全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 16期 2016年 8月

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基于 HPLC-Q-TOF-MS研究 6种乌头生物碱类成分的裂解途径
孙 蕾 1, 2，王少辰 1, 2，孙明谦 2，刘建勋 2
1. 北京中医药大学，北京 100029
2. 中国中医科学院西苑医院，中药药理北京市重点实验室，北京 100091
摘 要：目的 研究 6种乌头类生物碱（乌头碱、次乌头碱、中乌头碱、苯甲酰乌头原碱、苯甲酰次乌头原碱、苯甲酰中乌
头原碱）的质谱裂解途径。方法 采用高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱（HPLC-Q-TOF-MS）对该类化合物进行分析。
结果 在正离子模式下，乌头类生物碱的主要裂解途径是连续丢失 CH3OH与 H2O。双酯型生物碱也可以在 C-8位置断裂，
失去 CH3COOH 分子形成明显的特征碎片离子，从而实现与单酯型生物碱的区分。结论 此质谱裂解途径可为乌头类生物
碱的结构鉴定提供依据，采用 HPLC-Q-TOF-MS 技术可以高效地分析中药中乌头类生物碱类化学成分，有利于化合物的分
析和鉴定。
关键词：乌头碱；次乌头碱；中乌头碱；苯甲酰乌头原碱；苯甲酰次乌头原碱；苯甲酰中乌头原碱；高效液相色谱-四级杆
飞行时间质谱；裂解途径
中图分类号：R284.1 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2016)16 - 2827 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.16.008
Fragmentation pathways of six aconitine alkaloids using HPLC-Q-TOF-MS
technology
SUN Lei1, 2, WANG Shao-chen1, 2, SUN Ming-qian2, LIU Jian-xun2
1. Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China
2. Beijing Key Laboratory of Pharmacology of Chinese Materia Medica, Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical
Sciences, Beijing 100091, China
Abstract: Objective To study the fragmentation pathways of six aconitine-type alkaloids (aconitine, hypaconitine, mesaconitine,
benzoylaconitine, benzoylhypaconitine, and benzoylmesaconitine) in mass spectra (MS). Methods The samples were analyzed by
liquid chromatography-tandem quadrupole time-of-flight mass spectrometry (HPLC-Q-TOF-MS). Results In positive mode, The
typical fragmentation pathways of the six aconitine-type alkaloids were mainly continuous loss of CH3OH and H2O. The characteristic
fragmentation pathway of diester-diterpene type aconitine was losing an acetic acid molecule from C-8 position; However this
fragmentation could not be observed in MS of mono-ester aconitine alkaloids. Conclusion The study on fragmentation pathways
could be adopted for the structural identification of the six aconitine-type alkaloids.
Key words: aconitine; hypaconitine; mesaconitine; benzoylaconitine; benzoylhypaconitine; benzoylmesaconitine; liquid chromatography-
tandem quadrupole time-of-flight mass spectrometry; fragmentation pathways

乌头类生物碱为乌头属中药的主要活性成分和
毒性成分，属于二萜类生物碱，根据其结构可分为
单酯型生物碱、双酯型生物碱和脂型生物碱[1-2]。乌
头属中药中主要有效成分为剧毒的双酯型生物碱，
如乌头碱（aconitine）、次乌头碱（hypaconitine）、
中乌头碱（mesaconitine）。中医临床使用炮制的方
法使中药材减毒增效，在炮制过程中，双酯型生物
碱可以水解去掉 1个酯基，转化成单酯型乌头生物
碱，如苯甲酰乌头原碱（benzoylaconine）、苯甲酰次
乌头原碱（benzoylhypaconine）和苯甲酰新乌头原碱
（benzoylmesaconine），或继续水解去掉 2个酰基转化
为乌头原碱。炮制水解使得乌头属中药的毒性大大

