基于UPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS/MS与NMR技术的6-氨基青霉烷酸（6-APA）杂质谱研究与降解通路解析

　　本刊推荐：本研究首次系统采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱（UPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS/MS）与核磁共振（NMR）技术对β-内酰胺抗生素关键中间体6-氨基青霉烷酸（6-APA）进行强制降解研究，成功鉴定出18种相关物质（含7对异构体），首次发现其氧化降解产物青霉胺二硫化物（RS7），完整揭示了6-APA在热、碱、酸、氧化及光解条件下的降解路径，为半合成青霉素药物的质量控制与生产工艺优化提供了关键数据支撑。

　　

Highlight

采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱（UPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS/MS）与核磁共振（NMR）技术对6-氨基青霉烷酸（6-APA）在热、碱、酸、氧化及光解条件下的强制降解产物进行系统性研究。通过半制备液相色谱（semi-Prep-LC）分离纯化获得氧化降解产物RS7，并经结构鉴定确认为青霉胺二硫化物。共鉴定出18种相关物质，包含3种工艺相关杂质（含2对异构体）及14种降解产物（含5对异构体），首次完整揭示6-APA的氧化与还原降解路径。

Structural characterization of 6-APA by MS/MS

为快速精准推断相关物质结构，需明确6-APA的质谱裂解规律。6-APA的质子化离子为m/z 217.06447 [M+H]⁺，对应离子组成为[C₈H₁₃N₂O₃S]⁺。其碎片离子m/z 189.06956由[M+H]⁺离子经酰胺键断裂并丢失CO基团产生，该离子进一步通过CH₃N中性丢失生成其他特征碎片，为后续降解产物结构解析提供了关键裂解路径参照。

Conclusion

本研究首次整合UPLC-MS/MS与NMR技术，全面解析了6-APA的工艺相关杂质与降解产物，并阐明其降解机制。在所有测试条件下均观察到6-APA的开环产物（RS1与RS4）及二聚体（RS12），其中氧化降解路径中首次发现的青霉胺二硫化物（RS7）为重要突破。研究结果为6-APA及半合成青霉素药物的合成工艺、生产控制与储存条件优化提供了科学依据。