起原： CCSChemistry萝莉 视频

近日，南开大学孔祥蕾团队报说念了一种选拔性生成胞苷解放基异构体的纪律，通过基于调遣紫外光解离（UVPD）的激光波长，在气相中达成了两种胞苷解放基异构体的选拔性生成。进一步通过红外光解离（IRMPD）光谱的实际，结合表面狡计说明了两种异构体的结构，并解释了其酿成机理。此政策有望通过调谐紫外引发波长和在先行者体中合理地引入C-I键，在解放基异构体的选拔性生成和结构筹商中进一步弘扬作用。

图1. (a)通过调遣波长规定光解产生胞苷解放基的实际装配；(b) 实际身手。

配景先容：

RNA和DNA表露于高能发射下会发生包括链断裂、突变和核酸毁伤等多种物理和化学变化，而碱基或核苷繁衍的解放基是这些经由中蹙迫的瞬态中间体。此类筹商中一个主要的贫乏是如何建立一个灵验的纪律来产生和筹商这些不踏实的物种。现在，依然斥地了几种基于质谱的纪律应用于此类物种在气相中的筹商。如愚弄固定电荷基团对解放基进行符号后，结合紫外-可见光解离光谱和表面狡计对有关解放基进行相应的筹商。另一种纪律是则需要借助于电喷雾电离（ESI）生成三元过渡金属和谐物的串联质谱加以产生，并通过更进一步的串联质谱或光解离光谱来进行筹商。尽管如斯，对鄙俚存在的解放基异构体，其捕捉和结构确定仍然荒谬贫乏，因此斥地新的期间来开展此类筹商具有蹙迫的真理，也富裕挑战性。

本文亮点：

近期，孔祥蕾团队愚弄傅里叶变换离子回旋共振（FT-ICR）质谱与可调谐红外和紫外激光双光束相结合的式样，达成了一种不错选拔性产生解放基离子并对其进行光解离光谱筹商的灵验纪律。此项筹商愚弄质子化的5-I-胞苷的母体离子，在气相中选拔性地生成了位于胞嘧啶环不同位置的阳离子解放基异构体，并愚弄IRMPD光谱结合密度泛函表面（DFT）对它们的结构进行了阐述。

作家使用由ESI生成的质子化5-I-胞苷的母体离子，并将其注入分析池内，然后用存储波形逆傅里叶变换（SWIFT）的纪律进行离子选拔，通过调谐紫外激光的波长达成C-I键的均裂，产生相应的解放基阳离子并记载其紫外光解离产率谱；进一步选拔不同紫外波长照耀下产生的解放基阳离子，分别通过碰撞诱导解离CID/IRMPD/UVPD进行表征。并通过调谐红外激光的波长，分别取得不同紫外光产生的解放基阳离子异构体的红外光解离光谱。

如图2所示，[I-Cyt+H]+在m/z 369.99在不同光照要求下不雅察到的质谱：(a) 3446 cm−红外照耀8s，(b)245nm紫外照耀4s，(c) 285nm紫外照耀4s，以及解放基离子[Cyt]•+不同要求下的串联质谱。每个MS/MS经由中裂解的位点也自大在子图中，其中m/z 112.05和111.04处的碎屑离子是由在相通位置的有无氢搬动的裂解酿成的。需要提到的是，由于其互变异构体的存在，每个MS/MS经由中离子结构可能比这里自大的更复杂。

图2. [I-Cyt+H]+ 和 经由不同解离路线所得到的[Cyt]•+ 的串联质谱图萝莉 视频

搜索这些离子的最踏实构型黑白常贫乏的，因为要辩论不同的质子化位点、互变异构体、氨基/亚胺基互变、以及酮式/烯醇式互变等方面。为了责罚其结构复杂性，作家分别对由[I-Cyt+H]+在285和245 nm的紫外照耀产生的两种解放基阳离子[Cyt]•+（285）和[Cyt]•+（245）进行了IRMPD光谱实际，记载了在2800~3800cm−1范畴内产生的[Cyt]•+的IRMPD光谱，如图3所示。比对IRMPD光谱不错发现两种不同波长的紫外光解离照耀产生的解放基阳离子如实有所不同。

图3. (a) [I-Cyt+H]+IRMPD光谱; (b，c)由先行者体离子[I-Cyt+H]+在285和245 nm处4s紫外照耀产生的[Cyt]•+IRMPD光谱。插图自大了在2900-3200 cm−1区域的弱峰的放大视图。

