摘要:采用气相色谱质谱（GC/MS）研究了八种秋水仙碱类生物碱化合物的质谱裂解途径和机理。发现部分碎片离子一致，其主要的裂解途径是通过四元环过渡态氢重排失去侧链生成离子m/z340，由于结构中的七元环上有羰基，而七元环相对来讲没有六元环稳定，所以其会进一步失去羰基的CO生成离子m/z 312，保持了较高的稳定性，所以在质谱图上表现出较高的丰度，同时化合物还通过失去甲氧基自由基及甲基自由基得到其他对应的碎片离子峰。

关键词:秋水仙碱；裂解规律；气质联用；生物碱

秋水仙碱类生物碱是一类很重要的有机化合物，秋水仙碱是1820年于百合科植物秋水仙中发现的一种重要的卓酚酮类生物碱(1)。由于秋水仙碱及其类似物的特殊生理活性和药用价值，它们一直受到广泛的关注。因其特殊的结构和强抗癌活性,近几年有关秋水仙碱作用机制的研究异常活跃。临床上常作为痛风性关节炎急性发作和某些癌症治疗的首选药(2-5)。当秋水仙碱的摄入量过多将会导致死亡，所以也受到司法鉴定的关注。同时秋水仙碱在生物学上更重要的用途是作为多倍体诱导剂诱导多倍体的发生(6-10)。目前关于秋水仙碱的检测方法已有较多报道(11-14)。

色谱质谱法由于其特异性，具有较好的分离度以及较高的灵敏度且能提供更多的样品信息而被广泛应用，对于生物碱类化合物的质谱裂解规律及机理已有较多的文献报道(15-21)。而关于秋水仙碱类生物碱的质谱裂解机理和规律还未见相关报道，电子轰击离子源由于具有较高的电离能，能够获得更加丰富的质谱信息而被广泛应用，所以本文通过气相色谱质谱联用法对多种秋水仙碱类化合物在电子轰击离子源下的质谱裂解途径和规律做以阐释总结，旨在为此类化合物的组分鉴定，结构确认提供理论指导依据。

1试验部分

1.1 仪器与试剂

GCMS-QP2010UItra（日本Shimadzu公司）；

Demecolcine、Deacetylcolchicine、2-Demethylthiodemecolcine、N-Butoxycarbonyldemecolcine、N-Deacetylisocolchicine、N-Acetylcolchamine、

N-Trifluoroacetyldemecolcine标准品

2.2 仪器条件

1.2.1 色谱条件色谱柱：Agilent DB-1MS弹性石英毛细管柱（30m*0.32mm*0.25um）；载气：He（纯度99.999%）；恒压模式：48.0kPa；初始温度100℃，以10℃/min的

速率升至300℃恒温10min；分流进样，分流比10:1；进样量0.2ul，进样口温度300℃，接口温度300℃。

1.2.2 质谱条件离子化方式：EI(电子轰击离子源)，离子化电压70ev，离子源温度250℃，离子扫描范围：m/z 32~600。

1.2 实验方法

称取0.25mg标准品用1ml甲苯溶解，分别进行GC/MS全扫描，获得八种化合物EI离子源下的质谱图。八种化合物及其对应的质谱图如下：

2 结果与讨论

2.1 Deacetylcolchicine的质谱裂解途径

去乙酰秋水仙碱Deacetylcolchicine的质谱图见图Fig.i,谱图中基峰为分子离子峰m/z 357，表明其分子结构具有较高的稳定性。谱图中有明显的m/z 340碎片离子，其生成是由于氨基具有较强的质子亲合能，β位的氢通过四元环过渡态重排到氨基上，然后脱去中性分子NH3，两个孤电子成对生成烯键得到碎片离子m/z 340。由于分子结构中具有环庚三烯酮结构，所以其可以发生进一步的裂解失去CO中性分子，而形成六元环稳定结构，得到碎片离子m/z 312，为奇电子离子，具有较高的丰度。由分子离子峰可直接失去CO中性分子得到碎片离子m/z 329，当苯环上的一对π电子被电离后，离子m/z 329可以发生α断裂，失去甲基自由基，得到离子m/z 314，该离子通过氢过渡态重排失去NH3得到离子m/z 297（其生成也有可能是m/z 312失去甲基自由基）。该离子失去中性分子CO后生成离子m/z 269，该离子再失去甲基自由基后得到碎片离子m/z 254，该离子可进一步失去甲基自由基生成离子m/z 239，后失去一分子CO得到离子m/z 211，再失去一分子CO得到离子m/z 183。游离基中心定域在氨基上，游离基中心孤电子强的配对倾向诱导发生α断裂失去氢自由基得到碎片离子m/z 328。由分子离子峰可以失去甲氧基得到碎片离子m/z 326，该离子进一步失去CO得到离子m/z 298具有较高的丰度，后失去甲基自由基生成离子m/z 281。可能的质谱裂解途径见Fig. 1

