尼古拉斯·c·Polfer
佛罗里达大学化学系,邮政信箱117200,盖恩斯维尔,佛罗里达州32611 - 7200,美国。电子邮件:(电子邮件保护)
介绍
作为一种分析技术,质谱擅长以其灵敏度高,其能力分析混合物和高吞吐量的能力。尽管如此,而知识的未知的元素成分分析物(凭借准确的质量测量)是一个重要的信息,一般不允许一个明确识别。的质量测量缺乏化学特异性光谱测量。
红外离子光谱结合质谱分析的半岛综合体育官方APP下载德甲分离能力与红外光谱的结构信息。图1说明了如何实现红外离子光谱仪器。半岛综合体育官方APP下载德甲气相离子M+产生电离作用,在这种情况下电喷雾电离作用。电喷雾电离作用是最柔软的电离作用方法之一,它允许完整的分子转移从溶液通过蒸发气相液滴。离子然后通常积累和存储在一个离子陷阱,这是一个非常通用的设备。在这里,离子可以大规模隔离,所以只保留了大众的利益,而所有其他离子被丢弃。离子陷阱也方便主要离子在空间,这样他们可以用光子辐射来源。照射的目的是诱导光离解,表现为质荷的变化(m / z)。这可以确定通过测量辐照后的质谱。使用一个可协调的光源,光离解的离子可以探测光子频率的函数。这是说明共价复杂的M+•标签,这里更专门为PABA•CH3CN (帕拉氨基苯酸与乙腈)m / z180年,裸PABA相像m / z138年。复杂的解离一些红外频率,而不是别的,这是相关的复杂的振动模式。光离解率作为红外频率的函数也就成为了间接的固有离子的红外光谱。这是一个所谓的“行动”光谱学方法,吸收测量物种的变化,而不半岛综合体育官方APP下载德甲是一个吸收的方法,测量光强度的变化。应该注意的是,“行动”光谱学方法更为敏感,随着质谱仪的离子对吸光度的测量通半岛综合体育官方APP下载德甲常是太低了。它也遵循离子光谱法灵敏度高,因为质谱的高灵敏度,即半岛综合体育官方APP下载德甲使扫描红外频率可能需要时间,从而消耗更多的样品。
图1所示。示意图显示电离作用分析物物种的M +通过电喷雾电离作用。被标记的离子,M +•标签,由红外光子辐射。在共振吸收的情况下,通过损失一些人群中离子分离的标记,这是在质谱验证。通过监控光离解收益率作为红外频率的函数,红外光谱可以获得“行动”。
图1中标记的作用是光离解报告。理想情况下,标签不扭曲分子的红外光谱+太多了。溶剂的标签,如乙腈有较强的约束力,因此影响到红外光谱。“无辜的”标签,如N2,弱得多,因此扭曲了红外光谱少得多。由于低结合能,必须冷却到低温离子生成M+•N2复合物。这可以实现低温陷阱,可以冷却30 K以下。
红外离子光谱将解决当前限制半岛综合体育官方APP下载德甲在小分子分析质谱,尤其是在代谢组学和药物分析。在这两个领域的研究,当前的方法不允许识别真正的未知数,作为识别是有限的已知化合物的质谱数据库。众所周知从傅里叶变换红外(ir)光谱数据库,相似的分子结构也有类似的红外光谱。这种相关性的关键前提是红外离子光谱的力量结构描述的未知数。半岛综合体育官方APP下载德甲
低温红外光谱学半岛综合体育官方APP下载德甲
光谱测量的化学特异性取决于光谱分辨率。在气相光谱分辨率最大化低温半岛综合体育官方APP下载德甲实验。在大规模spectrometry-based仪器,可以在低温冷却离子陷阱。图2对比红外光谱的“行动”氨基酸色氨酸,记录在室温和低温温度。很明显,低温光谱信息丰富得多,因为有更多的光谱特性,可以区分。红外光谱的差异不仅仅是由于离子的温度差异,光谱方案也有所不同。在室温光谱学,共价键必须被打破。半岛综合体育官方APP下载德甲这需要多个光子的吸收,导致乐队转移和扩大。在低温光谱方案,范德瓦耳斯N半岛综合体育官方APP下载德甲2标记在单个光子的吸收离子解离。单个光子这一事实就足以引起光离解有额外的优势:1)一个返回一个线性光谱政权,光离解收益率可以直接比较吸收横截面和2)所需的光子能量密度较低,这意味着台式光源可以覆盖整个光谱范围(550 - 4000厘米半岛综合体育官方APP下载德甲1),而不是昂贵的自由电子激光器。一个警告与低温实验观察多个矫形器。在图2中,一些乐队与两个不同的矫形器,A和B。1、2这些乐队的相对强度取决于相对存在的构象异构体,可根据不同实验条件的低温陷阱。
图2。比较红外“行动”的光谱记录的质子化了的色氨酸在室温和低温温度。一些乐队在低温红外光谱初步分配给不同的构象(A和B)。
可协调的光源
红外光谱这一事实现在可以记录与台式光源意味着这些测量访问个人研究员的实验室,而不是自由电子激光用户设备。目前,先进的台式红外“行动”光谱的光源光参量振荡器或放大器。半岛综合体育官方APP下载德甲这些光源基于非线性晶体(例如KTiOPO4),其中一个光子泵,通常1064海里Nd: YAG光子,最终转化为可协调的红外输出2000厘米之间1和4400厘米1。添加另一个非线性晶体(例如AgGaSe2)可以扩展这个输出到550厘米1。
然而,非线性optics-based光源的操作需要的经验,这对一些挑战技术广泛使用。交钥匙半导体光源的不断发展,如量子级联激光器,可以改变这张照片中期到长期。
质谱分析仪器
