蛇菰宁在正/负离子模式下ESI-MS/MS的裂解途径研究

王天山

（海南师范大学 化学与化工学院，海南 海口 571158）

新木脂素类化合物是比较常见的植物次生代谢产物，其生源合成与木脂素类化合物一样，都是由2分子的苯丙素通过氧化耦合而成的，在化学结构上两者的差异主要表现在新木脂素类化合物的C-8和C-8'不是直接键合而成的。根据苯丙素单元聚合的形式不同，新木脂素存在15种亚结构[1]，其中苯骈二氢呋喃类新木脂素是由2 个苯丙素分子的C-8 和C-3'直接键合，C-7 和C-4'通过氧桥环合形成二氢呋喃五元环（图1）[2]。此类化合物具有抗病毒消炎等生物活性，在传统中药仙鹤草（Agrimonia pilosa）、圆齿野鸦椿（Euscaphis konishiiHayata）、皂角刺（Gleditsiae spina）、对萼猕猴桃（Actinidia valvataDunn.）等的提取物中均发现该类型新木脂素[3-6]。

图1 苯骈二氢呋喃新木脂素的化学骨架（a）以及蛇菰宁的化学结构（b）Figure 1 Backbone of dihydrobenzofuran neolignan(a)and structure of balanophonin(b)

此类物质的化学结构主要是采用一维和二维核磁共振谱（NMR）结合质谱（MS）的方法鉴定，而关于化合物中手性碳的绝对构型则可用圆二色谱法（CD）确定[7]。除此之外，还可以用串联质谱法（MS/MS）进行化合物结构的快速解析鉴定。本研究选择苯骈二氢呋喃新木脂素型化合物蛇菰宁作为实验样品（图1），采用电喷雾质谱在正/负离子全扫描的模式下测定各种准分子离子的二级质谱，根据这些质谱裂解的数据分析此类化合物的裂解途径，为同类型化合物的质谱鉴定提供可靠的解析方法。该方法的优点是质谱可以跟高效液相色谱或者气相色谱联用，经过色谱分离后在线使用质谱法鉴定单体化合物的化学结构。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

Esquire HCT 型电喷雾高容量离子阱质谱仪，德国Bruker 公司；XO-5200DB 型超声波清洗机，南京先欧仪器制造有限公司；有机相微孔滤膜（0.45µm孔径），天津市津腾实验设备有限公司。蛇菰宁由海南师范大学热带药用资源化学教育部重点实验室提供；色谱级甲醇，MACRON精细化工上海公司。

1.2 质谱条件

离子源：电喷雾离子源（ESI）。扫描模式：正/负离子；扫描范围：m/z50～500；控制软件：Esquire Control；喷雾气压力：7×104Pa；干燥气（N2）流速：8 L/min；干燥气温度：300 ℃；毛细管温度：350 ℃；半自动进样速度：4µL/min；源电压等由操作系统自动优化。

1.3 供试液的配制

称取0.9 mg的蛇菰宁实验样品置于1.5 mL的甲醇里面，超声溶解后再过滤处理。样品溶液放在药品储藏箱中4 ℃保存，待用。

2 结果与讨论

实验样品蛇菰宁采用电喷雾质谱分别在正离子和负离子扫描模式下进行一级质谱扫描（质量范围m/z50～500），获得正离子的准分子离子为m/z379[M+Na]+，负离子的准分子离子为m/z337[M-H-H2O]-。这2个准分子离子受到碰撞诱导解离（CID）而碎裂，在二级质谱中能够提供比较丰富的裂解碎片信息，可以为蛇菰宁及其结构类似物的解析鉴定提供数据依据。

2.1 正离子模式的裂解途径

样品受到碰撞诱导解离后表现出主要官能团的断裂。分析二级质谱（MS2）数据（图2）发现，该化合物从二氢呋喃环单元分别脱水和丢失2 个H2分子而生成m/z361 和375 离子，形成双键与苯环共轭。准分子离子m/z379 [M+Na]+依次从C-8'位醛基和C-8 位羟甲基丢失2 个HCHO 分子而生成m/z349 [M+Na-HCHO]+和319 [M+Na-2HCHO]+碎片离子。另外，还发现准分子离子连续断裂2 个CH3OH 分子得到m/z347[M+Na-CH3OH]+和315[M+Na-2CH3OH]+碎片离子，其中丢失第二个CH3OH 分子证明了存在苯环邻位取代的羟基和甲氧基结构；在相同的结构单元中，离子m/z347 裂解掉CH3ONa 再脱水就可以生成m/z293[M+Na-CH3OH-CH3ONa]+和275 [M+Na-CH3OH-CH3ONa-H2O]+离子。另外，加合离子Na+诱导氧代丙烯基裂解产生m/z301 的碎片离子。得到的碎片离子和丢失的中性分子表征了二氢呋喃环上的羟甲基、苯环邻位取代的羟基和甲氧基以及C-1'位氧代丙烯基的结构单元。蛇菰宁在正离子模式下可能的裂解途径见图3。

图2 碰撞诱导解离m/z 379[M+Na]+的碎片离子串联质谱图Figure 2 Fragmentation ions tandem spectrum of m/z 379[M+Na]+by collision-induced dissociation

图3 蛇菰宁在正离子模式下[M+Na]+可能的裂解模式Figure 3 Possible fragmentation pattern of[M+Na]+in positive ion mode for balanophonin

2.2 负离子模式的裂解途径

负离子模式观察到的是脱水后的准分子离子，即m/z337[M-H-H2O]-，它产生的碎片离子比较少（图4），但这些信息反映出苯骈二氢呋喃新木脂素骨架的开裂（图5）。准分子离子m/z337 从右边苯丙素单元裂解甲基或者丢失1 个HCHO 分子后，在呋喃环发生开裂生成三元环氧型离子m/z177。呋喃环的开裂反应为此类化合物骨架的鉴定提供了重要的信息。

图4 碰撞诱导解离m/z 337[M-H-H2O]-的碎片离子串联质谱图Figure 4 Fragmentation ions tandem spectrum of m/z 337[M-H-H2O]-by collision-induced dissociation

3 结论

采用电喷雾串联质谱法研究蛇菰宁在正/负离子模式下的质谱裂解途径。实验结果显示，正离子模式下的二级质谱信息反映的是化合物主要官能团的裂解，例如C-8位的羟甲基可以脱水也可以丢失甲醇分子，C-1'位的氧代丙烯基既可以丢失甲醛分子亦可以裂解掉整个—氧代丙烯基片段，而苯环上邻位二取代的羟基和甲氧基可以裂解掉甲醇分子而生成环氧型离子；负离子模式下的二级质谱信息反映的是化合物骨架中二氢呋喃环的开裂。所有这些质谱裂解信息可为这种新木脂素类化合物的结构鉴定提供参考。