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摘要：采用电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱仪（ESI-QTOFMS）研究了咪唑并吡啶衍生物在正离子模式下的质谱裂解机理，分析了10个咪唑并吡啶化合物从分子离子峰出发的多级质谱裂解碎片，通过对碎片离子准确质量及元素组成的测定，探讨了该类化合物的裂解规律。实验结果发现，所有10个化合物均发生磺酰胺键的均裂，得到了丰度最高的碎片离子峰，该碎片离子峰进一步丢失H自由基和HCN。化合物4具有失去甲醛小分子的特征碎片离子峰，得到m/z 209的碎片离子；化合物3和5分别失去·CH3和·NO，得到m/z 224的特征碎片离子；同时发现化合物2，5，6， 7和8容易丢失苯环上的取代基·R，化合物1，2，3，9和10容易丢失·C5H4N，说明咪唑并吡啶类化合物的裂解机理既具有共同性，同时又受取代基的影响较大。
关键词：咪唑并吡啶衍生物 电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱 裂解机理
中图分类号：O657.63 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）06-0000-00
质谱是非常重要的分析工具，对于阐明已知化合物的裂解机理和鉴别未知化合物具有重要意义。电喷雾（ESI）技术是一种新的“软电离”技术，其离子化条件温和，谱图简单，能够快速、准确地测定极性和遇热不稳定有机化合物的分子量。样品在检测过程中处于高真空环境，可提供在无外界环境影响下物质的裂解情况。四级杆飞行时间串联质谱不仅能够同时检测到样品的分子离子峰和碎片离子峰，还能够提供其准确的元素组成，对于未知化合物及碎片离子结构推测，化合物裂解机理研究提供了有力的帮助[1]。
咪唑并吡啶类化合物在结构上与吲哚、氮杂吲哚具有一定的类似性，因此是一类非常重要的含氮稠杂环化合物。由于咪唑并吡啶类化合物具有抗非典型分枝杆菌、抗真菌、抗病毒等生物活性，特别是在抗肿瘤方面有显著的疗效[2]，因此具有咪唑并吡啶结构骨架的化合物成为化学家的研究热点。目前对于咪唑并吡啶类化合物的研究主要集中在化学合成和药理活性方面，对于这类化合物的裂解机理研究尚没有文献报道，为此本实验利用电喷雾-串联四级杆飞行时间质谱对10种结构类似的咪唑并吡啶类化合物进行了质谱研究，通过其裂解规律的阐释，丰富此类化合物的质谱研究数据，以期为同类其它化合物的结构鉴定提供可靠的数据参考。
1 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
实验所用的咪唑并吡啶衍生物1-10均为实验室合成[3]，其化合物结构式如图1所示，所有化合物结构经NMR、IR、UV和MS确证。甲醇（色谱级，Merck公司，德国）。德国bruker 公司生产的micrOTOF-QⅡ质谱仪，配有micrOTOFcontrol数据采集软件和Compass DataAnalysis数据处理软件。
图1 咪唑并吡啶类衍生物的结构
1.2 质谱分析条件
复合电喷雾电离源（Dual ESI），氮气作为干燥气，流速为4.0 L/min，干燥气的温度为180℃，雾化气压力为0.4 bar，毛细管电压为4.5 kV，甲醇为溶剂，蠕动泵进样，流速为180 μL/h，氩气作为碰撞气，CID能量：0-35 eV。
1.3 实验方法
配制待测化合物的甲醇溶液，置于进样针中，利用蠕动泵直接导入Dual ESI电离源，正离子模式检测，将[M+H]+准分子离子作为母离子进行MS/MS分析，以用于化合物的裂解规律的研究。
2 结果和讨论
2.1 十种化合物的一级全扫描质谱
运用电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱，在正离子检测模式下，对10种化合物进行一级质谱全扫描分析，所有样品均观察到[M+H]+准分子离子峰，为了进一步研究此类化合物的质谱特征，对10种化合物[M+H]+母离子进行二级质谱分析。
2.2 MS/MS结果分析及裂解路径研究
通过对10个化合物的一级质谱进行全扫描，发现均具有丰度较强的[M+H]+准分子离子峰，将其作为母离子进行二级质谱分析，推测可能的裂解途径如图2所示。
在10个化合物中，首先均发生磺酰胺键的均裂[4]，均失去质荷比为m/z 155的对甲苯磺酰自由基，得到丰度最高的碎片离子，该碎片离子进一步失去·H自由基和HCN，重排生成类似卓鎓结构的离子，卓鎓结构形成了大π键体系，是较稳定的结构。
