乌头碱电喷雾质谱裂解机制的研究

谭 鹏袁 邓欣祺袁 李 飞袁 邬瑞光袁 龙柳娟袁 刘永刚（北京中医药大学，北京 100029）

摘 要院 为研究乌头碱的质谱裂解机制，采用蠕动泵进样，在正离子模式下，获得乌头碱的一级和二级质谱。通过

QTRAP-MSn 检测发现乌头碱的 21 种裂解碎片，分析乌头碱的 3 类裂解途径，首次在二级质谱中发现丢失 C6H5COOH离子。不同裂解机制特征离子碎片的发现及结构初步鉴定，为乌头碱在较低浓度下的快速定性和定量鉴别提供依据。

关键词院ESI-QTRAP-MSn；乌头碱；裂解机制

中图分类号院R284.1曰O657.7+2曰O652.23曰Q946.88 文献标志码院A 文章编号院1674-5124渊2014冤01-0043-04

Study on fragmentation behavior of aconitine by ESI-MSn

TAN Peng，DENG Xin-qi，LI Fei，WU Rui-guang，LONG Liu-juan，LIU Yong-gang（Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100029，China）

Abstract: To study the fragmentation pathways of aconitine by etectrospray ionization mass spectrometry（ESI-MS）. Aconitine was analyzed using ESI-MSn in positive ion mode. The first and multi-stagemass spectrum diagrams of aconitine were obtained. 21 fragmentation ions were found，and theywere classified into three kinds. C6H5COOH was firstly reported. These characteristics can be usedfor structures elucidation in studies of aconitum alkaloids in future.Key words: ESI-QTRAP-MSn；aconitine；fragmentation behavior

收稿日期院2013-04-12曰收到修改稿日期院2013-06-25基金项目院国家自然科学基金项目（30901959；81102807）

北京中医药大学大学生基金项目（201210026078）作者简介：谭 鹏（1980-），男，山东潍坊市人，讲师，博士，

主要从事中药化学研究工作。

0 引 言乌头碱（aconitine）是附子、川乌、草乌等乌头属

中药的主要毒性成分之一，属于双酯型二萜类生物

碱，结构中的两个酯键在炮制过程中会发生水解，毒

性降低。含乌头碱的乌头属中药在中医临床应用广

泛，但中毒事件常有发生 [1-2]。目前，已有报道采用

HPLC 等方法检测饮片及中成药中的乌头碱含量[3-4]，及采用 HPLC-MS 等方法检测兔的血、尿中的乌头

碱及代谢产物 [5]，对乌头碱的质谱裂解有部分文献

报道[6-9]，但碎片离子数目较少，且在推测质谱裂解途

经的过程中大多推测了丢失的基团，如-OCH3 等，丢

失的位置或者丢失后的稳定离子报道较少。本论文

初步预测了 21 种碎片离子的结构。

电喷雾电离（ESI）是近年来发展起来的一种软电

离技术，特别适合于样品的快速分析及鉴定，具有灵

敏度高、特异性强、操作简单快速等优点，包懿等 [10]

