岛津赋能中国环境科学研究院《ES＆T》：破解精神药光降解“结构密码”

在新污染物治理日益受到关注的今天，精神类药物（如抗精神病药）作为一类高水溶性、难完全去除的新污染物，其在水环境中的归趋与生态风险正成为环境化学研究的热点。近日，中国环境科学研究院研究团队在国际期刊《Environmental Science & Technology》发表最新研究成果，通过分子机制研究，揭示了两种结构高度相似的苯甲酰胺类抗精神病药——氨磺必利（AMI）与舒必利（SUL）——在环境中截然不同的光化学命运。岛津分析仪器在该研究中发挥了重要支撑作用，为精准解析新污染物的环境行为提供了强有力的技术保障。

01 一个氨基的位置差异，28倍降解速率的巨大分野

AMI与SUL是一对"孪生"药物，分子骨架几乎相同，唯一的区别在于氨基（-NH₂）是直接连在苯甲酰环上（AMI），还是位于磺酰胺连接臂中（SUL）。然而，正是这一细微的结构差异，导致两者在模拟太阳光下的光降解速率相差28倍：AMI半衰期仅14.5分钟，而SUL则长达407.7分钟。

中国环科院研究团队借助岛津UV-2700紫外-可见分光光度计精确测定了两种药物在不同pH条件下的吸收光谱，结合TD-DFT理论计算发现：AMI的-NH₂直接参与苯环共轭，分子保持平面性，产生强烈的π→π*电子跃迁；而SUL中的-NH₂因磺酰基的空间位阻和电子绝缘效应，分子发生扭转扭曲，仅能发生微弱的n→π*跃迁。这一"跃迁开关"直接决定了两者的光反应活性差异。

图1. 通过TD-DFT计算确定的（A）AMI和（B）SUL在光激发（即-NH₂取代基）下的主要电子跃迁示意图，（C）AMI分子中N9-C1-C6-CS的二面角为-178.81°，（D）SUL分子中N36-S33-C2-C1的二面角为76.18°。图中所示能量对应于S₀→S₁跃迁的垂直激发能。

02 岛津多仪器联合表征，精准刻画降解全貌

为了全面阐明两种药物的光降解路径与产物毒性，研究团队构建了多维度的分析技术体系，其中岛津仪器集群贯穿了从基质表征到产物定量的全流程。

1. 岛津TOC-L总有机碳分析仪

精确测定河水和海水样品中的溶解有机碳（DOC）含量，为评估天然有机质对光降解的影响提供了基础数据。

2. 岛津HIC-ESP离子色谱仪

精准分析真实水样中的无机阴、阳离子组成（如NO₃⁻、HCO₃⁻、Cl⁻、Br⁻等），揭示了这些光活性组分如何通过产生活性自由基间接影响药物降解。

图2. 在天然河水、海水以及模拟河水（A、C）和海水（B、D）中，AMI与SUL（均浓度1.35 μM）的光降解速率对比、不同pH下的形态分布及紫外吸收光谱

 

3. 岛津LCMS-8060RX三重四极杆液质联用仪

作为目标污染物定量分析的核心平台，实现了AMI与SUL在不同光照条件下的高灵敏、高选择性定量追踪，确保了动力学数据的准确可靠。

图3. 基于岛津LC-MS/MS鉴定结果推导的（A）AMI和（B）SUL在水溶液中光降解路径图

4. 岛津UV-2700分光光度计

系统测定了两种药物在pH 6-12范围内的紫外吸收特征，为解释pH依赖性光降解行为提供了关键光谱证据。

图4. （A）AMI和SUL的解离形式分布；（B）AMI和SUL在pH 6-12范围内的光降解速率常数（Kobs）；（C、D）AMI和SUL在pH 6-12范围内，浓度均为1.35 μM时的紫外-可见吸收光谱。

通过上述岛津仪器的协同运用，研究团队不仅鉴定出AMI的6种、SUL的4种主要转化产物，还首次系统阐明了-NH₂位置异构如何主导光激发机制、间接光反应活性及环境风险。

03 快速降解≠低风险：岛津技术赋能环境风险再评估

研究的一个颠覆性发现在于：降解快并不意味着更安全。AMI虽然光降解迅速，但其转化产物中出现了硝基芳烃类化合物（如TP-323），毒性预测显示这些产物的生态毒性和生物累积性反而高于母体药物；而SUL虽然持久性更强，但其降解路径以N-脱烷基化和N-氧化为主，整体呈现"解毒化"趋势。这一"快速降解=毒性转化"的悖论，对当前基于母体化合物浓度的环境风险评估提出了新的挑战。

结语

从分子结构-光化学反应-生态毒性的链条出发，为理解新污染物的环境归趋提供了"结构决定命运"的经典范例。而岛津从光谱到色谱、从离子分析到质谱的完整解决方案，则为这类前沿环境化学研究提供了坚实的数据底座。在新污染物监测与治理的时代命题下，岛津仪器正以精准、稳定、全面的技术表现，助力科研人员解码更多环境分子的秘密。

撰稿人：姜菲菲