ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径

梁现蕊，郭子立，俞传明

(浙江工业大学药学院，绿色制药技术与装备教育部重点实验室，浙江 杭州 310014)

ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径

梁现蕊，郭子立，俞传明

(浙江工业大学药学院，绿色制药技术与装备教育部重点实验室，浙江 杭州 310014)

为了研究N-取代邻苯二甲酰亚胺类衍生物的质谱裂解行为，应用电喷雾-四极杆-飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF-MS/MS)，在正离子模式下研究了5种N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的质谱裂解行为，并对其质谱裂解途径进行解析，为表征该类化合物提供了依据。实验发现该5种化合物具有相似的裂解途径，即丢失化合物母核N-羟基邻苯二甲酰亚胺，甲醇和CO等中性小分子。化合物1～4的特征离子为丢失N-羟基邻苯二甲酰亚胺和甲醇产生的离子；化合物5的特征离子为丢失N-羟基邻苯二甲酰亚胺产生的类似于卓鎓离子结构的离子，该特征离子继续丢失甲醇和CO，最后卓鎓离子继续开裂丢失一分子C2H2。

裂解途径；N-取代邻苯二甲酰亚胺；电喷雾-四极杆-飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF-MS/MS)

随着现代分析技术的发展，质谱技术在化合物结构研究中的应用日渐广泛，尤其是近年来发展并完善起来的一种新型离子化分析技术，即电喷雾(ESI)技术[1-2]。作为一种新的软电离技术，ESI源中化合物离子化行为不同于传统的电子轰击(EI)源[3]，它的一级全扫描质谱通常不会产生碎片离子，但可以获得化合物的相对分子质量信息；而MS/MS则能提供比较丰富的碎片信息，借助这些碎片信息可以推断化合物的相关结构，因此得到了研究者的广泛关注[4-9]。由于受分辨率的影响，很多化合物的分析研究都受到限制，直到飞行时间质谱的出现，分辨率的问题才得以解决[10-11]。

3-羟基异噁唑类衍生物是一种极为重要的杂环化合物，受到很多学者的探索和研究。该类化合物具有显著的生物活性，如从蘑菇毒蝇伞分离提纯出来的蝇蕈醇(镇静药，止吐药)和鹅膏蕈氨酸。蝇蕈醇是非选择性的GABAA受体激动剂[12]，并以其为母核开发出具有特殊临床活性的GABA吸收抑制剂THPO[13]；鹅膏蕈氨酸能够非选择性的干扰所有(S)-谷氨酸受体[14]。此外，3-羟基异噁唑类衍生物还被开发为除草剂、杀菌剂和广谱杀虫剂，如立枯灵和异噁唑磷是已开发上市的农用化学品[15]。N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物作为合成4,5-二氢-3-羟基异噁唑衍生物的关键中间体，对其进行研究显得尤其重要。

N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解机理目前还没有文献报道，为此本研究利用电喷雾-四极杆-飞行时间质谱的高分辨性能及其串联质谱功能，对5种结构相似的N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物进行质谱分析。

1 实验部分

1.1主要试剂与仪器

实验所用的N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物1～5均为实验室合成[16]，其结构式示于图1，已经NMR、IR、UV和MS确证。甲醇(HPLC纯)：德国Merck公司产品；Agilent 6540 QTOF质谱仪：美国Agilent公司产品，配有Mass Hunter数据处理系统、Agilent 1260 HPLC自动进样器。

图1 N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的结构Fig.1 The structures of N-substituted phthalimide derivatives

1.2质谱分析条件

复合电喷雾电离源(Dual ESI)；毛细管电压：3.5 kV；干燥气流速：10 L/min；雾化气压力：2.8×105Pa；毛细管温度：350 ℃；碰撞气体：氦气；甲醇为溶剂，Agilent 1260 HPLC自动进样器进样；进样速度：0.2 mL/min；检测方式：正离子模式；化合物4的碎裂电压：120 V，其余化合物的碎裂电压：150 V；CID能量：0～30 eV。

1.3实验方法

分别配制化合物的甲醇溶液置于自动进样器中，用Agilent 1260 HPLC进样器直接导入Dual ESI电离源，正离子模式检测。将得到的待测物[M+H]+准分子离子作为母离子进行MS/MS分析，以用于化合物裂解规律的研究。

2 结果与讨论

2.15种化合物的一级全扫描质谱

采用电喷雾离子源，在正离子检测模式下，对5种N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物进行一级质谱全扫描分析，检测结果列于表1。所有样品均可观察到[M+1]+准分子离子峰。

2.25种化合物的二级质谱结果

为进一步研究其质谱的裂解途径，在正离子检测模式下，分别对各准分子离子进行二级质谱(MS/MS)分析，所产生的产物离子丰度以及可能的元素组成列于表2。

表1 5种化合物的一级质谱数据

表2 主要的产物离子及其元素组成

2.3MS/MS结果分析及裂解途径研究

化合物1～4的裂解途径示于图2。化合物1～3经历了图2中路径I的裂解途径。由实验数据得出，3个化合物的特征碎片离子(基峰)均为丢失甲醇和N-羟基邻苯二甲酰亚胺后所产生的离子。由实验路径I可以看出：化合物首先丢失一分子甲醇，正电荷转移到了羰基碳上[17-18]，生成了离子a；离子a进一步通过苯环邻位氢原子的转移而导致丢失母核N-羟基邻苯二甲酰亚胺，形成一个具有五元环结构的离子b；离子b中含有的羰基结构很容易发生脱羧反应丢失CO[19-20]，从而生成离子c。

化合物4经历了如图2中路径II的裂解途径，即化合物首先丢失N-羟基邻苯二甲酰亚胺，然后连续丢失甲醇得到特征碎片离子(基峰)b’，最后丢失CO，生成离子c。化合物4不同于上述3个化合物，即首先丢失N-羟基邻苯二甲酰亚胺，之后丢失甲醇，这是由于苯环上的氯与苯环和侧链羰基形成了一个大的共轭体系，使得甲醇离去变得相对较难。

化合物5的裂解途径与化合物1～3的裂解途径相同，不同的是化合物5的芳环侧链较其它化合物的芳环侧链长，所以脱母核所成的环为类似卓鎓结构的七元环离子，该离子具有比较高的稳定性，同时该七元环离子还能进一步开裂，脱去一分子的乙炔分子[21]，形成m/z179.025 6离子。至于离子m/z199.075 1的形成则是由于化合物5的芳环侧链上含有氯原子，在成环的同时脱氯形成该离子，其裂解途径示于图3。

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

图3 化合物5的裂解途径Fig.3 Cleavage progress of compound 5

3 结论

本工作应用电喷雾-四极杆-飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF-MS/MS)研究了N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径。5种化合物在正离子模式检测下能给出较丰富的结构信息。二级质谱实验结果表明：所研究的5种化合物均易丢失中性分子甲醇，N-羟基邻苯二甲酰亚胺和CO。化合物1～4的特征离子为丢失N-羟基邻苯二甲酰亚胺和甲醇产生的离子；而化合物5的特征离子为丢失甲醇所产生的离子，这是因为化合物5的芳环侧链较长且含有共轭结构，所以能够形成类似于卓鎓结构的七元环离子，然后卓鎓离子继续开裂丢失一分子的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

国家自然科学基金(21206148)资助

梁现蕊(1975～)，女，山东临沂人，副教授，从事药物结构分析研究。E-mail: liangxrvicky@zjut.edu.cn