四級桿- 靜電場軌道阱質(zhì)譜儀Q-Exactive 在微量雜質(zhì)檢查中的應(yīng)用

 

劉 甜

賽默飛世爾科技（中國）有限公司

 

農(nóng)藥雜質(zhì)檢查是農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要組成部分，其中有害雜質(zhì)的鑒定和監(jiān)控則對于環(huán)境安全和人類健康具有重要意義。Q Exactive 將高性能四級桿與高分辨Orbitrap 技術(shù)相結(jié)合，可提供準確的一級質(zhì)譜信息以及高質(zhì)量的二級質(zhì)譜圖。配合Mass Frontier 7.0 軟件進行質(zhì)譜碎片歸屬以及“特征碎片篩查（Fragment Ion Search, FISh）功能，真正實現(xiàn)了農(nóng)藥有關(guān)物質(zhì)的快速篩查鑒定。

 

 

圖1. 主成分噻蟲嗪結(jié)構(gòu)式

 

質(zhì)譜儀：Q Exactive 質(zhì)譜儀

液相色譜儀：Ultimate 3000 UHPLC 系統(tǒng)

 

色譜柱：Hyper Gold C18 (100×2.1mm, 3μm)

柱溫：30℃

流動相：甲醇/0.1% 甲酸水

流速：0.3 mL/min

進樣量：1 μL

梯度：

 

離子源：HESI-II,

離子源極性：正負切換

噴霧電壓：3.5KV(+)/3.2KV(-);

鞘氣壓（N2）：35 arb;

輔氣壓（N2）：10 arb;

毛細管柱溫度：350℃ ;

氣化溫度：300℃ ;

掃描模式：一級全掃描 (Full Scan, m/z 100~1000) 與數(shù)據(jù)依賴性二級質(zhì)譜掃描(ddms2);

分辨率：70,000 ( 一級質(zhì)譜) & 17,500 ( 二級質(zhì)譜)

碰撞模式：高能量碰撞解離（HCD）

碰撞能量：NCE30，Stepped NCE50%

 

精密稱定1mg 噻蟲嗪原料藥，溶于甲醇配得1mg/mL 儲備液。將儲備液用甲醇稀釋100 倍，作為分析樣本。

 

 

3.1.1 正負切換模式

Q-Exactive 真正實現(xiàn)了高分辨質(zhì)譜正負離子模式快速切換掃描，有效提高了未知化合物的測定效率。

 

圖2. 噻蟲嗪樣本在正負切換模式下測定所得PDA 色譜圖及總離子流圖（經(jīng)空白背景扣除處理）

 

3.1.2 高質(zhì)量精度

Q-Exactive 可在測定樣品期間穩(wěn)定保持良好的質(zhì)量精度，正負離子模式質(zhì)量偏差均小于1 ppm（外標法，測試樣品過程中未校機），幫助您快速確定未知物質(zhì)質(zhì)量信息。

 

圖3. 正負切換模式下主成份一級質(zhì)譜圖

 

3.1.3 高質(zhì)量MS² 圖譜

HCD（高能量碰撞，High Energy Collision）可提供豐富碎片離子信息，提高物質(zhì)定性效率。

 

 

圖4. 主成分正離子模式下二級質(zhì)譜圖

 

3.1.4 寬動態(tài)范圍

Q-Exactive 可精確測定不同豐度離子的質(zhì)量數(shù)，動態(tài)范圍大于10e3，保證了低響應(yīng)值成分的準確檢出。

 

 

圖5. 不同豐度離子精確質(zhì)量數(shù)比較

 

通過正負切換模式下測試噻蟲嗪原料藥樣本，測得主成分二級質(zhì)譜圖（圖4）。Mass Frontier 7.0 軟件可直接導(dǎo)入目標化合物結(jié)構(gòu)，在完成母離子電離模式、斷裂原理等選擇后，（圖6）可快速完成化合物質(zhì)譜碎片生成的推測。（圖7）。

