舒它西林的電噴霧－四極桿－飛行時間串聯質譜裂解規律研究

霍佳麗，王建華，吳志軍

（1.重慶大學生物工程學院，重慶 400044；2.中國科學院成都分院生物研究所，四川 成都 610041）

舒它西林（Sultamicillin）是由β－內酰胺類抗生素氨芐西林（AMP）和β－內酰胺酶抑制劑舒巴坦（SBT）以亞甲基相聯的雙酯，是第一個口服有效的抗生素結合藥物[1－3]。它在腸道上被酶水解，釋放出摩爾比例的AMP和SBT，使兩者同時達到感染部位，能最大限度地保護抗生素免受酶的鈍化，從而產生抗菌活性，并且有更少的感染[4－6]，這樣舒它西林就克服了 AMP和SBT口服生物利用度低的缺點，同時大大增加了兩者的抗菌范圍。據報道，舒它西林對多數產酶革蘭氏陰性菌，如大腸桿菌、聚團腸桿菌、陰溝腸桿菌、產氣腸桿菌、肺炎克雷伯菌、構椽酸桿菌、鼠傷寒桿菌、宋氏志賀菌、費氏志賀菌等的抗菌活性較氨芐西林鈉單藥明顯增高[7－11]。舒它西林在臨床上有廣泛的用途，可用于呼吸道、尿道、耳鼻喉、軟組織、婦產科以及眼科等感染的治療，此外還用于外科手術中防治感染、并發感染等多種疾病的治療[12－15]。

舒它西林是具有雙酯特殊結構的前體藥物，其結構示于圖1。目前多采用HPLC法研究該藥，例如Laviana等[16]采用 HPLC－紫外檢測法研究了舒它西林藥物中存在的相關物質；Argekar等[17]采用 RP－HPLC法對其進行了定量分析；Genowefa Pajchel等[18]采用毛細管電泳色譜法研究舒它西林的抗菌性。但采用高分辨串聯質譜對其結構斷裂規律進行分析研究尚未見報道。電噴霧－四極桿－飛行時間（ESI－QTOF）質譜是一種軟電離串聯質譜，具有高分辨能力、高準確度，同時具有快速、靈敏等特點，是鑒定有機化合物的常用方法之一[19－22]。本實驗采用ESI－Q－TOF－MS/MS方法對舒它西林進行[M＋H]＋、[M＋Na]＋的碎片結構分析，同時使用氘代試劑（D2O）標記法進一步確證其分子式和結構，歸納其裂解規律，旨在為該藥的結構解析及體內代謝轉化研究或環境中降解產物研究提供參考依據。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與裝置

microTOF Q質譜儀：德國Bruker公司產品，配有電噴霧離子源（ESI）及Compass數據處理系統；自動進樣器。

1.2 主要材料與試劑

舒它西林（Sultamicillin）對照品：中國藥品生物制品檢定所提供；甲醇：色譜純，J＆K公司產品；氘代試劑D2O：美國CIL（Cambridge Isotope Laboratories，Inc）公司產品。

圖1 舒它西林結構Fig.1 Structure of Sultamicillin

1.3 實驗條件

1.3.1 質譜條件：電噴霧（ESI）離子源；ESI源電壓：－500V；毛細管電壓：－4 500V；霧化氣體：高純氮氣（30kPa）；樣品進樣速度：180μL/h。干燥氣溫度：180 ℃；干燥氣流速：4.0L/min；檢測模式：正離子模式。

1.4 樣品制備及處理

取舒它西林樣品的甲醇稀釋溶液，經自動進樣器進入ESI離子源，在正離子模式下分別得到[M＋H]＋、[M＋Na]＋準分子離子峰，選擇合適的碰撞能對其進行MS2碎片離子的分析；取舒它西林樣品的氘代水稀釋溶液（放置24h），進質譜儀得到[M＋D]＋、[M/D＋Na]＋的氘代準分子離子峰，同樣選擇合適的碰撞能進行MS2裂解結構的研究。

