未知物质中未知物检测方案(气质联用仪)

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thermoscientific 实验 使用直接进样杆-高分辨GC-Orbitrap/MS对未知物质进行快速鉴定和确认 Cristian Cojocariu and Dominic Roberts Thermo Fisher Scientific， Runcorn， UK 关键词 ( E x a ctive G C ， 管 制药 品 ，未知物 ，直 接 进 ) ( 样 ，D I P， 质量精度 ，高 分辨 质谱， 轨 道 阱技 术 ) 本文的目的是为评估一种快速简单的对未知可疑物质鉴定的方法一—直接进样杆和ExactiveTM GC OrbitrapTM气质联用仪联用。 引言 违法或可疑未知来源物的检测和确认是一项艰巨的任务，通常涉及复杂的分析过程且最终结果呈现耗时较长。此外，重要的是最终鉴定结果应有多点确认信息并具有高度的可信度。，一般来说，所有执法机关查获的可疑物都必须送至刑事技术处进行检查。虽然药物测试包可以用于特定类别药物的专项测试，但这通常很难在对未知粉末或液体样品中的有效成分进行准确的鉴定。特别是药物中的新兴物质，例如“legal hights”1.使用质谱检测器类型的分析技术获得高质量精度的数据是十分必要的，高分辨数据可以提供复杂基质分析所需要的选择性，以增加化合物鉴定的可信度。高分辨质谱呈现出充分且精准的化学元素质量数信息，使得化学工作者可以确定未知物元素组成并并用天然同位素比和EI碎片信息来确定该物质的化学结构。? 本研究描述了一种用于未知物质定性的即时方法。该方法使用直接进样杆(DIP)结合同时配有El源和CI源的Exactive GC静电场轨道阱质谱，快速地对化合物进行定性分析。 本实验使用的是Thermo ScientificTM ExactiveTM GC Orbit-rapTM气质联用仪，直接进样系统采用Thermo ScientificTM Di-rect Insertion Probe(DIP)2. DIP是Thermo Scientific 配有真空锁装置(VPI)的GC-MS产品的可选工具。它提供了一种快速、简单的方式将样品直接送入质谱的离子源，从而允许强极性、热不稳定化合物、聚合物、复合材料、固体或液体的 样品、或生物样品的准确的分析。Exactive GC质谱仪使用60，000质量分辨率全扫描操作(FWHM m/z 200)。数据通过Thermo Scientific TM TraceFinder TM 软件进行获取和处理。其他关于DIP和MS的条件详见表格1. 表1.DIP和质谱仪参数 Exactive GC质谱仪参数 电离方式 EI 保持： 20秒 PCI(甲烷) (反应气体类型)： 最终温度： 350℃ NCI(甲烷) 电子能量： 70 eV 扫描方式： 全扫描 质量范围： 50-700 m/z 质量分辨率 60，000 (FWHM m/z 200)： 直接进样杆 直接进样控制器 石英甘埚 吗啡 ( CAS 57-27-2)和美沙酮(CAS 76-99-3)固体状标准品用甲醇稀释至1mg/mL的最终浓度，取0.5pL样品装入DIP石英埚中(P/N119329-0001)(图1)。 图1.DIP样品装载过程 结果和讨论 蒸发掉甲醇后(室温下被动蒸发)， DIP经由VPI直接插入到质谱仪中，内置样品品埚的DIP按照升温程序进行升温(表1)。随着石英埚在设定的升温速度下升温加热，样品组分挥发并通过El源被离子化。El产生的谱图通过与标准谱库对比，如NIST谱库，可以推断化合物的鉴定。El获得的总离子谱图(TIC)的示例于图2。 图2. DIP-Orbitrap MS分析吗啡的TIC谱图。红色虚线表示DIP程序升温速率。装载样品的组分在全扫模式的最高质量范围内，根据它们的沸点不同而分离。数据使用El60，000分辨率全扫描条件下采集。 得到的EI数据可用现有商业谱库进行对比候选化合物鉴定。通过NIST 2017谱库与所得El谱图的自动比较，吗啡和美沙酮的推断鉴定结果为SI匹配度>830和可能性>87%(图3)。NIST搜索得到的化合物，经过裂解方式，质量精度，和同位素比值等参数的再次评估，确认其化学组成为吗啡和美沙酮。如图4所示，基于精确质量数的对比，软件提供了多个化学组成的可能性。除了质量准确度， Orbitrap 质谱仪的同位素保真度使得我们可以基于建议化学式的天然同位素分布与实测同位素轮廓进行进一步对比确认。C17H19O3N(图4黄色高光部分)实测质谱峰仅有0.04ppm的质量偏差，且与天然同位素比例100%匹配，因而成为定性的首选。其他结果尽管质量偏差是匹配的，但实测同位素和理论值轮廓并不一致。Orbitrap/MS质谱图的这些特质使得我们可以对未知化合物快速和准确的定性。 A # Lb. MatchFR.Match Prob.() Syn DBa Name 1R 865 866 892 26 3 Morphine e2R 863 866 892 26 3 Morphine 回3R 849 851 892 26 3 Morphine 田4R 844 845 892 26 3 Morphine 回5R 816 824 892 26 3 Morphine 6M 793 793 892 26 3 Morphinc 7R 723 725 2.89 9 3 Norcodeine R 721 722 2.66 2 0 Morphine-3-acetate 9M 720 721 2.89 9 3 Norcodeine 10 R 719 725 2.45 15 3 Hydromorphone 11R 718 719 2.89 9 3 回 Norcodoine 日： 122IM 717 718 2.66 2 0 Morphine-3-acetate 133 M 714 714 2.45 15 3 Hydromorphone 144R 708 730 2.45 15 3 Hydromorphone 15 R 702 707 2.45 15 3 Hydromorphone 回：166 M 701 704 1.26 0 0 Morphin，3-acetyl- 17 R 668 733 2.45 15 3 Hydromorphone 18 M 665 658 0.31 1 0 Galanthamnon B m/z 图3.El质谱，对应的质量偏差(PPM)和元素组成。 