去乙?；^孢噻肟質(zhì)譜裂解方式和化學(xué)穩(wěn)定性

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．

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［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．

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