为了进一步确定其构型，通过对其结构的系统搜索，在B3LYP/6-311+G(d，p)水平上，分别取得了母体离子息争放基离子不同构象类型的最踏实异构体。终局标明，异构体M-O2a应该是本实际中不雅察到的分子离子的主要构型。辩论到解放基离子的酿成是由紫外激光照耀下C-I键的同源裂解引起的，[Cyt]•+的解放基离子可能具有肖似于M-O2a的结构。另一方面，H原子的搬动率也使其他结组成为可能。为了便于描述，凭据H原子的位置对解放基异构体进行了分类和定名。如图5示，这些同分异构体分别为R-O2（无搬动）、R-N3、R-N4和R-C5，同期还辩论了它们的相对互变异构体RT1、RT2和RT3。

图4. [I-Cyt+H]+的实际和表面红外光谱：(a)实际光谱，（b-e）在N3和O2处有质子化位点的一些最愚顽量结构的表面光谱。

关于实际不雅察到的解放基离子[Cyt]•+(285)的光谱，R-O2a的预测光谱与实际光谱最匹配，而不是能量更低的R-C5a和R-C5b。关系词，解放基阳离子[Cyt]•+(245)的光谱是不同的，与[Cyt]•+(285)比拟，在3620和3070cm−1处莫得峰值，在3455和3587cm−1处的峰都变宽，作家发现最踏实的同分异构体R-C5a的预测光谱与实际光谱吻合难懂，且能量最低。

图5. [Cyt]+的实际和表面红外光谱：（a，b）285和245 nm紫外照耀下产生的阳离子解放基的实际光谱；（c-h）一些H原子位于C5、O2和N3位置的最愚顽量结构的表面光谱。

辩论到R-O2a的异构体的能量比R-C5a差13 kcal/mol，为探究其不错在285 nm的紫外照耀下产生的原因，作家筹商了其可能的异构化路线有关的势能面漫衍。如图6所示，从R-O2a或R-N3a到最踏实的异构体R-C5a的异构化能垒分别为61.5和59.9 kcal/mol。辩论到285 nm处的单光子能量唯有4.35 eV，即单光子弗成提供迷漫能量达成R-O2a到R-C5a或从R-N3a到R-C5a的异构化。比拟之下，在245 nm处的单光子能量为5.06 eV，足以达成C-I键的裂解并随后异构化为R-C5a，使其UVPD居品成为R-C5a最踏实的异构体。该终局合理地解释了285和245 nm的UVPD不错产生不同的解放基异构体以及只可在后一种情况下产生最踏实的异构体R-C5a的原因，即紫外光子在245 nm处的高能使得C-I键均裂后发生异构化，酿成R-C5最踏实的解放基异构体；关系词，若是紫外光子能量不够高，则居品是I原子丢失所径直产生的莫得异构化的碎屑离子。

图6. [Cyt]•+的异构化路线。

这些终局对进一步筹商解放基异构体的响应性具有蹙迫真理。举例，确定生成的解放基阳离子是否不错界说为远端解放基阳离子，即它们的电荷息争放基位置是否在不同的原子上。作家对R-O2a、R-N3a和R-C5a的三种异构体进行了自旋密度和电荷漫衍分析。终局标明，R-O2a和R-N3a的自旋密度漫衍主要位于C5位置，而R-C5a的自旋密度漫衍鄙俚，包括呋喃糖环中C5、N1、O2，以致O2’的主要位置。违抗，这三种异构体的正电荷的漫衍与自旋电子的漫衍王人备不同。它们不同的自旋电子漫衍和正电荷漫衍使这些DRC具有不同的响应性质，这需要进一步的筹商。

回想与预测：

说七说八，本文初度应用FT ICR质谱与可调谐红外和紫外激光器的双光束相结合的纪律，达成了解放基离子的生成、选拔和光谱筹商。终局标明，胞苷的解放基阳离子异构体R-O2和R-C5可由合并母体离子通过选拔波长的UVPD产生。并通过在合并仪器进行IRMPD光谱筹商，考据了它们的结构。辩论到有机化合物中C-I键的均裂所需的能量同样，该纪律可扩张到其它体系，即愚弄可调谐紫外激光选拔性地生成相应筹离别子的不同解放基异构体。结合不同的合成政策，可在合并分子不同区域分别引入C-I键，以弘扬其在解放基筹商（不限于气相）中的应用后劲。另外，筹商终局也为通过瞎想原位生成踏实的筹划解放基提供了萍踪。这不错通过选拔相宜的官能团来踏实解放基，引入大的空间位阻官能团或将为止质子的搬动来得以达成。

有关筹商后果以Research Article神态发表在CCS Chemistry，南开大学硕士筹商生焦鲁杨为第一作家，孔祥蕾副教练为通信作家。

著述征服：

Isomer-Selective Generation of Cytidine Radicals via Wavelength-Regulated Photodissociation

Luyang Jiao， Mengying Du， Shiyin Xu， Min Kou and Xianglei Kong*.

Cite This: CCS Chem. 2024， Just Published. DOI: 10.31635/ccschem.024.202404201

著述流畅：https://doi.org/10.31635/ccschem.024.202404201