LCMS适用的溶剂

LCMS适用的溶剂

通常根据目标化合物的溶解性和与LCMS中使用的各种电离技术的兼容性选择溶剂。在ESI和其它常压电离技术中,溶剂的挥发性和给质子的能力很重要。使用的主要质子溶剂像甲醇和其与水的混合物,比如1:1的甲醇水,或1:1的乙腈水(甲醇水混合物增加的粘度超过了纯净的水或甲醇,因为发生了放热反应)。当使用100%的水时,水相对低的蒸汽压可能对灵敏度不利。通过添加挥发性有机溶剂,降低表面张力,能提高灵敏度。表面活性剂,虽然能增加从喷雾液滴中释放出离子,但因其较高的质子亲和力,可能降低灵敏度。质子惰性的共溶剂,像10%DMSO水溶液和异丙醇,对一些化合物,能提高溶解度。在确保被测物比溶剂更偏碱性的前提下,甲酸通常以较低的水平(0.1%)添加,便于电离。一些酸,即使是很少量,像TFA,也可能限制灵敏度,但对增加一些化合物的溶解度可能是必需的。

在ESI电离模式中,缓冲液和盐(Na+,k+和磷酸盐)可降低蒸汽压,导致信号减弱。液滴的表面张力增加,挥发性降低,可用相对更易挥发的缓冲液,像醋酸铵,形成弱酸-碱对,进行补救。

选择溶剂需要考虑的问题
- 对于比溶剂更偏碱性的分子,气相中的溶剂将限制ESI电离。光电离除外(不是酸碱电离),但受溶剂调节。
- 从电离区域去除溶剂和水蒸气,增加在大气压下电离化合物的种类。
- 相对于样品或溶解在液体中的目标被测物减少液体体积,将提高ESI的性能(如,使用较低流速)。
- 有用的溶剂
- 可接受的添加物
- 非挥发性盐(磷酸盐,硼酸盐,柠檬酸盐等等)
会在离子源沉积,阻塞毛细管,因此需要更多的清洗和维护操作。现代离子源设计,相比以往的设计,能较好地处理非挥发性物质。
- 表面活性试剂(表面活性剂/去垢剂)抑制电喷雾电离的效率
- 无机酸具有腐蚀性
- 三氟乙酸(TFA)
超过0.01%的水平时,会在一定程度上抑制阳离子电喷雾。大大的抑制了阴离子电喷雾。
- 三乙基胺(TEA)
高 PA(232千卡/摩尔)在m/z102处,产生强[M+H]离子。抑制弱碱性化合物阳离子的电喷雾。
- 四氢呋喃(THF)
100%的THF具有高可燃性,因此APCI和绝大多数接口技术使用氮气作为喷雾气。(使用空气可能引起爆炸危险。)会与PEEK®管反应。

离子抑制
离子抑制是质谱学家使用ESI作为电离方式时面对的比较多的具体问题之一。2001年,美国食品药品管理局(美国FDA)出版了工业生物分析有效方法指南(联邦注册号,66,100,28526),表明确保分析质量的要求是不能妥协的。该条款指明了可用于评估离子抑制是否存在的几个实验方案。将基质提取后加标样品中的被测物的多反应监测(MRM)响应(峰面积或峰高),与直接溶于纯流动相的被测物的多反应监测响应进行对比。基质中被测物的信号比在纯溶剂中的地,表明基质中存在干扰物质。

C.Mallet等发表的文章表明,在色谱图中被测物(和内标物)基质效应的存在。试验人员使用三通装置,将含有目标被测物及其内标物的溶液以连续进样方式引入质谱,将空白基质样品抽取物通过LC系统自动进样引入质谱后,连续的基线出现下降,表明连续进样的被测物的电离受到抑制,因为基质中有干扰物质存在。柱化学杂交柱化学和直径低于2微米的高选择性颗粒的使用,是色谱柱技术的一项革命性进步。这种杂交化学性质不依赖于可能引起离子抑制的流动相的改性,并且增加了颗粒的选择性。

超高压力LC与传统HPLC

通常称为UHPLC(超高压液相色谱),J.Jorgenson教授(北卡罗来纳大学)的工作近来实现了这项技术的商业化,UHPLC为增加常规LCMS分析的信息量提供了可能。Waters公司对这项技术进行了商业化,称为UPLC技术,或超高效液相色谱,与HPLC相比,UPLC的峰容量增加,对HPLC中形成较宽峰的共流出物,可以在UPLC能够实现分离。将色谱峰形(通常条件下)浓缩成2秒或更短的谱带,为灵敏度的提高提供了可能,有利于质谱响应,改善信噪比。UPLC技术的概念改变了传统LC分离实践中建立起来的一些熟知的参数,比如流速、颗粒大小,甚至对范第姆特曲线的理解。其工作压力从大约2000psi增加到高达20000psi,固定相颗粒直径小于2μm,接近1969年John Knox在其"Knox方程式"中理论极限。一些伴随出现的问题,象增大机械压力和过大的热效应等,促进了MS性能的提高,也稍微偏离了对理论结果的直觉。

图 20:由范第姆特曲线描述的线速度的变化,导致分离效能变化的趋势。由图可知,1.7μm直径颗粒色谱柱效能更好,且不随流速变化而改变。虽然所有色谱柱的证据表明在极端低线速度下会降低柱效,但是对HPLC我们所熟知的一个事实是,填料直径越小分离性能越好,并且随着线速度的增加,性能较少受到影响。在现在被称为‘传统'HPLC分离与UPLC分离的比较中,可以认为是一个关于技术怎样重新定义实验设计方法的事例。不但在原理上重新定义分离技术(速度快近4倍),而且增强了选择性,揭示了一些常规HPLC无法看清的细节,比如在图中的咪达唑仑的代谢物。提高的分离度显示出葡萄糖苷酸的二次级代谢物,m/z=548.125。

图 21:技术的提高通常能揭示更多未知细节,比如单一葡萄糖苷酸代谢物的色谱峰。

咪达唑仑的氧化代谢是由肝脏细胞色素P450蛋白催化的。在上述药物结构式中,代谢氧化[羟化]最可能发生的分子内主要位点已使用红星标出。1对咪达唑仑在胆汁中的代谢物,使用HPLC/MS和UPLC/MS比较分析,发现在HPLC上有一名义m/z为548的色谱峰。但在UPLC/MS中,则分离出一对色谱峰,每个的准确质量值相同,m/z为548.1248。实测裂解确认这两个代谢物均为葡萄糖苷酸化代谢物。作者给出了完全分离的两种物质准确质量对应的经验分子式,表明咪达唑仑在标示的位点发生双羟化,然后可能在一个位点发生O-甲基化,另一个与葡萄糖醛酸结合,反之亦然。

 

 

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