前言
可浸提物和可沥滤物的结构鉴定是毒理学安全性风险评估的关键。说到结构鉴定,大家第一反应是核磁共振波谱(NMR)法。由于可浸提物的含量极低、化合物数量过多、器械较为昂贵等特点,从测试成本和周期的角度上来看,NMR法很难应对可浸提物的结构解析。这时候质谱或串联质谱法就成为了结构鉴定的“主力军”。
1、优势
使用质谱法开展物质鉴定有其明显的优势——简便、灵敏、快捷。
NO.1 简便
结合色谱的分离特点,无须单独分离提纯化合物。
NO.2 灵敏
质谱的响应灵敏,可以应对含量极低(亚PPM水平),难以制备的化合物。
NO.3 快捷
化合物鉴定分析快速,有通用谱图库给予参考。
2、缺点
质谱法说了这么多优点,难道就没有缺点?
那我们来看看质谱法的不足。
质谱提供的信息量比较有限,只能提供结构碎片信息和元素组成(低分辨质谱不容易判断化学式和元素组成)。通过这些有限信息,推测出一个唯一的结构式是不容易的。
3、那质谱还能否用于结构鉴定?
答案是肯定的。只要我们对研究对象很清楚,对质谱裂解特点、规律很精通,那结构解析的工作还是有迹可循的。
下图是基于化合物质谱的碎裂规律,开展的未知物结构解析。
其实,质谱结构解析在很多领域还是有较为丰富的应用。
4、如何才能增加鉴定结果的可靠性
我想,这应该是大家最感兴趣的地方。
下面几个信息可以辅助提高鉴定结果的确信度。
1、化合物的色谱行为,如保留时间/保留指数
质谱是医疗器械可浸提物结构解析的常用方法。尽管它是一种非常有效的鉴定工具,但在分析复杂的混合物时,该技术也显得捉襟见肘。因此,在质谱的前端链接液相或气相色谱仪,先对混合物进行分离,让其成为一个独立的化合物,方便后期结构解析。
化合物的色谱行为也是物质鉴定的一个重要的依据。每个结构在一个固定的色谱系统里面的保留时间是相对固定的。当未知物的质谱图匹配时,再加上保留时间上的匹配,这个未知物的鉴定可信度就可以提升。
那很多时候,大家会问,很难获取化合物的保留时间,那我们应该怎么办?
在气相色谱分析里,有个非常重要的概念,叫做“保留指数”。保留指数(RI)又称科瓦茨(kovats)指数,它表示物质在固定液上的保留行为,是使用很广泛并被国际上公认的定性分析法,为色谱定性分析的一个重要参数。保留指数的优势:化合物的保留指数理论上只和化合物本身的性质和色谱柱固定相有关,和色谱条件以及色谱柱长度内径都没有关系。这一特点增强了质谱结构鉴定的说服力,我们可以通过与文献中的保留指数进行对比,来评估结构鉴定的可靠性。
我们来一起看下保留指数的公式,如下:
RIx= 100n + 100(tx-tn) / (tn+1 − tn)
其中,tn,tn+1是在未知物X前后的正构烷烃的保留时间;tx是在未知物X的保留时间。通过上述公式,我们可以计算出色谱图中每一个物质的保留指数,我们通过查找文献,可以通过文献中化合物的保留指数信息对鉴定的结果进一步的确认。如果保留指数接近,说明化合物结构确信度高,反之,化合物的确信度底。
2、串联质谱技术
MS/MS二级质谱图可以对已鉴定的结构进行进一步确认,提高结构的置信度。常用的MS/MS分析方法是子离子扫描,通过对前体离子的轰击裂解进而探究其母体结构的特点。
下图为异氰酸酯类物质的裂解过程,通过MS/MS进一步确认结构。
3、来自于正交技术的信息
通常来说,多数化合物可以通过多种分析技术进行检测,因此通过每种技术得到的独立证据之间可以相互支持,相互确认。基于这种正交的信息支持方式可以提升化合物鉴定的级别。
例如,以化合物在GC/MS和LC/MS中同时被检测为例,这也是正交技术很常见的例子。
除此之外,UV,FT-IR等方法也可以用作化合物鉴定的正交技术。
4、其他相关信息
样品的背景信息也是质谱解析中很重要的鉴定依据。通常来说,大多数情况可浸出物是和材料之间存在一定的关联度。通过鉴定结果和这些材料信息进行匹配,进而能增加其结构的确定性。
比如,聚烯烃材料通常含有抗氧剂 Irganox 1076、Irgafox 168等。这些物质及其降解产物在有机溶剂的浸提过程中很可能会被浸提出来,并被GC/MS和LC/MS分析检测到。如果质谱解析人员明确知晓这些材料相关信息并加以利用,这无疑会大大提高鉴定结果的置信度。
案例分享:
某一器械的浸提液中检测到壬基苯酚类的物质。
通过对材料信息的调研,获取到某材料中添加剂的物质列表。
我们能看到其材料中含有壬基苯酚。上述的信息,给鉴定结果做了信息补充。这对壬基苯酚类物质的鉴定过程增加了说服力,同时也提高了鉴定的确信等级。