הקדמה: האתגר האנליטי של אלזיודות סטרקטיבית

בכימיה אנליטית מודרנית, קביעת המבנה המולקולרי של תרכובת לא ידועה נותרה אחת המשימות התובעניות ביותר.אם הדגימה נובעת מתגובה סינתטית, תמצית מוצר טבעית, זיהום סביבתי, או תנופה פרמצבטית, תהליך זיהוי הזהות הכימית המדויקת שלו דורש שילוב של שיטות הפרדה וזיהוי.

עקרונות יסוד של Chromatography ו- Spectroscopy

הפרדה Chromatographic

Chromatography מפריד את הרכיבים של תערובת המבוססת על חלוקה שונה בין שלב נייח (סולי או נוזל נתמך על מוצק) ואת שלב נייד (גז או נוזל) מולקולות אנאליות לנסוע דרך העמודה במחירים שנקבעו על ידי זיקה שלהם לכל שלב.הפרדה זו חיונית כי שיטות ספקטרוסקופיות מוחלות תערובת לא פתורה לייצר חפיפה כי הם סימנים קשים מאוד אנליסטים טהורים או פרדוקסליטרה-מדומים הוא מאוד.

גילויים ספציפיים וזיהוי

טכניקות ספציפיות-קוסקופיות בודקות כיצד מולקולות אינטראקציה עם קרינה אלקטרומגנטית או שדות חשמליים/מגנטיים.השיטות הנפוצות ביותר לספקטרום הספקטרום כוללות:

  • (ב) ⁇ :0) ממצה של ספקטרונומטריה (MS): ההרחבה 1 (Ionize מולקולות ומנטרת את יחסי המסה-לטעון שלהם.ד דפוסי הגילוח חושפים משקל מולקולרי, נוסחה אמפירית ומידע תת-הוריי.
  • (ב) ⁇ (ה) ⁇ :0) ⁇ (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (הראשונה) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ (UV-Vis) Spectroscopy:cioFLT:1 Shows e-transments אשר מצביעים על הדבקה ו chromophores.

כאשר הגלאים האלה ממוקמים בתור עם מערכת chromatographic, הם מתעדים באופן קבוע את הספקטרום כמו הרכיבים המפוזרים, יצירת סביבה עשירה בנתונים שהיא אידיאלית עבור טיהור מבני.

טכניקות היפנוזה חיוניות עבור אלזיודות סטרקטיבית

גז Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)

(G-MS) הוא ככל הנראה הטכניקה המומשת ביותר.הדגימה היא מבוזרת ונושאת עמודה קפילארית על ידי גז לארטי (בדרך כלל helium) כתרכובות אלטה, הם נכנסים לספקטרום המסה, שבו אלקטרון סגולה (EMS) או ion כימי (CI) מייצר סדקים.

Chromatography נוזלי -Mass Spectrometry (LC-MS)

עבור תרכובות לא-וולנטיות, קוטביות או תרכובות מעבדה תרמיות, LC-MS הוא הטכניקה של בחירה. ביצועים גבוהים של צ'רומטולוגיה נוזלית (HPLC) או אולטרה ביצועים גבוהים של כרומוזומטולוגיה נוזלית (UHPLC) מפריד את התערובת, ואת eluent הוא הציג לתוך ספקטרום המסה באמצעות ממשק כגון אלקטרו-סורג 'תתתתתתתתתתתתתתת (ES) או לחץ אווירי תיבות מולקולרית (MS) מספק עוד חומר מדויק יותר) ו-ממד מולקולרית (MS) ו-מקצוץ (MS-ממד מולקולרית (MSD) מספק מדדים מדויק יותר).

כורכומטרוגרפיה נוזלית - Nuclear מגנטית Resonance (LC-NMR)

(LC-NMR היא שיטה רבת עוצמה אך תובענית מבחינה טכנית hyphenated. NMR הוא חסר רגישות יותר מ- MS או UV, אבל זה מספק מידע מבני שאין כמוהו, כולל קישוריות, סטריאוכימיה ודינמיקה. במערכת LC-NMR טיפוסית, ההרחבה הכרומוזומטפית מכוונת לזרימה של NMR, בדיקה שבה נרכשת ערך או חדלה לשימוש טבעי ב-NMR.

Chromatography-Infrared Spectroscopy (LC-IR)

עם IR spectroscopy מציב אתגרים בשל ספיגה חזקה IR של שלבים ניידים אופייניים (במיוחד מים ופתרונות אורגניים) עם זאת, עם השימוש של טכניקות חיסול פתרון (למשל, evaporative deposition על משטח רפלקטיבי) או ירידה מוחלטת (ATR) זרימה, LC-IR יכול לספק אמיתי זיהוי יעיל במיוחד עבור נוגדנים עצמיים אחרים, או קידוד IMRI הוא מסוגל לזהות פונקציונליים אחרים.