收稿日期：2015-12-24
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）项目（2015CB554405）
作者简介：孙 蕾（1991—），女，硕士在读，研究方向为中药分析。Tel: (010)62835618 E-mail: lei_blossom@126.com
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降低，但其药理活性亦随之减弱或消失[3-5]。因此，
本实验对双酯型和单酯型生物碱的代表成分进行
研究。
四级杆-飞行时间（Q-TOF）串联质谱具有选择性
强、灵敏度高的特点，能得到数据完整且高品质的质
谱图，可以测得化合物的精确质量（质量误差小于百
万分之二），可以利用该特点在复杂的样品中提取出
高专属性的成分进行定性或定量分析[6-8]。乌头类生物
碱的质谱裂解途经研究已经有部分报道[9-11]，但这些
研究中多采用电喷雾串联质谱的方法，相较于四级
杆-飞行时间串联质谱得到的碎片相对分子质量不
够精确，对水解产物质谱裂解规律的阐释也不够深
入。本研究采用高灵敏度 HPLC-Q-TOF-MS 对 6
种乌头类生物碱（图 1和表 1）的质谱裂解规律进
行深入的探讨，在正离子模式下，乌头类生物碱的
主要裂解途径是连续丢失 CH3OH与 H2O。双酯型
生物碱也可以在 C-8 位置断裂，失去 CH3COOH
分子形成明显的特征碎片离子，与单酯型生物碱有
明显区分。此发现为生物样品中乌头类生物碱的快
速定性和定量鉴别提供依据。

图 1 两类乌头类生物碱的母核结构
Fig. 1 Nucleus structure of two kinds of aconitine-type
alkaloids
表 1 2类乌头类生物碱的结构
Table 1 Structures of two kinds of aconitine-type alkaloids
类型 名称 R1 R2 R3 分子式 相对分子质量 [M＋H]+ (m/z)
双酯型
生物碱
乌头碱（AC） C2H5 OH CH3COO C34H47NO11 645.74 646.322 2
次乌头碱（HA） CH3 H CH3COO C33H45NO10 615.71 616.311 6
中乌头碱（MA） CH3 OH CH3COO C33H45NO11 631.71 632.306 5
单酯型
生物碱
苯甲酰乌头原碱（BAC） C2H5 OH OH C32H45NO10 603.71 604.311 6
苯甲酰次乌头原碱（BHA） CH3 H OH C31H43NO9 573.68 574.301 1
苯甲酰中乌头原碱（BMA） CH3 OH OH C31H43NO10 589.67 590.296 0

1 仪器与试剂
Agilent 1200 series高效液相色谱仪（美国Agilent
公司），配备二元泵、在线脱气机、自动进样器、柱
温箱、PDA检测器以及在线分析软件等；Agilent 6250
series Q-TOF质谱仪（美国Agilent公司）；乙腈、甲
醇均为色谱纯，购于美国 Fisher公司；甲酸为分析纯，
购于 J. T. BAKER公司；纯净水购于中国娃哈哈有限
公司。对照品乌头碱（批号 110720- 200410，质量分
数为 98%）、乌头次碱（批号 110798- 201308，质量
分数为 98.6%）、中乌头碱（批号 110799-201307，质
量分数为 98.3%）、苯甲酰乌头原碱（批号
111794-200901，质量分数为 98.6%）、苯甲酰次乌头
原碱（批号 111796-200901，质量分数为 99.5%）、苯
甲酰中乌头原碱（批号 111795-201303，质量分数为
96.3%）均购自中国食品药品检定研究院。
2 方法
2.1 样品溶液的制备
取乌头碱、乌头次碱、中乌头碱、苯甲酰乌头
原碱、苯甲酰次乌头原碱、苯甲酰中乌头原碱对照
品适量，用甲醇溶解配制成质量浓度分别为 10
μg/mL的混合溶液。
2.2 LC-Q-TOF-MS实验条件
雾化气和干燥气均为氮气，碰撞气为氦气。采
集模式为正离子，毛细管电压为 3 500 eV，雾化温
度为 350 ℃，干燥气为 10.0 L/min，雾化气为 206.85
kPa。质谱扫描范围为 m/z 80～1 000，数据储存模
式为 centroid。离子源采用双 ESI 喷雾，质谱采集
数据通过 2 个已知的标准品 [Hexakis (1H,1H,3H-
tetrafluoropropoxy) phosphazine 和 7H-嘌呤，对应
m/z 922.009 80和 121.050 9] 进行实时矫正。参比
液通过 Agilent isocratic泵以 0.01 mL/min的速度喷
入质谱。Auto MS/MS实验采用 CID碰撞的方式。
液相色谱为美国 Agilent 1200 HPLC系统，液
相分离采用 RP色谱柱（Atlantis，T3，150 mm×2.1
mm，3 μm，Waters，IELAND），流动相为 0.1%甲
酸水溶液（A）-0.1%甲酸乙腈溶液（B），梯度洗脱：
0～30 min，12%～30% B，30 min停止，以 12% B
平衡 5 min。体积流量为 0.25 mL/min，柱温 35 ℃，
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进样体积为 5 μL。
3 结果
正离子模式下，LC-MS检测的 6种生物碱的总
离子流图如图 2所示。初步对 6种生物碱的质谱裂


