GC/MS中那些無法被NIST譜庫檢索的化合物該如何鑒定？
四極桿GC/MS對化合物進行定性分析的一般流程如圖 1 所示。當面對 EI 質譜譜庫檢索無法匹配的化合物時，首先利用正化學電離法（PCI）對其分子量進行估算。接著，使用選擇性檢測器，如氮磷檢測器（NPD）和火焰光度檢測器（FPD），來確定化合物中氮（N）、磷（P）和硫（S）元素的存在情況。隨后，依據這些信息，借助 MassWorks 軟件對 EI 的分子離子或 PCI 的分子量相關離子進行深入分析，進而推測出化合物的分子組成。
在此基礎上，綜合圖 1 中①至⑦等多方面的信息，包括但不限于已知的主要成分、其他檢測到的化合物、樣品制造過程中使用的原料、化學制造商產品目錄中記載的化合物、各類數據庫中登記的化合物以及通過網絡搜索獲取的相關化合物信息等，推測與該分子組成相符的化學結構，從而確定化合物。若能確認 EI 質譜圖與推測結果不存在明顯矛盾，則可認為該定性結果具有一定程度的可靠性。若能夠獲取標準樣品，并確保在 GC/MS 檢測中的保留時間與質譜圖均一致，那么所得到的定性結果將具有更高的可靠性。
圖1：四極桿GC/MS的化合物定性流程
案例：熱裂解GC/MS未知峰的分析
圖 2 中檢測到的未知峰 A 和 B 在質庫中進行搜索時均難以實現定性分析，因此按照圖 1 所示的步驟對其結構進行推斷。
圖2：熱裂解樣品的TIC圖及未知峰的位置
1. 分子式的確定:
不同電離方法下峰 A 和 B 的質譜如圖3 所示。在 EI 質譜檢測模式下，針對這兩種化合物均未觀測到分子離子的存在。但在以甲烷和 2% 甲胺作為反應試劑的 PCI 檢測模式中，觀測到了多個與分子量相關的離子。通過對這些離子進行細致的歸屬分析，最終推測出峰 A 的分子量為 MW=304，峰 B 的分子量為 MW=348。
圖3：EI和CI電離方法未知峰A、B的質譜及分子量相關離子的歸屬
隨后，利用選擇性檢測器對未知峰 A 和 B 中氮（N）、磷（P）和硫（S）元素的存在情況進行檢測，檢測結果如圖 6 所示。對于未知峰 A，除質譜（MS）檢測外，在其他檢測器中均未觀察到峰的出現，這一結果表明未知峰 A 中不含有氮（N）、磷（P）或硫（S）元素。而對于未知峰 B，在氮磷檢測器（NPD）和火焰光度檢測器（FPD，使用 P 濾光片）的檢測中均觀察到了峰的存在，由此可以確認未知峰 B 中含有氮（N）和磷（P）元素，或者僅含有磷（P）元素。
圖4：NPD和FPD輔助MS確定未知峰A的特征元素
綜合上述檢測結果，運用 MassWorks 軟件對使用 2% 甲胺的 PCI 獲得的未知峰 A 和 B 的分子量相關離子 [M + CH3NH2]+ 進行深入分析，最終得到未知峰 A 的估計組成為 C18H24O4，未知峰 B 的估計組成為 C22H21O2P，這兩種組成分別作為未知峰 A 和 B 估計組成的第一候選。
2. 結構推測：
為了從所得的分子組成準確推斷化合物的結構，除了依靠上述的分析結果外，還需要通過多種不同的方法廣泛收集信息。在眾多信息收集方法中，圖 1 中 “根據各種化合物信息進行結構推斷” 所列舉的① - ⑦等內容均可作為重要的信息來源。
例如，① - ④所涉及的化合物，在很多情況下會與未知峰具有共同的結構部分，即便只是部分相同的結構，也能夠為未知峰結構的推測提供有價值的線索。另外，⑤和⑥中登記的化合物，有相當一部分并未收錄于質譜庫中。因此，如果在這些化合物中發現有與未知峰組成一致的化合物，那么該化合物就有可能是對應未知峰的物質。當可參考的線索較少時，建議優先從⑦網絡搜索入手，獲取更多可能有用的信息。
在對未知峰 A 的結構進行推測時，以其組成式 C18H24O4 為關鍵線索，考慮到該化合物是通過熱萃取法檢測到的，基于這一檢測方式的特點，推測其很可能是丙烯酸單體。于是，以丙烯酸作為關鍵詞在網絡上進行檢索，檢索結果發現圖 5 所示的兩種化合物作為丙烯酸樹脂的原料，被多家化學制造商銷售。
圖5：未知峰A的候選化合物
隨后，嘗試將未知峰 A 的 EI 質譜與這些化合物的結構進行歸屬匹配。匹配結果顯示，如圖 6 所示，化合物 A1 能夠與許多碎片離子實現良好的匹配，而化合物 A2 的多數離子則難以與未知峰 A 的 EI 質譜進行匹配。此外，由于在未知峰 A 的 EI 質譜中，并未觀察到具有甲基丙烯酸酯結構（如化合物 A2）的化合物所特有的 m/z 69 離子，綜合這些因素，認為化合物 A1 作為未知峰 A 的結構更為妥當。
圖6：未知峰A與候選化合物A1的EI質譜歸屬
在對未知峰 B 的 EI 質譜進行檢索時發現，有許多具有三甲基苯基結構的化合物與之存在一定的匹配關系，盡管匹配率相對較低?；谶@一檢索結果推測，未知峰 B 很可能是含有三甲基苯基的化合物。于是，以組成式 C22H21O2P 和三甲基苯基作為關鍵詞進行網絡檢索，最終發現圖 7 所示的化合物被用作光聚合引發劑。
圖7：未知峰B的候選化合物
當嘗試將未知峰 B 的 EI 質譜與該化合物結構進行歸屬匹配時，如圖8所示，可以發現眾多碎片離子均可實現匹配。鑒于此處推測結構的兩種化合物均為市售產品，若在同一檢測系統中對標準品進行測量并確認，將可以獲得更為可靠的定性結果。
圖8：未知峰B與候選化合物的EI質譜歸屬
關于MassWorks 軟件
MassWorks軟件是由 Cerno Bioscience 公司開發的一款革命性的MS數據定性分析軟件，能幫助我們在低分辨率的四極桿GC/MS、LC/MS直接測定化合物的精確質量，并通過獨有的譜圖準確度概念確定出準確的分子式。MassWorks軟件同樣適用于高分率質譜（TOF、Orbitrap）的定性分析。
關于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現客戶服務價值為宗旨，以專業精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數據精確分析和管理的全面解決方案，致力于協助客戶提高分析檢測的效率和水平。主要代理產品聯系電話：010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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