舒它西林的電噴霧－四極桿－飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜裂解規(guī)律研究

霍佳麗，王建華，吳志軍

（1.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院，重慶 400044；2.中國科學(xué)院成都分院生物研究所，四川 成都 610041）

舒它西林（Sultamicillin）是由β－內(nèi)酰胺類抗生素氨芐西林（AMP）和β－內(nèi)酰胺酶抑制劑舒巴坦（SBT）以亞甲基相聯(lián)的雙酯，是第一個口服有效的抗生素結(jié)合藥物[1－3]。它在腸道上被酶水解，釋放出摩爾比例的AMP和SBT，使兩者同時達到感染部位，能最大限度地保護抗生素免受酶的鈍化，從而產(chǎn)生抗菌活性，并且有更少的感染[4－6]，這樣舒它西林就克服了 AMP和SBT口服生物利用度低的缺點，同時大大增加了兩者的抗菌范圍。據(jù)報道，舒它西林對多數(shù)產(chǎn)酶革蘭氏陰性菌，如大腸桿菌、聚團腸桿菌、陰溝腸桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌、肺炎克雷伯菌、構(gòu)椽酸桿菌、鼠傷寒桿菌、宋氏志賀菌、費氏志賀菌等的抗菌活性較氨芐西林鈉單藥明顯增高[7－11]。舒它西林在臨床上有廣泛的用途，可用于呼吸道、尿道、耳鼻喉、軟組織、婦產(chǎn)科以及眼科等感染的治療，此外還用于外科手術(shù)中防治感染、并發(fā)感染等多種疾病的治療[12－15]。

舒它西林是具有雙酯特殊結(jié)構(gòu)的前體藥物，其結(jié)構(gòu)示于圖1。目前多采用HPLC法研究該藥，例如Laviana等[16]采用 HPLC－紫外檢測法研究了舒它西林藥物中存在的相關(guān)物質(zhì)；Argekar等[17]采用 RP－HPLC法對其進行了定量分析；Genowefa Pajchel等[18]采用毛細管電泳色譜法研究舒它西林的抗菌性。但采用高分辨串聯(lián)質(zhì)譜對其結(jié)構(gòu)斷裂規(guī)律進行分析研究尚未見報道。電噴霧－四極桿－飛行時間（ESI－QTOF）質(zhì)譜是一種軟電離串聯(lián)質(zhì)譜，具有高分辨能力、高準確度，同時具有快速、靈敏等特點，是鑒定有機化合物的常用方法之一[19－22]。本實驗采用ESI－Q－TOF－MS/MS方法對舒它西林進行[M＋H]＋、[M＋Na]＋的碎片結(jié)構(gòu)分析，同時使用氘代試劑（D2O）標記法進一步確證其分子式和結(jié)構(gòu)，歸納其裂解規(guī)律，旨在為該藥的結(jié)構(gòu)解析及體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化研究或環(huán)境中降解產(chǎn)物研究提供參考依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與裝置

microTOF Q質(zhì)譜儀：德國Bruker公司產(chǎn)品，配有電噴霧離子源（ESI）及Compass數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；自動進樣器。

1.2 主要材料與試劑

舒它西林（Sultamicillin）對照品：中國藥品生物制品檢定所提供；甲醇：色譜純，J＆K公司產(chǎn)品；氘代試劑D2O：美國CIL（Cambridge Isotope Laboratories，Inc）公司產(chǎn)品。

圖1 舒它西林結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of Sultamicillin

1.3 實驗條件

1.3.1 質(zhì)譜條件：電噴霧（ESI）離子源；ESI源電壓：－500V；毛細管電壓：－4 500V；霧化氣體：高純氮氣（30kPa）；樣品進樣速度：180μL/h。干燥氣溫度：180 ℃；干燥氣流速：4.0L/min；檢測模式：正離子模式。

1.4 樣品制備及處理

取舒它西林樣品的甲醇稀釋溶液，經(jīng)自動進樣器進入ESI離子源，在正離子模式下分別得到[M＋H]＋、[M＋Na]＋準分子離子峰，選擇合適的碰撞能對其進行MS2碎片離子的分析；取舒它西林樣品的氘代水稀釋溶液（放置24h），進質(zhì)譜儀得到[M＋D]＋、[M/D＋Na]＋的氘代準分子離子峰，同樣選擇合適的碰撞能進行MS2裂解結(jié)構(gòu)的研究。

