苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究

V o l.25高等学校化学学报　N o.2　2004年2月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERS IT IES 284～288　

苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究

白　玉,郭明全,宋凤瑞,刘志强,刘淑莹

(中国科学院长春应用化学研究所,长春130022)

摘要　采用电喷雾多级串联质谱对苦参中黄酮类化合物二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物的特征质谱行为进行了研究.实验结果表明,两类化合物在电喷雾多级串联质谱条件下均可以在C环发生开环断裂,但断裂的位点不同;两类化合物生成的碎片离子也有很大差异,提出了由二氢黄酮醇类化合物C环上3位连接的—OH所诱发的不同反应过程的质谱碎裂机理.

关键词　电喷雾质谱;二氢黄酮;二氢黄酮醇;苦参

中图分类号　O656.2 文献标识码　A 文章编号　025120790(2004)022*******

随着研究方法和技术的不断提高,人们发现生物类黄酮有很多新的种类和生理作用[1].中药苦参是豆科槐属植物苦参(S op hora F lavaescens A it)的干燥根,含有丰富的黄酮类化合物,具有抗心率不齐等药理作用[2],特别是苦参醇A(Kusheno l A)等黄酮类化合物为磷酸二酯酶的抑制剂[3].

质谱在对中药有效成分的简便、快速分析过程中起着越来越重要的作用.早期用于黄酮类化合物研究的质谱为电子轰击质谱(E I2M S)和快原子轰击质谱(FAB2M S).随着软电离技术的出现,电喷雾质谱以其灵敏度高、对杂质承受能力强等优点而被广泛用于天然产物的分析研究[4～7].

本文采用电喷雾多级串联质谱(ES I2M S n)技术对苦参中的两类黄酮化合物二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物进行了研究,得出了它们在电喷雾条件下的一些质谱碎裂规律,为研究类似化合物在电喷雾条件下的裂解规律及建立中药有效成分的标准指纹图谱奠定了一定的理论基础.

1　实验部分

1.1　样品制备

样品按文献[8]方法由苦参中提取分离,经聚酰胺柱层析,不同梯度洗脱液洗脱获得A,B,C和D 等4部分,C部分供质谱分析用.

1.2　质谱研究

质谱研究在L CQ ES I2M S n(美国F inn igan公司)质谱仪上进行.样品通过流动注射泵引入,样品流速为3ΛL m in,喷雾电压为515kV,金属加热毛细管温度为200℃,负离子模式扫描.

2　结果与讨论

实验选择了正离子和负离子两种模式.但在正离子谱中苦参黄酮未见明显的质谱峰,而在负离子谱中则很容易出现去质子的准分子离子峰,这主要是由于苦参中的黄酮类化合物绝大多数为游离黄酮类化合物,含有多个酚羟基,不含糖苷键,易失去1个质子以[M-H]-的准分子离子峰形式存在,而很难获得1个质子而形成[M+H]+.

图1为苦参C流分的全扫描一级负离子质谱图.结合文献[8]报道的苦参总黄酮的柱层析分离方法,并比较图1中准分子离子峰的质荷比与苦参中已知黄酮类化合物的分子量,可确认C部分为苦参

收稿日期:2002211222.

基金项目:国家自然科学基金(批准号:20173057)资助.

联系人简介:刘淑莹(1943年出生),女,博士,研究员,博士生导师,从事质谱研究.E2m ial:m slab@https://www.360docs.net/doc/c716992362.html,

刘志强(1962年出生),男,博士,研究员,博士生导师,从事质谱研究.E2m ial:m slab@https://www.360docs.net/doc/c716992362.html,

F i g.1　The nega ti ve ESI fullscan ma ss spectra

of fracti

on C

中的总黄酮部分.对图1中的4种苦参黄酮类化合

物E,F,G和H进行了多级串联质谱研究(图1中

其它质谱峰也为苦参中的黄酮类成分,因含多种同

分异构体,用质谱难以解析,故未做质谱分析).化

合物E,F,G和H可能与文献[8～12]报道的苦参

中黄酮类成分Kusheno l A(分子量408),N o r2ku2

rarino l(分子量442),Kusheno l H(分子量472)和

Kusheno l I(分子量454)的结构相符,无同分异构

体.这4种苦参中黄酮类成分的结构如Sche m e1

所示.