最大的障碍使低温红外光谱分析质谱是一个常规工具不可用商业低温陷阱。半岛综合体育官方APP下载德甲迄今所有工具自定义构建。概念验证实验表明,高质量的数据记录,但小重点一直放在最大化敏感性对于“真实”的示例分析,也在优化实验的工作周期。扫描红外频率的要求使得红外光谱学天生缓慢的技术。半岛综合体育官方APP下载德甲它通常需要几十分钟记录一个红外光谱。这是事实,进一步加剧了这种一般一次只对一个分析物。这使得红外离子光谱很低吞吐量的技术。半岛综合体育官方APP下载德甲潜在的补救工作周期的问题在于标记离子的可预测的光离解,涉及标签的损失。因为标签和detagging通过一个已知的质量发生变化(例如,DM =质量标签,见图1),红外光谱的标记可以测量分析物在并行多路复用的方法,只要它们的质量不重叠。这已经被证明在概念验证实验。1
图3。工作流基于准确的未知的分析物的化学描述质量测量和实验低温红外光谱
解释红外光谱
现在高质量的低温低浓度样品红外光谱(即。,海里)可以被记录在一个合理的时间(< 30分钟),剩下的问题,需要解决的是一个未知的可能导致识别的红外光谱。图3说明了基本策略描述分析物与未知的结构。关键组件包括红外光谱的比较与先前未知的编目标准来确定哪些已知分子的红外光谱最相似;当然,这是假定红外光谱相似关联与结构相似性。尤其是指纹区(1200 - 1500厘米1)预计将在这方面是一个强大的探测。未知的准确质量测量会产生元素组成,它结合光谱匹配可以用于生成结构假定的候选人。与红外库,充分体现在各种化学类的分子,这种方法会给一个好猜什么未知的可能。通过计算方法进一步改进是可能的。计算化学涉及分子动力学和密度泛函理论产量的理论假定的候选分子的红外光谱实验光谱可以相比。因此,计算方法可用于等级最高到最低的结构可能的候选人。最终识别需要合成的假定的候选人和匹配实验。
结论
总之,低温红外光谱信息含量高的离子有可能使技术小分子的分子识别的黄金标准质谱分析。3相对较长时间测量(即。分钟到一小时)可能会使这个高端的方法离线分析样品的传统方法已经失败。预期在未来的几年里,这项技术在小分子分析产生影响,如代谢物、药物和类包含许多异构体的分子(如糖类),已经证明在许多原理研究。1,4 - 7
引用
- 美联社Cismesia、核磁共振贝尔L.F.第二,m·阿尔维斯和北卡罗来纳州Polfer“红外离子光谱:一个分析工具研究代谢产物”,半岛综合体育官方APP下载德甲分析师143年,1615 (2018)。doi:https://doi.org/10.1039/c8an00087e
- 程A.Y. Pereverzerv, x, n Nagornova, D.L.里斯,r。斯蒂尔和O.V. Boyarkin,“振动的签名conformer-specific质子化了的色氨酸分子内的相互作用,期刊。化学。一个120年,5598 (2016)。doi:https://doi.org/10.1021/acs.jpca.6b05605
- 美联社Cismesia L.S.贝利,核磁共振,L.F.特斯和北卡罗来纳州Polfer,“使质谱见光:低温红外离子光谱的承诺和挑战”作为分析工具,半岛综合体育官方APP下载德甲j。Soc。质量范围。27日,757 (2016)。doi:https://doi.org/10.1007/s13361 - 016 - 1366 - 4
- j . Martens诉Koppens g . Berden f . Cuyckens和j . oomen”结合液体chromatography-infrared离子光谱识别regiomeric药物代谢产物”,半岛综合体育官方APP下载德甲肛交。化学。89年,4359 (2017)。doi:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b00577
- o . Gorlova克里科尔文,a . Brathwaite F.S.孟,克里•克雷格,中华民国米勒和硕士约翰逊,“识别和局部结构特征的大规模分离缬沙坦及其代谢物与信使标签振动光谱”,半岛综合体育官方APP下载德甲j。Soc。质量范围。28日,2414 (2017)。doi:https://doi.org/10.1007/s13361 - 017 - 1767 - z
- b·辛德勒l·巴恩斯g . Renois c .灰色,s . Chambert堡,s . Flitsch c . Loison境Allouche i Compagnon,“异头糖苷键的记忆碎片及其对碳水化合物的影响排序”,Commun性质。8日,973 (2017)。doi:https://doi.org/10.1038/s41467 - 017 - 01179 - y
- c . Masellis n .拜会M.Z. Kamrath,顶替D.E.克莱梅尔里佐,“低温振动光谱学为多糖提供了独特的指纹识别”,半岛综合体育官方APP下载德甲j。Soc。质量范围。28日,2217 (2017)。doi:https://doi.org/10.1007/s13361 - 017 - 1728 - 6
