苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究

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)0220284205

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.E2mial:mslab@ciac.jl.cn

刘志强(1962年出生),男,博士,研究员,博士生导师,从事质谱研究.E2mial:mslab@ciac.jl.cn

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(SophoraFlavaescensAit)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(KushenolA)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(EI2MS)和快原子轰击质谱(FAB2MS)

.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(ESI2MSn

)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LCQESI2MS

n(美国Finnigan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󰃗min,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

Vol.25高等学校化学学报　No.2　

2004年2月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 284～288

Fig.1　ThenegativeESIfullscanmassspectraoffractionC

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KushenolA(分子量408)

,Nor2ku

2

rarinol(分子量442),KushenolH(分子量472)和

KushenolI(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Scheme1

所示.

Scheme1　Structuresofflavonoidsexamined2.1　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Scheme2所示.

Fig.2　MS2spectraof[M-H]-ofcompoundE(m󰃗z407)(A)andMS3spectraofm󰃗z261fromMS2ofm󰃗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Scheme2中给出了生成上述某些离子发生断裂的可

582No.2白　玉等:苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究 Scheme2　Proposedfragmentationmechanismsofthe[M-H]-ionofcompoundE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C2—O

和C4—C10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󰃗z137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.

Fig.3　MS2spectraof[M-H]-ofcompoundF(m󰃗z441)(A)andMS3spectraofm󰃗z279fromMS2ofm󰃗z441(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󰃗z471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C2—O键和C3—C4

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󰃗z317离子上,同时也可以失去H2O,CO和CO2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Scheme3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Vol.25与苦参醇󰂪(m󰃗z453)的结构一致.在二级质谱图中,m󰃗z453离子在C2—O和C3—C4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󰃗z317离子上,也可以失去H2O,

CO,CO2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C2—O键和C3—C4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H2O,CO和CO2等分子,且B环和C环的连接键C2—C1’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.

Fig.4　MS2spectraof[M-H]-ofcompoundH(m󰃗z471)Fig.5　MS2spectraof[M-H]-ofcompoundG(m󰃗z453)

Scheme3　Proposedfragmentationmechanismsofthe[M-H]-ionofcompoundH2.3　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C23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[1]　ZHANGDe2Quan(张德权),TAIJian2Xiang(台建祥),FUQin(付　勤).FoodandFermentationIndustries(食品与发酵工业)[J],

782No.2白　玉等:苦参中黄酮类化合物的电喷雾质谱研究