ในด้านการวิเคราะห์โมเลกุล มีปัญหาไม่กี่อย่างที่พบกันเท่ากับการแยกไอโซเมอร์ นี่คือสารประกอบที่มีสูตรโมเลกุลเดียวกัน แต่มีการจัดเรียงของอะตอมที่แตกต่างกัน เพราะสูตรเคมีของพวกเขาเหมือนกัน พวกมันก็มีมวลโมเลกุลเดียวกัน ถ้าการวัดมวลความละเอียดสูง (HRMS) ทํางานโดยการวัดมวลด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง มันจะแยกสารเหล่านี้ที่มีมวลเดียวกันได้อย่างไร?
วิธีแก้ปัญหาคือแผนหลายขั้นตอนที่ไม่เพียงแค่วัดมวล นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาความแตกต่างของโครงสร้างเล็ก ๆ ที่กําหนดไอโซเมอร์โดยการรวมความแข็งแรงของ HRMS กั นี่เป็นทักษะสําคัญในด้านยา วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยอาหาร ทำไมล่ะ เพราะผลทางชีวภาพของไอโซเมอร์หนึ่งอาจแตกต่างกันอีกอย่างสมบูรณ์
ความท้าทายกลาง: ไอโซเมอร์มีมวลที่แน่นอนเดียวกัน
ก่อน let’ ได้รับตำนานที่แพร่หลายออกจากทาง ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของ HRMS คือมันสามารถวัดไอออนได้อย่างแม่นยำ s อัตราส่วนมวลต่อการชาร์จ (m/z) ไปยังหลายร้อยตัวสิบเศษ นี้ช่วยให้นักวิเคราะห์สามารถตรวจสอบโมเลกุล’ องค์ประกอบองค์ประกอบอย่างแน่นอน ตัวอย่างเช่น HRMS ไม่มีความยากในการแยกสารประกอบสองสารที่มีมวลชื่อ 28 Da เช่น CO (มวลที่แน่นอน 27.9949 Da) และ N ₂ (มวลที่แม่นยำ 28.0061 Da)
แต่ไอโซเมอร์โครงสร้างเช่น dibutyl phthalate (DBP) และ diisobutyl phthalate (DIBP) ทั้งสองมีมวลเดียวกัน (278.1518 Da) ทั้งสองเป็นพลาสติกเซอร์ทั่วไปที่มีสูตรโมเลกุล C ₁₆H₂₂O₄. ดังนั้น เพียงแค่ด้วยการวัดมวลของมัน ไม่ว่าจะแม่นยำแค่ไหน ไม่สามารถแยกมันได้ แล้วนักวิเคราะห์จะแก้ไขปริศนานี้ได้อย่างไร
กลยุทธ์ที่ 1: การแยกในเวลาด้วย Chromatography
วิธีที่มีประสิทธิภาพและทั่วไปที่สุดในการแยกไอโซเมอร์คือการแยกมันก่อนที่จะเข้าสู่เครื่องวัดมวล นี่คืองานของโครมาโตกราฟี
บทบาทของ Chromatography ของเหลวและก๊าซ
โครมาโตแกรฟีของเหลว (LC) และโครมาโตแกรฟีก๊าซ (GC) แยกโมเลกุลออกจากลักษณะทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างกัน เช่น ขั้ว ขนาด และรูปร่าง ไอโซเมอร์มีอะตอมเดียวกัน แต่โครงสร้าง 3 มิติที่แตกต่างกัน ทําให้มันมีปฏิสัมพันธ์ในวิธีที่แตกต่างกันกับวัสดุภา ผลที่ได้รับ ไอโซเมอร์หนึ่งจะเคลื่อนไหวผ่านคอลัมน์เร็วหรือช้ากว่าอีกคอลัมน์ นี่ทําให้พวกเขาออกมาในเวลาที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น คุณสามารถได้รับการแยก DBP และ DIBP ที่สะอาดโดยใช้วิธี LC มาตรฐาน พวกเขาเข้าสู่เครื่องตรวจจับ MS ด้วย m/z เดียวกัน แต่พวกเขาทำเช่นนั้นในเวลาที่แตกต่างกัน หนึ่งอาจปรากฏใน 5.2 นาที และอีกอย่างใน 5.5 นาที นี่ช่วยให้สามารถระบุและวัดได้อย่างชัดเจน
ความสำคัญของระบบแยกที่มีประสิทธิภาพสูง
