微波等离子体炬质谱在药物分子分析中的应用研究

摘要

绿色、原位、快速、在线、非破坏、高通量常压离子化技术的出现极大地提高了质谱分析的效率。该技术在无需样品预处理的条件下成功实现了复杂基体样品中待测物的直接检测。微波等离子体炬质谱（MPT-MS）技术是一种新兴的常压质谱技术，具有操作简单、无溶剂污染、无电极污染、基体耐受力强、解吸电离能力强和分析速度快等优点，可直接对复杂基体样品中的待测物进行热解吸离子化，并已成功应用于食品药品、环境监测、公共安全、矿产分析、临床诊断等领域的固体、液体、气体样品的分析检测。本文主要研究了微波等离子体炬质谱在药物分子分析中的应用，主要研究内容包括以下四个方面：　　1. MPT-MS快速鉴定药片中的有效成分　　MPT兼具软电离与硬电离性质，通过调控MPT的能量（微波功率）大小，可灵活调控MPT-MS一级质谱图中待测物准分子离子及碎片离子的种类及相对强度。在本研究中，以单方制剂和复方制剂为样品，通过调节MPT的使用功率，灵活有效调控MPT的能量，在无需碰撞诱导解离（CID）的实验下，仅通过一级质谱图即获得了待测物样品丰富的多级碎片离子信息，并通过串联质谱实验确定这些碎片离子来自药物分子而非药片中的基质辅料。此外，MPT与无串联质谱功能的四极杆质谱仪联用，成功实现了对乙酰氨基酚片中的有效成分的定性与半定量分析。实验结果表明，MPT-MS可实现在无需样品预处理、无需串联质谱实验的条件下对药片中的有效成分的快速、准确鉴定分析，为药物样品的结构鉴定提供了互补、丰富的离子信息，这使得MPT在质谱仪小型化方面有广阔的应用前景。　　2. MPT-MS快速筛选药物分子光热稳定性　　药物稳定性是药物开发和制剂领域最为关注的问题之一。其中，光、热降解的研究在药品质量、安全性和有效性方面起着重要的作用。　　（1）MPT离子源同时具备光、热效应，在本研究中，基于MPT-MS药物分子在MPT光热效应下产生的差异响应，快速筛选药物分子光热稳定性。在实验中，通过调控MPT的微波功率，得到药物分子在不同微波功率下离子峰的相对强度，获得了不同结构的药物分子的光热稳定性顺序。实验结果表明，药物分子得到的光热稳定性顺序为茶碱＞替硝唑＞对乙酰氨基酚＞奥硝唑＞甲硝唑＞氯苯那敏，由于MPT软、硬电离性质可同时获得药物分子的光、热裂解产物，分析了药物分子的光热裂解机理。　　（2）同分异构体普遍存在于药物分子中，高效的区分同分异构体，对于药物分子的研究有着至关重要的意义。在本研究中，采用MPT-MS对同分异构体的直接区分进行了初步探索，实验结果表明，MPT可有效地对邻、间、对二甲苯同分异构体的光 热稳定性进行区分，表明MPT对能量相近的物质有较好的区分效果，在此基础上对茶碱、可可碱，L-异亮氨酸、L-亮氨酸等药物同分异构体进行了分析检测并得到了有效区分。此方法速度快、成本低、样品用量少、能量分辨率高，可为药物质量控制、分子结构设计提供参考，为制药工业贡献一份力量。　　3. 药物分子在MPT-MS作用下的裂解机理研究　　药物结构的鉴定是药品质量检验中的重要任务。由于MPT-MS可获得丰富的分子碎片结构信息，有助于分子结构的鉴定和裂解机理的研究。在本研究中，采用MPT-MS对硝基咪唑类化合物甲硝唑与奥硝唑、黄嘌呤类化合物茶碱与可可碱、对乙酰氨基酚、咖啡因等药物分子，以及对二甲苯位置异构体的裂解机理进行了研究。实验结果表明，药物分子在MPT-MS中的裂解机理，有利于进一步理解药物分子的构效关系，为系统研究分子质谱碎裂规律与结构之间的关系提供一种新手段，为其它同类化合物的分析鉴定提供有效的质谱分析方法。　　4. MPT-MS在合成制备金刚烷胺高级复杂有序产物的初步研究　　质谱有机合成是目前研究的热点。MPT基于其特殊的解吸电离机理在催化合成方面展现了独特的优势。　　（1）在本研究中，采用MPT-MS对盐酸金刚烷胺片进行分析检测，通过调节MPT的能量，在线、直接、高选择性的合成了基于金刚烷胺的有序分子，推测为一种金刚烷胺高级复杂有序。实验结果表明，通过对MPT-MS能量调控，可高选择性的催化合成质荷比为m/z 244的离子峰，该离子峰是通过MPT直接灼烧盐酸金刚烷胺片合成的。　　（2）采用传统的ESI-MS对该物质进行了验证，实验结果表明，通过ESI-MS分析检测MPT实验后的粉末物质，验证了基于金刚烷胺的有序产物的成功制备。同时，对产物样品进行了收集，为做进一步的结构解析。MPT作为一种离子化技术，在制备质谱中展现了独特的优势，拓展了微波等离子体炬质谱技术在催化合成领域的应用研究。

目录

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第一章 绪论

1.1引言

1.2基于等离子体的常压离子化技术

1.3微波等离子体炬质谱（MPT-MS）技术

1.4 本文的主要研究内容和创新点

2.1 引言

2.2 微波等离子体炬质谱快速鉴定单方制剂中的有效成分

2.3微波等离子体炬质谱快速鉴定复方制剂中的有效成分

2.4 微波等离子体炬与四极杆质谱仪联用鉴定药片中的有效成分

2.5本章小结

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 药物分子的微波等离子体炬质谱裂解机理研究

4.1引言

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 微波等离子体炬质谱合成制备金刚烷胺高级复杂有序产物的初步研究

5.1 引言

5.2实验部分

5.3 结果与讨论

5.4本章小结

第六章 总结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