在法医鉴定中如何使用单四极杆GC／MS鉴定未知物的分子式

　　在法医分析中，四极杆质谱已经成功地用于鉴定未知化合物，但前提是候选化合物可以缩小到具有已知或可获得的参考质谱图的化合物列表中。当可能的候选化合物列表不容易缩小（即鉴定“真正的未知物”）时，通常使用高分辨质谱（如Orbirap和FT-ICR）解决。虽然高分辨率质谱可以提供足够的信息来确定纯的或分离良好的化合物的分子式，但这种仪器的高昂成本是将高分辨率质谱技术引入每个实验室的限制因素。

　　在下面的内容中，将演示MassWorks软件与四极杆GC-MS结合使用，在法医分析中获得“真正未知物”的分子离子和碎片离子的化学式，为高分辨质谱分析供了可行的低成本替代方案。

　　实验

　　使用Agilent 单四极杆GC/MS采集样品数据，调谐气PFTBA 作为校正标样用于GC/MS的精确质量校正和谱图准确度（Spectral Accuracy）校正。

　　MassWorks校正PFTBA的结果如图1所示，PFTBA的15个标准离子的质量误差均在10mDa以内，谱图准确度大于98%。

图1：MassWorks校正PFTBA标准离子的结果

　　1. MassWorks准确性验证

　　三种法医感兴趣的染料被选为验证标样，以验证MassWorks软件的功能。化合物信息如图2所示。

图2：三种染料，用于MassWorks的功能验证

　　MassWorks软件测定的MAAQ的分子式如图3所示结果，测定的精确质量数 m/z = 237.0763，正确的分子式C15H11NO2排在10个候选结果的第1位，其质量误差为 2.68 mDa，分子式的同位素谱图准确度为99.11%。

图3：MassWorks软件测定的MAAQ分子式结果

　　MassWorks软件测定的Indigo的分子式如图4所示结果，测定的精确质量数 m/z = 262.0623，正确的分子式C16H10N2O2排在10个候选结果的第1位，其质量误差为 11.93 mDa，分子式的同位素谱图准确度为98.13%。

图4：MassWorks软件测定的Indigo分子式结果

　　MassWorks软件测定的Leucogentian Violet的分子式如图5所示结果，测定的精确质量数 m/z = 373.2361，正确的分子式C25H31N3排在候选结果的第1位，其质量误差为 15.688 mDa，分子式的同位素谱图准确度为98.686%。

图5：MassWorks软件测定的Leucogentian Violet分子式结果

　　2. 盲样测试

　　第一个未知物“A42”的平均质谱图上质量最重的离子 m/z =191.1337（如图6）。m/z 191 相对于 m/z 190的峰强度太大，不可能是[M +1]同位素峰，这表明m/z =190.1202 离子是由 m/z 191丢失一个氢产生的。

图6：未知物A42的高质量端的质谱图

　　在MassWorks软件中对 m/z =191.1337离子进行CLIPS分析，得到的分子式结果如图7所示，通过谱图准确度排序，我们可以将分子式锁定在前3个分子式。

图7：未知物A42的分子式分析结果

　　A42的红外光谱分析表明其存在酰胺官能团，因此候选分子式只剩下C7H17N3O3和C12H17NO。接下对主要的碎片离子 m/z 119和 m/z 91进行分析，通过碎片的化学式，我们可以排除了第一个分子式C7H17N3O3，因为它不可能碎裂产生这些碎片离子。因此最终可以确定分子式为C12H17NO，A42最终的鉴定结果为DEET（避蚊胺）。

图8：MassWorks测定的未知物A42的主要碎片离子的化学式

图9：未知A42的质谱图

　　第二个未知物的分子式测定结果见图10，确定的分子式为C9H11NO2，最终的鉴定结果为Benzocaine（苯坐卡因）。

图10：未知物2的分子式分析结果

图11：未知物2的质谱图及碎片离子结构式

　　第三个未知物的分子式测定结果见图12，确定的分子式为C21H22N2O2，最终的鉴定结果为Strychnine（马钱子碱）。

图12：未知物3的分子式分析结果

　　3. 结论

　　MassWorks软件采用了一种新颖的方法，可以在普通的单四极杆质谱仪上显著提高质量精度。MassWorks可以帮助研究人员在标准的GC-EI-MS仪器上直接确定分子离子和碎片离子的化学式，使得低分辨质谱不再局限于已知或靶向化合物的鉴定，可用于更全面的未知物鉴定分析，在一些应用中替代复杂或昂贵的高分辨质谱仪器。该软件已被证明可以显著提高确定分子式、结构和未知化合物信息的速度和简单性。

　　关于MassWorks 软件

　　MassWorks软件是由 Cerno Bioscience 公司开发的一款革命性的MS数据定性分析软件，能帮助我们在低分辨率的四极杆GC/MS、LC/MS直接测定化合物的精确质量，并通过独有的谱图准确度概念确定出准确的分子式。MassWorks软件同样适用于高分率质谱（TOF、Orbitrap）的定性分析。

　　关于绿绵科技

　　绿绵科技是Cerno Bioscience公司在中国区的总代理商，负责Cerno公司旗下的MassWorks、GC/ID 等产品市场推广、销售、售前/售后技术支持、应用支持。