王 威，張宏森，郭世恩

（1．哈藥集團(tuán)制藥總廠，哈爾濱 150080；2．黑龍江科技學(xué)院 現(xiàn)代分析測(cè)試研究中心，哈爾濱 150027）

0 引 言

去乙?；^孢噻肟 （圖1）為頭孢噻肟 （圖2）去乙酰基衍生物，是頭孢噻肟的主要副產(chǎn)物，其定性定量分析結(jié)果是頭孢噻肟生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生產(chǎn)貯運(yùn)中的質(zhì)量控制和藥物代謝研究的重要依據(jù)，因此去乙?；^孢噻肟一直是工業(yè)化生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量控制和臨床領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)［1－2］。

伴隨著分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在原藥和藥物代謝物的定性定量分析、藥物篩選、以及藥品質(zhì)量控制等諸多領(lǐng)域［3－4］。由于電噴霧質(zhì)譜是在高真空氣態(tài)離子狀態(tài)下，以 “軟電離”方式使化合物中相應(yīng)化學(xué)鍵斷裂，所以可以通過質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果推斷其裂解方式，這為化合物的穩(wěn)定性和構(gòu)效關(guān)系的研究提供了有效的檢測(cè)手段。

通過比較原藥與衍生物電噴霧質(zhì)譜裂解方式實(shí)驗(yàn)和理論方面研究，可以研究相應(yīng)官能團(tuán)對(duì)于化合物穩(wěn)定性的影響，為通過結(jié)構(gòu)修飾提高藥品質(zhì)量指明了方向。本文以去乙?；^孢噻肟為研究對(duì)象，探討了去乙酰基頭孢噻肟的主要裂解方式，并以裂解方式為依據(jù)，分析了該化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)于穩(wěn)定性的影響。為進(jìn)一步研究乙?；裙倌軋F(tuán)在頭孢噻肟的構(gòu)效關(guān)系奠定實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。

圖1 去乙?；^孢噻肟結(jié)構(gòu)式Fig．1 Molecular structure of deacetylcefotaxime

1 方 法

1．1 儀器與試劑

LCQ電噴霧質(zhì)譜儀：美國(guó)Finnigan公司產(chǎn)品；農(nóng)殘級(jí)甲醇：美國(guó)Tedia公司產(chǎn)品；高純水：美國(guó)Honeywell公司產(chǎn)品。

圖2 頭孢噻肟結(jié)構(gòu)式Fig．2 Molecular structure of cefotaxime

1．2 質(zhì)譜檢測(cè)條件

離子源：電噴霧離子源；干燥氣溫度：325℃；霧化器壓力：30．10psi；干燥氣流量：8．98 L／min；碰撞氣：氦氣；加熱氣：氮?dú)狻Ｕx子方式監(jiān)測(cè)。

1．3 樣品制備

2g頭孢噻肟酸溶于1MHCl中，在50℃攪拌20min，冷卻至室溫，加入適量的0．5M NaOH，產(chǎn)生白色沉淀，過濾，將白色固體溶解在1MNa2CO3溶液中，滴入1MHCl至pH＝7．0，晶體析出，冷卻，抽濾，洗滌。應(yīng)用重結(jié)晶和色譜分離方法純化。經(jīng)過IR、NMR證實(shí)，生成物為去乙?；^孢噻肟。

一級(jí)質(zhì)譜檢測(cè) ［M＋H］＋為m／e：414，確認(rèn)去乙?；^孢噻肟分子離子峰。圖3為去乙?；^孢噻肟分子離子峰 （m／e：414）二級(jí)質(zhì)譜圖。

圖3 乙?；^孢噻肟離子 ［M＋H］＋電噴霧串聯(lián)二級(jí)質(zhì)譜圖Fig．3 MS2spectra of ions of deacetylcefotaxime［M＋ H］＋

2 結(jié) 果

2．1 m／e 414→241裂解方式的研究

研究表明［5－6］β－內(nèi)酰胺類化合物中四元環(huán)張力導(dǎo)致頭孢類化合物主要裂解方式是代爾斯－奧爾德（Diels－Alder）反應(yīng)的逆反應(yīng)。碎片A （離子化后m／e：241）在離子碎片中含量最高，但是與其它同類化合物相比［1］，碎片B （離子化后m／e：174）沒有成為主要裂解碎片。這主要是由于化合物中N原子數(shù)量增多，并且N1，N4空間位阻較小，易于與質(zhì)子結(jié)合，大幅度降低了質(zhì)子與N9的結(jié)合幾率，導(dǎo)致碎片B主要以質(zhì)譜檢測(cè)不到的中性碎片形式存在。因此碎片B的相對(duì)含量可以在一定程度說明β－內(nèi)酰胺環(huán)內(nèi)N9與質(zhì)子結(jié)合的程度。裂解方式如下：

2．2 m／e 414→380裂解方式的研究

根據(jù)荷質(zhì)比變化，分子離子脫去H2O和CH4是較為合理的裂解方式。當(dāng)質(zhì)子和N4結(jié)合時(shí)，O5－C鍵斷裂，脫去CH4，并不是甲氧基化合物通常脫去CH3OH的裂解方式，這主要是因?yàn)镺5的孤對(duì)電子和N4＝C存在共軛作用，使得N4－O5鍵不易斷裂。同時(shí)也沒發(fā)現(xiàn)主要羧基脫去的－CO2的裂解方式，這是因?yàn)榱u基與羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，以為脫水后生成五元環(huán)酯化合物，使得化合物難以生成CO2。裂解方式如下：