化合物4的间位含有甲氧基，从质荷比为m/z 239的碎片离子进一步失去CH2O，形成质荷比为m/z 209的特征碎片峰。化合物3和5的对位分别含有甲氧基和硝基，分别从质荷比为m/z 239和254的碎片离子失去·CH3和·NO，形成稳定的共轭体系，得到质荷比为m/z 224稳定的特征碎片离子；同时，化合物5还可以从质荷比为m/z 254的碎片离子失去·NO2自由基，得到质荷比为m/z 208的碎片离子峰。化合物2、6、7和8结构中芳环上的取代基以自由基形式离去，即分别从质荷比为m/z 223、243、287和243的碎片离子失去·CH3、·Cl、·Br和·Cl等自由基，得到质荷比为m/z 208的碎片离子峰。此外，化合物1、2、3、9和10分别从质荷比为m/z 209、223、239、227和225的碎片离子均失去·C5H4N自由基，得到质荷比为m/z 131、145、161、149和147的碎片离子，化合物3从质荷比为m/z 161的碎片离子进一步失去·CH3得到m/z 146的碎片离子峰。
图2 化合物1-10的裂解途径
3 结语
本文采用电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱，在正离子模式下，研究了咪唑并吡啶衍生物的质谱裂解途径。在化合物1-10中，既存在共同的裂解规律，如都会发生磺酰胺键的均裂，得到丰度最高的碎片峰（基峰），都会进一步失去·H自由基和HCN，同时由于芳环上取代基的不同，又会产生各自的特征裂解途径。如化合物3和4，都是甲氧基取代，化合物3是对位取代，化合物4是间位取代，化合物3容易丢失·CH3，形成比较稳定的共轭体系，而化合物4则容易失去CH2O小分子，形成质荷比为m/z 209的特征碎片离子。具有Cl取代的化合物6和8虽然取代基位置不一样，但是却得到了相同的碎片离子峰。说明取代基对该化合物的裂解途径具有一定的影响。
参考文献
[1]梁现蕊，郭子立，俞传明. ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径[J].质谱学报，2013，34（3），135-140.
[2]SONG Y N，LIN X Q，LIN X Q，KANG D W，et al.Discovery and characterization of novel imidazopyridine derivative CHEQ-2 as a potent CDC25 inhibitor and promising anticancer drug candidate[J].Eur J Med Chem，2014，82：293～307.
收稿日期：2015-03-18
*基金项目：国家自然科学基金（21206148）资助。
作者简介：梁现蕊（1975—），女，山东临沂人，副教授，研究方向：从事药品质量及药物结构分析研究。
关键词：咪唑并吡啶衍生物 电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱 裂解机理
中图分类号：O657.63 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）06-0000-00
质谱是非常重要的分析工具，对于阐明已知化合物的裂解机理和鉴别未知化合物具有重要意义。电喷雾（ESI）技术是一种新的“软电离”技术，其离子化条件温和，谱图简单，能够快速、准确地测定极性和遇热不稳定有机化合物的分子量。样品在检测过程中处于高真空环境，可提供在无外界环境影响下物质的裂解情况。四级杆飞行时间串联质谱不仅能够同时检测到样品的分子离子峰和碎片离子峰，还能够提供其准确的元素组成，对于未知化合物及碎片离子结构推测，化合物裂解机理研究提供了有力的帮助[1]。
咪唑并吡啶类化合物在结构上与吲哚、氮杂吲哚具有一定的类似性，因此是一类非常重要的含氮稠杂环化合物。由于咪唑并吡啶类化合物具有抗非典型分枝杆菌、抗真菌、抗病毒等生物活性，特别是在抗肿瘤方面有显著的疗效[2]，因此具有咪唑并吡啶结构骨架的化合物成为化学家的研究热点。目前对于咪唑并吡啶类化合物的研究主要集中在化学合成和药理活性方面，对于这类化合物的裂解机理研究尚没有文献报道，为此本实验利用电喷雾-串联四级杆飞行时间质谱对10种结构类似的咪唑并吡啶类化合物进行了质谱研究，通过其裂解规律的阐释，丰富此类化合物的质谱研究数据，以期为同类其它化合物的结构鉴定提供可靠的数据参考。
1 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