Sche m e1　Structures

of f lavono i ds exam i n ed

2.1　二氢黄酮类化合物的电喷雾质谱分析

结合文献[8～12]结果和图1的质谱数据可推断,E(m z407),F(m z441)分别对应于二氢黄酮类化合物苦参醇A(分子量408)和降苦参酮(分子量442).本文以E和F为例讨论二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件下的质谱行为.在一级质谱图中,E和F均以[M-H]-离子形式存在.为进一步验证化合物E和F的结构,研究了在多级串联质谱过程中[M-H]-离子经过碰撞诱导解离进一步发生碎裂生成的一系列碎片离子.图2(A)和(B)分别为E的二级和三级质谱图.E的二级和三级质谱与二氢黄酮类化合物苦参醇A的结构相符.在二级谱中,m z407离子在一定能量作用下C环发生开环断裂,断裂位点为C2—O键和C4—C10键,失去一个质量数为146的中性分子,生成电荷保留在A环端的m z261离子上.在三级质谱图中,m z261离子继续发生碎裂生成质荷比m z分别为219,193, 137和125的离子.化合物E的质谱碎裂规律如Sche m e2所示.

F i g.2　M S2spectra of[M-H]-of co m pound E(m z407)(A)and M S3spectra of m z261fro m M S2of m z407(B)

图3(A)和(B)分别为F的二级和三级质谱图.F的二级和三级质谱与二氢黄酮类化合物降苦参酮的结构一致,断裂规律与m z407离子类似,m z441离子在碰撞能量作用下也发生C环开环反应,开环位点也为C2—O键和C4—C10键,失去一个质量数为162的中性分子,生成电荷保留在A环端的m z279离子上;m z279离子继续发生碎裂,生成质荷比m z分别为237,211,207,137和125的离子.通过分析以上结构信息,分别在质谱图及Sche m e2中给出了生成上述某些离子发生断裂的可

582

N o.2白　玉等:苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究

Sche m e 2　Proposed frag m en ta ti on m echan is m s of the [M -H ]-i on of co m pound E

能位置.以上结果表明,苦参中的二氢黄酮类化合物较易在C 环发生开环断裂,断裂易发生在C 2—O 和C 4—C 10键,生成电荷保留在A 环端的特征碎片离子上,两种二氢黄酮类化合物在电喷雾条件下均生成m z 137和125离子,这也表明两种化合物在A 环端具有完全类似的结构

.F i g .3　M S 2spectra of [M -H ]-of co m pound F (m z 441)(A )and M S 3spectra of m z 279fro m M S 2of m z 441(B )

2.2　二氢黄酮醇类化合物的电喷雾质谱分析

结合文献[9,10]结果和图1的质谱数据可知,G 和H 分别与二氢黄酮醇类化合物苦参醇I (分子量454)和苦参醇H (分子量472)的分子量相吻合.本文以G 和H 为例讨论二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件下的质谱行为.在一级全扫描质谱图中,它们同样以[M -H ]-离子形式存在.图4为H 的二级质谱图.H 的二级质谱与二氢黄酮醇类化合物苦参醇H 的结构相符.在二级质谱图中,m z 471离子在碰撞能量作用下发生C 环开环断裂,但断裂位点与二氢黄酮类化合物不同,为C 2—O 键和C 3—C 4键;它失去一个质量数为154的中性分子,生成电荷保留在A 环端的m z 317离子上,同时也可以失去H 2O ,CO 和CO 2等分子及B 环,生成了质荷比m z 分别为453,443,435,427,361和317的离子.化合物H 的质谱碎裂规律如Sche m e 3所示.图5为G 的二级质谱图,化合物G 的二级质谱碎裂机理

682 高等学校化学学报V o l

.25

与苦参醇 (m z 453)的结构一致.在二级质谱图中,m z 453离子在C 2—O 和C 3—C 4键发生断裂,

失去一个质量数为154的中性分子,生成电荷保留在A 环端的m z 317离子上,也可以失去H 2O ,

CO ,CO 2及B 环

.可见,苦参中的二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件下也易在C 环发生开环断裂,但断裂位点与二氢黄酮类化合物不同,为C 2—O 键和C 3—C 4键;生成电荷保留在A 环端的特征碎片离子上.另外,与二氢黄酮类化合物的差别是,它在电喷雾条件下容易失去H 2O ,CO 和CO 2等分子,且B 环和C 环的连接键C 2—C 1’

易发生断裂而丢失B 环.主要是由于二氢黄酮醇类化合物C 环上3位—OH 的影响,

使得结构相近的这两类化合物在电喷雾条件下生成的碎片离子有很大差异.

