四级杆 - 静电场轨道阱质谱仪 Q-Exactive 在微量杂质检查中的应用 MassFrontier fish 功能快速筛查和鉴定噻虫嗪中相关杂质 刘甜赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 Application Notes CM 前言农药杂质检查是农药产品质量控制的重要组成部分,

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1 四级杆 - 静电场轨道阱质谱仪 Q-Exactive 在微量杂质检查中的应用 MassFrontier fish 功能快速筛查和鉴定噻虫嗪中相关杂质 刘甜赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 Application otes CM12 1. 前言农药杂质检查是农药产品质量控制的重要组成部分, 其中有害杂质的鉴定和监控则对于环境安全和人类健康具有重要意义 Q Exactive 将高性能四级杆与高分辨 Orbitrap 技术相结合, 可提供准确的一级质谱信息以及高质量的二级质谱图 配合 Mass Frontier 7. 软件进行质谱碎片归属以及 特征碎片筛查 ( Fragment Ion Search, FISh) 功能, 真正实现了农药有关物质的快速筛查鉴定 O Ο 2 Ν C 8 H 1 Cl 5 O 3 S S Cl 离子源 :HESI-II, 离子源极性 : 正负切换喷雾电压 :3.5KV(+)/3.2KV(-); 鞘气压 ( 2 ):35 arb; 图 1. 主成分噻虫嗪结构式 辅气压 ( 2 ):1 arb; 毛细管柱温度 :35 ; 2. 实验方法 气化温度 :3 ; 2.1 仪器 : 扫描模式 : 一级全扫描 (Full Scan, 1~1) 与数据依赖 质谱仪 :Q Exactive 质谱仪 性二级质谱扫描 (ddms 2 ); 液相色谱仪 :Ultimate 3 UHPLC 系统 分辨率 :7, ( 一级质谱 ) & 17,5 ( 二级质谱 ) 2.2 测试参数 : 色谱柱 :Hyper Gold C18 (1 2.1mm, 3μm) 碰撞模式 : 高能量碰撞解离 (HCD) 碰撞能量 :CE3,Stepped CE5% 柱温 :3 2.3 样品配制 : 流动相 : 甲醇 /.1% 甲酸水 精密称定 1mg 噻虫嗪原料药, 溶于甲醇配得 1mg/mL 储备 流速 :.3 ml/min 液 将储备液用甲醇稀释 1 倍, 作为分析样本 进样量 :1 μl 梯度 : 时间 (min) 甲醇 (%)

2 2 3. 结果与讨论 3.1 Q-Exactive 四级杆 - 静电场轨道阱质谱仪针对有关物 质检查的应用优势 正负切换模式 Q-Exactive 真正实现了高分辨质谱正负离子模式快速切换扫描, 有效提高了未知化合物的测定效率 RT: uau PDA ESI+ TIC ESI- TIC Time (min) L: 2.63E6 Spectrum Maximum nm= PDA thiamethoxam-3 L: 7.E1 TIC F: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] MS bg_thiamethoxam- 3_pos L: 1.18E9 TIC F: FTMS - p ESI Full ms [1.-1.] MS bg_thiamethoxam- 3_neg 图 2. 噻虫嗪样本在正负切换模式下测定所得 PDA 色谱图及总离子流图 ( 经空白背景扣除处理 ) 高质量精度正负离子模式质量偏差均小于 1 ppm( 外标法, 测试样品 Q-Exactive 可在测定样品期间稳定保持良好的质量精度, 过程中未校机 ), 帮助您快速确定未知物质质量信息 Q-Exactive 可在测定样品期间稳定保持良好的质量精度, 正负离子模式质量偏差均小于 1 ppm( 外标法, 测试样品过程中未校机 ), 帮助您快速确定未知物质质量信息 C 8 H 11 O 3 5 Cl S ppm C 8 H 11 O 3 5 Cl S -. ppm 正离子模式 实测质谱图 理论质谱图 L: 4.79E9 Thiamethoxam-3#497 RT: 5.23 AV: 1 T: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] L: 6.42E5 C 8 H1 O 3 5 Cl S +H: C 8 H11 O 3 5 Cl 1 S 1 pa Chrg C8 H9 O 3 5 Cl S ppm C 8 H3 O 2 9 Cl ppm C8 H9 O 3 5 Cl S. ppm 负离子模式 实测质谱图 理论质谱图 L: 1.81E5 Thiamethoxam-3#486 RT: 5.12 AV: 1 SB: , T: FTMS - p ESI Full ms [1.-1.] L: 6.43E5 C8 H 1 O 3 5 Cl S +H: C8 H 9 O 3 5 Cl 1 S 1 pa Chrg 图 33. 正负切换模式下主成份一级质谱图 高质量 MS 2 图谱 HCD( 高能量碰撞,High Energy Collision) 可提供丰富碎片离子信息, 提高物质定性效率 Thiamethoxam-ddms2-pos #216 RT: 5.1 AV: 1 L: 6.7E6 F: FTMS + p ESI d Full ms @hcd3. [ ] C 4 H 3 ClS ppm C 8 H 11 O 4 S ppm 9

