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未知物分析:在单四极杆GC/MS上鉴定谱库中未收录化合物的策略
GC/MS中的完全未知物的定性分析
GC/MS分析完全未知的化合物,是指未收录于 GC/MS 数据库中的化合物。
化合物的鉴定很重要,但传统的鉴定方法十分繁琐。
使用高分辨率质谱仪以获取可能的分子式
可能需要进行 “软” 电离。
运行串联质谱(MS/MS)以帮助推断结构。
分离出一定量的化合物,以便通过其他技术(核磁共振、红外光谱等)进行分析。
购买 / 合成可能的化合物,运行 GC/MS,并匹配保留时间和质谱图。
是否存在更快速、更经济的方法?
单四极杆 GC/MS 分析中,有哪些方法可用于进行谱库未收录化合物的鉴定?
通过利用校准后的质谱数据获得精确质量 / 谱图准确度,从而得到分子式。
进行NIST的 “Hybrid Search”,该检索方法可查找数据库中不存在但相关的化合物。
利用AI预测的保留指数(NIST AIRI),通过保留指数进行确认或筛选。
四极杆上GC/MS的分子式鉴定——由MassWorks软件辅助
校准后的Profile轮廓模式数据可提供良好的质量准确度(约 ±10 mDa),与谱图准确度相结合,可实现几 ppm 的有效质量准确度。
操作简单。
以Profile轮廓模式运行数据。
在运行结束时短暂开启质谱调谐液(全氟三丁胺,PFTBA)。
软件会自动校准数据。
数据分析由MassWorks软件来完成,最终得到精确质量和分子式。
四极杆GC/MS在Profile轮廓图模式下测定化合物的精确质量,并通过理论同位素峰(绿色)和样品校正同位素(红色)的谱图准确度识别出正确的分子式
混合检索:Hybrid Search
Hybrid Search可匹配碎片离子和中性丢失。
通过纳入 “近邻” 化合物来扩展数据库的范围。
需要数据库中存在相似的化合物。
必须知道名义分子量,最好还知道分子式。
质量差异必须局限于分子的单个区域,且分子的碎裂行为为没有显著变化。
Delta Mass 代表数据库中化合物与未知分子之间的差异(修饰)。
混合检索Hybrid search结果示例
保留指数校准
保留指数可以用于定性分析未知化合物,它比保留时间更可靠,因为它只与固定相类别和柱温有关,受其他因素影响较小。
保留指数通常可由正构烷系列混合标样进样后校正得到,还有一种新的方法——可以通过保留指数自动校正技术(如Auto RI,GC/ID)来计算保留指数。
保留指数定性的前提是已经有目标的保留指数相关的报道,这样我们才能通过核对保留指数来定性。
NIST中谱库中并不是每个化合物都有计算的保留指数值,但可以通过AIRI来预测化合物的保留指数。
正构烷烃系列混标校正计算保留指数
什么是 AIRI?
NIST 使用其广泛的数据库测量保留指数数据作为训练集,通过化合物结构预测任何化合物的保留指数。
AIRI 的源代码和模型由 NIST 发布。但是,设置过程很繁琐。
Cerno Bioscience 公司正在开发基于网络的应用程序,通过化合物结构预测保留指数,让所有人都能轻松使用 AIRI。
AIRI的参考文献: Predicting Retention Indices and Their Uncertainties Using Artificial Intelligence, Geer, Stein, Mallard, and Slotta,Journal of Chemical Information and Modeling 2024 64 (3),690-696.
方法示例
13.88 分钟处的未知峰很强且纯净:
尽管如此,但检索结果却很差:
我们可以使用校准后的GC/MS数据确定分子量和分子式:
AIRI预测保留指数:
Hybrid Search 混合检索结果:
小结:
结合分子式鉴定、保留指数和Hybrid Search混合检索,是一种在单四极杆 GC/MS 上进行未知物定性分析的简单、快速的方法。
对于不适合混合检索的情况:
我们仍然可以使用保留指数 + 分子式鉴定来筛选未知化合物潜的潜在候选物。
四极杆GC/MS的分子式鉴定由MassWorks软件来完成。
碎片分析也可用于验证鉴定结果(例如使用 NIST MS Interpreter)。
最终的化合物鉴定还是需要通过合成化合物来进行确证。
关于MassWorks 软件
MassWorks软件是由 Cerno Bioscience 公司开发的一款革命性的MS数据定性分析软件,能帮助我们在低分辨率的四极杆GC/MS、LC/MS直接测定化合物的精确质量,并通过独有的谱图准确度概念确定出准确的分子式。MassWorks软件同样适用于高分率质谱(TOF、Orbitrap)的定性分析。
关于绿绵科技
北京绿绵科技有限公司(简称:绿绵科技)以体现客户服务价值为宗旨,以专业精神和技能为广大实验室分析工作者提供样品前处理、样品制备及分析、实验数据精确分析和管理的全面解决方案,致力于协助客户提高分析检测的效率和水平。主要代理产品联系电话:010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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