Some thoughts on Mass Spectrometry and Modeling & Simulation
原紫草酸裂解途径 原紫草酸为两个分子咖啡酸缩合的产物，在负离子模式下，顺次丢失两个CO2，然后分子被从中间断开，分别生成m/z 109和m/z 159. 从27号晚上开始学习粤语了，第一堂课很开心，后面可能会越来越难，我能坚持下去吗！ 原紫草酸二级质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：358.3 分子式：C18H14O8 SMILES: OC1=CC=C(C2OC3=C(O)C=CC(/C=C/C(O)=O)=C3C2C(O)=O)C=C1O InChIKey: GJHXGOBGPWPCCK-ZZXKWVIFSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
咖啡酸裂解途径 咖啡酸非常容易丢失羧基生成m/z 135，在前面丹参素的裂解途径中也提到过，参看上图。 咖啡酸二级质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：180.2 分子式：C9H8O4 SMILES: O=C(O)/C=C/C1=CC(O)=C(O)C=C1 InChIKey: QAIPRVGONGVQAS-DUXPYHPUSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
丹参素甲醚的裂解途径 此丹参素甲醚在文献中并没有给出确切的结构，根据断裂的碎片，我推测甲基接在苯环的3'-OH上。首先根据m/z 123可知，甲基一定连在苯环上，而不是成甲酯或与C2-OH成醚；其次，4'-OH可重排到C1'位，使苄基容易发生断裂；如果4'-OH被甲基取代，只能是苄位的H重排到C4‘位，增加了苄基位置C-C键的双键特性，难以断裂。故推测此化合物为3'-O-methyl-danshensu。自然界中的阿魏酸也是3-甲氧基，说明这种反应在植物体内是有一定特异性的。 丹参素甲醚的质谱图 下面是一个更详细的裂解途径解释： ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：212.2 分子式：C10H12O5 SMILES: O=C(O)C(O)CC1=CC(OC)=C(O)C=C1 InChIKey: SVYIZYRTOYHQRE-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
原儿茶醛的裂解途径 我不确定这个原儿茶醛的质谱图是否正确，文献中提到是用标准品对照过的，暂时按现在的质谱图解析。在质谱图中的离子都是偶数，为自由基离子，这是因为4-OH丢失氢自由基的结果，该自由基可被苯环稳定，然后依次丢失CO和O。 原儿茶醛的二级质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：138.1 分子式：C7H6O3 SMILES: O=CC1=CC(O)=C(O)C=C1 InChIKey: IBGBGRVKPALMCQ-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
原儿茶酸的裂解途径 原儿茶酸在(-)ESI-MS中仅看到一个丢失羧基的碎片离子，我们认为其是通过如上的过程丢失羧酸的，首先对位酚羟基上的氢重排到1-位，丢失CO2，最后分子内电荷重排，得到邻二酚羟基苯的负离子。 原儿茶酸的MS2质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：154.1 分子式：C7H6O4 SMILES: OC(C1=CC(O)=C(O)C=C1)=O InChIKey: YQUVCSBJEUQKSH-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
丹参素的裂解途径 丹参素在负离子模式下，主要发生C2-OH诱导的i裂解，或者丢失水以后，生成咖啡酸，然后丢失CO2。这些裂解的方式与我们前面介绍的大致类同，不再详述。 丹参素的二级质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：198.2 分子式：C9H10O5 SMILES: O=C(O)C(O)CC1=CC(O)=C(O)C=C1 InChIKey: PAFLSMZLRSPALU-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
同型原儿茶酸的裂解途径 原文认为该化合物为2-羟基-3',4'-二羟基苯乙酮，我仔细看了其碎片，觉得原来的归属不合理。苯乙酮的结构很难丢失44生成m/z 123，因此我推测结构中含有羧基；m/z 109为二羟基苯的特征碎片，所以结构中很有可能含有邻二酚羟基结构；m/z 149为脱水的碎片，含有羧基就有可能。综上所述，我推测该化合物应改为同型原儿茶酸，可以较好的与质谱碎片吻合。 同型原儿茶酸的负离子质谱图 ===================================================== 化合物：Names from NCI| PubMed 分子量：168.1 分子式：C8H8O4 SMILES: OC(CC1=CC=C(O)C(O)=C1)=O InChIKey: CFFZDZCDUFSOFZ-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站： msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
