用质谱技术确定的药物代谢产物的分子式

在代谢产物分析过程中，各类有机化合物的质谱裂解行为与其结构密切相关，因此质谱图谱解析适用于所有化合物的结构分析。但是仅依靠质谱无法判定化合物的精确结构，所以质谱图谱解析仅能作为化合物结构鉴定的辅助手段。随着先进的分析仪器的不断涌现，在化合物检测中可获得更精准的数据信息，更多反映代谢产物性质的参数。人们在实验过程中不断总结各类化合物的质谱规律，并将这些规律运用到质谱图谱解析当中，进一步促进了代谢产物的鉴定。质谱图谱的具体解析流程如下。

1 分子式的确定

代谢产物的分子式可先根据一级质谱得到的相对分子质量，确定化合物的候选分子式。高分辨质谱的相对分子质量偏差极小，可大幅度缩小匹配分子式数目，同时可应用氮律、同位素丰度比对所得分子式进一步筛选。Kind等 提出7条黄金法则用于精确质谱分子式判定，涵盖元素数量限制、Lewis和Senior规则、碳氢元素比、同位素比、氮氧硫磷与碳元素比、元素比可能性检查、三甲基硅烷检查7个方面，有效缩减候选分子式数目、排除假阳性。夏兵等 在此基础上，采用分子式数据库进行分子式预测的方法，通过分子式出现频率和同位素分布相似度评价等综合评分，进一步缩小候选分子式范围。

2 结构推断

根据分子式计算不饱和度，结合最大吸收波长、保留时间等可推测化合物类型；根据质谱特征碎片，碎片差值可推测化合物的裂解过程以及可能存在的官能团。同类化合物具有相同的基本结构，常常能够发生固定的裂解，例如乌头碱型生物碱的二级质谱的主要裂解方式是去除C8位上的取代基 ；黄酮在负离子模式下容易发生RDA （Diels-Alder reaction）裂解，产生以1, 3A-为主的特征碎片离子 。在实际应用中，这些特殊碎片还可作为一类化合物的诊断离子进行化合物寻找和结构解析。

药物代谢常常发生一些固定的代谢反应，代谢产物中存在较多结构相似的同分异构体，其质谱行为相似，主要碎片离子相同，难以区分鉴定。研究者们在实验中发现部分位置异构体虽然有相同的MS/MS碎片离子，但却有不同的碎片离子丰度比。例如，Ostrowski等 通过绘制3 ~ 30 eV碰撞电压下的各碎片离子丰度-电压曲线，成功区分MS/MS主要碎片相同的3种位置异构体：3-甲氧基-4-羟基苯甲酸、2-羟基-3-甲氧基苯甲酸、4-甲氧基-3-羟基苯甲酸；Cuyckens等 通过质谱联用技术对糖基连在不同位置的18种黄酮苷进行了研究，总结发现糖基连接位置与各碎片离子的相对丰度相关。另外，随着多级质谱的逐渐应用，在化合物二级碎片的基础上可得到更详细的碎片离子的信息，使得原本在二级质谱上具有十分相似裂解方式的化合物得到进一步的区分。例如，相同苷元的黄酮多糖氧苷的二级质谱行为极其相似，Kite等 利用离子阱质谱对黄酮多糖苷进行检测，发现山柰酚-3-O-洋槐二糖苷和山柰酚-3-O-芸香糖苷的二级碎片十分相似，但其三级质谱的碎片 [（M + Na）-山柰酚]+离子却不同。

对于同分异构体化合物的鉴定，还可以采用离子淌度质谱（ion mobility massspectrometry，IMMS）。IMMS由离子淌度光谱与质量分析器串联组成，其原理是离子在漂移管中与缓冲气体碰撞时的碰撞截面不同，因此可将离子按大小和形状进行分离，在同分异构体分离以及化合物鉴定方面具有独特优势。IMMS现广泛应用于代谢组学、结构生物学、脂质组学、蛋白质组学以及临床研究中 。化合物的碰撞截面积与化合物的构型和空间大小有关且相对稳定，因此碰撞截面积的引入有效提高了药物代谢产物鉴定的准确度，甚至仅根据化合物的碰撞截面积和相对分子质量等信息与标准数据比对即可完成对化合物的鉴定 。

以上是质谱图谱解析的一般步骤。对于药物代谢产物的鉴定，若只有质谱谱图，普适性的规律难以精确判定化合物结构，特殊规律例如碎片离子丰度比具有很强的经验性且建立在化合物的基本结构已知的基础之上，因此通过质谱图谱解析进行药物代谢产物鉴定具有一定的局限性。