小檗碱质谱碎片离子稳定性分析及碎裂机理的量子化学研究.pdf

VOI. 27 高等学校化学学报 NO. 5 2 0 0 6 年5 月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 905 ~ 908 小檗碱质谱碎片离子稳定性分析及 碎裂机理的量子化学研究 1，2 1，2 2 1 1 2 陈兰慧 ，胡冬华 ，王道武 ，杨双阳 ，苏忠民 ，刘淑莹 （1. 东北师范大学化学学院功能材料研究所，长春 130024； 2. 中国科学院长春应用化学研究所，长春130022） 摘要 用量子化学B3LYP / 6-31G（! ）方法，研究了小檗碱质谱碎片离子的稳定性规律. 通过几何参数分析、 结合能计算和前线分子轨道分析，研究碎片离子可能的活性部位及各部位相对反应活性，并从理论上探讨 了质谱碎裂机理. 结合能计算结果表明，分子离子中C9 所连甲氧基的C—O 键比C10 所连甲氧基的C—O 键更容易断裂. 同时发现，质谱碎裂过程中，氢的解离促进了羰基的解离，即质谱中常见的解离CO 的过程. 关键词 小檗碱；质谱；量子化学；碎片稳定性 中图分类号 O641 文献标识码 A 文章编号 0251-0790 （2006 ） 05-0905-04 大多数质谱碎裂是单分子离子的分解反应，研究和阐明各类化合物的质谱特征，是质谱学的重要 ［1—5 ］ 课题 . 运用量子化学和分子力学等计算化学方法研究碎裂机理及微观反应机理等问题，起到了实 ［6 ~ 10 ］ 验无法替代的作用 . 然而对复杂化合物的质谱进行分析，目前仍存在很多尚待讨论的问题. 小檗 碱是从黄连、黄柏等中药中提取的生物碱类化合物，是最为常用且疗效确切的抗菌素之一. 经临床观 察发现小檗碱具有抗肿瘤、抗癌、降血压、降血糖等新功效. 许多学者对其毒性毒理、药代动力学等进 行研究，并探讨了其对钙离子通道的作用，对心肌膈肌的影响及对胰岛素的敏感性等［11 ~ 16］ . 但结合质 谱方法从分子水平上对小檗碱的反应性进行量子化学计算研究尚未见报道. 本文对小檗碱分子进行量 子化学计算，研究其质谱碎片结构特点及稳定性规律，探讨可能的质谱碎裂机理，从而为研究其构效 关系及药物分子全合成提供理论依据. 1 计算模型与方法 首先用半经验量子化学计算 AM1 方法获得所有分子及碎片离子的初始几何构型，然后通过 Gaussian 98W 程序，用B3LYP / / 6-31G（! ）方法，进行几何构型全自由度优化. 对小檗碱分子的碰撞诱 导解离串联质谱（COIIisiOn inductive dissOciatiOn mass spectrum ，CIDMS ）进行分析. 准分子离子 + ［C20 H18 NO4 ］（ # $ ：336 ）为质子化分子，结构如图1 所示. CIDMS 质谱实验结果如图2 所示. 实验结 果表明，小檗碱在串联质谱碎裂过程中，经历了去甲基、脱氢、缩环脱羰基等过程. Fig. 1 Structure of berberine ion（! # ：336 ） Fig