用質譜技術確定的藥物代謝產物的分子式

在代謝產物分析過程中，各類有機化合物的質譜裂解行為與其結構密切相關，因此質譜圖譜解析適用于所有化合物的結構分析。但是僅依靠質譜無法判定化合物的精確結構，所以質譜圖譜解析僅能作為化合物結構鑒定的輔助手段。隨著先進的分析儀器的不斷涌現，在化合物檢測中可獲得更精準的數據信息，更多反映代謝產物性質的參數。人們在實驗過程中不斷總結各類化合物的質譜規律，并將這些規律運用到質譜圖譜解析當中，進一步促進了代謝產物的鑒定。質譜圖譜的具體解析流程如下。

1 分子式的確定

代謝產物的分子式可先根據一級質譜得到的相對分子質量，確定化合物的候選分子式。高分辨質譜的相對分子質量偏差極小，可大幅度縮小匹配分子式數目，同時可應用氮律、同位素豐度比對所得分子式進一步篩選。Kind等 提出7條黃金法則用于精確質譜分子式判定，涵蓋元素數量限制、Lewis和Senior規則、碳氫元素比、同位素比、氮氧硫磷與碳元素比、元素比可能性檢查、三甲基硅烷檢查7個方面，有效縮減候選分子式數目、排除假陽性。夏兵等 在此基礎上，采用分子式數據庫進行分子式預測的方法，通過分子式出現頻率和同位素分布相似度評價等綜合評分，進一步縮小候選分子式范圍。

2 結構推斷

根據分子式計算不飽和度，結合最大吸收波長、保留時間等可推測化合物類型；根據質譜特征碎片，碎片差值可推測化合物的裂解過程以及可能存在的官能團。同類化合物具有相同的基本結構，常常能夠發生固定的裂解，例如烏頭堿型生物堿的二級質譜的主要裂解方式是去除C8位上的取代基 ；黃酮在負離子模式下容易發生RDA （Diels-Alder reaction）裂解，產生以1, 3A-為主的特征碎片離子 。在實際應用中，這些特殊碎片還可作為一類化合物的診斷離子進行化合物尋找和結構解析。

藥物代謝常常發生一些固定的代謝反應，代謝產物中存在較多結構相似的同分異構體，其質譜行為相似，主要碎片離子相同，難以區分鑒定。研究者們在實驗中發現部分位置異構體雖然有相同的MS/MS碎片離子，但卻有不同的碎片離子豐度比。例如，Ostrowski等 通過繪制3 ~ 30 eV碰撞電壓下的各碎片離子豐度-電壓曲線，成功區分MS/MS主要碎片相同的3種位置異構體：3-甲氧基-4-羥基苯甲酸、2-羥基-3-甲氧基苯甲酸、4-甲氧基-3-羥基苯甲酸；Cuyckens等 通過質譜聯用技術對糖基連在不同位置的18種黃酮苷進行了研究，總結發現糖基連接位置與各碎片離子的相對豐度相關。另外，隨著多級質譜的逐漸應用，在化合物二級碎片的基礎上可得到更詳細的碎片離子的信息，使得原本在二級質譜上具有十分相似裂解方式的化合物得到進一步的區分。例如，相同苷元的黃酮多糖氧苷的二級質譜行為極其相似，Kite等 利用離子阱質譜對黃酮多糖苷進行檢測，發現山柰酚-3-O-洋槐二糖苷和山柰酚-3-O-蕓香糖苷的二級碎片十分相似，但其三級質譜的碎片 [（M + Na）-山柰酚]+離子卻不同。

對于同分異構體化合物的鑒定，還可以采用離子淌度質譜（ion mobility massspectrometry，IMMS）。IMMS由離子淌度光譜與質量分析器串聯組成，其原理是離子在漂移管中與緩沖氣體碰撞時的碰撞截面不同，因此可將離子按大小和形狀進行分離，在同分異構體分離以及化合物鑒定方面具有獨特優勢。IMMS現廣泛應用于代謝組學、結構生物學、脂質組學、蛋白質組學以及臨床研究中 。化合物的碰撞截面積與化合物的構型和空間大小有關且相對穩定，因此碰撞截面積的引入有效提高了藥物代謝產物鑒定的準確度，甚至僅根據化合物的碰撞截面積和相對分子質量等信息與標準數據比對即可完成對化合物的鑒定 。

以上是質譜圖譜解析的一般步驟。對于藥物代謝產物的鑒定，若只有質譜譜圖，普適性的規律難以精確判定化合物結構，特殊規律例如碎片離子豐度比具有很強的經驗性且建立在化合物的基本結構已知的基礎之上，因此通過質譜圖譜解析進行藥物代謝產物鑒定具有一定的局限性。