 

Mass Frontier 7.0 軟件可通過直接導(dǎo)入液質(zhì)測試原始數(shù)據(jù)文件（.raw） 建立化合物“ 多級質(zhì)譜圖樹”（Spectral Tree），并可完成目標化合物二級質(zhì)譜碎片的自動歸屬，（圖8）從而實現(xiàn)化合物質(zhì)譜斷裂規(guī)律快速分析。

 

 

圖6. Mass Frontier 7.0 結(jié)構(gòu)編輯界面

 

 

圖7. Mass Frontier 7.0 化合物質(zhì)譜碎片推測界面

 

 

圖8. Mass Frontier 7.0 自動完成目標化合物二級碎片歸屬

 

完成主成分噻蟲嗪質(zhì)譜斷裂規(guī)律分析后，將主成分的特征碎片導(dǎo)入FISh 模塊，（圖9）快速搜索與噻蟲嗪結(jié)構(gòu)相關(guān)的雜質(zhì)（圖10）。

 

 

圖9. Mass Frontier 7.0 導(dǎo)入特征碎片進行FISh 處理

 

 

圖10. Mass Frontier 7.0 FISh 處理結(jié)果

 

以1 號雜質(zhì)為例說明雜質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定過程。

 

 

圖11. 1 號有關(guān)物質(zhì)提取離子流圖、一級質(zhì)譜圖以及二級質(zhì)譜圖

 

由一級質(zhì)譜信息可知，1 號有關(guān)物質(zhì)在正離子模式下準分子離子峰測定值為m/z 248.02548，推測其元素組成為C8H11O2N3ClS+，與主成分相比分子式相差N2O。分析其二級質(zhì)譜圖，1 號有關(guān)物質(zhì)具有多個與主成分相同的碎片離子，表明其結(jié)構(gòu)與主成分相似。噻蟲嗪在二級質(zhì)譜斷裂過程中會發(fā)生特征的NO2 中性丟失，而1 號有關(guān)物質(zhì)并沒有此類碎片產(chǎn)生，故推測1 號有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖12所示。

 

 

圖12. 1 號有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)式

 

運用相同方法，在測試樣本中檢測到9 種主要雜質(zhì)，詳情見表1。

 

表1. 噻蟲嗪主要有關(guān)物質(zhì)

 

應(yīng)用Q Exactive 對噻蟲嗪原料藥進行測試， 結(jié)合Mass Frontier 7.0 軟件快速篩查鑒定了9 種主要有關(guān)物質(zhì)，展現(xiàn)了Q Exactive 在雜質(zhì)鑒定方面強大的應(yīng)用優(yōu)勢。

 

Q Exactive 使用Orbitrap 質(zhì)量分析器，不僅具備超高分辨率，更提供了良好的質(zhì)量精度。雙曲面四級桿質(zhì)量過濾器提高母離子選擇性和離子傳輸效率，為高質(zhì)量、高重復(fù)性的二級質(zhì)譜圖提供保障。Q Exactive 真正實現(xiàn)了高分辨質(zhì)譜正負離子模式快速切換，有效提高了定性測試效率。

 

Q Exactive 良好的掃描速度完全適應(yīng)與UHPLC 聯(lián)用的要求。本次測試采用正負切換模式，一級全掃描通道采用70,000分辨率，測試質(zhì)量偏差均小于1ppm（外標法）。

 

Mass Frontier 7.0 為高分辨多級數(shù)據(jù)處理提供極大便利，一方面通過豐富的質(zhì)譜斷裂機理庫合理推測化合物可能的碎片離子及其產(chǎn)生途徑；另一方面通過強大的數(shù)據(jù)處理功能和FISh（特征碎片搜索）功能，由大量質(zhì)譜信息中快速篩選出有用信息，找到結(jié)構(gòu)相關(guān)化合物，并完成其結(jié)構(gòu)鑒定。