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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-11-11 08:44
分子量和實(shí)驗(yàn)式測定
實(shí)驗(yàn)式（empirical formula）又稱最簡式，是化學(xué)式中的一種。用元素符號(hào)表示化合物分子中各元素的原子個(gè)數(shù)比的最簡關(guān)系式。由于實(shí)驗(yàn)式一般都是通過分析化學(xué)的元素分析法 (elemental analysis) 獲得的，尤其是通過有機(jī)化學(xué)中燃燒法測定化合物中碳?xì)浔龋虼朔Q為實(shí)驗(yàn)式。許多化合物如離子化合物通常不是以分子的形態(tài)存在，實(shí)際上以實(shí)驗(yàn)式表示。如NaCl僅是氯化鈉的實(shí)驗(yàn)式，表示在氯化鈉晶體中Na+與Cl-的比例是1:1。
有機(jī)化合物中往往有不同的化合物具有相同的實(shí)驗(yàn)式。例如乙炔、苯的實(shí)驗(yàn)式均為 CH，但乙炔的分子式是C2H2，苯的分子式是C6H6。
質(zhì)譜儀的定性應(yīng)用基于對分析物的質(zhì)量電荷比（即質(zhì)荷比，m/z）的測定。眾所周知，ESI 和 APCI-MS 是一種“軟”電離技術(shù)。這意味著電離分析物所需的能量相對較小。離子形成的效率取決于分子結(jié)合和攜帶電荷的能力。在正離子實(shí)驗(yàn)中，這一電離過程可以用以下簡單的質(zhì)子化反應(yīng)來定義：
加合離子峰
與傳統(tǒng) MS 不同，ESI/APCI 圖譜中的最高質(zhì)譜峰并不總是相關(guān)的準(zhǔn)分子離子。相反，通常會(huì)觀察到加合分子離子或非共價(jià)復(fù)合物離子。準(zhǔn)分子離子通常是由溶液體系中的分析物作用形成的，這種作用在 ESI/APCI 軟電離過程中得以保留。這些離子也是由噴霧室中分析物與產(chǎn)物的氣相碰撞形成的。目前，ESI/APCI 中分析物加合物形成的確切機(jī)制仍未解決。通常情況下，加合離子的形成是造成 ESI/APCI MS 檢測限低的主要原因。不過，這些關(guān)聯(lián)過程也引起了人們對藥物-蛋白質(zhì)/藥物-寡核苷酸氣相復(fù)合物研究的興趣，這些復(fù)合物可從 ESI/APCI-MS 分析能力中獲益。
在 ESI-MS 分析中經(jīng)常可以看到 Na+、NH4+ 和其他背景物質(zhì)與分析物的結(jié)合（表 1）的形成明顯取決于所形成復(fù)合物中涉及的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)以及儀器條件。Fenn 及其合作者于 1984 年首次報(bào)道了 ESI-MS 中準(zhǔn)分子離子形成的研究。他們展示了流速、離子源溫度和噴針電壓對含有各種添加劑（如 LiCl、NaCl、(CH3)4NI 和 HCl）的甲醇、水和乙腈溶劑系統(tǒng)的影響。后來，Kebarle 及其合作者證實(shí)了 30 種有機(jī)化合物與 NH4+、Na+、K+、Cs+ 和 Ca2+ 形成的加合離子。他們證明，分析物離子的靈敏度會(huì)隨著溶液中鹽分的存在而降低。同一研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽濃度低于 10-4 mol/L 時(shí)，這些有機(jī)堿的檢測限在亞半托至阿托摩爾范圍內(nèi)。
表 1.常見的加合離子
加合離子
質(zhì)荷比 (m/z)
[M + Na]+
M + 23
[M + K ]+
M + 39
[M + Li]+
M + 7
[M + Na + K - H]+
M + 61
[M + H + NH3]+
M+18
[M + H + ACN]+
M + 42
[M + H + MeOH]+
M + 33
[M + Na + ACN]+
M + 64
[M + K + ACN]+
M + 80
[M + H + CH3CH2NH2]+
M + 46
[M + Cl]−
M + 35
[M + CH3COO]−
M + 59