1-苯甲酰中乌头原碱 2-苯甲酰乌头原碱 3-苯甲酰次乌头原碱
4-中乌头碱 5-次乌头碱 6-乌头碱
1-benzoylmesaconine 2-benzoylaconine 3-benzoyl-hypaconine
4-mesaconitine 5-hypaconitine 6-aconitine
图 2 LC-MS检测 6种生物碱的总离子流图
Fig. 2 TIC of six aconitine-type alkaloids determined by
LC-MS
解途径进行总结，由于母核中甲氧基和羟基较多，
因此这类成分最常见的质谱碎裂途径就是不断失去
CH3OH 与 H2O。乌头碱等双酯型乌头类生物碱与苯
甲酰乌头原碱等单酯型乌头类生物碱之间结构上的
主要区别就是在 C-8位上相差 1个乙酰基，这使得两
类生物碱在质谱裂解途径上呈现出明显的区分[12-13]。
本实验以中乌头碱与苯甲酰乌头原碱为例进行阐释。
中乌头碱的分子离子峰 [M＋H]+为 m/z 632.306 5
（+3.96×10−6）。如图 3-A所示，离子强度最高的碎片
离子为 m/z 572.291 5，由 [M＋H]+ 失去 1 分子
CH3COOH生成。低峰度的碎片离子m/z 582.276 3是
由乌头碱失去 1分子 CH3OH与H2O形成的。质谱中
较高峰度的离子主要来自于碎片离子m/z 572.291 5，
失去 1分子水可形成碎片离子m/z 554.276 8，失去 1
分子 CH3OH则形成碎片离子 m/z 540.266 4。而 m/z
540.266 4失去1分子水可形成碎片离子m/z 522.256 5，
也可失去 CO形成碎片离子m/z 512.269 5，其继续失
去 1 分子 CH3OH 则生成碎片 m/z 480.239 7。如图




A-中乌头碱的质谱裂解途径 B-裂解过程中的代表性碎片
A-fragmentation pathways of mesaconitine B-representative fragment ions of mesaconitine
图 3 中乌头碱的MS/MS质谱图
Fig. 3 MS/MS spectra of mesaconitine
5 6
1 2
3
4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
t/min
480.239 7
512.269 6
522.256 5
540.266 4
554.276 8
572.291 5
582.276 3
632.312 0
－CH3OH －CO
－H2O
－CH3OH
－H2O
－CH3COOH
－(CH3OH+H2O)
470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640
m/z
A
204.142 1
105.034 9
44.051 2
354.172 3
512.269 6
572.291 5
632.312 0 －CH3COOH3－3CH3OH－BzOH


m/z 44.049 5
m/z 105.033 5
m/z 632.306 5
B
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650
m/z

