33_案例分享:GC/MS谱库检索匹配不佳时,怎么才能进一步定性未知物?
GC/MS上的未知物鉴定最常规的方式是通过谱库检索匹配来找到可能的疑似物。在匹配度高的情况下,正确鉴定的可能性大,但也还是不能保证谱库检索匹配的结果就一定正确。而对于那些低匹配度的峰,传统的GC/MS分析方法是无法完成鉴定任务的,通常科研人员会期望通过GC-TOF或更高分辨的GC-Orbitrap来通过精确分子量的测定实现对这些未知物的鉴定,但高分辨TOF和Obitrap的采购成本过高,使得大多数的科研或企业分析实验室对其望而却步。
下文将以MassWorks软件+GC/MS的低成本方式,实现与GC-TOF、Orbitrap一样的精确质量测定功能来实现对谱库低匹配化合物的鉴定。
1. GC/MS精确质量校正
图 1为样品的Py-GC/MS总离子流图,其中46.15min的峰为已知化合物,m/z 190,分子式为C13H18O,它将被用于MassWorks软件中精确质量和同位素峰型校正的标样。

图 1: 样品的TIC图
图 2 展示了 MassWorks的质谱校正结果,校正标样C13H18O的分子离子m/z 190和碎片离子m/z 175作为质谱校正的标准离子。两个标准离子的校正质量偏差分别为1.21 mDa和0.88 mDa,同位素谱图准确度>99%,这表明校正优异,可以用于其他未知峰的精确质量测定。

图2:MassWorks质谱校正结果
2.未知峰的鉴定

图 3:未知峰的出峰位置与质谱图
图4的NIST匹配结果中,匹配度最高的正反检索打分为665和748,并不足以用于确定化合物,观察所有的候选结果,分子量为208的候选的分子式出现了C15H28、C14H28O。

图4:NIST检索匹配结果
MassWorks 软件中启动CLIPs search分析,对精确质量m/z 208.1455进行分子式和同位素匹配分析。为保证不遗漏可能的分子式,将质量偏差范围设定在±30 mDa进行分子式检索,共得到4个分子式(见图5),NIST检索中出现的C15H28、C14H28O并不在其中,因此NIST目前给的结果并没有实际的参考价值。
CLIPs search结果中谱图准确度匹配最高的分子式为C13H20O2,质量偏差0.28mDa(1.35ppm),谱图准确度为98.71%,对比四个分子式的谱图准确度,我们可以确定该化合物的分子式为C13H22O2。

图 6显示了前三个分子式的理论同位素分布和样品校正同位素分布的重叠,可以观察到谱图准确度打分越低,理论和样品的同位素峰重叠程度越差。

图6:排名前三的分子式对应的校准质谱图(红色)与理论质谱图(绿色)叠加对比
在得到分子式后,下一步就是要确定结构式,对于结构式的确定,在现有的条件下,有两种方式,1)通过MassWorks软件,对分子离子和碎片离子的分子式进行准确测定,然后根据离子间的碎裂途径,对结构式进行推导;2)通过MassWorks确定分子时候,结合一些公开的数据源(如Chemspider、Pubchem等)尝试结构搜索,通过AIRI和实测RI,对结构式进行筛选,缩小范围后再获取标准品进行验证。
3. 结论
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