Giriş: Yapısal Elucidasyon Analytical Challenge
Modern analitik kimyada, bilinmeyen bir bileşikin moleküler yapısını belirlemek en talep edilen görevlerden biri olmaya devam etmektedir. Örnek, sentetik bir reaksiyondan kaynaklanabilir, doğal bir ürün ekstraksiyonundan, çevresel bir kirletici veya farmasötik bir yetersizlik, kesin kimyasal kimliğini tanımlamak için, ancak analytenin gerekli tüm bilgileri sağlamadığı zaman: Kromatografide kullanılan yöntemler ve sinerjik yöntemlerden oluşan yöntemlere geçişler, ancak bu, yapısal verilerle sınırlı olarak elde edilir.
Kromatografi ve Spectroskopinin Temel Prensipleri
Kromatografik Ayrılma
Kromatografi, her aşamadaki fark edilen sütunun bileşenleri ayırır (solid veya sıvı sağlam bir şekilde desteklenen) ve mobil bir aşama (gaz veya sıvı). Analyte molekülleri, her aşamadaki farkları ile belirlenen sütundan seyahat ederler.Bu ayrılık önemlidir, çünkü çözülmemiş bir karışıma uygulanan spektroskopik yöntemler, yorumlanması son derece zor olan bir sabit veya neredeyse saf anesteziye girer.In isteyerek bir sabit bir analyte molekülü gider.
Spektroskopik algılama ve Tanımlama
Spektroskopik teknikler, moleküllerin elektromanyetik radyasyon veya elektrik/manyetik alanlarda nasıl etkileşim yaptığını kanıtlamaktadır. En yaygın çift spektroskopik yöntemler şunları içerir:
- [FONT=0)Mass Spectrometri (MS): ), Ionizes molekülleri ve kitle şarj oranlarına yönelik ölçümler. Fragmentation patternleri moleküler ağırlık, ampirik formül ve substructural bilgileri ortaya koyar.
- [FONT=0)Nuclear Manyetik Resonance (NMR) Spectroskopi:[Dönetici:[Döneticileri belirli nükle (örneğin, [[D)[Döneticileri, ►D:2)[D[Dönergeler)[Dönergeler:[Dönergeler)
- [FONT:0)Infrared (IR) Spectroskopi: [) Fonksiyonel grupların karakteristikleri olan vibrasyonel geçişler.
- [FONT:0) <24|Sekizsiz (UV-Vis) Spectroskopi:) Konjugasyon ve kromoforları gösteren elektronik geçişleri gösterir.
Bu dedektörlerin bir kromatografik sistemle uyumlu olduğu zaman, ayrı bileşenler elute olarak sürekli kayıt spektrumu kaydedip yapısal elusitasyon için ideal olan bir veri zengin ortamı yaratmaktadırlar.
Yapısal Elucidasyon için Anahtar Hyphenated Techniques for Structural Elucidation
Gaz Kromatografi-Mass Spectrometri (GC-MS)
GC-MS muhtemelen en yaygın kullanılan tekniktir. Örnek buharlı ve bir kapiller sütunu ile bir inert gaz (tipik olarak helium) ile karşılaştırılabilir ve sayısal iyonlar ile birleştirilir.
Sıvı Kromatografi-Mass Spectrometri (LC-MS)
Proletile, kutup veya termal laboratuvar ürünleri için, LC-MS, elektrospray iyonizasyon (ESI) veya atmosferik basınç kimyasal iyonizasyon (APCI) ile daha karmaşık olan temel bileşenlerle ilgili bir arayüz aracılığıyla kitle spektrometresi ile tanıştırılır.
Sıvı Kromatografi-Nuclear Manyetik Resonance (LC-NMR)
LC-NMR güçlü ama teknik olarak hipnatif bir yöntemdir. NMR, MS veya UV'den daha az hassastır, ancak bağlantı, stereokimya ve dinamikler dahil olmak üzere benzersiz bir yapısal bilgi sunar. Tipik bir LC-NMR sistemi, kromatografik effluent özellikle de doğal bir ürün ve sürekli akış yapısında elde edilen bileşiklerin (TFL) değeridir.
