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  • 發布時間:2019-11-01 16:43 原文鏈接: 質譜入門

    LC/MS的溶劑及其注意事項

    通常根據目標化合物的溶解性和與LCMS中使用的各種電離技術的兼容性選擇溶劑。在ESI和其它常壓電離技術中,溶劑的揮發性和結合質子的能力很重要。

    使用的主要質子溶劑像甲醇與水的混合物,比如1:1的甲醇水,或1:1的乙腈水,甲醇水混合物粘度超過了水或甲醇,因為在混勻時候發生了放熱反應。當使用100%的水時,水相對低的蒸汽壓可能對靈敏度產生不利。通過添加揮發性有機溶劑,降低表面張力,能提高靈敏度。表面活性劑雖然能增加從噴霧液滴中釋放的離子,但因其較高的質子親和力,可能降低靈敏度。非質子助溶劑,像10% DMSO水溶液和異丙醇,對某些化合物,能提高溶解度。在確保被測物比溶劑更偏堿性的前提下,甲酸通常以較低的水平(0.1%)添加到溶劑中,以便于電離。一些酸,即使是很少量,例如TFA,也可能限制靈敏度,但對增加一些化合物的溶解度可能是必需的。

    在ESI電離模式中,緩沖液和鹽(Na+,K+和磷酸鹽)可降低蒸汽壓,導致信號減弱。可以通過使用相對較易揮發的緩沖液,例如由弱酸堿對形成的乙酸銨,來彌補液滴表面張力的增加以及由此導致的揮發性降低。

    選擇溶劑需要考慮的問題

    1、對于比溶劑更偏堿性的分子,氣相中的溶劑將限制ESI電離。光電離除外(不是酸堿電離),但易受溶劑調節。

    2、從電離區域去除溶劑和水蒸氣,增加在大氣壓下電離化合物的種類。

    3、相對于樣品或溶解在液體中的目標被測物減少液體體積,將提高ESI的性能(如,使用較低流速)。

    4、使用合適的溶劑,如水、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等

    5、使用合適的添加劑,如醋酸、甲酸、氫氧化銨、甲酸銨(鹽濃度等于或小于10 mM)、醋酸銨(鹽濃度等于或小于10 mM)

    6、非揮發性鹽,如磷酸鹽,硼酸鹽,檸檬酸鹽等會在離子源沉積,阻塞毛細管,因此需要更多的清洗和維護操作。現代離子源設計,相比以往的設計,能較好地處理非揮發性物質。

    7、注意表面活性試劑,表面活性劑、去垢劑能夠抑制電噴霧電離的效率。

    8、無機酸具有腐蝕性,三氟乙酸(TFA)超過0.01%的水平時,會在一定程度上抑制陽離子電噴霧。大大的抑制了陰離子電噴霧。三乙基胺(TEA)在高PA(232千卡/摩爾)在m/z102處,產生強M+H離子。抑制弱堿性化合物陽離子的電噴霧。四氫呋喃(THF),100%的THF具有高可燃性,因此APCI和絕大多數接口技術使用氮氣作為噴霧氣,使用空氣可能引起爆炸危險。

    離子抑制與化學選擇

    離子抑制是質譜學家使用ESI作為電離方式時面對的比較多的具體問題之一。2001年,美國食品藥品管理局(FDA)出版了工業生物分析有效方法指南,表明確保分析質量的要求是不能妥協的。該條款指明了可用于評估離子抑制是否存在的幾個實驗方案。將基質提取后加標樣品中的被測物的多反應監測(MRM)響應,峰面積或峰高,與直接溶于純流動相的被測物的多反應監測響應進行對比。基質中被測物的信號比在純溶劑中的低,表明基質中存在干擾物質。

    C.Mallet等發表的文章表明,在色譜圖中被測物(和內標物)基質效應的存在。試驗人員使用三通裝置,將含有目標被測物及其內標物的溶液以連續進樣方式引入質譜,將空白基質樣品提取物通過LC系統自動進樣引入質譜后,連續的基線出現下降,表明連續進樣的被測物的電離受到抑制,因為基質中有干擾物質存在。分析柱和直徑低于2微米的高選擇性顆粒的使用,是色譜柱技術的一項革命性進步。這種化學性質不依賴于可能引起離子抑制的流動相的改性,并且增加了顆粒的選擇。

    UPLC與傳統HPLC

    超高壓液相色譜通常稱為UPLC,北卡羅來納大學的J.Jorgenson教授的工作實現了這項技術的商業化,UPLC為增加常規LCMS分析的信息量提供了可能。Waters公司對這項技術進行了商業化,稱為UPLC技術,或超高效液相色譜,與HPLC相比,UPLC的峰容量增加,對HPLC中形成較寬峰的流出物,可以在UPLC上實現分離。通常條件下,將色譜峰形濃縮成2秒或更短的譜帶,為靈敏度的提高提供了可能。

    這有利于質譜響應,改善信噪比。UPLC技術的概念改變了傳統LC分離實踐中建立起來的一些熟知的參數,比如流速、顆粒大小,甚至對范第姆特曲線的理解也改變了。其工作壓力從大約2000psi增加到高達20000psi,固定相顆粒直徑小于2μm,接近1969年John Knox在其Knox方程式中的理論極限。這也伴隨出現了問題,象增大機械壓力和過大的熱效應等,促進了MS性能的提高,也偏離了對理論結果的檢測。

    由范第姆特曲線描述的線速度的變化,導致分離效能變化的趨勢。由下圖可知,1.7μm直徑顆粒色譜柱效能更好,且不隨流速變化而改變。雖然所有色譜柱的證據表明在極端低線速度下會降低柱效,但是對HPLC我們所熟知的一個事實是,填料直徑越小分離性能越好,并且隨著線速度的增加,性能較少受到影響。

        在現在被稱為傳統HPLC分離與UPLC分離的比較中,可以認為這是一個關于怎樣重新定義實驗設計方法的事例。不但在原理上重新定義分離技術,速度快近4倍,而且增強了選擇性,揭示了一些常規HPLC無法看清的細節,比如在圖中的咪達唑侖的代謝物。提高的分離度顯示出葡萄糖苷酸的二次級代謝物,其m/z=548.125。


    達唑侖的氧化代謝是由肝臟細胞色素P450蛋白催化的。在上述藥物結構式中,代謝氧化即羥基化最可能發生的分子內主要位點已使用紅星標出。對咪達唑侖在膽汁中的代謝物,使用HPLC/MS和UPLC/MS比較分析,發現在HPLC上有m/z為548的色譜峰。但在UPLC/MS中,則分離出一對色譜峰,每個峰的準確質量值相同,m/z為548.1248。實測確認這兩個代謝物均為葡萄糖苷酸化代謝物。作者給出了完全分離的兩種物質準確質量對應的經驗分子式,表明咪達唑侖在標示的位點發生雙羥化,然后可能在一個位點發生O-甲基化,另一個與葡萄糖醛酸結合。

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