曾 志，謝潤乾，張 濤，譚麗賢，庾秀英

（1.華南師范大學化學與環(huán)境學院，廣東 廣州 510631；2.Faculty of Bioresource Sciences，Akita Prefectural University，Akita 010-0195，Japan；3.華南師范大學光電材料與技術研究所，廣東 廣州 510631）

川芎中內酯類化合物的質譜學規(guī)律

曾 志1，2，謝潤乾1，張 濤2，3，譚麗賢1，庾秀英1

（1.華南師范大學化學與環(huán)境學院，廣東 廣州 510631；2.Faculty of Bioresource Sciences，Akita Prefectural University，Akita 010-0195，Japan；3.華南師范大學光電材料與技術研究所，廣東 廣州 510631）

質譜學在中藥藥效物質的結構確定中起至關重要的作用，對每一個化合物質譜的確切解釋需要對每一個質譜的關鍵裂解過程具有足夠的了解。本研究報道了川芎中具有不飽和側鏈與飽和側鏈內酯類化合物的質譜學規(guī)律。質譜特征峰［M＋－29］和［M＋－42］表明了從這些內酯類化合物的分子離子分別失去不飽和側鏈上的末端烷基－C2H5和－C3H6基團，這是川芎中具有不飽和側鏈內酯類化合物（如（Z）-藁本內酯、（E）-藁本內酯、丁烯基酞內酯和川芎內酯I）的典型質譜特征；質譜特征峰［M＋－57］顯示了從這些內酯類化合物的分子離子失去飽和側鏈－C4H9基團，這是川芎中具有飽和側鏈內酯類化合物（如丁基酞內酯和川芎內酯A）的典型質譜特征。

質譜；裂解；中藥；川芎；內酯；結構

中藥川芎是傘形科植物川芎（Ligusticum chuanxiongHort.）的干燥根莖，主產(chǎn)于四川和重慶。川芎性溫味辛，具有活血行氣、祛風止痛的作用，用于跌撲腫痛、風濕痹痛等癥［1－2］。近年來，已有超臨界 CO2萃取［3－4］，水蒸氣蒸餾法［5］，溶劑提取法［6］等對川芎中的藥效物質進行提取的相關報道。川芎中的藥效物質主要有丁基酞內酯、丁烯基酞內酯、川芎內酯A、（Z）-藁本內酯、（E）-藁本內酯和川芎內酯I等［7－8］，這些內酯類化合物的分子結構主要采用質譜和核磁共振技術來鑒定。采用GC/MS技術鑒定川芎中內酯類化合物的化學結構時，由于一些內酯類化合物未經(jīng)鑒定或未收入質譜數(shù)據(jù)庫，除應用質譜數(shù)據(jù)庫進行質譜檢索外，還需要應用這些內酯類化合物的質譜裂解規(guī)律進行推斷。陳耀祖等［9］根據(jù)當歸提取物中藁本內酯的質譜裂解規(guī)律對其結構進行了推測，而川芎提取物中其它內酯類化合物（如丁基酞內酯、丁烯基酞內酯、川芎內酯A和川芎內酯I）的質譜裂解規(guī)律及結構推測尚未見報道。曾志等［10－16］已開展了揮發(fā)性成分和中藥藥效物質的質譜和色譜研究。本研究報道川芎中內酯類化合物的質譜學規(guī)律。

1 實驗部分

1.1 材料和儀器

川芎：產(chǎn)自四川都江堰，由廣州三先合誠生物科技有限公司提供，經(jīng)鑒定為Ligusticum chuanxiongHort.的干燥根莖。

HA-121-50-01型超臨界 CO2提取裝置由兩個解析釜進行二級分離。Finnigan Trace 2000型氣相色譜儀，F(xiàn)innigan Trace DSQ質譜檢測器：美國Finnigan公司產(chǎn)品。

1.2 超臨界CO2提取

取一定量粉碎的川芎藥材投入萃取釜中，分別對萃取釜、分離釜I、分離釜II及貯藏罐進行加熱或冷卻。當萃取釜溫度達到35℃、分離釜I的溫度65℃、分離釜II的溫度40℃時，打開CO2氣瓶充入CO2流體；當萃取釜壓力達到30 MPa、分離釜I和分離釜II的壓力為6MPa時，開始循環(huán)提取，CO2流量約20kg/h。提取1.5 h后，將分離釜I和分離釜II出料口得到的提取物合并，得棕黃色油狀物，收率為7.60%。

