有機(jī)化合物在電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移以及裂解機(jī)理的研究.pdf

1、軟電離多級(jí)質(zhì)譜技術(shù)，尤其是電噴霧(ESI)串聯(lián)質(zhì)譜，已在生物大分子和有機(jī)小分子的結(jié)構(gòu)研究中得到了廣泛的應(yīng)用，然而與傳統(tǒng)的EI質(zhì)譜相比，ESI條件下的氣相裂解反應(yīng)的研究尚缺乏相應(yīng)的理論體系。本論文試圖通過(guò)一些模型化合物在ESI條件下的氣相反應(yīng)研究，獲得系列裂解規(guī)律，主要包括以下四部分內(nèi)容：
　　 1．解離的質(zhì)子化位點(diǎn)以及質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的研究：以查爾酮類化合物Ph-CO-CH=CH-Ph’為模板，討論并完善了“解離的質(zhì)子化位點(diǎn)”理論模

2、型，即質(zhì)子只有從初始的熱力學(xué)穩(wěn)定的位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到一些特定的位點(diǎn)（“解離的質(zhì)子化位點(diǎn)”），才能引發(fā)質(zhì)譜碎裂反應(yīng)。對(duì)于質(zhì)子化的查爾酮，丟失兩邊的苯環(huán)和丟失苯乙烯是主要的碎裂途徑。理論計(jì)算證明羰基氧原子是最初的也是熱力學(xué)最穩(wěn)定的質(zhì)子化位點(diǎn)，質(zhì)子由初始化位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到雙鍵或者苯環(huán)Cl位的能量（能壘）控制著反應(yīng)進(jìn)行的方向。質(zhì)子轉(zhuǎn)移的中間體通過(guò)設(shè)計(jì)1,5-二羰基化合物的原位碎裂反應(yīng)得到驗(yàn)證。取代基效應(yīng)和氘代實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了質(zhì)子在整個(gè)分子中的“流動(dòng)”特征。“解離的

3、質(zhì)子化位點(diǎn)”模型可用以闡明眾多質(zhì)子化準(zhǔn)分子離子的氣相裂解反應(yīng)。
　　 2．逆傅-克( Retro Friedel-Crafts)反應(yīng)的研究：論文將“解離的質(zhì)子化位點(diǎn)”理論模型應(yīng)用于揭示幾類雜環(huán)藥物在多級(jí)質(zhì)譜中的逆傅-克反應(yīng)。這些芳香族雜環(huán)藥物中質(zhì)子化初始的位點(diǎn)是氧或氮等雜原子，但只有當(dāng)質(zhì)子轉(zhuǎn)移到“解離的質(zhì)子化位點(diǎn)”時(shí)，這些化合物才會(huì)發(fā)生丟失?；?、烷基或者磺?；哪娓?克反應(yīng)。我們通過(guò)理論計(jì)算探索了幾個(gè)典型化合物的氣相裂解過(guò)程，并

4、通過(guò)高分辨質(zhì)譜研究和氘代實(shí)驗(yàn)等方法，闡明了幾種特殊的特征碎片離子是通過(guò)離子／中性復(fù)合物重排或者氫遷移形成的。
　　 3．離子／中性復(fù)合物(INC)為中間體介導(dǎo)的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的研究：離子／中性復(fù)合物是單分子氣相裂解反應(yīng)的重要中間體，常發(fā)生氫遷移、陽(yáng)離子遷移以及重排等反應(yīng)。論文在研究苯磺酰胺類化合物R'C6H4SO2NHC6H4R的質(zhì)譜行為時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一類新的INC為中間體介導(dǎo)的電子轉(zhuǎn)移裂解反應(yīng)。與酰胺類化合物不同，苯磺酰胺傾向于在氮

5、原子上質(zhì)子化，但當(dāng)質(zhì)子加在氮原子上時(shí)，S-N鍵會(huì)自動(dòng)斷裂，產(chǎn)生一個(gè)離子／中性復(fù)合物[苯磺酰陽(yáng)離子／苯胺]中間體。苯磺酰胺類化合物在ESI-MS/MS中的主要產(chǎn)物離子是異常的苯胺自由基離子RC6H4NH2+；通過(guò)理論計(jì)算和質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)證明了該離子是通過(guò)1NC中兩構(gòu)成部分間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而得到的。對(duì)于一系列帶有不同取代基的苯磺酰胺，苯胺自由基離子的強(qiáng)度與相應(yīng)苯胺的電離能有關(guān)，擁有較低的IE值的苯胺可生成相對(duì)較高豐度的苯胺自由基離子。
　　

6、 4．通過(guò)取代基效應(yīng)研究重排反應(yīng)機(jī)理：重排機(jī)理常用于解釋單分子氣相裂解反應(yīng)中的特殊碎片，而取代基效應(yīng)是研究反應(yīng)機(jī)理的有效手段之一。論文將取代基效應(yīng)用于N-苯基苯磺酰胺丟失SO2的重排反應(yīng)機(jī)理的研究中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物離子與母離子相對(duì)豐度比值的對(duì)數(shù)值跟取代基常數(shù)呈一曲線關(guān)系，對(duì)曲線的擬合對(duì)應(yīng)了兩條親核進(jìn)攻的反應(yīng)途徑，實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算也證明了這兩條反應(yīng)途徑的可行性。
　　 此外，論文還簡(jiǎn)要總結(jié)了軟電離質(zhì)譜尤其是電噴霧質(zhì)譜中氣相裂解反應(yīng)的研究進(jìn)