以質量解決

Katherine K. Stenerson

Reporter US Volume 26.5

katherine.stenerson@sial.com

Introduction

由於存在龐大的 GC-MS 光譜庫，GC-MS 成為分析未知物和複雜混合物的強大工具，讓許多化合物的鑑定成為可能。在包含許多峰的複雜混合物中，質量碎片模式的差異可用來分辨色譜無法分辨的兩個峰。質譜檢測器 (MSD) 獨有的這種能力通常被稱為 「質量解析」。

在標準的 GC 檢測器（如 FID）上，針對色譜峰獲得的數據是二維的，即由時間與反應組成。在 MSD 的情況下，每個色譜峰的資料可以視為三維資料。它由時間 vs. 反應 vs. 質量與電荷離子或 m/z 組成。MSD 可通過連續掃描質量範圍（掃描模式）獲得 m/z 數據，從而獲得每個色譜峰的質譜，或通過監測選擇性離子（SIM 模式）獲得 m/z 數據。在後者的情況下，由於 MSD 並未掃描質量範圍，因此無法取得每個色譜峰的質譜。

半揮發性標準化合物的總離子電流 (TIC) 色譜圖列於 圖 1。突出顯示的兩個特定區域代表色譜解析的峰對：苯並(b)荧蒽/苯並(k)荧蒽，以及色譜解析的峰對：雙(2-氯異丙基)醚/2-甲基苯酚。我們將說明為何前者必須透過色譜解析，而後者則可以透過質量解析。

圖 1. 半揮發性標準 (28471-U) 的 GC-MS 分析的 TIC 色譜圖

在掃描模式下使用 MSD 時，通常透過監測分析物質譜中特定離子的反應來進行定量。在許多情況下，此離子稱為 「定量離子」，是質譜中含量最高的離子。其他含量較少的離子也可能會被監控，以協助正確辨識被分析物質。這些離子通常稱為「限定」離子，不會用於峰值的定量。在定量過程中，定量離子會從 TIC 色譜圖中萃取出來。其結果稱為 「萃取離子電流 」或 EIC 色譜圖。這在 圖 2 圖 1中 TIC 色譜中顯示的苯並(b)荧蒽和苯並(k)荧蒽峰值中得到了證明。這些化合物是同分異構體，具有相同的質譜。因此，在相關保留時間視窗內的定量離子 m/z 252 的 EIC 色譜圖顯示出兩個峰。因此，必須對這些峰進行色譜解析，才能準確地進行識別和定量。

圖 2. 苯並(b)和苯並(k)荧蒽異構體的 m/z 252、保留時間窗口的 EIC 色譜圖

在雙(2-氯異丙基)醚和2-甲基苯酚的情況下，這兩個峰在色譜上是無法分辨的。然而，每種化合物的質譜都是不同的，因此可以選擇獨特的定量離子，這樣在 EIC 色譜圖的相關保留時間窗口中產生的峰值就是每種化合物特有的。這兩種化合物的庫譜見於 圖 3。每個 MS 光譜中出現的最大離子或基峰可被選作定量離子，因為它們在兩種化合物中並不共通。在雙（2-氯異丙基）醚的情況下，這是 m/z 45，而在 2-甲基苯酚的情況下，這是 m/z 108。

圖 3. 雙(2-氯異丙基)醚(左)和 2-甲基苯酚(右)的圖庫光譜

在這些化合物的保留視窗中，每個離子的 EIC 色譜圖都會產生一個單峰（圖 4），可用於準確定量每個化合物。如果選擇兩個光譜共用的一個離子，例如 m/z 77，則在 EIC 色譜圖中仍會得到一個單峰，但它現在代表兩個被分析物。這是一個例子，說明如何透過選擇獨特的離子，以質量來分辨共質峰。

圖 4. 雙(2-氯異丙基)醚和 2-甲基苯酚的 m/z 45 和 m/z 108 的 EIC 色譜圖、保留時間視窗

圖 5. 二(2-氯異丙基)醚和 2-甲基苯酚的 m/z 77 的 EIC 色譜圖、保留時間視窗

Conclusion

我們展示了「以質量分辨峰值」的意義，這是質譜探測器特有的能力。這可簡化色譜方法的開發，允許在各自的質譜中具有獨特離子的峰值共溶，並將焦點縮小到那些涉及具有類似質譜的化合物（如異構體）的共溶。在色譜共振的情況下，為每個被分析物質選擇定量離子時應注意確保沒有共振峰的干擾。如果無法選擇獨特的離子，則必須修改 GC 方法，以便在色譜上解析受影響的峰。這可以透過修改分析條件，或使用具有不同選擇性的 GC 色譜柱來達成。