安非他命的 MSTFA/MSTFA-d9 衍生化，用於 GC/MS 檢測和鑑定

以下內容是在外部來源的協助下使用 Sigma-Aldrich 產品產生的。
Dieter Urbach，Bundeskriminalamt (BKA)，KT 12 - Zentrale Analytik II，65173 Wiesbaden，Germany

引言

脱芳烃，尤其是硅烷化，通常用于使用 GC-MS 识别和量化已知和未知化合物。它不僅限於小分子。即使是縮氨酸也可以進行硅烷化，尤其是當需要引入氘的時候¹ 。 N-甲基-N-(三甲基硅基)三氟乙酰胺 (MSTFA) 是一種用途非常廣泛的試劑，因為它可以用來衍生有機化合物中常見的許多官能基。它的作用原理是附著一個非極性的三甲基硅烷基 (TMS) (圖 1)。在大多數情況下，TMS 衍生物的沸點比母體化合物低，因此可以在較低的溫度下進行 GC 分析。這降低了化合物在注入器或色譜柱上因熱引起衰變的可能性。若要進行定量分析，建議使用催化劑^2-4.

.

圖 1. 所示為羥基 (矽烷化) 與 MSTFA 醇 (R-OH) 的反應，但反應也適用於 R-COOH、R=NH、R-NH2、R-SH

使用氚代 MSTFA (MSTFA-d₉) 進行化合物鑑定
9) 有助於克服這個問題，因為每衍生一個官能基，MSTFA-d₉ 衍生物的分子質量正好增加 9 個質量單位。因此，考慮到 MSTFA/MSTFA-d₉ 圖譜中的質量偏移，就可以計算出原始化合物的分子質量。

圖 2  顯示在 SLB™-5ms 色譜柱上使用 GC-MS 分析安非他命 (α-甲基苯乙胺) 的質譜。伯胺和仲胺通常會產生 [M-1]+l 離子，這會造成分子質量的誤判，無法辨識含氮化合物。安非他命也會產生不具特異性和模糊的主要碎片；44 m/z 可以同時匹配胺和醛 (圖 2，頂端)。經 MSTFA 衍生後，質譜（圖 2，中）顯示出典型的 TMS 衍生物片段（TMS 損失甲基），而目標化合物苯丙胺則可根據片段質量 192 m/z 計算出完整的分子（192+15 m/z=207 m/z，TMS-苯丙胺）。

使用 MSTFA-d₉ ，192 m/z 的碎片離子移動了 6 個質量單位至 198 m/z，9 個質量單位至 201 m/z（圖 2，底部）。第一次位移表示附著了一個 TMS 基團。9 個質量單位的偏移與苯丙胺結構脂肪鏈中甲基鍵的裂解有關，並提供了有關碎片機制的其他資訊。

圖 2. 安非他命 (上)、TMS-安非他命 (中) 及 TMS-d9-Amphetamine (下) 的質譜圖

Derivatization
程序：	將 1 mg 樣品溶於 270 µL MSTFA（或 ~10 µg 樣品溶於 25 µL MSTFA-D9）。 在 70 °C 下加熱 10 分鐘。  加入 30 µL 吡啶。 在 70 °C 下加熱 10 分鐘。 必要時用氯仿稀釋溶液。
色譜柱：	SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm, 0.25 µm (Product No. 28471-U）
烤箱：	40°C到300°C，26分鐘（10分鐘）
載氣：	氦氣，1 mL/分鐘

圖3 顯示了MSTFA衍生化對SLB-5ms GC色譜柱上的色譜結果的影響。儘管樣品中存在其他物質，但未充分衍生化的苯丙胺首先洗脫，其次是其 TMS 衍生物。此範例說明衍生化如何用來改變保留或選擇性，以檢測通常可能與樣品基質或樣品中其他成分共凝集的未知化合物。

圖 3. 安非他命和 TMS-Amphetamine 的 GC-MS 色譜圖（TIC、EIC） 條件與圖 2 相同

摘要

目前大多數的 GC-MS 系統都配備了質量解析度有限的單四極子質量分析儀。它們無法像三重四極管或離子阱質量分析儀那樣獲取 MS/MS 或 MSn 圖譜，因此特別適用於本文所述的 MSTFA/MSTFA-d₉ 衍生化。不需要改變電離技術（如化學電離）來獲得分子質量，也不需要執行額外的 MS/MS 實驗來闡明片段或分子的結構和組成。

MSTFA 和 MSTFA-d₉ 的另一個優點是其相應衍生物的色譜特性具有可比性。TMS 和 TMS-d₉ 衍生物在相同的時間窗內洗脫。氚代化合物可能會提前幾秒鐘洗脫。因此，研究人員可以利用化合物的保留時間來尋找和鑑定目標化合物，即使是在低濃度水平。

參考資料

1. Spengler B, Lützenkirchen F, Kaufmann R. 1993. On-target deuteration for peptide sequencing by laser mass spectrometry. Org. Mass Spectrom.. 28(12):1482-1490. https://doi.org/10.1002/oms.1210281220

2. Donike M. 1969. N-Methyl-N-trimethylsilyl-trifluoracetamid, ein neues Silylierungsmittel aus der reihe der silylierten amide. Journal of Chromatography A. 42103-104. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(01)80592-6

3. Donike M, Zimmermann J. 1980. Zur Darstellung von Trimethylsilyl-, Triethylsilyl- und tert.-Butyldimethylsilyl-enoläthern von Ketosteroiden für gas-chromatographische und massenspektrometrische Untersuchungen. Journal of Chromatography A. 202(3):483-486. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(00)91836-3

4. Smith R. 1994. Handbook of derivatives for chromatography?second edition K. Blau and J. Halket (editors), Wiley, Chichester. 1993. Pages: xxii + 369. £65.00. ISBN 0-471-92699-x.. Talanta. 41(10):1743-1743. https://doi.org/10.1016/0039-9140(94)80039-1

5. McLafferty FW, Ture?ek F. 1995. Interpretation von Massenspektren. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39849-0