[M + CF3COO]−
M + 113
1996 年，Leize 等人證實(shí)，在 LiCl、NaCl、KCl、RbCl 和 CsCl 溶液的等摩爾混合物中，相對于 Li+、Na+、K+ 和 Rb+，Cs+ 的電離效率最高。他們發(fā)現(xiàn)溶解能在決定電離效率方面起著重要作用。
為了說明加合離子的形成，我們在正離子模式下用 ESI-MS 分析了維拉帕米（圖 1）和多肽 A（ALILTLVS）的混合物。混合物的 ESI-MS 在 m/z 為 455 和 829 分別產(chǎn)生了維拉帕米（[M1 + H+]）和多肽 A（[M2 + H+]）的準(zhǔn)分子離子（圖 2）。質(zhì)譜圖還顯示維拉帕米（[M1 + Na+]）和肽 A（[M2 + Na+]）的鈉加合物分別在 m/z為 477 和 m/z 851 處出現(xiàn)兩個(gè)峰。在某些情況下，ESI 質(zhì)譜中還能觀察到鈉化二聚離子（[2M + Na+]）和/或質(zhì)子化二聚離子（[2M + H+]）。
圖 1.維拉帕米的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)樣品類型和電離條件的不同，[M + Na+]、[M + NH4+]和其他加合分子離子（表 1）可能成為質(zhì)譜中的主要離子。Zhou 和 Hamburger 報(bào)道了一個(gè)利用 ESI-MS 鑒定植物和微生物次生代謝物的例子。根據(jù)觀察到的主要加合離子，對包括大環(huán)內(nèi)酯類、肽類、氨基糖苷類、聚醚類、多烯類、生物堿類、萜類、嘌呤類、吲哚類、酚類和苷類在內(nèi)的多種不同化合物進(jìn)行了表征。他們發(fā)現(xiàn)，在 APCI 離子源上，除了一些官能團(tuán)較少和熱穩(wěn)定性很高的化合物外，大多數(shù)化合物都會(huì)產(chǎn)生 [M + H+] 和/或 [M - H]- 離子，而不是加合離子。最近，Schug 和 McNair 通過在負(fù)離子模式下運(yùn)行的 ESI-MS 對加合離子的形成進(jìn)行了研究。他們進(jìn)行了大量的 ESI-MS 實(shí)驗(yàn)，旨在確定鹵代苯甲酸衍生物和六種酸性藥物中質(zhì)子結(jié)合二聚離子和鈉結(jié)合二聚離子形成的基本原理。相對氣相堿性和質(zhì)子親和性對鈉結(jié)合二聚體離子的形成有顯著影響。對于那些缺乏高酸性位點(diǎn)且不易發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)的化合物，在氯仿等含氯溶劑存在的情況下，氯離子的附著可促進(jìn)負(fù)離子模式中[M + Cl-]的形成。當(dāng)化合物在負(fù)離子 ESI 模式下反應(yīng)不佳時(shí)，這種方法非常有用。
分子離子測定的另一個(gè)復(fù)雜因素是溶劑-分析物非共價(jià)結(jié)合復(fù)合物（如 [M + CH3CN + H+]、[M + MeOH + H+]等）的形成。這些溶劑簇離子的相對強(qiáng)度取決于溶液相中的成分、電離模式、噴霧電壓、毛細(xì)管溫度、鞘氣壓力和輔助氣體流量。Zhao 等人報(bào)道了在 ESI 條件下乙腈可被還原成乙胺（圖 2）。他們證明，將分析物注入乙腈和水（1% HCOOH + 1%NH4OH）（1 : 1; v : v）中進(jìn)行 ESI-MS 分析時(shí)，質(zhì)譜中的 "M + 46"離子代表乙胺加成離子（[M + CH3CH2NH2 + H+]）。
此外，他們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用乙腈-d3 作為有機(jī)溶劑時(shí)，同一分析物會(huì)產(chǎn)生中等的 [M + CD3CH2NH2 + H]+(M + 49) 信號(hào)（圖 2）。
加合離子的形成是大多數(shù) ESI/APCI-MS 分析中常見的偽影。雖然這些離子會(huì)使質(zhì)譜圖變得復(fù)雜，但它們對于確認(rèn)相關(guān)分析物的分子離子也很有用。
來源：Internet
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