2．3 m／e 414→351裂解方式的研究

當(dāng)質(zhì)子進(jìn)攻N1時(shí)，所形成的分子離子化合物中N1－C鍵會(huì)斷裂，生成NH3離去。五元環(huán)酯化合物會(huì)進(jìn)一步脫去CO。通過與m／e 414→380裂解方式的比較，當(dāng)質(zhì)子和N4結(jié)合后，失去CH4時(shí)，五元環(huán)酯化合物并沒有脫去CO。N1、N4與五元環(huán)酯環(huán)盡管相隔 “遙遠(yuǎn)”，但依舊相互影響。裂解方式如下：

2．4 m／e 414→285裂解方式的研究

m／e 414→285裂解方式是較為特殊的一種裂解方式，m／e 414→285其裂解下的碎片的合計(jì)質(zhì)量數(shù)為129，根據(jù)質(zhì)譜解析奇偶互變規(guī)律可知，裂解下碎片中應(yīng)當(dāng)含有1個(gè)或3個(gè)N原子。滿足以上條件理論上應(yīng)有如圖4所示的a、b、c、d 4種裂解方式，盡管a、b都是可能的裂解方式，但是都難以實(shí)現(xiàn)以合理的裂解路徑生成m／e 285的碎片離子，此外c所標(biāo)出的C＝N斷裂方式是很難實(shí)現(xiàn)的。因此d的開環(huán)裂解方式是合理的裂解途徑。這是β－內(nèi)酰胺環(huán)非常的特殊的開環(huán)方式，它是因?yàn)槲逶h(huán)酯環(huán)進(jìn)一步增加了四元環(huán) （β－內(nèi)酰胺環(huán)）和六元環(huán) （氫化噻嗪環(huán)）的張力，導(dǎo)致出現(xiàn)較為特殊的開環(huán)裂解方式。裂解方式如下：

圖4 乙酰基頭孢噻肟離子 ［M＋H］＋裂解方式Fig．4 Fragmentation pathways of ions of deacetylcefotaxime［M＋ H］＋

2．5 m／e 414→197裂解方式的研究

當(dāng)質(zhì)子與N4結(jié)合，四元環(huán)開環(huán)，并脫去CH4，生成m／e：225的碎片離子。由于該碎片離子中三元環(huán)存在較大張力，容易脫去CO，生成具有更大的共軛體系，更為穩(wěn)定的m／e：197的碎片離子。裂解方式如下：

3 結(jié) 論

1）在離子化過程中，質(zhì)子主要與N1和N4結(jié)合，較難與β－內(nèi)酰胺環(huán)中的N9結(jié)合。這表明在空間位阻更小的位置，引入N原子可以有效的避免質(zhì)子對(duì)于β－內(nèi)酰胺環(huán)的進(jìn)攻，進(jìn)而提高β－內(nèi)酰胺環(huán)的穩(wěn)定性。

2）由于O13－H的存在，導(dǎo)致β－內(nèi)酰胺環(huán)上的羧基不易以CO2的形式脫去，這對(duì)于作為頭孢菌素中重要官能團(tuán)的羧基具有保護(hù)作用。但脫水后生成的五元環(huán)酯環(huán)進(jìn)一步增加了四元環(huán)和六元環(huán)的張力，不利于該類化合物的穩(wěn)定。

3）m／e：241為主要β－內(nèi)酰胺環(huán)裂解碎片，且豐度最高；m／e：380反映頭孢噻肟去乙酰后生成的－OH后進(jìn)一步脫水的裂解方式；m／e：285碎片為β－內(nèi)酰胺環(huán)較為特殊的開環(huán)方式。因此m／e：241、m／e：380和m／e：285碎片可以較好地反映其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可作為特征碎片。

［1］Barbarin N，Tilquin B，DE Hoffmann E．Radiosterilization of cefotaxime：investigation of potential degradation compounds by liquid chromatography－electrospray mass spectrometry ［J］．J Chromatogr A，2001，929 （1－2）：51－61．

［2］Barbarin N，Tilquin B．Study of nonvolatile degradation compounds produced by radiosterilization of cefotaxime［J］．Radiation Physics and Chemistry，2001，60 （4－5），359－367．

［3］張宏森，周 揚(yáng)．電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜法研究阿莫西林的裂解方式 ［J］．中國(guó)藥房．2010，29：2 762－2 764．

［4］Andreas Mendez，Pedro Chagastelles，Eduardo Palma，et al．Elfrides schapoval thermal and alkaline stability of meropenem：Degradation products and cytotoxicity［J］．International Journal of Pharmaceutics，2008，350（1－2），95－102．

［5］Case A．F．，Cryer C．，Ominde E．M．A．Mass spectrometry ofβ－lactam antibiotics with special reference to ionization by fast atom bombardment （FAB）［J］．Journal of Pharmaceutical ＆Biomedical Analysis．1989，7 （10）：1 121－1 157．

［6］張宏森，楊學(xué)舜，張 鋼．青霉素和阿莫西林的電子結(jié)構(gòu)及化學(xué)穩(wěn)定性 ［J］．黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，22 （1）：17－22．