1.3 GC/MS分析

1.3.1 色譜條件 DB-5MS柱（30m×0.25 mm×0.25μm）；進樣口溫度280℃；接口溫度250℃；載氣為氦氣，流速1mL/min；柱前壓80 kPa，分流比30∶1；程序升溫：60℃保持5min，以3℃/min升至270℃，保持10min。

1.3.2 質譜條件 EI電離方式，電子能量70 eV，離子源溫度180℃，離子流200μA，掃描質量范圍m/z50～500。

2 結果與討論

2.1 川芎中具有不飽和側鏈內酯類化合物的質譜學規(guī)律

在應用GC/MS技術研究中藥藥效物質時，可以通過檢索相應的質譜數(shù)據(jù)庫來初步確定其化學結構。然而，由于數(shù)據(jù)庫自身收錄的質譜數(shù)據(jù)不一定齊全，少數(shù)質譜圖與檢索質譜數(shù)據(jù)庫的質譜圖有一定差異，檢索的相似度不高，這些物質僅按質譜數(shù)據(jù)庫檢索出的化合物為鑒定依據(jù)可能會出現(xiàn)差錯。在這種情況下，需要應用質譜學規(guī)律和文獻質譜數(shù)據(jù)進一步確證這些物質的化學結構［17－21］。應用 GC/MS技術對中藥川芎超臨界CO2提取物進行研究時，鑒定出6個內酯類化合物，其化學結構式示于圖1，質譜圖示于圖2。

圖1 丁基酞內酯（a），丁烯基酞內酯（b），（Z）-藁本內酯（c），（E）-藁本內酯（d），川芎內酯 A（e）和川芎內酯I（f）的化學結構式Fig.1 The structures of butylphthalide（a），butylidene phthalide（b），（Z）-ligustilide（c），（E）-ligustilide（d），senkyunolide A（e）and senkyunolide I（f）

圖2 丁基酞內酯（a），丁烯基酞內酯（b），（Z）-藁本內酯（c），（E）-藁本內酯（d），川芎內酯A（e）和川芎內酯I（f）的質譜圖Fig.2 The mass spectra of butylphthalide（a），butylidene phthalide（b），（Z）-ligustilide（c），（E）-ligustilide（d），senkyunolide A（e）and senkyunolide I（f）

2.1.1 （Z）-藁本內酯（c）和（E）-藁本內酯（d）

化合物c和化合物d具有相同的質譜數(shù)據(jù)，但兩個化合物的保留時間分別為43.86min和45.81min，其 相 對 含 量 分 別 為 47.12% 和1.72%。如圖3所示，化合物c的質譜中分子離子峰為m/z190［M＋］，而在GC/MS質譜數(shù)據(jù)庫中，該分子離子峰為2-（2-呋喃基亞甲基）-6-甲基－環(huán)己酮（相對分子質量190），這兩者的質譜圖有較大差別，其相似度僅為16%。兩者的質譜除分子離子峰相同，都出現(xiàn)碎片峰m/z120和m/z55，化合物c的質譜中豐度較高的m/z161和m/z105碎片峰在2-（2-呋喃基亞甲基）-6－甲基－環(huán)己酮的質譜中沒有出現(xiàn)。因此可以推測化合物c不是2-（2-呋喃基亞甲基）-6-甲基－環(huán)己酮。文獻［22］報道，（Z）-藁本內酯是川芎中含量較高的藥效物質，而未見報道在川芎中檢測到2-（2-呋喃基亞甲基）-6-甲基－環(huán)己酮。故可推測化合物c為（Z）-藁本內酯。

圖3 化合物c（a）和2-（2-呋喃基亞甲基）-6-甲基－環(huán)己酮（b）的質譜圖比較Fig.3 The mass spectra comparison of compound c（a）and 2-（2-furanylmethylene）-6-methyl-cyclohexanone（b）

如圖4所示，在化合物c的質譜圖上，碎片離子峰m/z161是分子離子失去－C2H5［M＋－29］同時五元內酯環(huán)開裂形成的碎片峰；m/z148峰則是分子離子失去－C3H6［M＋－42］同時五元內酯環(huán)開裂的碎片離子峰；m/z133峰為分子離子失去－C2H5后再失去［CO］［M＋－29－28］的碎片離子，它再經(jīng)重排失去另一個［CO］形成m/z105碎片峰?；衔颿的主要碎片峰m/z190［M＋］、161、148、133、105、77與文獻［22－23］中（Z）-藁本內酯的質譜一致，推斷化合物c為（Z）-藁本內酯［9］。

