香精香料未知物分析挑战:如何对谱库中未收录的化合物进行准确鉴定

本文将以客户的一个未知样品作为案例,讲解香精香料分析中,对谱库中未收录化合物一种鉴定策略。
案例分享:香精中的未知化合物的鉴定
1. 未知峰的检索匹配
未知峰,客户告知的信息使用NIST谱库无法匹配到正确的化合物。
我们在GC-Analyzer软件中打开样品GC/MS数据,首先对未知峰进行解卷积分析,提纯其质谱图。将谱库设定为Frag. & Flav. GC/MS Lib香精香料专用谱库。检索结果如图1所示。

图1:GC-Analzyer谱库Frag. & Flav. GC/MS Lib的检索匹配结果
最佳的匹配为FRESCOLATE (MENTHYL LACTATE),正反检索打分分别为81、92,但这个候选物并不是我们想要的正确匹配。观察其质谱图,在高质量端存在的几个特征离子在参考谱库中并未出现,而低质量端的离子基本一样。猜测该物质与FRESCOLATE存在一个相同的结构骨架。且该候选物的MW=228,而样品的MW=230,大概率该未知物或许是与FRESCOLATE相关的衍生物。
2.未知物的精确质量和分子式测定
采集该样品的轮廓图GC/MS数据 ,在MassWorks软件对数据进行精确质量校正,获得该未知峰的精确质量信息,并得到其分子式结果。分析结果表明,该未知物的分子式为C13H26O3,比前述谱库检索结果FRESCOLATE的分子式仅仅多了2个氢原子,是其衍生物的可能性更加明显。

图2:未知物的在MassWorks软件中测得的分子式为C13H26O3
3. 未知物的结构推断
尽管可以在MassWorks软件通过碎片离子的精确质量对各个碎片的分子式进行测定,然后根据各碎片分子式的差异推导碎裂路径来推测可能的结构,但需要花费较长时间。本文的思路是,直接在公开的网络化学数据库Pubchem中查找与FRESCOLATE相关的化合物信息。共查到6个化合物,排除掉一些不合理的情况,剩下5个与FRESCOLATE相关的衍生物(见图3)。


图3:Pubchem中查询到的5个FRESCOLATE衍生物
根据这五个衍生物的分子式,我们分别根据其分子式与未知物的分子式差异,做出关于未知物结构式的如下猜想:
1)1、2号化合物的C-O键断裂,形成了-OH,这样的分子式刚好是C13H26O3
2)3号化合物的C=O键还原成C-O键,这样的分子式也刚好是C13H26O3
3)4、5号化合物均为4个O,与图2的第二个候选分子式C12H22O4也有一定相似性,它比4号化合物少一个CH2,比5号化合物少(CH2)2
4. 结构式的验证
未知峰通过烷烃校正得到的保留指数为1649,将猜想1、2、3对应的结构式分别导入MassWorks的AIRI工具中,进行AI保留指数指数计算,结果如下:


根据RI的实测值与AIRI预测值,猜想1和2的结构式的保留指数偏差Δ=32.9,考虑到AI预测可能的偏差,在可接受的范围内。
该结构式的的名称为Menthoxypropanediol(薄荷氧基丙二醇),CAS:87061-04-9。
最终的验证,客户根据得到的化合物信息获取了标准品,成功验证了该结果的正确性。
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GC-Aanlyzer软件
GC-Analyzer是一款专为香精香料和风味分析客户而开发的GC/MS数据处理软件,获得全体顶级的香精香料企业认可,与NIST AMDIS解卷积相比,GC-Analyzer非常灵敏,且没有AMDIS的假阳性问题。它在解卷积方面做得更好,通常可以多发现30-40%的具有高匹配分数的组分。GC-Analyzer具有更多非常有吸引力的功能,在其他软件中找不到,特别符合香精香料、风味分析客户的功能需求。
IFF、Givaudan、ADM Wild、Mane、Firmenich、Doehler、Unilever、Coca Cola、Philip Morris、FragranceScience等世界知名香料企业已经将GC-Analyzer作为香精香料和风味分析的重要工具。

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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