Sıvı Kromatografi-Infrared Spectroskop (LC-IR)
IR spektroskopi ile koreografi, tipik mobil aşamaların güçlü IR absorasyonu nedeniyle zorluklar oluşturur (özellikle su ve organik çözücüler). Bununla birlikte, çözücü teknikleri (örneğin, nitriler, buharlı bir yüzeyde) veya sadece MS veya NMR'den belirgin olmayabilir.
Spectrooskopik Tespit ile Kapsamlı İki-Dimensional Ayrılmalar (GC ×GC ve LC ×LC)
Son derece karmaşık örnekler için, petrol, çevresel kirleticiler veya metabolomics ekstralar, kapsamlı iki boyutlu kromatografi dramatik olarak gelişmiş bir şekilde gelişmiştir.In GC×GC, tüm effluent from a first-dimension column is moded a second, more column, making a konturing times.When coupled to a time-of-flight mass spectrometer (TOFMS), kombinasyonlar yüzlerce veya binlerce bileşik için son derece çözülebilir. Benzer şekilde, LC ×LC-MS, proteomics ve doğal ürün profili için yol katlanır.
Data Integration and Interpretation Strategy
Modern hipnoz sistemleri geniş miktarda veri üretir. Etkili yapısal elucidasyon veri füzyon ve yorum için sistematik bir yaklaşım gerektirir. Tipik iş akışları aşağıdaki gibi devam eder:
- [FONT:0)Separasyon ve algılama:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönlendirme ve algılama:[Dönlendirme)[Dönlendirme süresi ve üst şekli kutupluluk, volüme, veya işlevsel gruplar hakkında ilk ipuçları sağlar.
- [FONT=0)Mass ⁇ analizi:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Döneticileri))[[değiştir | kaynağı değiştir]: [Döneticileri / verileri) için kullanılan veri kümesi, moleküler iyon (veya reklam) moleküler ağırlık verir. Doğru kütle ölçümler bir elemental kompozisyon sağlar.
- [FONT=0)Infrared veya UV-Vis korelasyonu:) IR veya UV verileri mevcutsa (örneğin, fotodiode dizi dektör) fonksiyonel gruplar ve kromoforlar hakkında yardımcı bilgiler eklenir.
- [FONT:0]NMR onayı:[Dönetici:0)[FONT:0)[FONT=[FONT-NMR deneyi, izole edilmiş zirvenin proton veya karbon spektrumu bağlantı sağlar. Tam yapısal atama için, genellikle mikrogram ölçekli hazırlık izolasyonu çevrimdışı NMR (COSY, HSQC, HMBC) tarafından yapılır.
- [FONT:0]Validation:[[Dönetici:[Dönetici:0) Önerilen yapı, tüm spektroskopik verilerle tutarlı olmalıdır ve sentez veya gerçek bir standartla karşılaştırma ile ideal olarak doğrulanmalıdır.
[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönetici:0) [FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=TRNT=TRNT=)
Across Scientific Disciplines
İlaç Geliştirme ve Kalite Kontrol
İlaç keşiflerinde, bilinmeyen boşluklar, bozulma ürünleri ve metabolitler doğru şekilde tespit edilmelidir. LC-HRMS ve LC-NMR, güvenlik veya etkinliği etkileyebilecek iz seviyesindeki boşlukların yapılarını düzenli olarak kullanır.GC-MS ve LC-NMR, GC-MS, organik boşlukların tespiti ve tanımlanması için rutin olarak kullanılır.
Doğal Ürün Kimyası
Doğal ürün ekstraları kimyadaki en karmaşık örnekler arasındadır. Tek bir bitki, deniz organizması veya mikrobiyo kültürü, yüzlerce ila binlerce metabolit içerebilir.Dereplication - hızla bilinen bileşiklerin süreci - LC-MS ve LC-NMR veritabanına bağlıdır.Bir roman bileşik şüpheli olduğunda, LC-SPE-NMR kullanarak bütünsel yaklaşımlar (kömografi effluentin sağlam-fazogramı ile sıkıca yapıştırılır ve sonra NMR akış hücresine bağlanır).
Çevresel Analiz
Bitkisel ilaçlar, farmasötikler, endüstriyel kimyasallar ve dönüşüm ürünleri genellikle su, toprak ve biyota gibi karmaşık matrikslerde izlerinin izlerinin birleşimi olarak ortaya çıkabilir. GC-MS ve LC-MS/MS/MS, hedef ve hedef dışı tarama için seçim yöntemleridir.In unknowns in non-target taraması, tutma süresi, doğru kütle, izotopik bir model, parçalama ve bazen veritabanı arama (e.g., MassBank, PubChem) daha fazla bir ölçümde bulunabilir.