การแยกตามเวลาที่ละเอียดชนิดนี้ ต้องมีระบบโครมาโตกราฟที่แข็งแกร่งและแม่นยำมาก เพื่อแก้ไขไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้างคล้ายกันมาก เครื่องจักรโครมาโตแกรฟของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูง (HPLC) เช่น PERSEE L600 ต้องให้การกําลังลดความเรียงที่มั่นคงและแม อะไร’ มากกว่านั้น พลังงานที่จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือได้ถึง 9,000 psi ให้ความแข็งแรงในการแก้ไขที่จําเป็นในการแยกคู่ไอโซเมอร์ที่แข็งแกร่ง นี่จะทำให้แน่ใจว่าสารแต่ละสารเข้าสู่เครื่องวัดมวลเป็นสูงสุดที่บริสุทธิ์และแยกกัน มันเปลี่ยนปัญหามวลเป็นปัญหาเวลาง่าย ๆ
กลยุทธ์ที่ 2: การแตกต่างตามโครงสร้างด้วย Tandem Mass Spectrometry (MS/MS)
ถ้าไอโซเมอร์สามารถ’ t จะถูกแยกอย่างสมบูรณ์โดย chromatography? ในสถานการณ์นั้น นักวิเคราะห์ใช้เครื่องมือสำคัญที่สองของพวกเขา คือ การวิเคราะห์มวลแบบคู่กัน (MS/MS) ซึ่งตรวจสอบโครงสร้างโมเลกุลเอง
การตรวจสอบโครงสร้างผ่านการแยกส่วน
Tandem MS เป็นกระบวนการที่มีหลายขั้นตอน ก่อนอื่น เครื่องวัดสเปคโตรมิเตอร์มวลแยกไอออนที่กำลังศึกษา (ไอออนล่วงหน้า) ในกรณีของเราไอออนที่ m / z 278.1518 การแยกนี้ถูกแยกเป็นชิ้นส่วน นี่มักจะทำผ่านการแยกที่เกิดจากการชนกัน (CID) หรือการแยกที่มีพลังงานสูงขึ้น (HCD) ซึ่งจะแบ่งออกเป็น “ ไอออนผลิตภัณฑ์ ”
ชิ้นส่วนที่ไม่ซ้ำกันเป็นลายนิ้วมือโครงสร้าง
ไอโซเมอร์มีการจัดเรียงความเชื่อมโยงที่แตกต่างกัน และจุดอ่อนของโครงสร้าง เพราะฉะนั้น พวกมันจะแตกต่างกันในวิธีที่แตกต่างกัน พวกเขาจะสร้างกลุ่มของไอออนผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน หรือไอออนผลิตภัณฑ์เดียวกัน แต่ในปริมาณสัมพันธ์ที่แตกต่างกัน รูปแบบการแยกแยกที่เกิดขึ้นนี้เป็นลายเซ็นที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละไอโซเมอร์’ โครงสร้าง s
เพื่อดําเนินตัวอย่างของเราต่อไป สเปคตรัมการแยกแยกของ DBP และ DIBP แสดงความแตกต่างที่ชัดเจนในไอออนผลิตของพวกเขา นี่ทําให้นักวิเคราะห์สามารถแยกพวกเขาออกได้อย่างมั่นใจ แม้ว่าพวกเขาจะออกจากคอลัมน์ chromatography ในเวลาเดียวกัน
บทบาทพื้นฐานของ HRMS: การยืนยันจุดเริ่มต้น
HRMS สามารถ’ t แยกไอโซเมอร์โดยมวลเท่านั้น แต่งานของมันยังคงเป็นสิ่งจำเป็น มันให้สูตรองค์ประกอบที่ชัดเจนตั้งแต่เริ่มต้น (ตัวอย่างเช่นการยืนยัน C ₁₆H₂₂O₄). ด้วยการทำเช่นนี้ มันจะลดรายชื่อผู้สมัครที่เป็นไปได้อย่างมาก และให้นักวิเคราะห์มีความมั่นใจในการเริ่มต้น มันจะตอบ “ มันทำจากอะไร? ” คำถาม ดังนั้นนี้จะล้างเส้นทางสําหรับโครมาโตกราฟย์และ MS / MS เพื่อตอบ “ มันจะถูกจัดร่วมกันได้อย่างไร? ” คำถาม
การใช้งานในทางปฏิบัติทั่วอุตสาหกรรม
วิธีการหลายส่วนในการวิเคราะห์ไอโซเมอร์นี้มีความสำคัญมากในหลายด้าน:
- การพัฒนายา: บอก a ยาเสพติด’ รูปแบบที่ใช้งานยกเว้น stereoisomers ที่ใช้งานน้อยหรือที่เป็นพิษ
