《【优质文档】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析小分子化合物分析测试中心.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【优质文档】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析小分子化合物分析测试中心.pdf（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、MALDI-TOF MS分析小分子化合物新方法 对于分子量小于400Da 的化合物 , 使用基质辅助激光解吸电离飞行时间 质谱（ MALDI-TOF MS) 的常规方法难以检测，这主要是由于小分子基质带 来的干扰。为此，本方法发展了一种MALDI-TOF MS分析小分子的新策略， 将小分子转移到高质量区域测定，成功的分析了赤霉酸等一系列小分子化合 物。 1 实验部分 Bruker 公司 AUTOFLEX III MALDI-TOF 质谱仪， 氮分子激光，波长 355nm， 使用前用混合多肽（购自Bruker 公司, 包括：血管紧张肽I, 血管紧张肽 II, P 物 质, 蛙皮素 , 促肾上腺皮
2、质激素 1-17, 促肾上腺皮质激素 18-39, 生长激素释放抑 制激素 28）外标法校正仪器。 金属酞箐化合物的合成参照已发表的文献，最终产物经过紫外可见吸收光谱 （UV-Vis） ，质谱（ MALDI-TOF MS ）以及核磁（ NMR）表征。 样品和基质分别溶于适当溶剂，二者按照一定比例混合均匀，取1l 混合溶 液滴在 MALDI 样品靶上，或者直接吸取1 l 样品溶液滴在靶上，待溶剂自然挥 发样品结晶后，送入质谱仪，进行质谱分析。实验中数据采集时所用参数如下： 加速电压 19kV，反射模式，激光频率10Hz，使用最大激光能量的40-90%，累 加 30-200次。使用 Bruker
3、公司的 XMASS 软件，flexControl 和 flexAnaysis 软件 进行数据采集和数据处理。 2 结果与讨论 2. 1 金属酞箐基质的发现 酞箐化合物是一类具有 电子共轭结构的大环化合物， 具有良好的热稳定性 和化学稳定性一直被广泛用作染料，此外，由于其独特的光、电、磁及对某些气 体的敏感性等方面的特性而被应用于化学传感器、非线性光学材料、 光盘信息记 录材料、太阳能电池材料、燃料电池中的电催化材料、场效应晶体管、气体检测 及光动力学治疗癌症等许多方面。 在用 MALDI-TOF MS分析金属酞箐类化合物时，由于该类化合物在紫外可 见区有吸收，可以吸收激光（波长337nm）能量
4、，所以，在没有基质的情况下能 够解吸电离得到分子离子峰。 当使用常规基质， 如 -氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA） 和 2, 5-二羟基苯甲酸（ DHB）时，三价金属酞箐化合物对基质分子有加合作用， 而二价和四价金属酞箐化合物与基质分子没有加合作用。因此，利用三价金属酞 箐化合物用于分析小分子， 它可以将小分子从低质量区域转移到不受干扰的高质 量区域，从而消除传统基质带来的干扰。 2. 2 无基质时 MALDI-TOF MS 分析金属酞箐化合物 编号MR 缩写准确质量摩尔分子量 1 Al 3+ (aPc) Al(aPc) + 827.3608 827.9269 2 Ga 3+ Ga(aPc)
5、+ 869.3048 870.6683 3 In 3+ In(aPc) + 915.2831 915.7633 4 Al 3+ (pPc) Al(pPc) + 1131.4860 1132.3107 5 Ga 3+ Ga(pPc)+1173.4300 1175.0522 6 In 3+ In(pPc) + 1219.4083 1220.1472 7 Mg 2+ Mg(hPc) 968.2193 969.2070 图 1 金属酞箐化合物（ MPcs）的结构 200250300350400450500 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 324 A b s o r b
6、a n c e Wavelength(nm) 200250300350400450500 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 350 A b s o r b a n c e Wavelength(nm) 200250300350400450500 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 340 A b s o r b a n c e Wavelength(nm) 200250300350400450500 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 339 A b s o r b a n c e Wavelength(nm) 图 2 紫外-可见吸
7、收光谱(A) 金属酞箐化合物2 (B) 金属酞箐化合物7 (C) 基质 CHCA (D) 基质 DHB 8 Zn2+ (hPc) Zn(hPc) 1008.1634 1010.3120 9 SnO Non (Pc) SnO(Pc) 648.0469 647.2324 10 SnF2SnF2(Pc) 670.0488 669.2299 11 TiO TiO(Pc) 576.0926 576.3894 (A) (B) (C) (D) 金属酞箐化合物（结构见图1 所示）有 Q 带和 B 带两个吸收带，这是 -* 跃迁引起的。 MALDI-TOF MS 所用激光波长为337nm，此波长刚好位于金属酞
8、箐化合物 B 带吸收带内，图2 A 是酞箐化合物 2 在 200-500nm波段的紫外可见 吸收光谱，它在324nm 处有较高的吸收；图2 B 是酞箐化合物 7 在此波段的吸 收光谱，它在 340nm 处有较高的吸收。 MALDI-TOF MS 所用的基质 CHCA 和 DHB 能够吸收激光能量，其紫外可见吸收光谱见图2 C 和 D。金属酞箐化合物 的吸收峰和两个基质的吸收有很大相似之处，不同的是前者的吸收峰比较宽而后 者较窄，吸收峰值不完全相同，CHCA 和 DHB 的吸收峰值分别是340nm 和 339nm，更接近激光波长。金属酞箐化合物能吸收激光能量，理论上在不加基质 的情况下它能直接解
