+322.0742322.07410.31L-7C18H12BrN3O[M+H]+366.0236366.02223.82

圖5　生物堿類化合物L(fēng)-6(a)和L-7(b)的高分辨質(zhì)譜圖Fig.5　High resolution mass spectrums of alkaloids L-6 (a) and L-7 (b)

由圖5可知：L-6化合物含有氯元素，該化合物中氯元素的同位素豐度比與自然界的氯元素同位素豐度比(約3∶1)一致；而L-7化合物含有溴元素，同樣，該化合物中溴元素的同位素豐度比與自然界的溴元素同位素豐度比一致。這說明該質(zhì)譜儀能夠準(zhǔn)確測(cè)定化合物的分子質(zhì)量及同位素豐度信息。

2.1.3苯丙素類化合物苯丙素類化合物主要分為苯丙酸、香豆素、木質(zhì)素3大類。本研究對(duì)13個(gè)苯丙素類化合物進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，其中，XK-24化學(xué)式為C16H18O9，屬于苯丙酸類化合物，低分辨質(zhì)譜中觀察到的分子離子峰為[M+Na]+；XK-27化學(xué)式為C15H16O9，屬于香豆素類化合物，低分辨質(zhì)譜中觀察到的分子離子峰為[M—H]-。XK-24和XK-27的低分辨質(zhì)譜圖示于圖6。

2.1.4木質(zhì)素類化合物Sjj-w76和sjj-w96為木質(zhì)素類化合物，對(duì)其進(jìn)行高分辨質(zhì)譜測(cè)試，其結(jié)果列于表3，質(zhì)譜圖示于圖7。

圖6　苯丙素類化合物XK-24(a)和XK-27(b)的低分辨質(zhì)譜圖Fig.6　Low resolution mass spectrums of phenylpropanoids XK-24 (a) and XK-27 (b)

編號(hào)分子式分子離子峰理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da實(shí)測(cè)準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)/Da相對(duì)誤差/×10-6sjj-w76C17H18O9[M—H]-365.0878365.08831.37sjj-w96C32H38O20[M+Na]+765.1849765.18470.26

圖7　木質(zhì)素類化合物sjj-w76(a)和sjj-w96(b)的高分辨質(zhì)譜圖Fig.7　High resolution mass spectrums of lignins sjj-w76 (a) and sjj-w96 (b)

2.2高分辨質(zhì)譜測(cè)試的準(zhǔn)確性

本實(shí)驗(yàn)對(duì)220種化合物進(jìn)行高分辨質(zhì)譜測(cè)試，以考察該儀器對(duì)化合物準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定的準(zhǔn)確性。通過分析，證實(shí)了其中202種樣品的結(jié)構(gòu)推導(dǎo)是正確的，它們的相對(duì)誤差均小于5×10-6，其分布示于圖8。可以看出，在202種樣品中，大多數(shù)化合物的質(zhì)量相對(duì)誤差均小于2.5×10-6，占76.7%。這表明國(guó)產(chǎn)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀在化合物精確分子質(zhì)量測(cè)試中具有較高的準(zhǔn)確度，可以很好地區(qū)分不同元素組成且質(zhì)量數(shù)相近的化合物。

圖8　202種化合物的相對(duì)誤差分布圖Fig.8　Relative error distribution of 202 detected compounds

為了進(jìn)一步驗(yàn)證國(guó)產(chǎn)高分辨質(zhì)譜儀測(cè)試的準(zhǔn)確性，本研究采用API-TOF MS 10000電噴霧高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀與美國(guó)AB Sciex公司的QSTAR Elite型Q/TOF高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀，分別對(duì)抗癌藥馬來酸阿法替尼和降糖藥利格列汀雜質(zhì)進(jìn)行高分辨質(zhì)譜分析，結(jié)果示于圖9和圖10。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩款儀器的分辨率均為10 000，由QSTAR Elite和API-TOF MS 10000測(cè)試得到的馬來酸阿法替尼和利格列汀雜質(zhì)的準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)與理論準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)之間的相對(duì)誤差分別為3.65×10-6、1.74×10-6和1.03×10-6、1.56×10-6，均小于5×10-6。另外，QSTAR Elite和API-TOF MS 10000測(cè)試得到的馬來酸阿法替尼和利格列汀雜質(zhì)的準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)之間的相對(duì)誤差分別為2.47×10-6和3.13×10-6。由此可以判斷，國(guó)產(chǎn)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀與國(guó)際同類儀器對(duì)藥物分子準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)的測(cè)試結(jié)果無顯著差異，都可為藥物分子結(jié)構(gòu)鑒定提供可靠信息。