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3-B所示，中质量区的碎片m/z 354.172 3是由碎片离
子m/z 572.291 5失去侧链苯甲酸与甲醇形成。低质量
区的碎片 m/z 105.034 9 为乌头碱侧链苯甲酰的碎片
离子，而乌头碱上的氮原子，可发生连续断裂生成
碎片 m/z 44.051 2。
苯甲酰乌头碱的分子离子峰 [M＋H]+ 为 m/z
604.313 2 (+2.65×10−6)，如图 4-A所示，离子强度
最高的碎片离子m/z 554.278 5由 [M＋H]+失去 1分
子 CH3OH与 H2O生成。由于结构上的差异，单酯
型生物碱的 MS/MS 质谱图中没有失去 CH3COOH
的碎片，但在双酯型生物碱的质谱中这种碎片丰度
最高，并因此产生一系列丰度较高的碎片，这是两
种类型生物碱的重要区别。苯甲酰乌头碱的碎片主
要来自于失去 CH3OH 与 H2O。准分子离子失去 1
分子 H2O生成碎片 m/z 586.303 0，也可失去 1分子
CH3OH生成碎片 m/z 572.285 2。碎片 m/z 572.285 2
失去 1分子 CH3OH生成碎片 m/z 540.259 8，失去 1
分子 H2O 生成碎片 554.278 5，继续失去 1 分子
CH3OH形成碎片离子m/z 522.254 7。如图 4-B所示，
低 m/z区的碎片与中乌头碱的裂解途径相同，主要
是苯甲酰侧链和氮原子的质谱裂解。低质量区的碎片
m/z 105.035 1为侧链苯甲酰的碎片离子，而苯甲酰乌
头碱上的氮原子，发生连续断裂生成碎片m/z 58.060 3。
与中乌头碱的质谱裂解不同，苯甲酰乌头碱并
未出现失去苯甲酰侧链后生成的碎片离子，其在中
等质量的 m/z 300～400区域并未出现明显碎片，而
中乌头碱则出现失去苯甲酸等的高峰度碎片，其他
的 4 种生物碱也出现了相同情况，2 类生物碱呈现
出明显的区别。这说明双酯型生物碱更容易失去苯
甲酰侧链而形成稳定的碎片离子，这也是 2种生物
碱的又一重要区别。此外，由于中乌头碱的 N原子
上连有甲基，经过连续的碎裂，在质谱中可产生
m/z 44.051 2的碎片离子峰，见图 3-B，而苯甲酰乌
头碱的 N原子上连有乙基，经过连续的碎裂，在质
谱中可产生 m/z 58.066 3的碎片离子峰，见图 4-B，
这种裂解途径可以在结构鉴定中判断氮原子上的
取代基，为未知生物碱结构的判定提供参考。6 种
乌头类生物碱的主要碎片归纳见表 2。




A-苯甲酰乌头原碱的质谱裂解途径 B-裂解过程中的代表性碎片
A-fragmentation pathways of benzoylaconitine B-representative fragment ions of benzoylaconitine
图 4 苯甲酰乌头原碱的MS/MS质谱图
Fig. 4 MS/MS spectra of benzoylaconine
522.254 7
540.259 8
554.278 5
572.285 2
586.303 0
604.321 4
－CH3OH
－H2O
－CH3OH
－CH3OH
－H2O
505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570 575 580 585 590 595 600 605 610 500
604.321 4
554.278 5
105.035 1
58.066 3


m/z 105.033 5
m/z 58.065 1
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
B
A

m/z 604.311 6
m/z
m/z
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表 2 2种乌头类生物碱的主要碎片离子
Table 2 Main fragment ions of two kinds of aconitine-type alkaloids
碎片离子 AC HA MA BAC BHA BMA
[M＋H]+ 646.325 9 616.316 8 632.309 0 604.313 2 574.303 0 590.318 0
[M＋H－CH3OH]+ 584.279 0 572.285 2 542.272 0 558.272 7
[M＋H－H2O]+ 586.303 0 572.280 1
[M＋H－CH3OH－H2O]+ 596.285 2 582.276 3 554.278 5 524.260 2 540.265 6
[M＋H－2CH3OH]+ 492.236 2 540.259 8 510.244 9 526.242 5
[M＋H－2CH3OH－H2O]+ 522.254 7 508.235 6
[M＋H－3CH3OH]+ 460.204 2 494.224 5
[M＋H－CH3COOH]+ 586.298 2 556.284 3 572.291 5
[M＋H－CH3COOH－CH3OH]+ 554.272 6 524.258 8 540.266 4
[M＋H－CH3COOH－H2O]+ 554.276 8
[M＋H－CH3COOH－CH3OH－H2O]+ 536.257 2 522.256 5
[M＋H－CH3COOH－CH3OH－CO]+ 526.271 8 496.264 8 512.269 6
[M＋H－CH3COOH－2CH3OH－CO]+ 494.244 6 464.238 4 480.239 7
[M＋H－CH3COOH－2CH3OH－H2O]+ 476.235 8 490.225 7
[M＋H－CH3COOH－CH3OH－BzOH]+ 402.230 5
[M＋H－CH3COOH－CH3OH－BzOH－CO]+ 404.243 1 390.230 2
[M＋H－CH3COOH－2CH3OH－BzOH]+ 370.200 9
[M＋H－CH3COOH－3CH3OH－BzOH]+ 368.185 8 338.183 3 354.172 3
[M＋H－CH3COOH－3CH3OH－BzOH－H2O]+ 336.157 9
[M＋H－CH3COOH－3CH3OH－BzOH－CO]+ 310.172 0
Bz 105.033 6 105.033 1 105.034 9 105.035 1 105.033 2 105.035 1
N-R 58.066 0 44.050 1 44.051 2 58.066 3 44.049 8 44.051 0

