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LC-MS解析基础以及常见问题剖析

LC-MS有机合成中重要的分析工具,解析LC-MS谱图也是一项基本技能。

on style="white-space: normal; line-height: 24px; margin-top: 5px;">LCMS基本原理和特性

1)LCMS的特性:是HPLCMS的结合,有两者的功能,又没有两者精确。

2)流动相方法:常见0-300-6010-8030-90四种方法,01030都是指乙腈的含量,乙腈含量越大,流动相极性越小,出峰越靠前。

3)正离子源适用于碱性化合物:含氮化合物更容易粘附氢正离子,在正离子源中容易出分子离子峰。负离子源适合酸性化合物:酸性化合物更容易轰击掉氢正离子,如酸,酚类化合物。

LCMS步骤

1)先看MS部分,看有没有所要离子峰,并且要看清楚该化合物是否有MS信号,是否掩盖周围的峰。

2)再看HPLC部分,看含量有多少,并且要看清楚该化合物是否有强的HPLC信号,是否掩盖周围的峰。

3)两者结合起来看,推测反应进行的程度和反应产生的杂质。

常见加合离子峰

1)正离子模式:

[M+Na]+ = [M+23]+加钠离子;

[M+K]+ = [M+39]+加钾离子;

[M+NH4]+ = [M+18]+加铵离子;

[M+H+H2O]+ = [M+19]+加水;

[M+X]+这里X是指溶剂缓冲液中的阳离子;如加硝酸根:[M+NO2]+ = [M+46]+

[M+H+Solvent]+溶剂加合峰,如[M+H+CH3CN]+= [M+42]+ CH3CN加合离子,[M+H+CH3OH]+ = [M+33]+CH3OH加合离子;

2)负离子模式

[M-H]- = [M-1]-减氢负离子

[M+35Cl]- = [M+35]-加氯负离子

[M+37Cl]- = [M+37]-加氯同位素负离子

[M+HCOO]- = [M+45]-加甲酸根负离子

[M+CH3COO]- = [M+59]-乙酸根负离子

[M+CF3COO]- = [M+113]-三氟乙酸根负离子

 

减峰

M-56(脱叔丁基)和M-100(脱Boc),M-16(脱NH3)M-17(脱水)以及M+2/2(比较常见),其他少见。

常见的离子片段

+

原因

M+14

MS中,羧酸和甲醇成酯

M+18

NH4

M+19

水合

M+23

加钠离子

M+33

加甲醇

M+39

加钾离子

M+41

加乙腈

M+64

加乙腈+钠离子(常见于SHIMADZU

2M+1

二聚离子

2M+23

二聚加钠离子

一系列相差42的峰

可能为石蜡油污染

一系列相差44的峰

可能为乙二醇污染

M-16

NH3

M-17

脱水

M-44

羧酸和Cbz中常见,重排后脱CO2

M-56

Boc中常见,脱叔丁基

M-100

Boc中常见,脱Boc

(M+2)/2

在分子中有两个叔氮,容易上两个质子

-

原因

M-1

基本离子

M+X+

X是指溶剂或者缓冲体系中的阳离子

M+X-

X是指溶剂或者缓冲体系中的阴离子

[M-H+S]-

溶剂加合离子

 

有机化合物常见元素同位素及其丰度

1H(100%)2H(0.016%)10B(19.8%)11B(80.2%)12C(100%)13C(1.08%)16O(100%)17O(0.04%)18O(0.20%)14N(100%)15N(0.37%)32S(100%)33S(0.80%)34S(4.60%)35Cl(100%)37Cl(32.5%)79Br(100%)81Br(98.0%)

常见氯和溴同位素的表现一个氯峰高比M+2/M=1:3;一个溴为峰高比M+2/M=1:1;多个同位素的表现可以用Chemdraw精确模拟。

注意事项

  1. 1.   LCMS报告中,MS响应强的组分有可能掩盖MS响应弱的组分,可通过提取离子流或扣除背景等方式进行判断,LCMS报告必须将LCMS两部分结合,相互佐证。

  2. 2.   在不使用TLC,直接使用LCMS监测反应时,必须结合其他手段(如:NMR)进行辅助检测。特别提示:监测反应,不能仅仅依赖于LCMS,而不点TLC板。监测反应的手段,以TLC的使用最为重要,直接、快捷、并为后续的分离纯化提供大量信息。

常用溶剂在LCMS中的信号响应


 


 

常见现象和解释

  1.  M+[M+1]+的问题:从理论上来讲,ESI在正模式下只会出现加合离子(M+HM+Na等),APCIAPPI可能出现M离子,但在实际工作中(LC-MS),可能会遇到M离子,如果化合物是没有问题的,而M则是在质谱过程中产生的。这类化合物的特点就是在结构中含有桥环,且在桥环中含有带一个H的氮。私下里觉得是在电场作用下,桥环中的氮中性丢失质子(H)所产生的,而M[M-H+1]

  2.  M+Na的问题:对于一些样品,只有M+Ma,而几乎没有M+1。该类化合物的特点是:化合物结构中含有多个O和(或)S原子。色谱纯的乙腈质量上是没的说的,但是,色谱纯的溶剂中仍然含有痕量的碱金属离子。即使在样品处理中没有引入碱金属离子的盐,溶剂中存在的痕量碱金属离子会使质谱上会出现加碱金属离子的加合离子,这就是在质谱上会出现M+Na的原因;由于在化合物中OS原子还有未配对的孤对电子,而Na离子存在无电子的空轨道,所以OS特别容易捕获Na离子而形成带电粒子,当样品含有多个OS的时候,形成M+Na峰的几率增加,M+H峰的比例逐渐减少甚至消失。

  3. 3.   2M峰和双电荷离子:一般样品是出M+1(或23),随着样品浓度的增加,2M+1(或23)丰度随之增加,这主要是样品浓度增高时,ESI喷雾中样品浓度增大,在后面的库仑爆炸和进一步的去溶剂化过程中,最后两个分子和一个电荷在一起的概率增大造成的。对于双电荷离子,主要是分子结构中有两个质子化位点,最后两个位点都带了一个电荷,最后形成了双电荷离子。在ESI时,喷针和仪器组成了一个原电池,流动相和喷针表面发生电荷转移,使得喷出来的雾滴带电荷,而在喷雾过程的逆流N2的作用下,带电液滴发生一级一级的库仑爆炸(大部分液滴以废液和气态被除去),在最后的去溶剂化后就形成了被检测离子。所以样品只有带电,同时在库仑爆炸中优先激发出来,才能形成检测离子。这主要是考虑的溶剂化学的影响,而且基质的存在很可能会抑止样品的离子化(基质效应)。而APCI的流动相在喷雾后,流动相被吹干后,样品分子通过电晕放电针来带电荷(另外,还可能发生电荷交换)。电晕放电针的参数对样品电离有影响,而基质效应影响很小。

  4. 弱极性样品离子化问题:极性偏低建议采用APCI(大气压化学电离)或APPI(大气压光致电离)源。一般酸性化合物流动相中加盐:如甲酸铵、乙酸铵,或碱(氨水)来减弱化合物的酸性,以增强化合物的离子化,一般用正离子方式检测。


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