三氯乙酰异氰酸酯衍生醇类及含羟基、氨基有机酸的质谱裂解机理

【作者】 陈君； 陈必强； 许莉； 吕强；

【机构】 北京微量化学研究所； 北京化工大学国家能源生物炼制研发中心；

【摘要】 为避免传统化工生产过程中诸多的环境污染问题,通过改良微生物代谢途径,实现微生物发酵合成化学品的生物化工技术,成为了如今化工行业的热点研究和转化领域[1]。在生物代谢的优化过程中,涉及到诸多的小分子含羟基和含氨基的有机酸和醇。由于此类分析物较难从发酵液中分离,传统利用硅烷基或甲酯衍生化[2]后,通过GC-MS分析的方法很难适用。然而,多元醇在ESI条件下难以离子化的特点,以及小分子有机酸分子量太小,较难获得合适的子离子进行定量分析,抗干扰能力弱,容易得到假阳性结果。衍生化技术是拓展质谱应用的一种常见手段。三氯乙酰异氰酸酯与羟基、氨基和羧基在室温下1分钟即可完全反应。对于二元醇,由于氯元素天然同位素的存在,如果选择[M+2+NH₄]⁺作为母离子进行二级碎裂,当二级质谱图中存在质荷比相差2且丰度比约为1:1的子离子,即可判断裂解不是发生在三氯甲基附近。二元醇经衍生后的ESI质谱裂解机理如图2所示[3]。对于含羟基或者氨基的小分子有机酸的反应稍有不同,除了羟基和氨基能够参与反应外,羧基同样也能被衍生化生成酸酐。如果流动相中存在水,酸酐又会被水解成为羧基。与多元醇的碎裂主要发生在醇分子结构中不同,小分子酸的碎裂主要是在三氯乙酰基附近。本研究基于三氯乙酰异氰酸酯开发了一种适用于液相色谱质谱联用检测的多元醇和含羟基或氨基小分子有机酸的室温快速衍生化方法。该方法具有反应条件温和,反应迅速的显著特点。此外,通过氯元素的天然同位素丰度的分析,能够对二级质谱碎裂规律进行准确分析。同时也可以依据同位素丰度和反应机理,对分析物的化学结构进行确证,从而能够有效降低质谱分析的假阳性。更多还原