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讲课教案.docx

1、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讲课教案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,

2、P物质, 蛙皮素, 促肾上腺皮质激素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1l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公司的XMAS

3、S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，所以，在没有基质的情况下能够解吸电离得到分子离子峰。

4、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1Al3+(aPc)Al(aPc)+827.3608827.92692Ga3+Ga(aPc)+869.3048870.66833In3+In(aPc)+915.2831915.76334Al3+(pPc)

5、Al(pPc)+1131.48601132.31075Ga3+Ga(pPc)+1173.43001175.05226In3+In(pPc)+1219.40831220.14727Mg2+(hPc)Mg(hPc)968.2193969.20708Zn2+Zn(hPc)1008.16341010.31209SnONon(Pc)SnO(Pc)648.0469647.232410SnF2SnF2(Pc)670.0488669.229911TiOTiO(Pc)576.0926576.3894图1 金属酞箐化合物（MPcs）的结构图2 紫外-可见吸收光谱 (A) 金属酞箐化合物2 (B) 金属酞箐化合物7

6、(C) 基质CHCA (D) 基质DHB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

7、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。(A)(B)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MALDI结果基质编号Masscal.Massdet.CHCA1234567891011827.4869.3915.31131.51

8、173.41219.4968.21008.2648.0670.0二、大学生DIY手工艺制品消费分析576.11016.51058.42、传统文化对大学生饰品消费的影响1104.41320.61362.5现在是个飞速发展的时代，与时俱进的大学生当然也不会闲着，在装扮上也不俱一格，那么对作为必备道具的饰品多样性的要求也就可想而知了。1408.5营销调研课题968.2“碧芝”最吸引人的是那些小巧的珠子、亮片等，都是平日里不常见的。据店长梁小姐介绍，店内的饰珠有威尼斯印第安的玻璃珠、秘鲁的陶珠、奥地利的施华洛世奇水晶、法国的仿金片、日本的梦幻珠等，五彩缤纷，流光异彩。按照饰珠的质地可分为玻璃、骨质、角

9、质、陶制、水晶、仿金、木制等种类，其造型更是千姿百态：珠型、圆柱型、动物造型、多边形、图腾形象等，美不胜收。全部都是进口的，从几毛钱一个到几十元一个的珠子，做一个成品饰物大约需要几十元，当然，还要决定于你的心意 尽管售价不菲，却仍没挡住喜欢它的人。1008.2（2）东西全648.0670.0576.1DHB1经常光顾 偶尔会去 不会去2据上述部分的分析可见，我校学生就达4000多人。附近还有两所学校，和一些居民楼。随着生活水平的逐渐提高，家长给孩子的零用钱也越来越多，人们对美的要求也越来越高，特别是大学生。他们总希望自己的无论是衣服还是首饰都希望与众不同，能穿出自己的个性。但在我们美丽的校园里

10、缺少自己的个性和琳琅满目的饰品，所以我们的小饰品店存在的竞争力主要是南桥或是市区的。这给我们小组的创业项目提供了一个很好的市场机会。31、作者：蒋志华 市场调查与预测，中国统计出版社 2002年8月 11-2市场调查分析书面报告4为此，装潢美观，亮丽，富有个性化的店面环境，能引起消费者的注意，从而刺激顾客的消费欲望。这些问题在今后经营中我们将慎重考虑的。567891011827.4869.3915.31131.51173.41219.4968.21008.2648.0670.0576.1981.51023.41069.41285.61327.51373.5968.21008.2648.0670

11、.0576.1(B)(A)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

12、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（见图4 B），二者吻合得很好。实际上化合物1-6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

13、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一致。因为Al、Ga、In的价电子结构分别为3s23p1、 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 MPcAHA 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

14、能发生的反应；(B) 八面体配位MPcAHA最可能的离子化路线图 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。