液相色譜(Liquid Chromatography,LC)-核磁共振(Nuclear Magenetic Resonance,NMR)/質譜(Mass spectrometry,MS)聯(lián)用系統(tǒng),是21世紀以來現(xiàn)代分析化學聯(lián)用技術發(fā)展的重要成果。該聯(lián)用技術整合了高效液相色譜對復雜樣品體系中有機化合物高效分離、質譜對有機化合物的高效靈敏檢測以及核磁共振技術對有機化合物強大的結構解析能力等優(yōu)點,該技術自推出以來,已被成功用于天然產物化學、藥物雜質定性分析能研究領域。眾多成功的案例顯示該技術強大的分析能力,以及廣闊的應用前景。
目前,液相色譜、質譜和核磁共振是現(xiàn)代分析化學的重要分析技術,商品化的譜儀已廣泛用于科學研究、工業(yè)生產的產品質量控制與質量監(jiān)管等領域。液相色譜儀、液相色譜-質譜聯(lián)用和核磁共振譜儀通常安裝在不同的實驗室,作為不同的儀器系統(tǒng)單獨使用。
圖1 LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)構造圖
在儀器配置上,現(xiàn)代LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)由高效液相色譜系統(tǒng)(LC)、在線固相萃取(SPE)、質譜(MS)與核磁共振(NMR)等四個獨立的儀器組成。在實際使用中,可根據研究目的和不同實驗需求分別進入LC、NMR、LC-MS、LC-DAD-SPE-NMR、LC-SPE-NMR/MS等工作模式,從而發(fā)揮不同的實驗效能。
LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)實際上中四種譜儀的組合。除在線固相萃取儀相對少見外,液相色譜和質譜儀與常規(guī)實驗室的譜儀完全相同,僅核磁共振在配置上有差異。因超低溫探頭較常溫探頭具有更高的靈敏度,因此本LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)推薦使用配備超靈敏低溫探頭的核磁共振譜儀,以及適用于聯(lián)用使用的插件。理論上講,在配備超低溫探頭核磁共振譜儀的實驗室,增加在線固相萃取儀和聯(lián)用插件等配置,可將現(xiàn)有設備擴展為LC-DAD-SPE-NMR聯(lián)用。
目前LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)主要用于復雜樣品體系中微量組分的定性分析,如藥物中微量雜質分析,植物化學等研究領域。
LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)的實驗應用一般遵循以下程序。1、建立重現(xiàn)性良好的復雜樣品體系的液相色譜分離方法,讓盡可能多的色譜峰可到良好分離。2、采用LC-MS工作模式以優(yōu)化后的液相色譜條件對復雜樣品進行分析,結合文獻及標準品對色譜中色譜峰進行初步化學結構推測,包括已知和未知的色譜峰。3、采用LC-DAD-SPE-NMR模式,對需要NMR數據進行有機化學結構解析的色譜峰進行進行多次固相萃?。⊿PE)。根據化合物性質的差異,選用不同吸附填料的固相萃取柱。4、氮氣吹干萃取目標色譜峰的固相萃取柱,然后以氘代試劑(如CD3CN)洗脫固相萃取柱,并通過毛細管將溶解有目標組分的溶液轉移至核磁譜儀內。5、對樣品溶液進行NMR測試,包括一維與二維NMR譜的采集。6、MS和NMR數據綜合解析色譜峰化學結構。此程序適用于藥物研究領域主要用于微量雜質組分的定性分析。
在植物化學研究領域,LC-NMR/MS系統(tǒng)還有擴展性的應用。通過LC-DAD-SPE-NMR實驗,鑒定色譜中強度較高的色譜峰化學結構。對確定結構的色譜峰進行質譜分析(二級質譜),了解化合物的質譜特征(質譜裂解規(guī)律)。根據掌握的化合物質譜特征對更低強度的同類型化合物的色譜峰進行基于質譜技術的結構鑒定,更充分地認識植物化學成分,有助于植物化學的深入研究。
LC-NMR/MS聯(lián)用系統(tǒng)購置費用高,對實驗操作人員的實驗技能較高,限制了該技術的應用。該聯(lián)用系統(tǒng)購置費用高昂,常規(guī)實驗室難以承受。最重要的是該聯(lián)用系統(tǒng)對實驗操作人員要求較高,要求實驗人員具有液相色譜、質譜和核磁共振波譜學基本理論知識,熟練質譜和核磁共振波譜實驗技能,以及利用質譜和核磁共振波譜進行化學結構解析的能力。
實驗案例1 卡巴它賽降解雜質結構分析
卡巴它賽注射液微量雜質分析。卡巴它賽是治療前列腺癌的一種化學半合成紫杉烷類化合物,最早由賽諾菲公司研發(fā),于2010年6月獲美國FDA批準上市。某制藥公司在仿制該藥的過程中,在注射液質量控制階段中發(fā)現(xiàn)未知雜質色譜峰,而原料藥中并無該雜質峰,初步判斷為生產工藝中產生該雜質。采用高分辨質譜技術發(fā)現(xiàn),未知雜質色譜峰與API卡巴它賽具有質量分子量,判斷為同分異構體,但查閱文獻未見該雜質的任何文獻報道。最終,采用LC-NMR/MS聯(lián)用技術,采集一維與二維NMR譜,確定雜質結構,推測為卡巴它賽中六元環(huán)重排產生的雜質。
圖2 卡巴它賽注射液液相色譜圖