图1 Deacetylcolchicine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 1 Possible cleavage pathways of Deacetylcolchicine

2.2 N-Deacetylisocolchicine的质谱裂解途径

去乙酰异秋水仙碱N-Deacetylisocolchicine的质谱图见图Fig.ii,其结构上与去乙酰秋水仙碱有细微的差异，仅是甲氧基取代基与羰基的位置发生了互换，其质谱图中基峰为分子离子峰m/z 357，分子离子峰失去甲基自由基，生成碎片离子m/z 342，该碎片离子失去中性分子CO后生成离子m/z 314，后通过四元环过渡态β位氢重排失去小分子NH3生成离子m/z 297，由分子离子失去中性分子CO后生成离子m/z 329，当游离基中心定域在氨基上自由基强烈的配对倾向诱导发生α断裂失去氢自由基生成碎片离子m/z 328。由分子离子还可直接失去甲氧基自由基生成碎片离子m/z 326，其可以失去CO得到离子m/z 298，具有较高丰度，分子内氢重排失去甲醛后生成离子m/z 268。当分子离子经过四元环过渡态氢重排后失去NH3可生成离子m/z340，该离子进一步裂解失去CO中性分子得到离子m/z 312，稳定的六元环结构提高了离子的稳定性，所以具有较高的丰度，该离子失去甲氧基后生成离子m/z 281，可进一步裂解得到离子m/z 266，或者通过氢重排失去甲醛生成离子m/z 282，可进一步裂解生成离子m/z 267。m/z 312亦可失去甲基自由基得到离子m/z 297，其进一步发生裂解生成离子m/z 269。分子离子可以发生环的裂解反应，生成离子m/z 181，该离子进一步失去甲基自由基及CO中性分子后生成离子m/z 139，在低质量端具有较高的丰度。也是去乙酰异秋水仙碱与去乙酰秋水仙碱谱图中最明显的差异所在，其可能的裂解途径见Fig.2

图2 N-Deacetylisocolchicine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 2 Possible cleavage pathways of N-Deacetylisocolchicine

2.3 Demecolcine的质谱裂解途径

秋水仙胺Demecolcine的质谱图见Fig.iii，谱图中基峰为m/z 207。首先裂解的是分子离子失去甲基自由基生成离子m/z 356，该离子进一步裂解失去CO生成离子m/z 328。由分子离子峰失去CO生成离子m/z 343，游离基中心定域在氨基上可诱导发生α断裂失去氢自由基生成离子m/z 342。分子离子峰通过β为氢重排失去侧链得到离子m/z 340，离子失去CO后生成离子m/z 312，失去甲基自由基生成离子m/z 297，亦可失去甲氧基自由基生成离子m/z 281。七元环发生裂解开环生成对应的离子m/z 207，通过进一步裂解生成离子m/z 181，m/z 176。可能的质谱裂解途径见Fig. 3

图3 Demecolcine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 3 Possible cleavage pathways of Demecolcine

2.4 2-Demethylthiodemecolcine的质谱裂解途径

2-Demethylthiodemecolcine的质谱图见Fig.iv，分子离子峰m/z 373为基峰，失去甲基自由基生成离子m/z 358，失去CS得到离子m/z 314，进一步失去侧链得到m/z 283，失去甲氧基自由基得到离子m/z 252，m/z 358离子失去CO中性分子得到离子m/z 330，进一步失去中性分子CS得到离子m/z 286。分子离子失去羟基自由基生成离子m/z 356，其通过分子内氢重排失去甲醛得到离子m/z 326。分子离子峰失去CO后生成离子m/z 345，该离子失去甲基自由基后生成离子m/z 330。游离基中心定域在硫基上诱导发生α断裂失去氢自由基由离子m/z 345生成m/z 344，通过i裂解生成离子m/z 298，脱去侧链后生成离子m/z 267。由分子离子失去侧链后，七元环裂解开环生成离子m/z 193。可能的质谱裂解途径见Fig. 4

图4 2-Demethylthiodemecolcine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 4 Possible cleavage pathways of 2-Demethylthiodemecolcine

2.5 N-Acetyldemecolcine的质谱裂解途径

N-Acetyldemecolcine的质谱图见Fig.v，谱图中基峰为m/z 43，为侧链乙酰基的裂解， m/z 56也是来自侧链的裂解。离子m/z 312具有较高丰度，相对丰度为62.0%。分子离子峰失去CO得到离子m/z 385，其进一步失去甲基自由基生成离子m/z 370，分子离子峰可以通过氢重排失去侧链得到离子m/z 340，该离子进一步失去CO生成特征离子m/z 312，具有较高的稳定性。其可以失去甲氧基自由基生成离子m/z 281，失去甲基自由基得到离子m/z 266。分子离子峰可通过乙酰基甲基上的氢重排到氨基上失去乙烯醛，得到碎片离子m/z 371，该离子失去甲基自由基后生成离子m/z 356，失去CO得到离子m/z 328。m/z 371可以通过α断裂并失去中性分子CO生成离子m/z 342。m/z 356失去侧链生成离子m/z 325，继而失去CO生成离子m/z 297，再次失去CO生成离子m/z 269，再失去甲基自由基后生成离子m/z 254。可能的质谱裂解途径见Fig.5