圖4 （Z）-藁本內酯主要質譜碎片的可能裂解途徑Fig.4 Possible fragmentation pathway of main fragments of（Z）-ligustilide

由于（Z）-藁本內酯是川芎中的主要藥效物質，其含量較高［23］，與其具有相同質譜的化合物d可能是它的異構體（E）-藁本內酯。如果要精確區(qū)別（Z）-藁本內酯和（E）-藁本內酯異構體的結構，還必須使用兩者對照品的核磁共振數(shù)據(jù)或者相同條件下的色譜保留時間來確定。

2.1.2 丁烯基酞內酯（b） 化合物b的分子離子峰為m/z188［M＋］。其質譜圖給出的碎片離子峰m/z159是分子離子失去－C2H5［M＋－29］同時五元內酯環(huán)結構開裂形成的；碎片離子峰m/z146是分子離子失去－C3H6［M＋－42］同時五元內酯環(huán)結構開裂的結果；碎片離子峰m/z131與分子離子失去－C2H5后再失去［CO］［M＋－29－28］相對應，碎片峰m/z131經(jīng)過重排后失去另一個［CO］形成碎片峰m/z103。因此可以推測化合物b為丁烯基酞內酯。它的主要質譜碎片峰裂解過程示于圖5。

圖5 丁烯基酞內酯主要質譜碎片的可能裂解途徑Fig.5 Possible fragmentation pathway of main fragments of butylidene phthalide

2.1.3 川芎內酯I（f） 化合物f的質譜圖中，其分子離子峰為m/z224［M＋］。質譜圖給出的碎片離子峰m/z195是分子離子失去－C2H5［M＋－29］同時五元內酯環(huán)結構開裂形成的；碎片離子峰m/z180是分子離子失去－C3H6再失去H2［M＋－42－2］同時五元內酯環(huán)結構開裂的結果；碎片離子峰m/z165與分子離子失去－C2H5后再失去［CO］和H2［M＋－29－28－2］相對應?；衔飂的主要質譜碎片峰裂解機理示于圖6。因此可以推測化合物f為川芎內酯I。

2.2 川芎中具有飽和側鏈內酯類化合物的質譜學規(guī)律

2.2.1 丁基酞內酯（a） 化合物a的質譜圖顯示分子離子峰m/z190［M＋］。從分子離子峰失去飽和烷基側鏈－C4H9［M＋－57］同時五元內酯環(huán)結構開裂得到主要碎片峰m/z133，碎片峰m/z105是碎片峰m/z133再失去［CO］形成的。因此可以推測化合物a為丁基酞內酯，其質譜裂解規(guī)律示于圖7。

2.2.2 川芎內酯A（e） 化合物e的質譜圖給出分子離子峰m/z192［M＋］。從分子離子峰失去飽和烷基側鏈－C4H9［M＋－57］同時五元內酯環(huán)結構開裂得到主要碎片峰m/z135，碎片峰m/z107是碎片峰m/z135再失去［CO］形成的。因此可以推測化合物e為川芎內酯A，其質譜裂解規(guī)律示于圖8。

2.3 川芎中內酯類化合物的質譜數(shù)據(jù)

丁基酞內酯的 EI-MS：m/z（相對強度）190（3），133（100），105（28），77（12），51（2）。

丁烯基酞內酯的EI-MS：m/z（相對強度）188（20），159 （100），146 （36），131 （34），103（28），77（16），55 （4）。

（Z）-藁本內酯的 EI-MS：m/z（相對強度）190（66），161 （100），148 （93），133 （26），105（62），79（24），77 （25），55（31）。

（E）-藁本內酯的 EI-MS：m/z（相對強度）190（59），161 （100），148 （93），133 （26），105（66），79（26），77（27），55（32）。

川芎內酯 A的EI-MS：m/z（相對強度）192（21），135（4），107（100），79（24），77（20），57（4）。

川芎內酯I的EI-MS：m/z（相對強度）224（27），195 （1），180 （100），165 （22），151 （48），95（21），77（8），55（18）。

川芎中內酯類化合物丁基酞內酯，丁烯基酞內酯，（Z）-藁本內酯，（E）-藁本內酯，川芎內酯 A和川芎內酯I的質譜對應關系列于表1。

圖6 川芎內酯I主要質譜碎片的可能裂解途徑Fig.6 Possible fragmentation pathway of main fragments of senkyunolide I

圖7 丁基酞內酯主要質譜碎片的可能裂解途徑Fig.7 Possible fragmentation pathway of main fragments of butylphthalide