2 結(jié)果與討論

2.1 舒它西林的[M＋H]＋/[M＋D]＋MS2分析及裂解規(guī)律研究

舒它西林[M＋H]＋選擇13eV的碰撞能進行裂解，圖2中顯示樣品主要得到β－內(nèi)酰胺環(huán)斷裂產(chǎn)生的m/z 405碎片離子，其脫去CO2、H2SO2、CH2O中性分子分別產(chǎn)生m/z361、m/z 339、m/z 331的子離子碎片；進一步裂解包括SBT處的酯基斷裂產(chǎn)生m/z 216，SBT與亞甲基連接處的C－O鍵斷裂產(chǎn)生m/z 172，AMP與亞甲基相聯(lián)處C－O鍵斷裂并經(jīng)H重排產(chǎn)生m/z160；而β－內(nèi)酰胺環(huán)斷裂產(chǎn)生的碎片離子m/z191，可進一步斷裂形成m/z 106和m/z 174。此外，[M＋H]＋中AMP處的酯基C－C鍵斷裂得到m/z304，主要數(shù)據(jù)列于表1。

同時選擇13eV碰撞能進行舒它西林的同位素標記實驗，進一步確證了它的裂解途徑。[M＋H]＋裂解途徑示于圖3。

圖2 [M＋H]＋ m/z 595.153 1，[M＋D]＋ m/z 599.178 5子離子質(zhì)譜圖Fig.2 Product ion spectrum of[M＋H]＋ m/z 595.153 1，[M＋D]＋ m/z 599.178 5

表1 舒它西林[M＋H]＋主要碎片離子（碰撞能：13eV）Table 1 Major product ions from [M＋H]＋for sultamicillin（collision energy：13eV）

圖3 舒它西林[M＋H]＋裂解過程Fig.3 Cleavage progress of Sultamicillin[M＋H]＋

2.2 舒它西林的[M＋Na]＋/[M/D＋Na]＋MS2分析及裂解規(guī)律研究

如圖4所示，[M＋Na]＋以25eV碰撞能進行裂解，得到的碎片離子信息清晰豐富，主要有3條裂解途徑：首先，β－內(nèi)酰胺環(huán)斷裂得到相應(yīng)的[M＋Na]＋m/z 427、m/z 213，分 別脫去CO2、SO2、CO，NH3，得到m/z383、m/z363、m/z335、m/z196；其次，AMP處C－C鍵（與亞甲基相聯(lián)處）斷裂，出現(xiàn) m/z 372、m/z 354、m/z 182[M＋Na]＋峰；第三，[M＋Na]＋中SBT處四元環(huán)的斷裂產(chǎn)生m/z 483、m/z 293碎片離子，該斷裂[M＋H]＋中未觀察到。其裂解過程同樣經(jīng)氘代實驗確證，子離子質(zhì)譜圖示于圖5。

圖4 舒它西林[M＋Na]＋裂解過程Fig.4 Cleavage progress of Suitamicillin[M＋Na]＋

圖5 [M/D＋Na]＋m/z 617.134 2，m/z 620.152 9子離子質(zhì)譜圖Fig.5 Product ion spectrum of[M/D＋Na]＋m/z 617.134 2，m/z 620.152 9

3 結(jié) 論

電噴霧－四極桿－飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜具有高分辨率、高準確度，可獲得待測物質(zhì)的準確分子質(zhì)量，并產(chǎn)生多個可能分子式，根據(jù)二級裂解碎片信息推測其分子式，據(jù)此可大大降低可能的分子式數(shù)目，進一步結(jié)合同位素標記法，可推測得到碎片離子的準確分子式及結(jié)構(gòu)，提供了一種快速、靈敏、準確的鑒別分析方法。

實驗表明，舒它西林準分子離子峰[M＋H]＋與[M＋Na]＋的斷裂主要在β－內(nèi)酰胺環(huán)，[M＋Na]＋在舒巴坦處四元環(huán)發(fā)生斷裂，由于β－內(nèi)酰胺環(huán)和四元環(huán)具有較大的鍵角張力而很不穩(wěn)定，所以裂解首先發(fā)生在此處。由于裂解主要是分子化學(xué)鍵能量較弱的斷裂，據(jù)此可以推測根據(jù)化合物的化學(xué)鍵強弱來研究其斷裂途徑，表明隨著電子碰撞能力的遞增，一般β－內(nèi)酰胺環(huán)類抗生素藥物的質(zhì)譜斷裂首先發(fā)生在β－內(nèi)酰胺環(huán)處，其次發(fā)生在能量次級的其它斷裂處。舒它西林在體內(nèi)的代謝或環(huán)境中的降解，除依賴于介質(zhì)條件和酶作用條件外，同時與其自身結(jié)構(gòu)中不同化學(xué)鍵能量或穩(wěn)定性也有一定關(guān)系。因此，兩種分析模式下質(zhì)譜裂解規(guī)律也可為舒它西林的體內(nèi)代謝物質(zhì)或環(huán)境中降解產(chǎn)物的研究，提供快速鑒別的理論依據(jù)。

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