采用电喷雾质谱研究了乌头碱类双酯型二萜生物碱

的水解反应，李铮等 [11]研究了乌头碱及水解产物的

裂解产物。上述研究对解释乌头碱的质谱裂解途经

起到了很好的作用，但本课题组在进行该实验的过程

中，发现乌头碱的裂解碎片较多，有一些新的裂解方

式。因此，本文采用高灵敏度电喷雾质谱深入探讨乌

头碱的质谱裂解机制，为乌头碱，尤其是生物样品中

的乌头碱的快速定性和定量鉴别，提供了依据。

1 仪器与试剂岛津 UPLC超快速液相色谱仪（岛津公司，日本），

AB SCIEX QTRAP 5500 四级杆-离子阱质谱仪（ABSCIEX公司，美国）。乌头碱对照品（自制，含量跃98%），

甲醇（美国 Fisher 公司），水为二次蒸馏水。

中国测试CHINA MEASUREMENT & TEST Vol.40 No.1January，2014第 40 卷第 1 期2014 年 1 月

doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2014.01.012

中国测试 2014 年 1 月中国测试

2 实验方法2.1 供试品溶液的制备

精密称取乌头碱标准品 2.50 mg，用甲醇定容在

500 mL 容量瓶中，溶解后，稀释 100 倍，制成浓度为

50 ng/mL 溶液，用 0.22 滋m 微孔滤膜过滤，作为供试

品溶液。

2.2 质谱条件及分析方法

电喷雾离子化，正离子模式检测；毛细管电压：

3.0kV；锥孔电压：35V；碰撞诱导解离能量：15~25eV；离子源温度：80 益；干燥气温度：150益；质量扫描范

围：m/z 300~650；雾化气（N2）流速：20 L·h-1；干燥气

（N2）流速：300 L·h-1；碰撞气为 Ar；进样方式：蠕动泵

进样，流速 7滋L·min-1。3 结 果

在 ESI 正离子模式下，乌头碱出现[M+H]+峰，m/z为 646，选择 m/z 646离子进行二级质谱的检测，得到

二级质谱图，见图 1。乌头碱二级质谱裂解为 21 种

离子碎片，其中 586，554，526，368 离子强度较高，各

离子检测值、分子式见表 1。3.1 丢失 CH3COOH尧CH3OH尧H2O的离子

由文献报道[5-10]可知，乌头碱最常见丢失的碎片

离子是CH3COOH、CH3OH、H2O等。由图 1可见，二级碎

片离子中以 m/z 586 为基峰，丢失碎片为 CH3COOH，

其余二级碎片离子中有 22个离子也丢失了 CH3COOH。m/z 614离子较乌头碱m/z 646少了 32，符合[M-CH3OH]+，m/z 554 离子较 m/z 614 少了 60，符合[M-CH3COOH-CH3OH]+，m/z 522离子符合[M-CH3COOH-2CH3OH]+，m/z 490 离子符合[M-CH3COOH-3CH3OH]+，乌头碱结

构中有 4 个甲氧基，根据文献[12]采用量子化学计算

的结果认为丢失的顺序为 C16 位、C1 位、C6 位，分别

确定 m/z 586，614，554，522，490 离子的结构，见图 2。

m/z 碎片离子

614 [M-CH3OH]+596 [M-CH3OH-H2O]+586 [M-CH3COOH]+568 [M-CH3COOH-H2O]+554 [M-CH3COOH-CH3OH]+536 [M-CH3COOH-CH3OH-H2O]+526 [M-CH3COOH-CO-CH3OH]+522 [M-CH3COOH-2CH3OH]+508 [M-CH3COOH-CO-CH3OH-H2O]+504 [M-CH3COOH-2CH3OH-H2O]+494 [M-CH3COOH-CO-2CH3OH]+490 [M-CH3COOH-3CH3OH]+476 [M-CH3COOH-CO-2CH3OH-H2O]+472 [M-CH3COOH-3CH3OH-H2O]+462 [M-CH3COOH-CO-3CH3OH]+404 [M-CH3COOH-CO-CH3OH-C6H5COOH]+400 [M-CH3COOH-2CH3OH-C6H5COOH]+372 [M-CH3COOH-CO-2CH3OH-C6H5COOH]+368 [M-CH3COOH-3CH3OH-C6H5COOH]+