图5 N-Acetyldemecolcine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 5 Possible cleavage pathwaysof N-Acetyldemecolcine

2.6 N-Trifluoroacetyldemecolcine的质谱裂解途径

N-Trifluoroacetyldemecolcine的质谱图见Fig. vi，谱图中基峰为分子离子峰m/z 467，该离子失去中性分子CO后生成离子m/z 439，后在游离基中心的诱导下失去氢自由基得到碎片离子m/z 438，或者失去甲基自由基生成离子m/z 424，分子离子可以通过i裂解方式生成离子m/z 370，该离子失去CO生成离子m/z 342，通过β位氢重排失去侧链可以得到特征离子m/z 340，该离子失去CO得到特征离子m/z 312，其可以通过失去甲基自由基得到离子m/z 297，或是失去甲氧基自由基得到离子m/z 281，该离子进一步裂解失去甲基自由基得到离子m/z 266。碎片离子m/z 297可以失去CO得到离子m/z 269，该离子裂解失去甲基自由基生成离子m/z 254。可能的质谱裂解途径见Fig.6

图6 N-Trifluoroacetyldemecolcine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 6 Possible cleavage pathwaysof N-Trifluoroacetyldemecolcine

2.7 N-Butoxycarbonyldemecolcine的质谱裂解途径

N-Butoxycarbonyldemecolcine质谱图中基峰为,离子m/z 41，是侧链裂解生成的丙烯基离子，特征离子m/z 312具有很高的丰度。分子离子失去CO中性分子后得到碎片离子m/z 443。当氨基上的一对未成键电子被电离后，游离基中心定域在氨基上，孤电子的强烈配对倾向诱导发生α断裂，生成离子m/z 370，该离子失去CO中性分子后得到离子m/z 342。β位的氢通过四元环过渡态重排到氨基上使得分子离子脱掉侧链生成特征离子m/z 340，该离子脱掉CO得到特征离子m/z 312，维持了较高的稳定性。该离子可以通过失去甲氧基自由基得到离子m/z 281，后失去CO继而失去甲基自由基得到离子m/z 266和m/z 238。离子m/z 312还可以失去甲基自由基得到离子m/z 297，后失去CO继而失去甲基自由基得到离子m/z 269和m/z 254。可能的质谱裂解途径见Fig.7

图7 N-Butoxycarbonyldemecolcine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 7 Possible cleavage pathwaysof N-Butoxycarbonyldemecolcine

2.8 N-Trimethoxybenzoyl-deacetylcolchicine的质谱裂解途径

N-Trimethoxybenzoyl-deacetylcolchicine质谱图中基峰为m/z 195，其生成是酰胺羰基氧上的一对未成键电子被电离后，游离基中心定域在羰基氧原子上，孤电子的强烈配对倾向诱导发生α断裂生成偶电子离子m/z 195，由于共轭作用所以离子保持了较高的稳定性。其失去CO后生成离子m/z 167较弱，该离子失去甲基自由基后得到离子m/z 152。分子离子峰通过i裂解生成离子m/z 314，酚羟基上的氢重排后失去CO得到离子m/z 286。分子离子峰通过氢重排脱掉侧链后得到离子m/z 326，后脱去CO后得到离子m/z 298，失去甲基自由基后得到离子m/z 283，或失去CO得到离子m/z 270。可能的质谱裂解途径见Fig.8

图8 N-Trimethoxybenzoyl-deacetylcolchicine的质谱裂解可能的质谱裂解途径

Fig. 8 Possible cleavage pathwaysof N-Trimethoxybenzoyl-deacetylcolchicine

3 总结

以上通过对八种秋水仙碱类生物碱的质谱裂解方式进行分析，可以发现此类化合物可以通过β位的氢重排到氨基上失去侧链，由于氨基具有较强的质子亲合能，所以此反应很容易进行，同时由于结构中有环三庚烯酮结构，其可以失去CO，生成稳定的六元环苯环结构，保持了较高的稳定性，同时分子离子可以失去甲氧基自由基生成m/z 281的特征离子。分子离子可以失去甲基自由基后再次失去CO。通过对位置异构体分析，以及取代基的细微差异，发现其具有类似的裂解方式，所以通过以上的分析总结为此类化合物的鉴别定性提供理论指导依据。

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