几种4-氨基吡啶衍生物的多级质谱裂解途径

方 华，谢全灵，黄晓燕，晋文慧，张怡评，洪 专

(国家海洋局 第三海洋研究所，福建 厦门 361005)

4-氨基吡啶(4-AP)能促使中枢乙酰胆碱酶从神经末段释放，它具有收缩血管、提高血压、刺激呼吸和加快心率的作用，可能成为拮抗海洋生物毒素TTX中毒的解毒剂[1-8]. 为增强4-AP对TTX解毒作用的生物活性，降低大剂量4-AP对机体正常细胞造成的损伤，合成了一系列4-AP衍生物，经小鼠体外活性测试，发现所合成的磷酰化丙氨酸-4-氨基吡啶衍生物能大幅提升TTX中毒小鼠的存活时间，具有开发成为新型TTX解毒药物的潜力. ESI-MSn可以选择性对某一碎片离子进行进一步的分析，多级质谱分析是鉴定化合物结构的一种十分重要的方法，它可以确认母离子和子离子之间的归属. ESI-MS广泛用于化合物碎片解析和机理研究[9-12]. 为了进一步开展4-AP类衍生物在小鼠体内的药物代谢机理研究，本文作者进行了ESI-MS/MS法研究4-AP衍生物在生理盐水条件下的电喷雾质谱裂解规律，提出这些化合物的裂解途径，对离子重排峰m/z= 95，推测了其重排的机理.

1 试验部分

1.1 仪器与装置

Bruker Esquire-3000电喷雾离子阱多级质谱仪：德国布鲁克道尔顿公司产品，检测范围至m/z6 000，Cole-Parmer Model 74900 syringe pump进样泵，美国Cole-Parmer 公司产品.

1.2 主要试剂

根据文献[13-15]方法合成一系列N-二异丙基磷酰化氨基酸-N-4-氨基吡啶的化合物(C1-C6)，合成路线如图1所示，产物经核磁、红外、高分辨质谱鉴定. 实验用水为Millipore纯水机生产的超纯水.

CompoundsR1R2CompoundsR1R2C1-CH3-HC2-CH2Ph-HC3-CH(CH3)CH2CH3-HC4-CH2CH(CH3)2-HC5-CH(CH3)2-HC6-CH3-Cl

图1化合物C1-C6的合成路线
Fig.1 Synthetic pathway of compoundsC1-C6

1.3 质谱条件

采用ESI离子源：喷雾电压4 000 V，毛细管温度300 ℃；喷雾气(N2)压力：7 psi；干燥气(N2)流速：4 L·min-1；进样速度4 μL·min-1. 取适量样品溶于生理盐水中，采用直接进样法进行点喷雾质谱研究.

2 结果与讨论

表1列出化合物C1-C5加氢离子的电喷雾多级质谱碎片离子及相对丰度. 从表1可以看出，对化合物C1-C5加氢母离子进行电子轰击时，可以得到以下主要的碎片离子：a离子[m-42]+、b离子[m-122]+、c离子[m-164]+、d离子[m-206]+和e 离子m/z= 95. a碎片是母离子在电子的轰击作用下失去一分子丙烯得到[m-C3H6]+的离子峰，b碎片是C-C (与羰基相连的碳原子)键发生断裂而失去一分子吡啶甲酰胺分子后得到的离子峰 [m-NC5H4NHCHO]+. 为了进一步分析c碎片的分子结构，有必要对二级离子碎片作第三级电子轰击. 以化合物C4为例说明此4-AP衍生物化合物的裂解规律. 对C4的分子离子峰m/z= 372作二级质谱轰击得到m/z= 330 (a离子[m-42]+)，250 (b离子[m-122]+)，208 (c离子[m-164]+)和166 (d离子[m-206]+)的碎片离子峰，a离子m/z= 330是母离子失去一分子丙烯的碎片峰，对它作三级质谱轰击得到的是再失去一分子单异丙基亚磷酸酯片段的c碎片离子m/z= 208 (如图2所示)，同时，b离子m/z= 250是母离子失去一分子吡啶甲酰胺分子的碎片峰，对它作三级质谱轰击将得到接连失去两分子丙烯的c′ 碎片离子m/z= 208和d碎片离子m/z= 166.

碰巧的是c和c′的碎片离子都是m/z= 208，为了证实它们所对应的离子结构完全不一样，在4-AP的芳香环上引入一个氯原子取代基合成了4-AP衍生物C6化合物. 对C6的分子离子峰m/z= 364作二级质谱轰击得到m/z= 322 ( [m-C3H6]+)，280 ([m- C6H12]+)，200 ([m-C6H13O3P]+)，129 (2-氯-4-氨基吡啶加氢碎片离子)，208 ([m-C6H5ClN2O]+)，166 ([m-C9H11ClN2O]+)和124 ([m-C12H17ClN2O]+). 离子m/z= 322是母离子失去一分子丙烯的碎片峰，而离子m/z= 280是母离子同时失去两分子丙烯的碎片峰，离子m/z= 200是母离子失去一分子二异丙基亚磷酸酯(DiPP)后的碎片离子峰，离子m/z=129是2-氯-4-氨基吡啶加氢碎片离子(如图3所示). 同时，母离子也可以从另一边的键断裂，离子m/z= 208是母离子失去一分子2-氯吡啶甲酰胺分子的碎片峰，对它做三级质谱轰击将得到接连失去两分子丙烯的碎片离子m/z= 166和d碎片离子m/z= 124.

表1 化合物C1-C5加氢离子的电喷雾多级质谱碎片离子及丰度(%)Table 1 ESI-MS/MS of [M+H]+ ions and abundance (%) of compounds C1-C5

图2 化合物C4的 [M+H]+ 离子的多级质谱ESI-MS/MS裂解规律Fig.2 Fragmentation pattern obtained from the product ion scan of the protonated molecules from compounds C4

e′碎片离子m/z= 95是一个离子重排峰，其离子形成的可能机理如图4所示. 我们推测其重排的机理如下，首先，与N相连的C原子上的H通过质子转移进攻磷酰基上的O原子，同时碳负离子与磷正离子形成P-C键，得到三圆环氮鎓的中间过渡态，此过渡态很不稳定，P-N键易断裂，形成亚胺离子，亚胺离子的双键打开与磷羟基形成C-O键，同时失去氨基酸侧链与氮原子组成的三元环分子，得到m/z= 95的碎片离子峰，由于此离子含有磷酰基有质谱增敏效应，所以在多级质谱图中表现出的是基峰[16-20].

图3 化合物C6加氢的二级质谱图Fig.3 ESI-MS/MS of the protonated adducts of compound C6

图4 化合物C1-C5的e′碎片离子m/z = 95形成的可能机理Fig.4 Possible rearrangement mechanism for the product ion e′ m/z = 95 from compounds C1-C5

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