הפרדה בין שני-Dimensional (GCxGC ו LCxLC) עם זיהוי ספקטרוסקופי

עבור דגימות מורכבות מאוד, כגון נפט, חומרים סביבתיים, או תמצית metabolomics, chromatography דו-ממדי מקיף מציעה שיפור דרמטי כוח הפרדה. in GCxGC, כל השפע של עמודה ראשונה-דימנט הוא מודולה על עמודה שנייה, מהיר יותר, ייצור מפרשת זמני שימור. כאשר יחד עם זמן של ספקטרום המוניות טיסה (Fexate) מאפשר שילוב של קרינת gate אחד או חד-מאטורה אחרת.

אינטגרציה נתונים ואסטרטגיה לפרשנות

מערכות הינדיות מודרניות מייצרות כמויות עצומות של נתונים.בהירות מבנית יעילה דורשת גישה שיטתית להיתוך נתונים ופרשנות.זרימת העבודה הטיפוסית מתקדמת כדלקמן:

  1. (FLT:0) ,Separation and Detection:FLT:1 The chromatogram נבדק עבור שיאים של עניין. Retention Time ו- שיא צורה לספק רמזים ראשוניים על קוטביות, תנודתיות, או קבוצות פונקציונליות.
  2. (FLT:0) ניתוח ספקטרלי של ממצה: FLT:1 עבור LC-MS או GC-MS נתונים, היון המולקולרי (או להוסיף את התוספת) נותן משקל מולקולרי.מדת המונים Accurate מניבה הרכב אלמנטרי.
  3. (FLT:0) infrared או UV-Vis מתאם:03FLT:1; אם IR או UV נתונים זמינים (למשל, באמצעות גלאי מערך photodiode), מידע עזר על קבוצות פונקציונליות ו chromophores נוסף.
  4. (FLT:0)NMR אישור: FLT:1 בניסוי LC-NMR, הפרוטון או ספקטרום פחמן של הפסגה המבודדת מספק קישוריות. עבור הקצאה מבנית מלאה, לעתים קרובות בידוד טרום-השוואה בקנה מידה מיקרוגרם מבוצע על ידי NMR (כולל ניסויים לא מקוון כגון COSY, HSQC, HMBC).
  5. (FLT:0)Validation: FLT:1 המבנה המוצע חייב להיות עקבי עם כל הנתונים ספקטרוסקופיים, ואישר באופן אידיאלי על ידי סינתזה או השוואה עם תקן אותנטי.

(ב) [15] ,2 ,2 ,2 ,ב"ח: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יישומים ב-Digital Disciplines

פיתוח תרופות ובקרה איכות

בגילוי סמים, זיהומים לא ידועים, מוצרים השפלה, ומטבוליטים חייבים להיות מזוהים במדויק. LC-HRMS ו- LC-NMR משמשים באופן שגרתי כדי להבהיר את המבנים של זיהומים ברמת העקביות שעלולים להשפיע על בטיחות או יעילות. LC-HRMS (מבחן מתח) לייצר תערובת מורכבות; טכניקות מכופות מאפשרות זיהוי מהיר של מסלולים איכותיים.

כימיה טבעית

תמצית מוצר טבעי הם בין הדגימות המורכבות ביותר בכימיה. צמח יחיד, אורגניזם ימי או תרבות מיקרוביאלית עשויים להכיל מאות עד אלפי מטבוליטים.שכפול - תהליך של זיהוי מהיר תרכובות ידועות - מתפרסים בכבדות על LC-MS ו LC-NMR מסדי נתונים. כאשר תרכובת חדשנית חשודה, גישות אינטגרטיביות באמצעות LC-SPENMR (שם effmculatortulated) מאפשר מחסנית מלאה מחסנית תאים מחסנית).

ניתוח סביבתי

קונדומים סביבתיים כגון חומרי הדברה, תרופות, כימיקלים תעשייתיים, ומוצרי הטרנספורמציה שלהם מתרחשים לעתים קרובות ברמות מעקב מורכבים כמו מים, אדמה, ביוטה. GC-MS ו LC-MS /MS הם שיטות בחירה עבור מטרה ובדיקת לא-targeting.MS מזוהה בבדיקת לא-target, שילוב של זמן שימור, מדויק, דפוס מכניקה, פיצול, לפעמים (Creative) עם זיהוי נוסף, מערכת ההפעלה (LCD) היא מערכת ההפעלה של תאים לא-C) עם זיהוי.

