四级杆- 静电场轨道阱质谱仪Q-Exactive 在微量杂质检查中的应用
2017-02-09 来源:本站 点击次数:4656四级杆- 静电场轨道阱质谱仪Q-Exactive 在微量杂质检查中的应用
——MassFrontier “fish” 功能快速筛查和鉴定噻虫嗪中相关杂质
刘 甜
赛默飞世尔科技（中国）有限公司
1. 前言
农药杂质检查是农药产品质量控制的重要组成部分，其中有害杂质的鉴定和监控则对于环境安全和人类健康具有重要意义。Q Exactive 将高性能四级杆与高分辨Orbitrap 技术相结合，可提供准确的一级质谱信息以及高质量的二级质谱图。配合Mass Frontier 7.0 软件进行质谱碎片归属以及“特征碎片筛查（Fragment Ion Search, FISh）功能，真正实现了农药有关物质的快速筛查鉴定。
图1. 主成分噻虫嗪结构式
2. 实验方法
2.1 仪器：
质谱仪：Q Exactive 质谱仪
液相色谱仪：Ultimate 3000 UHPLC 系统
2.2 测试参数：
色谱柱：Hyper Gold C18 (100×2.1mm, 3μm)
柱温：30℃
流动相：甲醇/0.1% 甲酸水
流速：0.3 mL/min
进样量：1 μL
梯度：
离子源：HESI-II,
离子源极性：正负切换
喷雾电压：3.5KV(+)/3.2KV(-);
鞘气压（N2）：35 arb;
辅气压（N2）：10 arb;
毛细管柱温度：350℃ ;
气化温度：300℃ ;
扫描模式：一级全扫描 (Full Scan, m/z 100~1000) 与数据依赖性二级质谱扫描(ddms2);
分辨率：70,000 ( 一级质谱) & 17,500 ( 二级质谱)
碰撞模式：高能量碰撞解离（HCD）
碰撞能量：NCE30，Stepped NCE50%
2.3 样品配制：
精密称定1mg 噻虫嗪原料药，溶于甲醇配得1mg/mL 储备液。将储备液用甲醇稀释100 倍，作为分析样本。
3. 结果与讨论
3.1 Q-Exactive 四级杆- 静电场轨道阱质谱仪针对有关物质检查的应用优势
3.1.1 正负切换模式
Q-Exactive 真正实现了高分辨质谱正负离子模式快速切换扫描，有效提高了未知化合物的测定效率。
图2. 噻虫嗪样本在正负切换模式下测定所得PDA 色谱图及总离子流图（经空白背景扣除处理）
3.1.2 高质量精度
Q-Exactive 可在测定样品期间稳定保持良好的质量精度，正负离子模式质量偏差均小于1 ppm（外标法，测试样品过程中未校机），帮助您快速确定未知物质质量信息。
图3. 正负切换模式下主成份一级质谱图
3.1.3 高质量MS2 图谱
HCD（高能量碰撞，High Energy Collision）可提供丰富碎片离子信息，提高物质定性效率。
图4. 主成分正离子模式下二级质谱图
3.1.4 宽动态范围
Q-Exactive 可精确测定不同丰度离子的质量数，动态范围大于10e3，保证了低响应值成分的准确检出。
图5. 不同丰度离子精确质量数比较
3.2 噻虫嗪有关物质检查
通过正负切换模式下测试噻虫嗪原料药样本，测得主成分二级质谱图（图4）。Mass Frontier 7.0 软件可直接导入目标化合物结构，在完成母离子电离模式、断裂原理等选择后，（图6）可快速完成化合物质谱碎片生成的推测。（图7）。
Mass Frontier 7.0 软件可通过直接导入液质测试原始数据文件（.raw） 建立化合物“ 多级质谱图树”（Spectral Tree），并可完成目标化合物二级质谱碎片的自动归属，（图8）从而实现化合物质谱断裂规律快速分析。
图6. Mass Frontier 7.0 结构编辑界面
图7. Mass Frontier 7.0 化合物质谱碎片推测界面
图8. Mass Frontier 7.0 自动完成目标化合物二级碎片归属
完成主成分噻虫嗪质谱断裂规律分析后，将主成分的特征碎片导入FISh 模块，（图9）快速搜索与噻虫嗪结构相关的杂质（图10）。
图9. Mass Frontier 7.0 导入特征碎片进行FISh 处理
图10. Mass Frontier 7.0 FISh 处理结果
以1 号杂质为例说明杂质结构鉴定过程。
图11. 1 号有关物质提取离子流图、一级质谱图以及二级质谱图
由一级质谱信息可知，1 号有关物质在正离子模式下准分子离子峰测定值为m/z 248.02548，推测其元素组成为C8H11O2N3ClS+，与主成分相比分子式相差N2O。分析其二级质谱图，1 号有关物质具有多个与主成分相同的碎片离子，表明其结构与主成分相似。噻虫嗪在二级质谱断裂过程中会发生特征的NO2 中性丢失，而1 号有关物质并没有此类碎片产生，故推测1 号有关物质结构如图12所示。
图12. 1 号有关物质结构式
运用相同方法，在测试样本中检测到9 种主要杂质，详情见表1。
表1. 噻虫嗪主要有关物质
4. 结论
应用Q Exactive 对噻虫嗪原料药进行测试， 结合Mass Frontier 7.0 软件快速筛查鉴定了9 种主要有关物质，展现了Q Exactive 在杂质鉴定方面强大的应用优势。
Q Exactive 使用Orbitrap 质量分析器，不仅具备超高分辨率，更提供了良好的质量精度。双曲面四级杆质量过滤器提高母离子选择性和离子传输效率，为高质量、高重复性的二级质谱图提供保障。Q Exactive 真正实现了高分辨质谱正负离子模式快速切换，有效提高了定性测试效率。
Q Exactive 良好的扫描速度完全适应与UHPLC 联用的要求。本次测试采用正负切换模式，一级全扫描通道采用70,000分辨率，测试质量偏差均小于1ppm（外标法）。
Mass Frontier 7.0 为高分辨多级数据处理提供极大便利，一方面通过丰富的质谱断裂机理库合理推测化合物可能的碎片离子及其产生途径；另一方面通过强大的数据处理功能和FISh（特征碎片搜索）功能，由大量质谱信息中快速筛选出有用信息，找到结构相关化合物，并完成其结构鉴定。
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