表 1 乌头碱的二级碎片离子

图 2 m/z 586袁614袁554袁522袁490 离子的结构

H3CH2C NHO

OCH3 OCH3

522

OH

OHOBz

OHOBz

OHN

OCH3490

H3CH2CHO

OCH3OCH3

NOCH3

O

OBzH3CH2C

HO

586

OH OCH3 OCH3

OCH3OCH3

NHO

H3CH2C

614

OH

OH

OBz

OAc

OCH3

OCH3OCH3

NHO

H3CH2C

OH

OH

OBz

554

图 1 乌头碱的二级质谱图

293.1325.0340.2 350.2

368.2

372.1 375.3404.3400.3 413.2 482.2

476.3478.1490.2

494.3504.2510.2

522.3536.3

536.4

506.3554.3

568.3 586.3614.3

646.3

300 360 420 480 520 580 640

9.0e77.5e76.0e74.5e73.0e71.5e7

0.0m/z

44

第 40 卷第 1 期

图 3 m/z 596袁568袁536袁504袁472 离子的结构

596 568 536

504 472

OBz

OBz

OBz

OBz

OBzH3CH2C N

HOOCH3 OCH3

OCH3

OHOAc H3CH2C NHO

OCH3OCH3

OCH3

O

OCH3

H3CH2C NHO

OCH3 OCH3

OCH3

O

H3CH2C NHO

OCH3 OCH3

H3CH2C NHO

OCH3OCH3

OH OH

图 4 m/z 526袁494袁462袁508袁476 离子的结构

508 476

462494526

H3CH2CHO

N

OCH3 OCH3

OCH3

OBzH3CH2C

HON

OCH3 OCH3

OCH3

OBz

H3CH2CHO

N

OCH3

OBz

OH

H3CH2CHO

N

OCH3

OCH3

OBz

H3CH2CHO

N

OCH3 OCH3

OCH3OBz

OHOH

m/z 596 离子较 m/z 614 少了 18，丢失了一分子

H2O，符合[M-CH3OH-H2O]+，m/z 568 离子较 m/z 646少了 78，符合[M-CH3COOH-H2O]+，m/z 536 离子符

合 [M-CH3COOH-CH3OH-H2O]+，m/z 504 离子符合

[M-CH3COOH-2CH3OH-H2O] +，m/z 472 离子符合

[M-CH3COOH-3CH3OH-H2O]+，乌头碱结构中 C3 位

和 C13 位分别有 2 个羟基，可以丢失 H2O，根据乌头

碱型生物碱的裂解规律和文献[11]中的甲醇丢失顺

序，确定了 m/z 596，568，536，504，472 离子的结构，

见图 3。3.2 丢失 CO的离子

乌头碱在丢失 CH3COOH 后，形成 C15 位羰基的

结构，C15 位羰基会发生缩环反应，丢失一分子 CO。

m/z 526 离子较m/z 554少了 28，符合[M-CH3COOH-CO-CH3OH]+，m/z 494 离子符合 [M-CH3COOH-CO-

2CH3OH] +，m/z 462 离子符合 [M-CH3COOH-CO-3CH3OH]+。m/z 508离子较m/z 526少了 18，丢失一分

子 H2O，符合[M-CH3COOH-CO-H2O-CH3CH3] +，m/z476 离子符合 [M-CH3COOH-CO-2CH3OH-H2O]+，根据乌头碱型生物碱的裂解规律和文献中的甲醇丢失

顺序[11]，确定了 m/z 526，494，462，508，476 离子的结

构，见图 4。3.3 丢失 C6H5COOH的离子

乌头碱结构中有两个酯键，C8 位乙酰基容易丢

失，C14位苯甲酰基不容易丢失，在 CH3COOH、CH3OH、H2O 等易失去基团脱去后，苯甲酰基也会以苯甲

酸的形式丢失。m/z 404 较 m/z 526 少了 122，符合

[M-CH3COOH-CO-CH3OH-C6H5COOH]+，m/z 372 离

子符合 [M-CH3COOH-CO-2CH3OH-C6H5COOH]+，m/z 350 符合[M-CH3COOH-3CH3OH-H2O]+，m/z 400

谭 鹏等：乌头碱电喷雾质谱裂解机制的研究 45

中国测试 2014 年 1 月中国测试

NH3CH2CHOOCH3

OH

350

图 5 m/z 404袁372袁350袁400袁368袁354 离子的结构

NH3CH2CHOOCH3 OCH3

400

OH

OH

NH3CH2CHOOCH3

OH

OH

368

OH

NH3CH2CHOOCH3

OCH3

354

NH3CH2CHOOCH3

OCH3

372

NH3CH2CHO

OCH3 OCH3

OHOCH3

404

较 m/z 522 少了 122，符合[M-CH3COOH-2CH3OH-C6H5COOH] +，m/z 368 离子符合 [M-CH3COOH -3CH3OH-C6H5COOH]+，m/z 354 较 m/z 476 少了 122，符合[M-CH3COOH-CO-2CH3OH-H2O-C6H5COOH]+，m/z 404，372，350，400，368，354 离子的结构见图 5。4 结束语