Metabolomics ו-Liidomics

במדעי החיים, metabolomics שואפת לאפיין מולקולות קטנות (metabolites) במערכות ביולוגיות. LC-MS מבוסס metabolomics מבוסס לא מוקרן לייצר נתונים עם אלפי תכונות. סטיות סטרקטיאליות של מטבוליטים לא ידועים הוא צוואר בקבוק גדול. שילוב של שיטות אוטגוניות - כגון LC עם HRMS, ion, ניידות ניסיוני, ואפילו מסד נתונים מ- NMRen הם לעתים קרובות עם הדבקה של אבטחה.

מדע המזון והאותנטיות

תעשיית המזון משתמשת ב- GC-MS ו- LC-MS כדי לזהות תרכובות טעם, contaminants וסמן של אותנטיות.לדוגמה, את האופי של תרכובות ניחוחות תנודתיות ביין מסתמך על GC-MS, לעתים קרובות בשילוב עם ניתוח חושי. תרכובות לא ידועות שתורמים ל-flavors ניתן לזהות באמצעות שבריר chromatographication ואחריו ניתוח ספקtroscopic.

מחקרים ב- Structural Elucidation

מקרה מחקר 1: זיהוי של אנטיביוטיקה חדשה מ Soil Bacterium

(ה) חוקרים גילו זן חיידקי מדגימה אדמה שהראתה פעילות נגד פתוגנים עמידים (התמצית הגולמית) מפולגת על ידי HPLC למחצה, שהונחה על ידי שבריריות ביוסאות (Bioassay).

מקרה מחקר 2: מוצרים של טרנספורמציה סביבתית של תרופות

במחקר על גורלה של מדדי ההפלגה הפיראטיות בטיפול במים, חשדן באמצעות LC-QTOF-MS זיהה מספר מוצרי טרנספורמציה לא ידועים. Accurate Mass Measureation באמצעות כלי סיליקו (למשל, MetFspecrag, CFM-MS) סיפקו מספר מוצרי טרנספורמציה לא ידועים.אחד מוצר גדול זוהה ללא כלור באמצעות כלי הידרומטריה מבוזרים (למשל, ה-Hicial Respectexate) אשר ניתן להשוות את ה-Hydatives/R.

פיתוח עתידי ומגמות מתפתחות

השילוב של chromatography ו-spectroscopy ממשיך להתפתח. מגמות מפתח כוללות:

  • (FLT:0)ליטריזציה:FLT:1 מיקרופלודי צ'יפס ועמודות capillary ניתן לשלב ישירות לספקטרום המוני, להפחית את צריכת הפתר ומאפשר ניתוח תאים יחיד.
  • (FLT:0) ניטור בזמן אמת: ניטור תגובה 1:1 באמצעות LC-MS מקוון או LC-IR מאפשר כימאים לצפות ביניים ומוצרים לוואי כפי שהם יוצרים, אשר קריטי עבור מחקרים מכניסטים אופטימיזציה תהליכים.
  • (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ולמידה מכונה: FLT:1 מאגרי נתונים גדולים משיטות ההינדפנונד הם אידיאליים לאימון מודלים של בינה מלאכותית כדי לחזות מבנים מהנתונים של ספקטרה המונית או NMR. גישות למידה עמוקה כמו MS2LDA ו ⁇ כבר משפרים את הסימון של תרכובות לא ידועות.
  • (FLT:0)Hyphenation של גלאי ספקטרוסקופיים מרובים:Felo1 Systems המשלבות LC עם UV, MS ו- NMR בסדרה (LC-UV-MS-NMR) מפותחים.
  • (FLT:0) ניידות כמדמדן אורטוקונים:FLT:1 הוספת הפרדת ניידות של יון (IMS) ל-LC-MS מספק ערכים חצויים (CCS) שמשלים זמן שימור ומסה, ומגבילים עוד יותר את המבנים האפשריים של הלא נודעים.

(ב) [15] ויקרא י"ד:2 ,2 ,2 ,2 , ).

מסקנה

השילוב של chromatography עם טכניקות ספקטרוסקופיות מייצג את אחת האסטרטגיות החזקות ביותר שפותחו אי פעם עבור הנקה מבנית של תרכובות לא ידועות. על ידי שילוב הכוח לפתרון של מדע הפרדה עם הספציפיות המולקולרית של ספקטרוסקופיה, שיטות היפנוזה חיוניות כגון GC-MS, LC-MS, LC-NMR, ו-LC-LC-LC-IR מאפשר אנליסטים לזהות אפילו מעקבים מורכבים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים אנליטיים, כמו אופטימיזציה, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, לא ידוע, כמו אופטימיזציה, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, כמו אופטימיזציה של חומרים מתקדמים, לא ניתן עיבוד נתונים.