4 讨论
本研究利用高效液相色谱对6种乌头类生物碱实
现了较好的分离，并进一步通过高分辨的飞行时间质
谱得到其分子离子和碎片离子的准确结构信息。利用
以上实验结论并结合之前的文献报道，较为详尽地解
析了 6 种乌头类生物碱的质谱裂解规律。以
CH3COOH分子中性丢失的裂解途径区分双酯型与单
酯型乌头类生物碱，同时可通过低质量区离子碎片推
断N原子上连接基团的类型，从而为未知生物碱的结
构判定提供依据。本研究对乌头类生物碱质谱裂解规
律的总结，为利用质谱裂解方式初步确定乌头类生物
碱的结构类型、利用 LC-MS 研究药材炮制过程中乌
头类双酯型生物碱水解转化规律、乌头类生物碱在体
内代谢规律的解析以及对其他天然药物中同类生物
碱的质谱研究提供参考。
参考文献
[1] 刘文龙, 刘志强, 宋凤瑞, 等. 乌头类双酯型生物碱组
分转化为单酯型水解型及脂型生物碱组分的研究 [J].
高等学校化学学报, 2011, 32(3): 717-720.
[2] 谭 鹏, 邓欣祺, 李 飞, 等. 乌头碱电喷雾质谱裂解
机制的研究 [J]. 中国测试, 2014, 40(1): 43-46.
[3] 孙 兰, 周海燕, 赵润怀, 等. HPLC法同时测定附子中6种
单酯和双酯型生物碱 [J]. 中草药, 2009, 40(1): 131-134.
[4] 刘 芳, 于向红, 李 飞, 等. HPLC 测定附子及其炮
制品中 3 种双酯型生物碱的含量 [J]. 中国中药杂志,
2006, 31(14): 1160-1162.
[5] 贾雪岩, 林 华, 沈玉巧, 等. 附子新型炮制品中乌头
类生物碱测定及其强心作用研究 [J]. 药物评价研究,
2016, 39(2): 224-229.
[6] 张小龙, 吴先富, 王 昆, 等. HPLC-QTOF-MS法测定
风湿骨痛胶囊中 9个乌头类生物碱的含量 [J]. 药物分
析杂志, 2015, 35(3): 414-419.
[7] 张小平, 蒋可志, 吕惠卿, 等. HPLC-QTOF-MS鉴定条
叶榕根茎乙酸乙酯提取物中的主要化学成分 [J]. 质
谱学报, 2015, 36(4): 310-320.
[8] Sun M Q, Liu J X, Lin C R, et al. Alkaloid profiling of the
traditional Chinese medicine Rhizoma corydalis using high
performance liquid chromatography-tandem quadrupole
time-of-flight mass spectrometry [J]. Acta Pharm Sin B,
2014, 4(3): 208-216.
[9] 陈玉娟, 王会堂, 凡炼炼. 乌头碱的质谱裂解行为分析
[J]. 科技创新导报, 2010, (21): 7-8.
[10] 陈苹苹, 赵 宁, 徐秀玲, 等. 液相色谱-电喷雾串联
质谱法分析新乌头碱在大鼠尿液中的代谢产物 [J].
药学学报, 2010, 45(8): 1043-1047.
[11] 李坤平, 高崇凯, 李卫民. 牡荆苷和异鼠李素-3-O-β-
芸香糖苷的电喷雾飞行时间质谱研究 [J]. 中国中药
杂志, 2011, 36(2): 180-184.
[12] 彭蜀莹, 沈建华, 叶 阳. 4 种百部生物碱的质谱行为
研究 [J]. 分析化学研究报告, 2006, 30(4): 497-502.
[13] 刘淑莹, 宋凤瑞, 刘志强. 中药质谱分析 [M]. 北京:
科学出版社, 2012.