45_GC/MS谱库检索时的低匹配打分到底对未知物的鉴定有没有参考意义?

在天然产物、香精香料、食品风味分析、环境及车内空气分析等领域中,GC/MS是定性分析其中挥发性物质的最常用、且最方便手段。在NIST、Wiley等数据库的帮助下,我们可以轻松对GC/MS采集的未知物谱图进行搜库,以确定可能的疑似物,然后再通过标准品对照来最终定性。
这种方法的前提是谱库检索时要获得高度定性置信度,需要NIST检索给出很高的匹配度打分,比如正反检索匹配度850以上。在实际的样品分析中,一个GC/MS数据可能有30%以上的洗脱峰的检索匹配度是无法满足要求的,比如:共流出和背景干扰导致的匹配度不佳,还有一种更棘手的问题,NIST谱库没有收录目标化合物使得检索不到正确的匹配。
我们在日常的定性分析中,经常中会遇到一些峰的匹配值在700-800之间,打分达不到高置信度的水平,但是这种置信度水平的结果到底有没有参考意义呢?
有!但不一定对,需要做更精细的分析。
NIST检索低匹配化合物的鉴定
未知化合物在GC/MS上的保留时间为13.88min(见图1),该峰没有共流出,质谱图很干净,通过正构烷烃校正后的保留指数RI=3329.8。

图1:Rt=13.88min的未知峰及其质谱图
观察质谱图,我们可以确定其整数质量m/z 450 Da,尝试使用NIST谱库进行检索,得到的结果如图2,观察结果,我们可以发现,所有20个候选的正检索匹配值在672-763之间,且每个候选物的分子量都不是450Da,保留指数差异也非常大。因此,这个NIST检索结果截止到这一步,对我们鉴定化合物的作用有限。

图2:Rt=13.88min的未知峰的NIST检索结果
我们将数据导入MassWorks软件中进行精确质量测定和分子式分析。结果如图3,精确质量测定的m/z=450.4816,在20mDa的质量偏差范围内,考虑CHON四种元素,得到5个候选分子式,根据同位素的谱图准确度确定第一个分子式C31H62O为正确的分子式,最终确定的该分子式对应的化合物为2-Hentriacontanone。

图3:Rt=13.88min的未知峰的精确质量结果和分子式结果
这个案例告诉我们,仅通过简单的NIST谱库检索判定化合物,对于低匹配化合物的鉴定并不适用,给出不正确的结果。
但这个案例中的NIST检索结果也并不是完全没有参考意义,观察我们确定的分子式和化学名称,我们发现它与NIST检索结果中大多数候选物都是直链的2-酮类物质。
因此,对于这种同系物的分析,即使NIST谱库没有收录它的信息,但我们在检索到其它分子量和分子式存在规律性差异的同系物时,我们可以根据确定的分子式以及与检索结果存在的元素组成差异,推导出未知物的可能结构式。但前提是,必须要准确测定出未知物的分子式。
小结:
1)对于GC/MS谱库检索无法给出高匹配打分的化合物,我们可以通过MassWorks软件的精确质量测定功能直接在GC/MS上来完成分子式的鉴定。
2)若NIST检索结果的候选分子式与目标分子式存在特定的关联性,我们可以通过这种关联来推导目标分子式的结构式。
3)若NIST检索结果的分子式与目标分子式没有关联,我们可以使用MassWorks软件得到碎片离子的精确质量和分子式,然后尝试推导可能的结构。
关于MassWorks 软件
MassWorks软件是由 Cerno Bioscience 公司开发的一款革命性的MS数据定性分析软件,能帮助我们在低分辨率的四极杆GC/MS、LC/MS直接测定化合物的精确质量,并通过独有的谱图准确度概念确定出准确的分子式。MassWorks软件同样适用于高分率质谱(TOF、Orbitrap)的定性分析。
关于绿绵科技
绿绵科技是Cerno Bioscience公司在中国区的总代理商,负责Cerno公司旗下的MassWorks、GC/ID 等产品市场推广、销售、售前/售后技术支持、应用支持。
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