烏頭堿等中藥有效成分質(zhì)譜行為的量子化學(xué)研究.pdf

1、基于天然產(chǎn)物的中醫(yī)藥學(xué)具有重要臨床價(jià)值和深刻的科學(xué)內(nèi)涵。近年來備受關(guān)注。生物堿是天然產(chǎn)物中具有生物活性的重要一類。電噴霧電離(ESI)質(zhì)譜(包括串聯(lián)質(zhì)譜)技術(shù)是一種快速、靈敏地分析烏頭堿的分析方法之一。量子化學(xué)計(jì)算方法越來越多地應(yīng)用于分析，解釋和預(yù)測(cè)質(zhì)譜，尤其是串聯(lián)質(zhì)譜的結(jié)果。 本論文通過量子化學(xué)計(jì)算探討分析烏頭堿等生物堿電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜碎片穩(wěn)定性、斷裂規(guī)律、烏頭堿在溶液中的水解機(jī)理及多肽的疏水性，為尋找生物活性結(jié)構(gòu)及有效中間體提

2、供理論依據(jù)，可為中藥新藥開發(fā)提供一種新的思路和方法，為中藥現(xiàn)代化的快速發(fā)展提供新的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。研究工作主要包括以下四部分內(nèi)容。 1、運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算手段，研究小檗堿質(zhì)譜學(xué)特征，探討質(zhì)譜碎裂機(jī)理。小檗堿是從中藥黃連、黃柏等藥材中提取的生物堿類藥物，是最為常用且療效確切的抗菌素之一，但從小檗堿質(zhì)譜解離機(jī)理并結(jié)合質(zhì)譜方法從分子水平上對(duì)小檗堿的反應(yīng)性進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算尚未見報(bào)道。本文針對(duì)小檗堿分子進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算，研究質(zhì)譜碎片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3、及穩(wěn)定性規(guī)律，探討可能的質(zhì)譜碎裂機(jī)理，從而為研究其構(gòu)效關(guān)系及藥物分子全合成提供理論依據(jù)，也說明了量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)，從頭算，密度泛函等理論計(jì)算方法，在研究微觀反應(yīng)機(jī)理等問題時(shí)，起到了實(shí)驗(yàn)無法替代的作用。 2、烏頭堿類生物堿電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)對(duì)于分析該類化合物的生物活性及毒性提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文利用量子化學(xué)方法對(duì)烏頭類生物堿這類較大體系分子在低能碰撞誘導(dǎo)解離(CID)質(zhì)譜條件下的斷裂規(guī)律予以較合理的解釋。用ab initio HF/6

4、-31G<'*>方法優(yōu)化六種烏頭類生物堿結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合能分析，電荷密度分析等方法，計(jì)算結(jié)果指出在該生物堿中最先脫去C<,8>羧基，其次為C<,14>苯甲?；蚇乙基/甲基，與實(shí)驗(yàn)一致。電荷密度分析，指出以乙酸的形式脫去C<,8>羧基之后C<,8>與C<,15>之間形成雙鍵，轉(zhuǎn)變成烯醇式結(jié)構(gòu)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成酮式，然后縮環(huán)脫去CO分子；從理論上預(yù)測(cè)了連在C<,1>，C<,18>，C<,6>，C<,16>上的四種甲氧基中最先以甲醇的形理論式脫去的

5、是連在C<,16>上的甲氧基。質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算，探討烏頭類生物堿電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜碎片穩(wěn)定性及其斷裂規(guī)律，這表明電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜中烏頭堿類化合物經(jīng)多次碰撞所產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果較好地相符，從而可以架起烏頭堿類構(gòu)效關(guān)系的橋梁。 3、含烏頭堿類生物堿中藥的煎煮、炮制過程中，酯水解反應(yīng)是非常重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文討論了10-OH中烏頭堿及其在苯甲酸酯鏈和乙酸酯鏈發(fā)生水解反應(yīng)生成的中間體的穩(wěn)定性。選取苯甲酸甲酯，乙酸甲酯

6、，取代環(huán)己烷雙酯衍生物等簡(jiǎn)化模型，系統(tǒng)分析它們的水解反應(yīng)歷程。從水解反應(yīng)的中間體和過渡態(tài)分析，可以使人們清楚地了解到烏頭堿C<,8>位上乙酰基和C<,14>位上苯甲?；獾乃夥磻?yīng)順序?yàn)橐宜峄紫人猓c相應(yīng)的烏頭堿質(zhì)譜研究得到的斷裂規(guī)律一致。利用量子化學(xué)方法得到詳細(xì)的水解反應(yīng)的機(jī)理，為深入研究中藥的煎煮、炮制過程的典型化學(xué)反應(yīng)提供理論依據(jù)。 4、疏水性是影響生物大分子構(gòu)效關(guān)系、生物活性和藥物活性的重要參數(shù)之一，對(duì)多肽疏水性的

7、快速測(cè)定對(duì)生命科學(xué)研究和藥物開發(fā)均具有特別重要的意義。目前常使用的度量化合物疏水性的方法測(cè)量時(shí)操作繁瑣、耗時(shí)費(fèi)力，難以滿足實(shí)際測(cè)定的需要。本文提出了利用電噴霧飛行時(shí)間質(zhì)譜法進(jìn)行多肽疏水性測(cè)定的快速方法，并對(duì)疏水性不同的多種多肽進(jìn)行了測(cè)定，所獲得的結(jié)果與經(jīng)典色譜法獲得的結(jié)果一致。由于電噴霧質(zhì)譜法已經(jīng)成為生命科學(xué)研究中不可或缺的工具，所以本方法具有普遍的適用性，同時(shí)具有測(cè)量速度快、適合大批量樣品分析等特點(diǎn)。同時(shí)，采用量子化學(xué)ab initi