Metabolomics ve Lipidomiks
Yaşam bilimleri, metabolomics, biyolojik sistemlerde küçük molekülleri (metabolitler) kapsamlı bir şekilde karakterize etmeyi amaçlamaktadır. LC-MS tabanlı hedefsiz metabolomics, METLIN ve HMDB gibi veri kümeleri, sıklıkla genetik sistemlerle bir araya gelir.
Gıda Bilimi ve Kimlik
Gıda endüstrisi, GC-MS ve LC-MS'yi lezzetli bileşikler, kirleticiler ve gerçeklik işaretleyicilerini tanımlamak için kullanır. Örneğin, şarapdaki uçucu aroma bileşiklerinin karakterizasyonu GC-MS'de, genellikle sensör analizi ile birleştirilir.
Yapısal Elucidasyondaki Vaka Çalışmaları
Vaka Çalışması 1: Soil Bacterium'dan Yeni Antibiyotik Tanımlaması
Araştırmacılar, dayanıklı patojenlere karşı aktivite gösteren bir toprak örneğinden izole ettiler.Hicratif HPLC, bioassay tarafından yönlendirildi. Active fractions found a bileşik that given a moleküler ion at.N).
Vaka Çalışması 2: Bir İlaç Tıbbi Dönüşüm Ürünleri
Analgesic diclofenac'ın atıksu tedavisindeki kaderin bir çalışmasında, LC-QTOF-MS kullanılarak yapılan bir anket, önerilen bileşik ve boş zaman ve MS /MS spektrallarında kullanılan parçalara göre tespit edildi (örneğin, MetFrag, CFM-ID) adayın yapıları, Nömürülsüz bir türevden elde edilen kloralize edilmiş bir mineral davranışın çözümü olarak tespit edildi.
Future Developments ve Gelişen Trendler
Kromatografi ve spektroskopi entegrasyonu, evrim geçirmeye devam ediyor. Anahtar eğilimleri şunları içerir:
- [FONT:0)Miniaturization:[Dönetici:[Dönetici) Mikrofluidic cips ve kapillary sütunları doğrudan kitle spektrometrelerine, çözücü tüketime ve tek hücre analizlerine olanak sağlar. Chip- bazlı LC-MS sistemleri zaten proteomics ve metabolomics için mevcuttur.
- [FONT:0) Gerçek zamanlı izleme:[Dönetici:[Dönetici:0) Online LC-MS veya LC-IR kullanarak tepki verme, kimyagerlerin araları ve ürünleri, mekanik çalışmalar ve süreç optimizasyonu için kritik olan ürünlerle gözlemlemelerine izin verir.
- [FONT:0) Sanatsal zeka ve makine öğrenimi: Büyük veri kümelerinden hipnoz yöntemleri, MS2LDA ve Sirius gibi yapıların tahmin edilmesi için eğitim için idealdir.
- [FONT:0) Çok sayıda spektroskopik dedektörlerin anlaşılması:[Dönetici: 0,0) LC ile UV, MS ve NMR ile bir araya getiren sistemler (LC-UV-MS-NMR) pahalı olsa da, tek bir seferde en kapsamlı verileri satın alır.
- [FONT:0)Ion hareketliliği bir ortogonal boyut olarak: ion mobilite ayrımı (IMS) LC-MS, çatışma kesiti (CCS) zaman ve kütleyi tamamlayan değerler, bilinmeyenlerin olası yapıları kısıtlar.
[FONT=0)Dön bağlantı:[Dönetici:0)[Dönetici ve yapısal elusitasyon[Döneticiler)[Dönetici).
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Kromatografinin spektroskopik tekniklerle entegrasyonu, GC-MS, LC-MS gibi en güçlü stratejilerden birini temsil eder ve LC-IR, karmaşık karışımlarda bile izodik seviyeleri tespit etmek için analistlerin daha da kolaylaşır. Alan, spektroskopi, hassaslık, hız, veri işleme ve otomasyon gibi gelişmelerle birlikte, yeni zorluklar ortaya çıkmaktadır.