- การติดตามสิ่งแวดล้อม: การแตกต่างระหว่างสารมลพิษที่เป็นพิษสูงและเป็นอันตรายน้อยกว่า เช่น polychlorinated biphenyls (PCBs)
- ความปลอดภัยอาหาร: การค้นหาขยะยาฆ่าศัตรูพืชเฉพาะหรือสารปนเปื้อนที่อาจเป็น isomer กับส่วนธรรมชาติของอาหาร
PERSEE: การเปิดใช้งานการวิเคราะห์ขั้นสูง
การดำเนินงานวิเคราะห์ที่ซับซ้อนเหล่านี้อย่างประสบความสำเร็จต้องใช้อุปกรณ์ที่แข็งแกร่งและน่าเชื่อถือ เพอร์สผู้ผลิตที่เชื่อถือได้ที่มีประสบการณ์ตั้งแต่ปี 1991 ให้บริการเครื่องมือเต็มรูปแบบที่สร้างขึ้นเพื่อความแม่นยำและแม่นยำ จากพวกเขา ระบบ HPLC L600ซึ่งให้พลังงานการแยกเส้นผ่านหน้าที่จําเป็นสําหรับการวิเคราะห์ไอโซเมอร์ให้กับเครื่องวัดและเครื่องวัดความหลากหลายของพวกเขา PERSEE คือ ทุ่มเทให้กับการจัดหาเครื่องมือที่ทันสมัย ว่าวันนี้’ ห้องทดลองในโรงเรียนและอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับ
สรุปข้อมูลที่สำคัญ
การวิเคราะห์มวลความละเอียดสูงเป็นส่วนสำคัญของการวิเคราะห์ที่ทันสมัย อย่างไรก็ตาม การแยกไอโซเมอร์แยกต้องมีแผนหลายขั้นตอน:
- มูลนิธิ: อย่างแรก HRMS ใช้ในการวัดมวลที่แม่นยำ นี่ค้นหาสารประกอบอย่างแม่นยำ สูตรองค์ประกอบที่ไม่ซ้ำกัน
- วิธีหลัก: Chromatography (LC หรือ GC) เป็นเครื่องมือหลักที่ใช้ในการแยกไอโซเมอร์ในเวลาตามความแตกต่างของโครงสร้างของพวกเขาก่อนที่พวกเขาจะไปยังเครื่องตรวจจับ
- เครื่องมือยืนยันกุญแจ: การวัดจุลมวลแบบแทนเดม (MS / MS) ใช้เพื่อแยกไอโซเมอร์โดยการศึกษารูปแบบการแยกแยกที่ไม่ซ้ำกันของพวกเขาซึ่งทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือโครงสร้าง
- กระดูกสันหลังเครื่องมือ: ความสำเร็จของกระบวนการทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่แข็งแกร่งและน่าเชื่อถือ ซึ่งพันธมิตรที่เชื่อถือได้เช่น PERSEE ให้ฮาร์ดแวร์ท
คำถามที่พบบ่อย:
Q1: ข้อได้เปรียบหลักของการใช้ HRMS เหนือการวัดจุลมวลแบบปกติคืออะไร?
ตอบ: ประโยชน์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือพลังของมันในการวัดมวลที่แม่นยำไปยังตัวสิบหลายตัว นี่ช่วยให้การกําหนดอย่างแน่นอนของโมเลกุล’ s สูตรธาตุ นี่เป็นขั้นตอนแรกที่สําคัญที่ MS ปกติไม่สามารถทำได้
Q2: วิธีการรวมนี้สามารถแยกไอโซเมอร์ทุกชนิดได้หรือไม่?
ตอบ: การผสมผสานของ chromatography และ tandem MS มีประสิทธิภาพมากในการแยกไอโซเมอร์โครงสร้างและตําแหน่งส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม stereoisomers (enantiomers) บางอย่างอาจยากมากขึ้นและอาจยังคงต้องการเทคนิคพิเศษเช่น chiral chromatography เพื่อแก้ไขอย่างเต็มที่
Q3: ทำไมการแยกโครมาโตกราฟฟิกสําคัญมากเมื่อวิเคราะห์ไอโซเมอร์?
ตอบ: ไอโซเมอร์มักจะมีมวลเดียวกันและสามารถสร้างชิ้นส่วนที่คล้ายกัน เนื่องจากนี้ โครมาโตโกรฟารีเพิ่มอีกมิติของการแยก (เวลา) มันทำให้แน่ใจว่าไอโซเมอร์ที่แตกต่างกันไปถึงเครื่องตรวจจับในเวลาที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้นอย่างมาก