2 結果與討論

2.1 舒它西林的[M＋H]＋/[M＋D]＋MS2分析及裂解規律研究

舒它西林[M＋H]＋選擇13eV的碰撞能進行裂解，圖2中顯示樣品主要得到β－內酰胺環斷裂產生的m/z 405碎片離子，其脫去CO2、H2SO2、CH2O中性分子分別產生m/z361、m/z 339、m/z 331的子離子碎片；進一步裂解包括SBT處的酯基斷裂產生m/z 216，SBT與亞甲基連接處的C－O鍵斷裂產生m/z 172，AMP與亞甲基相聯處C－O鍵斷裂并經H重排產生m/z160；而β－內酰胺環斷裂產生的碎片離子m/z191，可進一步斷裂形成m/z 106和m/z 174。此外，[M＋H]＋中AMP處的酯基C－C鍵斷裂得到m/z304，主要數據列于表1。

同時選擇13eV碰撞能進行舒它西林的同位素標記實驗，進一步確證了它的裂解途徑。[M＋H]＋裂解途徑示于圖3。

圖2 [M＋H]＋ m/z 595.153 1，[M＋D]＋ m/z 599.178 5子離子質譜圖Fig.2 Product ion spectrum of[M＋H]＋ m/z 595.153 1，[M＋D]＋ m/z 599.178 5

表1 舒它西林[M＋H]＋主要碎片離子（碰撞能：13eV）Table 1 Major product ions from [M＋H]＋for sultamicillin（collision energy：13eV）

圖3 舒它西林[M＋H]＋裂解過程Fig.3 Cleavage progress of Sultamicillin[M＋H]＋

2.2 舒它西林的[M＋Na]＋/[M/D＋Na]＋MS2分析及裂解規律研究

如圖4所示，[M＋Na]＋以25eV碰撞能進行裂解，得到的碎片離子信息清晰豐富，主要有3條裂解途徑：首先，β－內酰胺環斷裂得到相應的[M＋Na]＋m/z 427、m/z 213，分 別脫去CO2、SO2、CO，NH3，得到m/z383、m/z363、m/z335、m/z196；其次，AMP處C－C鍵（與亞甲基相聯處）斷裂，出現 m/z 372、m/z 354、m/z 182[M＋Na]＋峰；第三，[M＋Na]＋中SBT處四元環的斷裂產生m/z 483、m/z 293碎片離子，該斷裂[M＋H]＋中未觀察到。其裂解過程同樣經氘代實驗確證，子離子質譜圖示于圖5。

圖4 舒它西林[M＋Na]＋裂解過程Fig.4 Cleavage progress of Suitamicillin[M＋Na]＋

圖5 [M/D＋Na]＋m/z 617.134 2，m/z 620.152 9子離子質譜圖Fig.5 Product ion spectrum of[M/D＋Na]＋m/z 617.134 2，m/z 620.152 9

3 結 論

電噴霧－四極桿－飛行時間串聯質譜具有高分辨率、高準確度，可獲得待測物質的準確分子質量，并產生多個可能分子式，根據二級裂解碎片信息推測其分子式，據此可大大降低可能的分子式數目，進一步結合同位素標記法，可推測得到碎片離子的準確分子式及結構，提供了一種快速、靈敏、準確的鑒別分析方法。

實驗表明，舒它西林準分子離子峰[M＋H]＋與[M＋Na]＋的斷裂主要在β－內酰胺環，[M＋Na]＋在舒巴坦處四元環發生斷裂，由于β－內酰胺環和四元環具有較大的鍵角張力而很不穩定，所以裂解首先發生在此處。由于裂解主要是分子化學鍵能量較弱的斷裂，據此可以推測根據化合物的化學鍵強弱來研究其斷裂途徑，表明隨著電子碰撞能力的遞增，一般β－內酰胺環類抗生素藥物的質譜斷裂首先發生在β－內酰胺環處，其次發生在能量次級的其它斷裂處。舒它西林在體內的代謝或環境中的降解，除依賴于介質條件和酶作用條件外，同時與其自身結構中不同化學鍵能量或穩定性也有一定關系。因此，兩種分析模式下質譜裂解規律也可為舒它西林的體內代謝物質或環境中降解產物的研究，提供快速鑒別的理論依據。

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