3 高质量 MS 2 图谱 HCD( 高能量碰撞,High Energy Collision) 可提供丰富碎片 离子信息, 提高物质定性效率 Thiamethoxam-ddms2-pos #216 RT: 5.1 AV: 1 L: 6.7E6 F: FTMS + p ESId Full ms @hcd3. [ ] C 4 H 3 ClS ppm C 8 H 11 O 4 S ppm C 7 H 9 4 S.267 ppm C 6 H ppm C 6 H 6 3 S.4294 ppm C 8 H 11 O 4 ClS ppm C 8 H 11 O 3 5 ClS ppm 图 4. 主成分正离子模式下二级质谱图 宽动态范围 Q-Exactive 可精确测定不同丰度离子的质量数, 动态范围大于 1e 3, 保证了低响应值成分的准确检出 Thiamethoxam-3 #493 RT: 5.19 AV: 1 L: 5.63E9 T: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] C 8 H11 O 3 5 Cl S ppm 1 红框部分放大 Thiamethoxam-3 #493 RT: 5.19 AV: 1 L: 2.12E6 T: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] C 6 H7 2 S ppm C 8 H11 O4S ppm 图 5. 不同丰度离子精确质量数比较 3.2 噻虫嗪有关物质检查通过正负切换模式下测试噻虫嗪原料药样本, 测得主成分二级质谱图 ( 图 4) Mass Frontier 7. 软件可直接导入目标化合物结构, 在完成母离子电离模式 断裂原理等选择后, ( 图 6) 可快速完成化合物质谱碎片生成的推测 ( 图 7) Mass Frontier 7. 软件可通过直接导入液质测试原始数据文件 (.raw) 建立化合物 多级质谱图树 (Spectral Tree), 并可完成目标化合物二级质谱碎片的自动归属,( 图 8) 从而实现化合物质谱断裂规律快速分析

4 4 直接导入目标化合物结构 在完成母离子电离模式 断裂原理等选择后 图 6 可快速完成化合物质谱碎 Mass Frontier 7. 软件可通过直接导入液质测试原始数据文件.raw 建立化合物 多级质谱图树 片生成的推测 图 7 Spectral Tree 并可完成目标化合物二级质谱碎片的自动归属 图 8 从而实现化合物质谱断裂规律快 Mass Frontier 7. 软件可通过直接导入液质测试原始数据文件.raw 建立化合物 多级质谱图树 速分析 Spectral Tree 并可完成目标化合物二级质谱碎片的自动归属 图 8 从而实现化合物质谱断裂规律快 速分析 Different fragmentation mechanisms are available Different fragmentation mechanisms are available Fragmentation Library Fragmentation Library 图 6 Mass Frontier 7. 结构编辑界面 图 6. Mass Frontier 7. 结构编辑界面 图 6 Mass Frontier 7. 结构编辑界面 图 7 Mass Frontier 7. 化合物质谱碎片推测界面 图 7 Mass Frontier 7. 化合物质谱碎片推测界面 图 7. Mass Frontier 7. 化合物质谱碎片推测界面 图 8 Mass Frontier 7. 自动完成目标化合物二级碎片归属 图 8. Mass Frontier 7. 自动完成目标化合物二级碎片归属 完成主成分噻虫嗪质谱断裂规律分析后 将主成分的特征碎片导入 FISh 模块 图 9 快速搜索与噻 虫嗪结构相关的杂质 图 1