圖9　馬來酸阿法替尼(a)和利格列汀雜質(zhì)(b)的QSTAR Elite高分辨質(zhì)譜圖Fig.9　QSTAR Elite high resolution mass spectrums of afatinib dimaleate (a) and linagliptin impurity (b)

圖10　馬來酸阿法替尼(a)和利格列汀雜質(zhì)(b)的API-TOF MS 10000高分辨質(zhì)譜圖Fig.10　API-TOF MS 10000 high resolution mass spectrums of afatinib dimaleate (a) and linagliptin impurity (b)

3　結(jié)論

本研究采用的國(guó)產(chǎn)API-TOF MS 10000高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀具有正、負(fù)離子兩種檢測(cè)模式，可對(duì)化合物進(jìn)行低分辨和高分辨的質(zhì)譜測(cè)試。該儀器可以測(cè)定各種類型的小分子天然產(chǎn)物或合成物，也可以測(cè)定大分子蛋白質(zhì)，適用于多種藥物結(jié)構(gòu)的解析。此外，該質(zhì)譜儀具有同位素遵從性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，高分辨測(cè)試結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度，所有樣品的測(cè)定準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)與理論質(zhì)量數(shù)的相對(duì)誤差都能控制在5×10-6以內(nèi)。綜上，API-TOF MS 10000質(zhì)譜儀能夠提供準(zhǔn)確的分子質(zhì)量和分子式信息，是藥物分子結(jié)構(gòu)解析鑒定的重要工具，在新藥研發(fā)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

[1]WILLIAMSON L N, BARTLETT M G. Quantitative gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry: A review[J]. Biomedical Chromatography, 2007, 21(7): 664-669.

[2]郭長(zhǎng)娟，黃正旭，高偉，等. 大氣壓離子源真空接口的研制及其在電噴霧電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀上的應(yīng)用[J]. 分析儀器，2007,(2):17-21.

GUO Changjuan, HUANG Zhengxu, GAO Wei, et al. Design of an atmospheric pressure ionization vacuum interface and its application on electrospray ionization time-of-flight mass spectrometer[J]. Analytical Instrumentation, 2007, (2): 17-21(in Chinese).

[3]賈韋韜，許國(guó)賓，姚均，等. 高效液相色譜檢測(cè)器——高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的研制[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2006,27(3):129-134.

JIA Weitao, XU Guobin, YAO Jun, et al. Development of TOF-MS used as the detector of HPLC[J]. Jourmal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2006, 27(3): 129-134(in Chinese).

[4]莫婷，胡帆，朱輝，等. 臺(tái)式大氣壓離子源飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的研制及性能表征[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào),2014,33(3):307-312.

MO Ting, HU Fan, ZHU Hui, et al. Development and characterization of a desktop time-of-flight mass spectrometer with atmospheric pressure ionization[J]. Journal of Instrumental Analysis, 2014, 33(3): 307-312(in Chinese).

[5]胡長(zhǎng)平，李元建. 吳茱萸堿和吳茱萸次堿的藥理學(xué)研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2003,19(10):1 084-1 087.

HU Changping, LI Yuanjian. Research progress in pharmacological actions of evodiamine and rutaecarpine[J]. Chinese Pharmacological Bulletin, 2003, 19(10): 1 084-1 087(in Chinese).

[6]郭長(zhǎng)娟,黃正旭,陳華勇,等. 飛行時(shí)間質(zhì)譜儀國(guó)內(nèi)研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代儀器，2007,(4):23-26.