本实验采用高灵敏度的串联四极杆质谱技术与

快速扫描线性加速离子阱相结合的质谱仪测定乌头

碱质谱裂解，与以往报道相比，检测出的碎片离子较

多，在乌头碱的二级质谱中共检出了 21 种离子碎片，

主要发生了 3 种裂解途经：丢失 CH3COOH、CH3OH、

H2O 的离子；丢失 CO 的离子；丢失 C6H5COOH 的离

子。其中，丢失 C6H5COOH 的离子的裂解途经为首次

报道。裂解途经的完将会为二萜类生物碱的快速鉴

定提供帮助。

对乌头碱质谱裂解机制的研究，有利于其结构

的分析、类似化合物结构的鉴定和预测，在本论文完

成的过程中，借鉴了用量子化学推测乌头碱稳定碎片

离子的结果 [12]，借鉴不同的技术辅助质谱来推测化

合物的结构已逐渐成为研究的热点[13]。不同裂解机

制特征离子碎片的发现，为乌头碱在较低浓度下的快

速定性和定量鉴别提供了依据，同时也为其他乌头碱

型生物碱的质谱裂解机制研究提供参考。

参考文献[1] 庞嶷袁王进忠，覃小兰 . 误服外用川乌草乌煎剂致心脏

毒性[J]. 药物不良反应杂志，2009，11（1）：40-42.[2] 成洪，王铮. 中西医结合救治乌头碱中毒 24 例[J]. 中国

中医急症，2007，l6（11）：1415-1416.[3] 王瑞，刘芳，孙毅坤，等. 不同附子炮制品中乌头碱、新乌

头碱、次乌头碱含量的 HPLC 测定[J]. 药物分析杂志，

2006（10）：1361-1363.

[4] 刘芳，于向红，李飞，等. HPLC 测定附子及其炮制品中 3种双酯型生物碱的含量[J]. 中国中药杂志，2006，31（14）：1160-1162.

[5] 孙莹，张宏桂，史向国，等 . 兔体内乌头碱代谢产物的

研究[J]. 药学学报，2002，37（10）：781-783.[6] 刘永刚，刘倩，张宏桂，等 . 高效液相色谱-质谱联用法

研究乌头碱的水解产物[J]. 中国新药杂志，2007，16（4）：303-305.

[7] Tan P，Liu Y G，Li F，et al. Reaction poductsanalysis of aconitine in dilute ethanol using electrosprayionization[J]. Die Pharmazie，2012（67）：274-276.

[8] 谭鹏，刘永刚，关君，等. 高效液相色谱-质谱联用结合量

子化学计算发现乌头碱一新水解产物[J].中国中药杂志，

2011，36（15）：2099-2101.[9] Wang Y，Liu Z，Song F，et al. Electrospray ionization

tandem mass spectrometric study of the aconitines inthe roots of aconite[J]. Rapid Commun Mass Spectrom，

2002，16（22）：2075-2082.[10] 包懿，宋凤瑞，刘志强，等. 乌头碱类双酯型二萜生物碱水

解反应的电喷雾质谱分析[J]. 质谱学报，2009，30（1）：1-5.[11] 李铮，谭鹏，王春国，等. 乌头碱中乌头碱次乌头碱及水解

产物的电喷雾质谱裂解机制研究[J]. 现代仪器，2011，30（1）：1-5.

[12] 陈兰慧，金莲姬，苏忠民，等. 乌头碱类生物碱电喷雾串联

质谱行为及碎片离子稳定性的量子化学计算[J].高等学校

化学学报，2005，26（12）：2340-2344.[13] Little J L，Williams A J. Identification of“known

unknowns”utilizing accurate mass data and chemSpider[J].Journal of The American Society for Mass Spectrometry，2012，23（1）：179-185.

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