9、吸电离产生分子离子峰。图 3 为不加基质情况下酞箐化合物 2 的质谱图及实验所得同位素分布与理论同位素分布的对比。从对比中看到，二 者十分吻合。 200400600800100012001400 0 500 1000 1500 a . i. m/z 869.3 866868870872874876878 theoretical experimental 图 3 无基质情况下酞箐化合物2 的质谱图 (A)及理论与实际 (A) (B) 同位素分布的对比 (B) 2. 3 使用常规基质时 MALDI-TOF MS 分析金属酞箐化合物 表 2 使用 CHCA 和 DHB 为基质分析金属酞箐化合物的MA
10、LDI 结果 基质编号Masscal.Massdet. CHCA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 827.4 869.3 915.3 1131.5 1173.4 1219.4 968.2 1008.2 648.0 670.0 576.1 1016.5 1058.4 1104.4 1320.6 1362.5 1408.5 968.2 1008.2 648.0 670.0 576.1 DHB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 827.4 869.3 915.3 1131.5 1173.4 1219.4 968.2 1008.2 648.0 670.0 576.1 98
11、1.5 1023.4 1069.4 1285.6 1327.5 1373.5 968.2 1008.2 648.0 670.0 576.1 500100015002000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1058.4 a . i. m/z 1056105910621065 theoretical experimental 图 4 以 CHCA 为基质时（ A）金属酞箐化合物 2 的质谱图以及 （B）实际与理论同位素分布的对比 使用 CHCA 和 DHB 作为基质，用 MALDI-TOF MS对一系列金属酞箐化合 物进行分析，所得质谱结果见表2。其中，三价金属
12、酞箐化合物1-6，检测得到 的分子量比理论计算值大。以化合物2 为例，当以 CHCA 为基质时（其质谱图 见图 4 A） ，检测得到的质荷比（ m/z）为 1058.4，而理论值为 869.3。用检测值 减去理论计算值得到的值是189.1，相当于 CHCA 的分子量。经过计算发现，其 余五个化合物也是这种情况。因此认为，化合物1-6 在检测的过程中与CHCA 的分子发生了加合作用，且二者比例是1:1。 用 XMASS 对化合物 2 与 CHCA 加合物 M+CHCA + 的同位素进行模拟，与实验得到的同位素分布相比较（见 (A) (B) 图 4 B） ，二者吻合得很好。 实际上化合物 1-6
13、是酞箐阳离子， 带一个正电荷 M +， 当它与中性的 CHCA 分子结合后形成 M+CHCA + 带一个正电荷。而当以DHB 为基质时，化合物 1-6 与 DHB 的分子发生了加合作用， 二者的比例是 1:1。从表 2 中，还可以看到，对于金属酞箐化合物7-11，包括二价金属酞箐和四价金属酞 箐，检测得到的分子量与理论计算值相符。 基于以上的结果，可以大胆地设想：三价金属酞箐作为MALDI MS 新基质 分析小分子化合物， 利用它与小分子的加合作用将小分子从低质量区域转移到高 质量区域，就能解决MALDI-TOF MS无法分析赤霉素等小分子样品（ Ga3+ In3+，这和它们形成络合物的能力相
14、一致。因为 Al 、Ga、In 的价电子结构分别为3s 23p1、 3d104s24p1、4d105s25p1，轨道杂化以后 可以形成 3、4、6 配位化合物。事实上，它们可能与酞箐环的四个配位氮原子形 成了四面体配位结构， 当与有配位能力的小分子样品相遇时，可能会全部或部分 转变成八面体配位结构（图7 所示） ，从而出现了观测到的质谱峰。图7 A 表示 的是金属酞箐和样品分子之间可能发生的反应。图7 B 表示的是八面体配位 MPc?A?HA 结构和最可能的离子化路线。 图 7 (A) 金属酞箐和样品分子之间可能发生的反应；(B) 八面体配位 MPc? A?HA 最可能的离子化路线 10001
15、10012001300140015001600 0 400 800 1200 1600 2000 (e) 1414.8 (d) 1386.7 (c) 1298.6 (b) 1280.6 (a) 1268.5 a . i. m/z (A) 1000110012001300140015001600 0 400 800 1200 1600 (e) 1415.8 (d) 1387.7 (c) 1299.6 (a) 1269.5 a . i. m/z Al(pPc) + 1131.5 (b) 1281.6 (B) 图 8 混合物样品的 MALDI 谱图使用铝酞箐作基质(A)正离子模式下(B)负离子 模式
16、下，各个峰对应： (a) 水杨酸 (pKa=2.97) (b) 4-叔丁基苯酚(pKa=10.39) (c) 咔啉 (pKa=14.9) (d) 棕榈酸 (pKa=9.7) (e) 硬脂酸(pKa=10.15) (f) 吲哚 (pKa=16.2, 未检测到 ) 除了基质本身， 样品的 pKa值也会影响质谱信号。 检测了六种不同 pKa 的等 摩尔的混合物，结果见图8，谱图没有吲哚的目标离子峰，说明它可能没有与基 质发生加合作用。 从图中可以看到， 目标信号随着样品酸性的增强 （pKa值减小） 而增强，这表明在基质样品络合物形成中，静电作用很重要。 由于质谱信号强度受到上述很多因素的影响，新方法的灵敏度也会随基质与 样品的不同而有所变化，使用铝酞箐基质Al(pPc)分析 CHCA (pKa =1.2) 的检测 限为 17fmol。