圖8 川芎內酯A主要質譜碎片的可能裂解途徑Fig.8 Possible fragmentation pathway of main fragments of senkyunolide A

表1 具有不飽和側鏈的內酯如丁烯基酞內酯（b），（Z）-藁本內酯（c），（E）-藁本內酯（d），川芎內酯I（f）與具有飽和側鏈的內酯如丁基酞內酯（a），川芎內酯A（e）的質譜對應關系Table 1 The corresponding correlation of mass spectra（m/z）between lactones with unsaturated side chain such as phthalide（b），（Z）-ligustilide（c），（E）-ligustilide（d），senkyunolide I（f）and lactones with saturated side chain such as butylphthalide（a），butylidenesenkyunolide A（e）

3 結論

3.1 川芎中具有不飽和側鏈內酯類化合物的質譜特征

川芎中具有不飽和側鏈內酯類化合物的質譜典型特征為從分子離子分別失去不飽和側鏈上的末端烷基－C2H5和－C3H6基團形成特征峰［M＋－C2H5］和［M＋－C3H6］。由于碎片離子峰可以形成共軛大π鍵，具有不飽和側鏈內酯類化合物從分子離子失去不飽和側鏈上的末端烷基－C2H5，形成質譜中的基峰［M＋－C2H5］，這些內酯類化合物的其他特征峰為［M＋－C2H5－CO］。（Z）-藁本內酯和（E）-藁本內酯的質譜圖中相應的特征峰分別為m/z161［M＋－C2H5］，m/z148［M＋－C3H6］，m/z133［M＋－C2H5－CO］。丁烯基酞內酯的質譜中相應的特征峰分別為m/z159［M＋－C2H5］，m/z146［M＋－C3H6］，m/z131 ［M＋－C2H5－CO］。川芎內酯I的質譜中相應的特征峰分別為m/z195 ［M＋－C2H5］，m/z180 ［M＋－C3H6－H2］，m/z165［M＋－C2H5－CO－H2］。

3.2 川芎中具有飽和側鏈內酯類化合物的質譜特征

川芎中具有飽和側鏈內酯類化合物的質譜典型特征為從分子離子失去飽和側鏈－C4H9基團形成特征峰［M＋－C4H9］，這些內酯類化合物的其他特征峰為［M＋－C4H9－CO］。丁基酞內酯的質譜中相應的特征峰分別為m/z133［M＋－C4H9］，m/z105 ［M＋－C4H9－CO］。川芎內酯A的質譜中相應的特征峰分別為m/z135［M＋－C4H9］，m/z107 ［M＋－C4H9－CO］。

［1］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典 ［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2010：38-39.

［2］張貴君.中藥鑒定學［M］.北京：科學出版社，2002：145-146.

［3］李艷輝，易進海，官艷麗，等.超臨界萃取川芎精油的GC-MS分析［J］.分析試驗室，2007，26（5）：107-108.

［4］孫永躍，李淑芬，宋慧婷，等.超臨界CO2萃取川芎中藥效成分研究［J］.化學工程，2006，34（3）：60-63.

［5］陳友鴻，莫尚志，李潔儀，等.川芎揮發(fā)油成分研究［J］.中藥材，2005，27（8）：580-582.

［6］郭志峰，王 磊，郭婷婷，等.川芎超聲浸提物的GC-MS分析［J］.河北大學學報：自然科學版，2009，29（2）：177-183.

［7］TANG Y P，ZHU M，YU S，et al.Identification and comparative quantification of bio-active phthalides in essential oils from Si-Wu-Tang，F(xiàn)o-Shou-San，Radix Angelica and Rhizoma Chuanxiong［J］.Molecules，2010，15（1）：341-351.

［8］王雪艷，鄭曉暉，趙新鋒，等.川芎水提物中內酯類成分固相萃取工藝的優(yōu)化［J］.中成藥，2010，32（4）：589-591.

［9］陳耀祖，涂亞平.有機質譜原理及應用［M］.北京：科學出版社，2000：172-173.

［10］趙富春，廖雙泉，梁志群，等.蛇床子揮發(fā)性成分的 GC/MS分析［J］.質譜學報，2008，29（6）：361-366.

［11］曾 志，趙富春，蒙紹金.有機質譜學在厚樸酚與和厚樸酚結構確定中的應用［J］.質譜學報，2006，27（2）：65-70.