GUO Changjuan, HUANG Zhengxu, CHEN Huayong, et al. The develoment and status of domestic time-of-flight mass spectrometer[J]. Modern Instruments, 2007, (4): 23-26(in Chinese).

[7]杭緯,楊芃原,楊成隆,等. 瞬短脈沖輝光放電飛行時(shí)間質(zhì)譜儀[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),1995,16(3):9-14.

HANG Wei, YANG Pengyuan, YANG Chenglong, et al. Micro-second pulsed glow discharge time-of-flight mass spectrometer[J]. Jourmal of Chinese Mass Spectrometry Society, 1995, 16(3): 9-14(in Chinese).

[8]GUILHAUS M. Principles and instrumentation in time-of-flight mass spectrometry[J]. J Mass Spectrom, 1995, 30(11): 1 519-1 532.

[9]WANG Y. Needs for new plant-derived pharmaceuticals in the postgenome era: An industrial view in drug research and development[J]. Phytochemistry Reviews, 2008, 7(3): 395-406.

[10]陳彬,孔繼烈. 天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析中質(zhì)譜與核磁共振技術(shù)應(yīng)用新進(jìn)展[J]. 化學(xué)進(jìn)展,2004,16(6):863-870.

CHEN Bin, KONG Jilie. MS and NMR technologies progress in the analysis of natural products[J]. Progress in Chemistry, 2004, 16(6): 863-870(in Chinese).

[11]尚慧杰. 中藥新藥開發(fā)中應(yīng)注意的問題研究[J]. 亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥,2014,10(2):56-57.

SHANG Huijie. Study on matters needing attention in the development of new drug of TCM[J]. Asia-Pacific Traditional Medicine, 2014, 10(2): 56-57(in Chinese).

[12]ZHAO Y, KANG L, YU H, et al. Structure characterization and identification of steroidal saponins from the rhizomes ofAnemarrhenaasphodeloidesby ultra performance liquid chromatography and hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J]. International Journal of Mass Spectrometry, 2013, 341/342(5): 7-17.

[13]HOFFMANN E D, CHARETTE J J, STROOBANT V, et al. Mass spectrometry principles and applications[M]. England: John Wiley & Sons Ltd, 2001.

[14]LIAO W, DRAPER W M, PERERA S K. Identification of unknowns in atmospheric pressure ionization mass spectrometry using a mass to structure search engine[J]. Analytical Chemistry, 2008, 80(20): 7 765-7 777.

[15]梁乾德，王紅霞，李衛(wèi)華，等. 直接輸注電噴霧電離四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜在十六種中藥來源化合物定性分析中的應(yīng)用[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2004,25(4)：209-216.

LIANG Qiande, WANG Hongxia, LI Weihua, et al. Application of direct infusion electrospray ionization quadrupole time-of-flight mass spectrometry in qualitative analysis of sixteen compounds from traditional chinese medicine[J]. Jourmal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2004, 25(4): 209-216(in Chinese).

[16]KEBARLE P, TANG L. From ions in solution to ions in the gas phase-the mechanism of electrospray mass spectrometry[J]. Analytical Chemistry, 1993, 65(22): 972A-986A.

[17]李健，于淼，高世勇，等.石蒜科植物中生物堿的藥理作用研究[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014,30(2):168-171.

LI Jian, YU Miao, GAO Shiyong, et al. Research on pharmacological effects of alkaloids from Amaryllidaceae[J]. Journal of Harbin University of Commerce: Natural Sciences Edition, 2014, 30(2): 168-171(in Chinese).

[18]LAMORAL-THEYS D, ANDOLFI A, van GOIETSENOVEN G, et al. Lycorine, the main phenanthridineAmaryllidaceaealkaloid, exhibits significant antitumor activity in cancer cells that display resistance to proapoptotic stimuli: An investigation of structure-activity relationship and mechanistic insight[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2009, 52(20): 6 244-6 256.