5 5 完成主成分噻虫嗪质谱断裂规律分析后, 将主成分的特 征碎片导入 FISh 模块,( 图 9) 快速搜索与噻虫嗪结构相 关的杂质 ( 图 1) 图 9. Mass Frontier 7. 导入特征碎片进行 FISh 处理 View corresponding XIC & MS n View corresponding XIC & MS n Search result Search result 图 1. Mass Frontier 7. FISh 处理结果 以 1 号杂质为例说明杂质结构鉴定过程 D:\data\ THHG\Thiamethoxam-4 212/1/15 9:19:49 RT: Time (min) L: 1.34E9 Thiamethoxam ESI+ XIC Thiamethoxam-4 #531 RT: 5.56 AV: 1 L: 6.86E7 T: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] Thiamethoxam MS C8 H11 O 3 5 Cl S ppm RT: Insource dissociation fragment ion Time (min) L: 3.29E7 = F: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] MS Thiamethoxam-4 = F: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] MS Thiamethoxam-4 Impurity ESI+ XIC Thiamethoxam-4 #747 RT: 7.82 AV: 1 L: 3.26E7 T: FTMS + p ESI Full ms [1.-1.] C8 H 11 O 2 3 Cl S ppm Impurity MS

6 6 D:\data\...\Thiamethoxam-ddms2-pos 212/1/12 18:56:28 Thiamethoxam-ddms2-pos #2185 RT: 5.28 AV: 1 L: 2.34E8 F: FTMS + p ESI d Full ms @hcd3. [ ] C4 H3 Cl S.8862 ppm C8 H 11 O4 S.3418 ppm Thiamethoxam MS C7 H9 4 S ppm C6 H7 2 S C 5 H 4 O2Cl S C6 H ppm C 3 H 3 2 S C7 H11 O4S ppm ppm ppm ppm Thiamethoxam-ddms2-pos #325 RT: 7.82 AV: 1 L: 1.31E7 F: FTMS + p ESI d Full ms @hcd3. [5.-27.] C5 H4 O2 Cl S.2324 ppm Impurity MS C4 H3 Cl S C 4 H7 O ppm C5 H6 2 Cl S.8522 ppm ppm C8 H11 O 2 3 Cl S ppm 图 号有关物质提取离子流图 一级质谱图以及二级质谱图 由一级质谱信息可知,1 号有关物质在正离子模式下准分子离子峰测定值为 , 推测其元素组成为 C 8 H 11 O 2 3 ClS +, 与主成分相比分子式相差 2 O 分析其二级质谱图,1 号有关物质具有多个与主成分相同的碎片 离子, 表明其结构与主成分相似 噻虫嗪在二级质谱断裂过程中会发生特征的 O 2 中性丢失, 而 1 号有关物质并没有此类碎片产生, 故推测 1 号有关物质结构如图 12 所示 O S Cl O 图 号有关物质结构式 运用相同方法, 在测试样本中检测到 9 种主要杂质, 详 情见表 1

7 表 1. 噻虫嗪主要有关物质 编号 保留时间 (min) 推测分子式 实测值 理论值 质量精度偏差 (ppm) 离子模式 C8 H1 O2 3 Cl S 正 正 C4 H8 O 负 C8 H1 O3 5 S Cl 正 Application otes CM C12 H13 O4 6 Cl S C4 H4 O2 3 Cl S 正 负 正 负 C8 H11 O 4 Cl S 正 C8 H1 O2 3 Cl S 正 8 7. C6 H8 O2 5 Cl S 正 负 C7 H8 O3 5 Cl S 正 4. 结论应用 Q Exactive 对噻虫嗪原料药进行测试, 结合 Mass Frontier 7. 软件快速筛查鉴定了 9 种主要有关物质, 展现了 Q Exactive 在杂质鉴定方面强大的应用优势 Q Exactive 使用 Orbitrap 质量分析器, 不仅具备超高分辨率, 更提供了良好的质量精度 双曲面四级杆质量过滤器提高母离子选择性和离子传输效率, 为高质量 高重复性的二级质谱图提供保障 Q Exactive 真正实现了高分辨质谱正负离子模式快速切换, 有效提高了定性测试效率 Q Exactive 良好的扫描速度完全适应与 UHPLC 联用的要求 本次测试采用正负切换模式, 一级全扫描通道采用 7, 分辨率, 测试质量偏差均小于 1ppm( 外标法 ) Mass Frontier 7. 为高分辨多级数据处理提供极大便利, 一方面通过丰富的质谱断裂机理库合理推测化合物可能的碎片离子及其产生途径 ; 另一方面通过强大的数据处理功能和 FISh( 特征碎片搜索 ) 功能, 由大量质谱信息中快速筛选出有用信息, 找到结构相关化合物, 并完成其结构鉴定 赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 免费服务热线 : ( 支持手机用户 ) A_CM12

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