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04-GC/MS如何鉴定烟叶烟气中无法用NIST谱库鉴定的成分

关键词:MassWorks软件
时间:2025-02-19 15:58:39

  GC/MS上的未知物鉴定主要依靠NIST谱库检索实现,要获得高度定性置信度,需要NIST检索给出很高的匹配度打分,比如正反检索匹配度850以上。在实际的样品分析中,一个GC/MS数据可能有30%以上的洗脱峰的检索匹配度是无法满足要求的,比如:共流出和背景干扰导致的匹配度不佳,还有一种更棘手的问题,NIST谱库没有收录目标化合物使得检索不到正确的匹配。

  下面的分享中将以NIST谱库未收录的化合物为例,介绍我们是如何借助MassWorks软件来完成化合物的鉴定。

烟叶烟气中NIST未收录化合物的鉴定

  样品的GC/MS总离子流图如图1所示,未知峰的保留时间约39.38min。

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  该峰的质谱图如图2所示。

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  对该峰进行NIST谱库检索,所有匹配的结果的正反检索打分不是很理想,匹配度低于800,排名前3位的候选化合物分别为:1) CAS# 56763-66-7,MW=190 Da,分子式C14H22;2)CAS# 115754-78-4, MW=134 Da,分子式C9H10O;3)CAS# 107997-60-4,MW=190 Da,分子式C14H22。

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  从这几个候选的NIST结果看,其分子离子指向了 m/z 134和m/z 190,接下来我们将通过精确分子量的方法对这几个候选结果进行验证。

  m/z 134的鉴定:

  在MassWorks软件中经标样校正后,我们可以直接获取各洗脱峰所有离子的精确质量信息。m/z 134的精确质量测定为134.0622,通过CLIPS检索分子式,得到两个分子式C9H10O和C5H10O4,比较两者的谱图准确度(Spectral Accuracy),C9H10O为m/z 134的目标分子式。

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  分子式C9H10O似乎与NIST检索的第二个结果相对应,但是前提是这里的m/z 134必须是该目标峰的分子离子才能成立。我们从图4(上)的理论谱图(墨绿色)和样品校正谱图(红色)的同位素轮廓图比较可以发现问题所在。在“A+2”的重同位素处,我们可以看出异常,理论谱图的“A+2”几乎没有信号,但样品在“A+2”明显过高。

  我们在MassWorks软件中重新对m/z 133-137范围进行Mixer混合物分析,结果如图5所示。Mixer分析后的谱图准确度明显提升,达到了99.25%,分析结果表明,m/z 136并不是m/z 134的"A+2"同位素峰,而是M+2H离子,比m/z 134多了两个H原子。这是我们可以判断,m/z 133-137这一范围内的离子簇是通过更高质量数的离子碎裂而成,这就说明m/z 134是碎片离子,而不是分子离子。因此,NIST检索的第2个结果是不正确的。

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  m/z 190的鉴定:

  m/z 190的精确质量测定为190.1259,通过CLIPS检索分子式,得到两个分子式C13H18O和C9H18O4,比较两者的谱图准确度(Spectral Accuracy),C13H18O为m/z 190的目标分子式。

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  NIST结果中m/z 190的分子式均为C14H22,这时我们通过MassWorks软件和NIST的交叉验证,可以得出的结论是:1)该物质的分子式为C13H18O;2)NIST谱库结果错误,NIST并没有收录该化合物。

  一些主要的碎片离子,我们也可以通过精确分子量的测定给出其化学式,如图7所示。借助这些碎片离子的元素组成,可以尝试去做结构推断。

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  为了能得到该物质的详细信息,我们尝试将EI-MS谱图在GC-Analyzer软件中用Frag& Flav谱库进行了检索,如图8,结果表明megastigma-4.7E.9-trien-3-one的质谱图与样品谱图一致,分子式与MassWorks完全一致。

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  结论:

  1)NIST结果匹配不佳时,会存在误匹配,特别是未收录的化合物。

  2)MassWorks的精确分子量和分子式结果可以与NIST检索形成交叉验证,提高NIST结果的置信度。

  3)NIST谱库未收录的物质,MassWorks可以给出精确质量信息和正确分子式结果,结合碎片的化学式,也可以为结构推断提供依据。


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