几类有机化合物的金属离子加合物的电喷雾质谱行为研究

摘要

电喷雾质谱（ESI-MS），尤其是串联质谱(MS/MS)，是目前有机化合物结构鉴定必不可少的分析方法之一。在电喷雾质谱条件下，样品分子通常有三种离子化方式：质子化、去质子化以及加合金属离子。在过去的几十年里，有大量的研究报道有机化合物质子化或去质子化离子的气相裂解反应，而关于金属离子介导的有机化合物的质谱行为研究相对较少，缺乏深入和系统的研究。因此，研究金属离子介导的质谱行为对提高质谱的结构表征能力和丰富气相离子化学有着非常重要的意义。
　　本论文以几类功能有机分子为研究对象，考察其金属离子加合物在电喷雾串联质谱中的的气相离子反应以及机理，总结其裂解规律。主要内容包括以下4个部分：
　　1.碱金属离子介导的的功能有机分子的质谱裂解反应研究
　　研究了β-苯胺基二氢查尔酮和硅烷偶联剂(Si-69)在碱金属离子介导下的电喷雾质谱气相裂解反应。对β-苯胺基二氢查尔酮的质子化离子和加钠离子的碎裂进行比较，发现其加钠离子在二级质谱中发生类似麦氏重排的碎裂反应，产生更多的结构特征离子，如N-苯亚甲基苯胺的钠离子加合物（P1）和苯基乙烯醇的钠离子加合物（P2）。同时，在二级质谱图中发现具有异常质量偏移的碎片离子m/z221.2，并证实为P1的水合离子。该质量偏移是弱键结合作用和离子阱质谱仪独特的质量扫描方式共同作用的结果。硅烷偶联剂S i-69在电喷雾质谱中不容易质子化电离，但比较容易结合碱金属离子电离。在对S i-69中S4组分的[S4+Li]+碎裂研究中，发现其碎片离子的水合峰也存在类似的质量偏移现象。
　　2. Ni2+介导的卤代异构体的气相离子反应研究
　　含 NiCl2和卤代苯撑肼基二硫代碳酸甲酯（MX）的稀释溶液经电喷雾电离产生二元络合物离子[2MX–H+Ni]+，并在二级质谱中生成新的络合物离子[MX+SCH3+Ni]+。[MX+SCH3+Ni]+在三级质谱中丢失一分子CH3SH，并随后与离子阱中残留气体分子（如H2O，N2和CH3CN）缔合。值得注意的是，由于邻基效应，邻位取代的异构体络合物[Mo-X+ SCH3+ Ni]+在三级质谱中发生丢失HX反应，以及后续的溶剂化反应（与H2O和CH3CN加合）。[Mo-X+SCH3+Ni]+丢失HX的反应活性顺序为[Mo-Br+SCH3+Ni]+>[Mo-Cl+SCH3+Ni]+>[Mo-F+SCH3+Ni]+。根据特征碎片离子和产物离子的丰度差异可以很好的将MX的三组位置异构体区分开。这是研究其质子化离子碎裂所无法实现的。
　　3. Ni2+介导的甲氧基/甲基/硝基取代异构体的区分研究
　　继续采用ESI-MSn技术研究Ni2+介导的甲氧基、甲基、硝基取代苯撑肼基二硫代碳酸甲酯（M R）的碎裂反应。在三级质谱中，邻位化合物因“邻基效应”，[Mo+SCH3+Ni]+碎裂都产生了特征碎片离子，可以很容易得与间位、对位区分开。此外，间位和对位的产物离子分布也存在着显著差异。实验结果表明，Ni2+介导的取代苯撑肼基二硫代碳酸甲酯气相离子反应表现出与其质子化离子完全不同的碎裂行为，取代基模式对[M R+SC H3+N i]+的反应活性有着显著影响，从而成功实现对甲氧基、甲基、硝基取代异构体的质谱区分。
　　4.过渡金属离子介导的手性药物的质谱区分研究
　　以手性药物—利伐沙班为目标化合物，引入手性参比配体（re f*）和过渡金属离子（MII），形成非对映三元络合物离子，运用动力学方法，研究其配体竞争丢失反应，实现手性异构体的快速区分及定量。在低能量碰撞下，三元络合物离子[MII(ref*)2(AS/R)－H]+竞争丢失一分子参比配体或一分子分析物。研究表明，当以L-色氨酸为手性参比配体，CuII为金属离子时，R型和S型的三元络合物离子的二级碎片离子丰度差异较大，Rchiral=2.06，成功区分了利伐沙班异构体，并且可以对其 ee值进行快速定量。该质谱方法简单有效，可以用于利伐沙班的快速定性定量分析。

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第一章 绪论

1.1 电喷雾质谱技术简介

1.3 有机分子金属离子加合物的电喷雾质谱研究

1.4 电喷雾质谱动力学方法

1.5 量子化学计算在质谱解析中的应用

1.6 本章小结

1.7 参考文献

第二章 碱金属离子介导的功能有机分子的质谱碎裂反应研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

2.5 参考文献

第三章 Ni2+介导的卤代苯撑肼基二硫代碳酸甲酯气相离子反应研究及其在位置异构体区分中的应用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

3.5 参考文献

第四章 Ni2+介导的气相离子反应研究在甲氧基（或甲基、硝基）取代苯撑肼基二硫代碳酸甲酯异构体区分中应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

4.5 参考文献

第五章 电喷雾质谱动力学方法区分利伐沙班及其对映异构体

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

5.5 参考文献

全文总结

硕士期间工作成果

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