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LCMS使用经验分享

嘉峪检测网        2024-06-04 08:43

LC与MS联用在化合物的合成阶段运用非常多,其可以帮助我们确认目标化合物的结构、推断未知杂质的结构、确认原料是否反应完全等等。特别是在化合物没有紫外吸收、紫外吸收较差或主成分与杂质吸收系数相差较大的时候,采用LCMS进行判断会更加准确。此外,LC-MS联用还可以同时查看样品的紫外图谱和质谱图,从而快速的进行定性分析,为合成路线的打通以及杂质的定性提供了方便。那么,当我们拿到一条合成路线或某个化合物的时候,我们该如何拟定初步的质谱条件以便其能够更好的离子化,进而得到相对容易判断的质谱图,帮助我们判断化合物的结构呢?

首先,先非常简单地讲一下LCMS的原理(不同类型的质量分析器原理网上都可以搜索到,讲解的也很专业,这里便不进行赘述)。样品溶液首先需要在离子源中进行电离,在一系列电化学反应的过程中形成带电的离子,根据化合物特有的性质,有的化合物容易带正电荷,有的化合物容易带负电荷,这也就对应了LCMS的两种模式,正离子模式和负离子模式。那么哪些类型的化合物容易带正电荷?哪些容易带负电荷呢?

一般来说,碱性化合物更容易带正电荷,特别是含氮化合物等,而且一般伯胺黏附正离子的能力会大于仲胺。此外,一些具有羰基或者酯基的化合物也会容易带正电荷。因此,对于此类化合物,一般便可以尝试采用正离子模式进行分析,进而观察质谱图。反之,酸性化合物更容易带负电荷,比如有明显羧基的化合物,带有多个氯和溴以及带有多个酚羟基的化合物等等。所以,对于此类化合物,我们都可以用负离子模式进行分析,进而观察质谱图,查找目标产物。而对于一些两性化合物,比如氨基酸类或一些同时含有酸性和碱性基团的化合物,则可以同时观察两种模式的质谱图,查找产物。当然,如果该化合物没有可以电离的基团,为中性化合物(甲苯,对溴苯腈等)时,则不适用LCMS进行解析。

接下来,当我们拿到化合物,并且根据化合物的性质预估采用何种模式进行观察的同时,还需要选择合适的分析体系(主要是流动相体系),从而可以使我们的化合物能够在此体系之下能够更好的被电离(即本身能够解离形成离子状态,更容易得到相应的离子),进而更好的在质谱图中找到相应的分子离子峰、碎片峰以及加和峰。那么在这里,如果是碱性化合物,则推荐采用酸性的流动相体系(水相使用甲酸/乙酸水溶液,或甲酸铵/乙酸铵水溶液用甲酸/乙酸调pH至偏酸性)。此时,切记不能使用磷酸这种不挥发的酸;也不能使用三氟乙酸、五氟丙酸等这种会影响离子源电离的酸,因为其本身具有离子效应,会影响到化合物的解离。反之,如果是酸性化合物,则其在碱性或者中性的条件下电离更好,则流动相也会采用碱性或中性的体系(水相使用甲酸铵/乙酸铵水溶液,根据需求采用氨水调节pH,还可以使用氨水或二乙胺水溶液等)。此时,切记不要使用三乙胺,因为其会在质谱中形成干扰(很强的102峰,三乙胺的M+H)且较难除去。此外,因为盐类是不能挥发的,故而用量需要控制在20mM以下(一般是5~10mM),否则长时间使用会污染质谱检测器的锥孔,导致检测器故障或灵敏度出现问题。在这里,个人不推荐大家用纯水作为流动相,因为其并不能促进化合物的解离。而至于有机相,则一般都为甲醇和乙腈,最好不要用四氢呋喃(使peek管材溶胀)。

如上所属,当我们选择好流动相体系后,接下来就是进样然后对质谱进行解析了。此时,由于LC-MS通常会产生加和峰和一些减少峰,故而在不同模式下,我们需要观察不同的加和峰以及减少峰。在正离子模式下,我们通常可以观察到以下特征峰:

而如果是负离子模式,则可能会存在以下峰:

以上这些峰都可以帮助我们判断目标化合物是否正确,还可以帮助我们判断并确定一些杂质的分子量。当然,这些峰往往都不是只有一种,通常都会有好几种同时存在。比如会同时存在M+1和M+23等等,此时如果多个特征峰均可以与分子量对应上,则可进一步证明化合物结构的正确性。此外,我们还可以调节LC-MS的参数来调整以上峰出现的丰度。比如在调节锥孔电压的过程中,电压越高,则电离的越完全,此时,加和峰变少,碎片离子峰会变多。反之,电压越低,加和峰会变多。当然,这需要根据不同类型的化合物进行参数的摸索。

另外,在解析质谱的时候,观察同位素峰的丰度也很关键。特别是当化合物中含有Cl和Br的时候。如果有一个Cl,则会存在M+35和M+37,此时两个峰的丰度比大约为3:1。如果有一个Br,则会由M+79和M+81,此时两个峰的丰度比大约为1:1。如果是具有多个Cl或Br,或者同时含有Cl和Br,则可以根据下图中的丰度比来进行判断。

 

如果能够找到上图中对应的一些特征峰以及特征的丰度,不仅可以帮助我们确认化合物的正确与否,在推断未知化合物结构的时候也有较大的帮助。

以上便是有关LCMS的一些使用与解析的经验,说的也较为简单。个人认为,在LCMS的使用与解析中,更重要的是多积累经验,先多多观察一些已知化合物的质谱图,从中获得一些规律,再去多找一些相关的资料与文献进行学习。此外,利用好手头的chemdraw等画图工具辅助解析也能更好的让LCMS发挥自身的作用,进而在未知化合物的分析中起到事半功倍的效果。

 

 
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来源:药研