[19]張志輝，鄧安珺，于金倩，等.黃連堿藥理活性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)中藥雜志，2013,38(17):2 750-2 754.

ZHANG Zhihui, DENG Anjun, YU Jinqian, et al. Advance in studies on pharmacological activity of coptisine hydrochloride[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2013, 38(17): 2 750-2 754(in Chinese).

[20]ZHANG Z H, ZHANG H J, DENG A J, et al. Synthesis and structure: Activity relationships of quaternary coptisine derivatives as potential anti-ulcerative colitis agents[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2015, 58(18): 7 557-7 571.

Analysis of Pharmaceutical Molecules for Structure Identification by Domestic High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometer

HUANG Jian-peng1,2, HE Jiu-ming3, ZHU Hui4, LI Tie-gang3,HUANG Zheng-xu1, MO Ting4, LI Mei1

(1.InstituteofAtmosphericEnvironmentalSafetyandPollutionControl,Ji′nanUniversity,Guangzhou510632,China;2.BeijingHexinScientificInstrumentCompanyLimited,Beijing100081,China;3.InstituteofMaterialMedical,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,Beijing100050,China; 4.GuangzhouHexinAnalyticalInstrumentCompanyLimited,Guangzhou510535,China)

Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry (ESI-TOF MS) is one of the important tools for structure identification of molecules in drug research and development, in particular, the accuracy mass measured by high-resolution mass spectrometer can provide the information regard to elemental composition for the test compound. In recent years, with the rapid development of pharmaceutical industry, the demand for high-resolution mass spectrometer is increasing in the field of pharmaceutical research and development. The self-developed high-resolution time-of-flight mass spectrometer API-TOF MS 10000 has been designed in Guangzhou on 2011. The mass resolution of 10 000 can be achieved and the instrument detection limit is less than 2.5 μg/L (reserpine), mass ranges cover 30-5 000 Da. In order to verify the performance of this equipment for structure identification and the determining accurate mass of drug molecules, 291 natural products and synthesis products were analyzed on API-TOF MS 10000. Sodium trifluoroacetate was used as internal standard substance to calibrate the instrument, and the relative mass error was obtained by comparing the measured and theoretical mass. The molecular weights of 248 compounds determined by the machine are accord with their identified results, which have a large range of molecular weight from 145 to 5 826 Da. And the 248 compounds cover most of the chemical structure of natural products, such as flavonoids, alkaloids, lignins, phenylpropanoids, coumarins and so on. Accurate mass measurements were performed to confirm 202 compounds’ formula. The results reveal that all the relative mass error is less than 5×10-6, 76.7% of the relative mass error is less than 2.5×10-6. Other results (43 compounds) were inconsistent with the expected structure indicating the original proposed structure was wrong and the other spectra were also provided information to demonstrate the point. In conclusion, the domestic time-of-flight mass spectrometer can accurately determine the mass of drug molecules and isotope abundance ratio, and it has been demonstrated as a powerful tool to provide the molecule and formula information for structure elucidation of pharmaceutical molecules.

time-of-flight mass spectrometry (TOF MS); high-resolution mass spectrometer; pharmaceutical analysis; structure identification

2015-11-10;

2016-03-25

國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(2011YQ170067)；廣東省自然基金(2015A030313339)；廣東省科技創(chuàng)新青年拔尖人才項(xiàng)目(2014TQ01X190)；廣東省工程中心建設(shè)項(xiàng)目(2015B0903029)資助

黃建鵬(1980—)，女(漢族)，北京人，助理研究員，從事質(zhì)譜應(yīng)用研發(fā)。E-mail: apsorc@aliyun.com

李梅(1980—)，女(漢族)，山東人，助理研究員，從事質(zhì)譜應(yīng)用方法開發(fā)和大氣環(huán)境科學(xué)研究。E-mail: limei2007@163.com

O657.63

A

1004-2997(2016)05-0431-09

10.7538/zpxb.youxian.2016.0024

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-07-05；網(wǎng)絡(luò)出版地址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/11.2979.TH.20160705.1405.028.html