［12］ZENG Z，ZHANG H，ZHANG T，et al.Screening forγ-nonalactone in the headspace of freshly cooked non-scented rice using SPME/GC-O and SPME/GC-MS［J］.Molecules，2009，14（8）：2 927-2 934.

［13］曾 志，曾隴梅.甾醇及其衍生物的質譜學規(guī)律（IV）普通飽和側鏈及側鏈含有環(huán)丙烷結構單元的△～5－甾醇乙酸酯的質譜研究［J］.質譜學報，1997，18（1）：7-13.

［14］曾 志，曾隴梅，萬一千.甾醇及其衍生物的質譜學規(guī)律（III）5α－飽和甾核－甾醇乙酸酯、4-甲基-5α－飽和甾核－甾醇乙酸酯和△～4-3-甾酮的質譜特征［J］.質譜學報，1996，17（4）：13-18.

［15］曾 志，曾隴梅.甾醇及其衍生物的質譜學規(guī)律（Ⅱ）△～5、△～7、△～8－甾醇乙酸酯的質譜特征［J］.質譜學報，1996，17（3）：25-30.

［16］曾 志，曾隴梅，向同壽.甾醇及其衍生物的質譜學規(guī) 律 （I）△～（5，22）－、△～（5，24（25））－、△～（5，24（28）－甾醇乙酸酯的質譜特征［J］.質譜學報，1994，15（2）：11-16.

［17］MASADA Y.Analysis of essential oils by gas chromatography and mass spectrometry［M］.New York：John Wiley and Sons Inc，1976：48-53.

［18］HELLER S R.EPA/NIH mass spectral data base［M］.Washington：Government Printing Office，1980：45-50.

［19］中國質譜學會有機專業(yè)委員會.香料質譜圖集［M］.北京：科學出版社，1992：76-78.

［20］廖 輝，單曉慶，王 林，等.通關藤中甾體化合物的電噴霧質譜裂解規(guī)律研究［J］.質譜學報，2010，31（2）：103-109.

［21］傅 予，梁 健，白 央，等.尼泊爾黃堇中總生物堿的串聯(lián)質譜分析［J］.質譜學報，2010，31（2）：98-102.

［22］梁明金，賀浪沖，李永茂.川芎有效部位氣相色譜－質譜研究與指紋圖譜分析 ［J］.質譜學報，2004，25（3）：150-154.

［23］曹建敏，王宗花，明 玉，等.反相高效液相色譜法同時測定川芎中的四種內酯類化合物［J］.色譜，2005，23（5）：531-533.

The Regular Patterns of Mass Spectrometry of Lactones fromLigusticumchuanxiongHort.

ZENG Zhi1，2，XIE Run-qian1，ZHANG Tao2，3，TAN Li-xian1，YU Xiu-ying1
（1.School of Chemistry and Environment，South China Normal University，Guangzhou510631，China；2.Faculty of Bioresource Sciences，Akita Prefectural University，Akita010-0195，Japan；3.Institute of Opto-electronic Materials and Technology，South China Normal University，Guangzhou510631，China）

Mass spectrometry plays a crucial role in the structure elucidation of those effective substances from traditional Chinese medicine.Secure interpretation of the mass spectrum of each compound requires an adequate understanding of the key fragmentation process of the mass spectrum.In this paper，the regular patterns of mass spectrometry of lactones with unsaturated side chain and with saturated side chain fromLigusticumchuanxiongHort.were reported.The diagnostic peaks at［M＋－29］and［M＋－42］show the molecular ion of the lactones losses a－C2H5group and a－C3H6group，respectively，the terminalalkyl groups from the unsaturated side chain.They are typical characteristic of the mass spectra of the lactones with unsaturated side chain fromLigusticumchuanxiongHort.，such as（Z）-ligustilide，（E）-ligustilide，butylidene phthalide and senkyunolide I.The characteristic peak at［M＋－57］displays the molecular ion of the lactones losses a－C4H9group from the saturated side chain.This is typical characteristic of the mass spectra of the lactones with saturated side chain fromLigusticumchuanxiongHort.，such as butylphthalide and senkyunolide A.

mass spectrometry；fragmentation；traditional Chinese medicine；Ligusticum chuanxiongHort.；lactones；structure

O 657.63

A

1004-2997（2011）05-0293-08

2011-01-23；

2011-06-27

廣東省科技計劃重大專項（No.A 301020101），廣東省自然科學基金（No.01142）資助

曾 志（1962～），男，湖南岳陽人，博士，教授，從事天然產(chǎn)物化學和質譜學研究。E-mail：zhizeng＠scnu.edu.cn