手性胺基及羟基化合物的构型识别研究

Chiral enantiomers often exhibit different biological activity. Therefore, research of configuration recognition and chiral purity analysis is of great significance. This project aims to develop a rapid, stable, sensitive configuration identification method by means of mass spectrometry (MS). First, a series of chiral aldehyde probe, chiral chloride probe and chiral acid probe with high reaction activity and selectivity are synthesized, and then the analytes enantiomers can be transformed to diastereomers rapidly via in-situ reaction with the chiral probe, furtheremore, configuration recognition and quantitative identification of chiral amine and chiral hydroxyl compounds can be achieved by comparing the differences resulting from fragment ions and the reaction kinetics with mass spectrometry. Furthermore, develop a rapid configuration recognition method on chiral mixture compounds on the basis of high resolution characteristics of MS, and clarify the possible mechanism of chiral recognition by nuclear magnetic resonance (NMR) technology and theoretical calculation method for further optimization of the structure of chiral probe. On this basis, develop configuration recognition method for complex chiral system such as chiral peptide, chiral drugs and their metabolites. The smooth implementation of this project, is expected to expand the research of mass spectrometry in biological analysis and rapid high-throughput recognition in the field of chiral synthesis and chiral drugs analysis.

手性对映体之间常表现出不同的生物活性，因而其构型识别和手性纯度分析研究具有重要意义。本项目旨在以质谱为研究手段发展一种快速、稳定、灵敏的构型识别方法。通过设计合成具有高反应活性及选择性的手性醛探针、手性酰氯探针和手性酸探针，并使探针与分析物进行快速原位反应，进而将对映异构体转变为非对映异构体，由质谱碰撞诱导解离（CID）产生稳定性不同的碎片离子，通过反应动力学及碎片离子差异实现手性胺基和手性羟基化合物的定性和定量识别。利用质谱的高分辨特征，探究手性混合物的识别途径；同时，通过核磁共振技术和理论计算方法阐明手性识别的可能机理，为进一步优化探针结构奠定基础。在此基础之上，探讨手性多肽、手性药物及其代谢产物的构型识别方法，从而实现复杂手性体系的构型识别。本项目的顺利实施，有望拓展质谱在生物分析领域的研究，并为手性合成及手性药物的快速高通量识别奠定基础。

设计合成系列具有高反应活性及手性选择性的手性酰氯、手性醛和手性酸探针，并使探针与氨基酸、多肽以及复杂手性醇类进行快速原位反应，进而将对映异构体转变为非对映异构体，通过色谱和质谱技术实现手性胺基和羟基化合物的定性和定量识别。. 优选出N-苯磺酰基-2-吡咯酰氯手性探针，对含有芳香体系的分析物如苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)和组氨酸(His)具有较强的手性识别能力。其手性识别能力随着被分析物侧链长度的增加和空间体系的增大而增大，并可通过多级质谱差异性碎片离子丰度，实现对映体过量分析。. 优选出新型手性醛探针1-benzoylpyrrolidine-2 –carboxylate。通过氘代标记，形成分子量相差5的两个手性探针对，在室温下快速对氨基酸产生动力学差异识别。在没有标准品比对的情况下，通过比较质谱产物峰度的差异可以迅速确定19种氨基酸及其对映异构体的绝对构型；此外，可实现氨基酸混合物及手性多肽的绝对构型逐一识别。. 合成新型溴代醛探针，采用非手性柱（C18柱）实现了16对手性氨基酸的液相色谱分离。与手性氨基酸柱相比，分离效果更好，检出限更低，对痕量D构型氨基酸，最低检出限可达100fg。方法应用于生物基质血液、尿液中L构型及痕量D构型氨基酸的定性及定量分析，通过检测80例胃癌患者及30例健康人尿液中氨基酸的含量，发现胃癌患者的D构型丙氨酸比例明显高于健康人，籍此发展了以D构型氨基酸为靶标的胃癌患者识别模型。. 合成新型活性苯硼酸探针，识别构型不同的羟基而生成五元或六元环苯硼酸酯，通过比较多级质谱碎片信息，发展一种快速准确的手性药物米格列醇及其杂质的质谱手性识别方法。此外，发展了三元离子簇质谱手性识别方法，首次采用两种手性药物与金属离子形成二价三元配合物离子，实现了他达拉非、拉唑类、普利类手性药物的质谱同时识别。. 手性胺基及羟基化合物的快速识别研究将为探讨复杂手性体系、生物体系的痕量手性分子识别研究奠定基础。