琥珀酸的裂解途径 丹参的化学物质成分是当前研究最清楚的药材之一，里面主要有丹参酚酸和 丹参酮两大类成分，今天开始介绍的就是其中的酚酸类化合物。这类化合物的裂解比较简单，希望后面两周可以轻松一些。 经CID碰撞，琥珀酸在负离子模式下脱水、丢失二氧化碳生成m/z 99和73；脱水的碎片再丢失CO2生成m/z 55，m/z55我画出了两个可能的稳定结构，简单用Chem3D搭建了其三维模型，用Gamess计算了A和B两种构型的能量，发现B构型能量更低一些（-189.033018 Hartrees）。 琥珀酸的质谱图 ===================================================== 化合物：Succinic acid 分子量：118.1 分子式：C4H6O4 SMILES: O=C(O)CCC(O)=O InChIKey: KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.2332 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站：msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
在每天的裂解途径解析的时候，最后都要给出对应的化合物的结构信息，比如分子量、分子式等，每个化合物都要放到ChemDraw中去计算，然后再拷贝回来，效率低下，还比较容易出错。一直想写个在线的计算程序，输入SMILES，然后输出想要的结构性质和结构式，今天终于得空写好。思路如下：使用pybel的分子转化和属性计算功能，结合NCI的CIR和PubMed Compound，将这些综合起来，基本可以满足我们的要求。CIR的输入为SMILES，而PubMed的输入为InChiKey，所以需要用pybel将SMILES转化为InChiKey。具体代码如下： # -*- coding: utf-8 -*- import sys import string import cgi import pybel import urllib import openbabel as ob print "" print """ <!DOCTYPE html PUBLIC \"-//W3C//DTD XHTML…
欧甘草素B的负离子裂解途径 欧甘草素B的正离子裂解途径 还是觉得这种有放射背景的图更好看一些，一切看心情吧。今天是甘草黄酮系列的最后一个化合物欧甘草素B，比前天的欧甘草素A多一个不饱和度。负离子中最高的为B1,3+离子m/z 201，这个质荷比是不是在好多甘草黄酮中都见过？光甘草定、4'-O-甲基光甘草定、欧甘草素A等化合物中都有m/z 201，前面我们认为它是C环2,3-断裂的产物，这里是否也是通过与前面同样的途径裂解的呢？我们在此处给出的离子的元素组成与前面所画碎片的元素组成一致，即便高分辨也不能区分到底是哪一种碎片结构！我觉得最好的办法是用稳定同位素替换A环或B环原子，然后再进行质谱分析，看看生成的离子是不是比m/z 201多固定的质量。可见，仍有很多细节需要深入研究才能确定，所以我前面或者今后所画的裂解途径图，仅是在现有数据的前提下，一种可能的推测，如果有更多的数据，就可能对推测结果进行修正。我在上面的图中加了一个Bug，希望大家一起来找Bug，从错误中不断提高自己解析质谱的能力。 正离子模式的裂解也遇到了两难，m/z 189可能为A1,3+, 也可能为B2,3+，这是由于化合物本身的对称结构造成的。在欧甘草素A中，由于B环多两个氢，所以分别生成了m/z 189和191，而欧甘草素B的两个途径生成的碎片正好元素组成一样，最有可能这个m/z 189是两种离子的混合物。m/z 147在3′-羟基-4′-O-甲基光甘草定的正离子质谱图中也有观测到，当时我们认为是m/z 215进一步失去异戊烯基而生成的，而这里我们认为是m/z 189丢失丙烯基的产物，到底哪种正确呢？需要对m/z 215和189进行MS3分析，知道了离子间的母子关系，也就可以作出最终判断了。 质谱解析的难点在于，我们不知道什么时候才能收集足够的信息而获得唯一合理解，由于各种客观条件的限制，我们仅能获得关于结构的部分信息，使质谱解析变得扑朔迷离，这也正式其魅力所在吧。昨晚，一个搞计算机的同学看我画理解途径图，马上领悟了其精髓：这个与拼图或猜字游戏非常相似，貌似就是按某些特定的规则凑质量数！是呀，在别人打游戏的时候，我也在玩自己的游戏。 欧甘草素B的正负离子质谱图 ===================================================== 化合物：Hispaglabridin B 分子量：390.5 分子式：C25H26O4 SMILES: CC1(C=CC2=C(O1)C=CC(=C2O)C3CC4=C(C5=C(C=C4)OC(C=C5)(C)C)OC3)C InChIKey: CJUFYKORDZSOLF-UHFFFAOYSA-N 参考文献：10.1002/rcm.4215 –EOF– 文章来自，微信号：MS4Fun，网站：msky.in，每天解析一个天然产物的质谱数据或分享自己在建模方面的心得。
Yufeng Zhang