实验所用的咪唑并吡啶衍生物1-10均为实验室合成[3]，其化合物结构式如图1所示，所有化合物结构经NMR、IR、UV和MS确证。甲醇（色谱级，Merck公司，德国）。德国bruker 公司生产的micrOTOF-QⅡ质谱仪，配有micrOTOFcontrol数据采集软件和Compass DataAnalysis数据处理软件。
图1 咪唑并吡啶类衍生物的结构
1.2 质谱分析条件
复合电喷雾电离源（Dual ESI），氮气作为干燥气，流速为4.0 L/min，干燥气的温度为180℃，雾化气压力为0.4 bar，毛细管电压为4.5 kV，甲醇为溶剂，蠕动泵进样，流速为180 μL/h，氩气作为碰撞气，CID能量：0-35 eV。
1.3 实验方法
配制待测化合物的甲醇溶液，置于进样针中，利用蠕动泵直接导入Dual ESI电离源，正离子模式检测，将[M+H]+准分子离子作为母离子进行MS/MS分析，以用于化合物的裂解规律的研究。
2 结果和讨论
2.1 十种化合物的一级全扫描质谱
运用电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱，在正离子检测模式下，对10种化合物进行一级质谱全扫描分析，所有样品均观察到[M+H]+准分子离子峰，为了进一步研究此类化合物的质谱特征，对10种化合物[M+H]+母离子进行二级质谱分析。
2.2 MS/MS结果分析及裂解路径研究
通过对10个化合物的一级质谱进行全扫描，发现均具有丰度较强的[M+H]+准分子离子峰，将其作为母离子进行二级质谱分析，推测可能的裂解途径如图2所示。
在10个化合物中，首先均发生磺酰胺键的均裂[4]，均失去质荷比为m/z 155的对甲苯磺酰自由基，得到丰度最高的碎片离子，该碎片离子进一步失去·H自由基和HCN，重排生成类似卓鎓结构的离子，卓鎓结构形成了大π键体系，是较稳定的结构。
化合物4的间位含有甲氧基，从质荷比为m/z 239的碎片离子进一步失去CH2O，形成质荷比为m/z 209的特征碎片峰。化合物3和5的对位分别含有甲氧基和硝基，分别从质荷比为m/z 239和254的碎片离子失去·CH3和·NO，形成稳定的共轭体系，得到质荷比为m/z 224稳定的特征碎片离子；同时，化合物5还可以从质荷比为m/z 254的碎片离子失去·NO2自由基，得到质荷比为m/z 208的碎片离子峰。化合物2、6、7和8结构中芳环上的取代基以自由基形式离去，即分别从质荷比为m/z 223、243、287和243的碎片离子失去·CH3、·Cl、·Br和·Cl等自由基，得到质荷比为m/z 208的碎片离子峰。此外，化合物1、2、3、9和10分别从质荷比为m/z 209、223、239、227和225的碎片离子均失去·C5H4N自由基，得到质荷比为m/z 131、145、161、149和147的碎片离子，化合物3从质荷比为m/z 161的碎片离子进一步失去·CH3得到m/z 146的碎片离子峰。
图2 化合物1-10的裂解途径
3 结语
本文采用电喷雾-四级杆飞行时间串联质谱，在正离子模式下，研究了咪唑并吡啶衍生物的质谱裂解途径。在化合物1-10中，既存在共同的裂解规律，如都会发生磺酰胺键的均裂，得到丰度最高的碎片峰（基峰），都会进一步失去·H自由基和HCN，同时由于芳环上取代基的不同，又会产生各自的特征裂解途径。如化合物3和4，都是甲氧基取代，化合物3是对位取代，化合物4是间位取代，化合物3容易丢失·CH3，形成比较稳定的共轭体系，而化合物4则容易失去CH2O小分子，形成质荷比为m/z 209的特征碎片离子。具有Cl取代的化合物6和8虽然取代基位置不一样，但是却得到了相同的碎片离子峰。说明取代基对该化合物的裂解途径具有一定的影响。
参考文献
[1]梁现蕊，郭子立，俞传明. ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径[J].质谱学报，2013，34（3），135-140.
[2]SONG Y N，LIN X Q，LIN X Q，KANG D W，et al.Discovery and characterization of novel imidazopyridine derivative CHEQ-2 as a potent CDC25 inhibitor and promising anticancer drug candidate[J].Eur J Med Chem，2014，82：293～307.
收稿日期：2015-03-18
*基金项目：国家自然科学基金（21206148）资助。
作者简介：梁现蕊（1975—），女，山东临沂人，副教授，研究方向：从事药品质量及药物结构分析研究。