NIST谱库匹配显示美沙酮(A)和吗啡(B)SI匹配> 830 作为首选结果。数据采用EI源，60，000分辨率(FWHM，m/z 200)。 图4.吗啡的元素组成和同位素比例对比清楚地表明， C17H19O3N的质量精确度为0.04ppm，同位素模式得分100%，是最可能的元素组成。(理论同位素与实测结果的对比) 为了进一步提高在化合物鉴定的可信度，以甲烷作为反应气，对美沙酮和吗啡样品使用正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)进行分析。系统在不卸真空的情况下，在几分钟内从EI源切换到CI源。 化学电离模式在识别质谱图中的分子离子峰上是必不可少的。CI很容易识别分子离子加合物的m/z值。不使用色谱或没有标准品对化合物定性分析时，CI是至关重要的。仅通过低电离能EI(VeV， 或称软电离EI)较难判断化合物的分子离子峰，因为EI碎片不能产生类似PCI碎片，M+H或M+C2H5的分子离子加合峰，El谱图的最高峰可能只是某个离子碎片的质谱峰。只使用EI电离，将可能导致化合物的错误定性，工作流程费时且结果可信度低。 [M]+ 162.09144 285.13609 C10H12ON=162.09134 C17 H19O3N=285.13594 0.61690 ppm 100 0.51085 ppm 239.09540 10 211.07670 269.14224 297.13688 0 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 m/z 图5.基于精确质量数测量的吗啡定性分析：(A)EI质谱图，(B)PCI质谱图，(C)NCI质谱图，注释有质量数(M/Z)，元素组成，理论质量数和质量偏差(ppm)。吗啡分子离子的确认基于加合物的形成([M+H]+，[M+C2H5]+，[M]-)以及高精度质量数据。 实验结果表明，直接进样杆与Exactive GC高分辨质谱仪相结合，提供了可疑样品中未知物分析的强大解决方案。使用这种方法，，t可以轻松且无需色谱分离的情况下进行热不稳定或极性化学品的常规分析。 使用电子电离(EI)得到的质谱图可以通过谱库匹配直接得到未知物的鉴定线索。 ( 此外 ， 高分辨 率和高 质 量 精度(<1 p p m)的数 据 ， 再 结合天然 同 位 素 分布 轮 廓对 比， 可以进一步提 高 化 合物定 性 的 准 确度。 ) 重要的是，通过真空锁定装置，可以及时地、不卸真空切换El电离为软电离模式(如PCI和/或NCI)，从而对推断化合物的分子离子峰进行确认。 ( 文献 ) ( 1 . B ar o n， M .； Elie， M . ； E li e， L . A nal ys is o f l eg al h igh s-do t h e y co n t a i n whatit says on th e tin ? D ru g Tes ti n g a n d An a lysi s 2011 ， 3， 576-8 1 . 10.1 002/ d t a .274. ) ( 2 . Thermo F i s h er Scie n t i fic W P 1 0 45 6： The P o w e r of Hi g h Reso lu t io n A c - curate M as s U s i ng O r b itra p B a se d GC - MS (htt ps：// a sset s .thermofisher.c o m/TF S -As s ets/CM D /R e f e r e nce-Ma t erials / W P - 1 0 4 5 6 -GC-M S -O rb it r ap- Hi g h -Resolu ti on - Accur a te-M a ss -WP 10456- EN . p df ) ) ( 3 . T her mo Fi sh er Sc ie n t ific DEP / DIP Us e r G u i de ： ht t p s：/ /asset s. th e rm o f ish er. com/TFSAssets/CMD /m anual s /ISQ- T SQ80 0 0-Di re c t -Pro be- U se r -G u i de. pd f ) SCIENTIFIC 热线话 ww.thermofisher.com仅用于研究目的。不可用于诊断目的。 ◎Thermo Fisher Scientific Inc. 保留所有权利。 违法或可疑未知来源物的检测和确认是一项艰巨的任务，通常涉及复杂 的分析过程且最终结果呈现耗时较长。此外，重要的是最终鉴定结果应 有多点确认信息并具有高度的可信度。一般来说，所有执法机关查获的 可疑物都必须送至刑事技术处进行检查。虽然药物测试包可以用于特定 类别药物的专项测试，但这通常很难在对未知粉末或液体样品中的有效 成分进行准确的鉴定。特别是药物中的新兴物质，例如“legal hights”1 .  使用质谱检测器类型的分析技术获得高质量精度的数据是十分必要的， 高分辨数据可以提供复杂基质分析所需要的选择性，以增加化合物鉴定 的可信度。高分辨质谱呈现出充分且jing准的化学元素质量数信息，使得 化学工作者可以确定未知物元素组成并利用天然同位素比和EI碎片信息来 确定该物质的化学结构。2 本研究描述了一种用于未知物质定性的即时方法。该方法使用直接进样 杆（DIP）结合同时配有EI源和CI源的Exactive GC静电场轨道阱质谱，快 速地对化合物进行定性分析。