如何在GC/MS上通過精確質(zhì)量數(shù)鑒定未知化合物
在GC/MS鑒定未知物時,在NIST、Wiley等商業(yè)化的標準數(shù)據(jù)庫是最常用的工具,通過正、反檢索匹配,來確定目標物的可能結構信息,但標準譜庫并不是收錄了全部的化合物。我們在一些應用場景中,如香精香料、天然產(chǎn)物的分析中,偶爾會遇到譜庫檢索不到的化合物。
MassWorks軟件的 TrueCal?校正技術,可以幫助現(xiàn)有的單四極桿GC/MS和三重四極桿GC/MSMS直接測定化合物精確質(zhì)量數(shù),可以做到像高分辨TOF或Orbitrap那樣將質(zhì)量數(shù)精確至0.000x Da,再通過CLIPS功能對離子的元素組成進行確定。
下面我們將以一個含S化合物為例,演示MassWorks軟件在GC/MS上實現(xiàn)對其進行精確質(zhì)量測定、元素組成分析,甚至是可能的結構解析。
示例:GC/MS上的未知物鑒定
1. GC/MS數(shù)據(jù)采集:
樣品信息:MS校準調(diào)諧氣PFTBA (安捷倫GC/MSD自帶),樣品為某公司提供的香精樣品。
質(zhì)譜條件:PFTBA和香精樣品均在Chemstation工作站軟件下以Row Scan(原始掃描)模式采集,質(zhì)量范圍為 m/z 35-450,離子閾值Treshold設置為零。MS源溫度230℃,四極桿溫度150℃。
色譜柱:Agilent 19091S-133 HP-5MS,30 m×250um,
數(shù)據(jù)分析: MassWorks? V6.0 軟件(Cerno Bioscience公司)對MS數(shù)據(jù)進行精確質(zhì)量和譜圖準確度測定。
圖1:通過PFTBA完成MS的精確質(zhì)量和譜圖校正
樣品待分析的目標峰的保留時間為Rt=12.978min,選取保留時間范圍12.9595min-12.9967min,如圖2(上)所示,提取該化合物平均質(zhì)譜圖,圖2(下)顯示了MassWorks軟件校正后該化合物所有離子的精確質(zhì)量數(shù)。
圖2:經(jīng)MassWorks校正后的樣品數(shù)據(jù)
2. 數(shù)據(jù)分析:
鑒定分子離子(M+)
從圖2的質(zhì)譜圖中,我們可以看到m/z=178.0835的離子為該化合物的分子離子峰,放大質(zhì)譜圖后,我們通過A+2處(m/z=180.0870)的同位素分布信息(見圖3),可以判定,該化合物為含S的化合物。
圖3 離子m/z =178.0835的精確質(zhì)量數(shù)及同位素輪廓分布
在MassWorks中,并設定CLIPS的檢索條件,對m/z=178.0835離子的元素組成進行檢索分析。如圖4所示,將元素組成設定為C、H、O、N、S五種元素,質(zhì)量誤差設定為20 mDa,電荷狀態(tài)限定為奇電子離子“Odd”,同位素輪廓分布的起點和終點分別為“ -0.5 Da”和“2.5 Da”。
圖4 MassWorks分析時CLIPS檢索的參數(shù)設置
離子m/z=178.0835共得到了19個分子式,圖5(上)顯示了其中“同位素譜圖準確度(Spectral Accuracy)”最高的前6個分子式。排名第一的分子式,譜圖準確度高達99.08,排名第二的分子式的譜圖準確度僅為97.12,從譜圖準確度的打分我們可以確定該化合物的分子式即為C8H18S2。
圖5(中)顯示了C8H18S2的理論同位素和校正譜圖同位素輪廓分布的完美擬合,圖5(下)中可以觀察到C7H14O3S的理論同位素分布在A+2處明顯低于校正譜圖,原因就在于S原子的個數(shù)少了1個。
圖5:按譜圖準確度排序產(chǎn)生的候選分子式的CLIPS檢索結果列表(上圖),第一個候選分子式(中圖)和第二個(底圖)的校正譜圖(紅色)與理論譜圖(藍色)的疊加.
主要碎片離子的元素組成確定
采用同樣的方式,我們可以逐一對碎片離子的分子式進行確定,主要的特征碎片離子的分子式鑒定結果見圖6。
圖6:主要碎片離子的分子式鑒定結果(從上至下,精確質(zhì)量數(shù)依次為m/z = 122.0059、m/z = 92.9985、m/z = 89.0103、m/z = 57.0766、m/z = 44.9992、m/z = 41.0626)
圖7:主要離子的精確質(zhì)量及分子式
可能的結構式
該化合物分子式C8H18S2的不飽和度(DBE)=0,我們可以得到的信息是,該化合物不含雙鍵和環(huán),因此它的結構要么是直鏈,要么帶支鏈。
通過C4H10S2、C4H8S、C2H5S2、C4H9這四個碎片的元素組成,我們大致可以推斷出,兩個S原子是直接相連的,兩個“C4H9”的飽和烷基基團分別兩個S原子的兩端。
要產(chǎn)生如圖7所示的質(zhì)譜圖,大概有三種可能的結構,但目前的質(zhì)譜信息還不足以區(qū)分是哪一種結構,后續(xù)的分析可以借助NMR法來幫助確定。
圖8:可能的結構式
需要注意的是,在EI電離的模式下,分子離子峰有可能被完全打碎,而使得未知化合物的質(zhì)譜譜圖中不能找到分子離子,這種情況下,就需要考慮用軟電離的模式,如CI、FAB等電離方式,來獲取分子離子,再在MassWorks軟件中測定其精確質(zhì)量及分子式。
關于MassWorks 軟件
MassWorks軟件是由 Cerno Bioscience 公司開發(fā)的一款革命性的MS數(shù)據(jù)定性分析軟件,能幫助我們在低分辨率的四極桿GC/MS、LC/MS直接測定化合物的精確質(zhì)量,并通過獨有的譜圖準確度概念確定出準確的分子式。MassWorks軟件同樣適用于高分率質(zhì)譜(TOF、Orbitrap)的定性分析。
關于綠綿科技
綠綿科技是Cerno Bioscience公司在中國區(qū)的總代理商,負責Cerno公司旗下的MassWorks、GC/ID 等產(chǎn)品市場推廣、銷售、售前/售后技術支持、應用支持。
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北京綠綿科技有限公司(簡稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務價值為宗旨,以專業(yè)精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話:010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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