F i g .4　M S 2spectra of [M -H ]-of co m pound H (m

z 471)F i g .5　M S 2spectra of [M -H ]-of

co m pound G (m z 453)

Sche m e 3　Proposed frag m en ta ti on m echan is m s of the [M -H ]-i on of co m pound H

2.3　结　论

两类结构相似的黄酮类化合物二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件负离子模式下具有不同的特征质谱行为,为质谱区分这两类化合物提供了重要的依据.二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物在电喷雾条件下的裂解规律对于具有类似结构的仅在C 环上C 23位连有不同取代基的黄酮类化合物的

质谱区分提供了一种可供借鉴的灵敏快捷的方法.

参　考　文　献

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7

82N o .2白　玉等:苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究

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Studi es on Flavono i ds fro m Sop hora F lavescens A it Usi n g ESI -M S

n

BA I Yu ,GUO M ing 2Q uan ,SON G Feng 2R ui ,L I U Zh i 2Q iang 3,L I U Shu 2Y ing

3

(Chang chun Institu te of A p p lied Che m istry ,Ch inese A cad e m y of S ciences ,Chang chun 130022,Ch ina )

Abstract Tw o k inds of flavono ids from S op hora F lavecens A its ,dihydroflavono ids and dihydroflavono ls ,

w ere studied by using electro s p ray i on izati on tande m m ass s pectrom etry (ES I 2M S n ).[M -H ]-of these t w o k inds of flavono ids w ere observed in the negative i on mode under ES I conditi on s ,w h ich p rovided us the mo lecular w eigh ts of the m .C ro ss 2ring reacti on s ,arisen from M S 2

s pectra of bo th dihydroflavono ids and dihydroflavono ls ,gave the fragm en t i on s by the l o ss of neutral s pecies

.T he differences of their cleav 2age po siti on s w ere then p ropo sed ,dihydroflavono ids cleave at C 2—O bond and C 4—C 10bond ,but dihy 2droflavono ls cleave at C 2—O bond and C 3—C 4bond .T he l o ss of neutral s pecies from dihydroflavono ids and dihydroflavono ls w ere als o discussed ,the fo r m er w ere several relative big neutral s pecies ,w h ile the latter w ere s om e s m all s pecies ,such as CO ,CO 2,H 2O and B 2ring .

T he differences bet w een dihy 2

droflavono ids and dihydroflavono ls w ere m ain ly arisen by hydroxy group at C 23of the C 2ring ,w h ich w ere the characteristic fo r dihydroflavono ids and dihydroflavono ls under the ES I 2M S n

conditi on s

.Keywords E lectro s p ray i on izati on tande m m ass s pectrom etry ;D ihydroflavono ids ;D ihydroflavono ls ;

S op hora F lavecens A its

(Ed .:K ,G )2002年度中国科技期刊化学类期刊影响因子排序表3

名次

期刊名称影响因子

名次

期刊名称影响因子

名次

期刊名称

影响因子

1无机化学学报

0.91311燃料化学学报0.50221环境化学0.3712高分子通报

0.81212分子科学学报0.47922结构化学0.3563高等学校化学学报0.78213分子催化

0.46923分析测试学报

0.3444高分子学报0.72614感光科学与光化学0.45524Chin .J .Polym er Science

0.3225化学进展0.66715分析试验室0.44025分析科学学报0.2826分析化学0.60816功能高分子学报0.42926煤炭转化

0.2737催化学报0.59317电化学0.42727化学研究与应用0.2458化学学报0.58018化学通报0.42228化学试剂0.1879应用化学0.55919色谱0.39229合成化学

0.18110

物理化学学报

0.530

20

有机化学

0.379

30

Chinese Che m ical L etters

0.116

3转载自《中国科技期刊引证报告》

(2003年第49页),中国科学技术信息研究所,2003年10月.8

82 高等学校化学学报V o l

.25