液质联用多级质谱法分析甲基硫菌灵中的杂质

液质联用多级质谱法分析甲基硫菌灵中的杂质

摘要：采用液质联用和多级质谱法对甲基硫菌灵中的主要杂质进行了定性分析。通过对比分析已知主成分和未知杂质的多级质谱图，推断了杂质的可能结构式，为化工生产中分析杂质产生的原因并改进工艺条件从而保证产品质量提供了重要信息。

关键字：液质联用；多级质谱；杂质分析；定性分析 前言：

在化工生产过程中，为了保证产品质量，需要对中间体和最终产品的纯度进行控制。对其中杂质的定性定量分析可以帮助改进工艺路线和生产操作条件，而对其中主要杂质的定性分析是其关键之处。对于小分子和热稳定的化合物可以方便地利用GCMS 获得杂质的EI 质谱图来快速定性；但是对于沸点较高或者热不稳定的化合物，LCMS 以及多级串联质谱法将是一个强有力的定性方法。 1 实验部分 1.1 样品和试剂

甲基硫菌灵样品以及伐菌灵和甲基硫菌灵对照品均由某化工厂提供。甲醇为色谱纯（HPLC grade ），水为纯净水。 1.2 实验方法

实验仪器为美国热电公司（Thermo Fisher Scientific ）LCQ Deca XP Max 液质联用仪，配有Finnigan Surveyor PDA 紫外可见二极管阵列检测器、ESI/APCI 离子源和离子阱质量分析器。液相色谱柱为安捷伦公司（Agilent ）TC C18 150*4.6mm 5um ，液相色谱流动相为1:1甲醇/水，流速1.0 mL/min ，柱后分流0.2 mL/min 进质谱仪离子源。样品用流动相配成1 mg/mL 溶液，进样量20 L 。 2 结果和讨论 2.1 样品的色谱图

图1是样品的紫外（265 nm ）吸收色谱图和ESI+ 全扫描（m/z 100-500）总离子流图。其中，1# 和4# 峰是已知物，分别是伐菌灵（分子量225）和甲基硫菌灵（分子量342）；伐菌灵的质谱图上出现了 [M+H]+ 和[M+K]+ 准分子离子峰（图2上）；甲基硫菌灵的质谱图上出现了 [M+H]+、[M+Na]+ 和[M+K]+ 准分子离子峰（图2下）。3# 峰是客户要求分析的未知杂质。

2010-5-15 4:08:34

RT:0.00 - 8.93

SM:7B

1

2

3

456

7

8

Time (min)

20

406080100

R e la t iv e A b u n d a n c e

6.82

6.76

7.65

4.39

5.69

4.69

2.35

8.15

2.58

3.84

NL:

1.09E8

TIC F: + c ESI Full ms [

100.00-500.00] MS sample-A

图1. 样品的紫外吸收色谱图（上）和ESI+ 总离子流图（下）

2010-5-15 4:08:34

I n t e n s i t y

T:+ c ESI Full ms [ 100.00-500.00]

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

m/z

5000000

1000000015000000

I n t e n s i t y

381.44

343.20

344.65

388.24

365.94444.04402.18412.47311.97

301.06

264.84

图2. 两个主成分的ESI+ 全扫描质谱图

2.2 甲基硫菌灵的多级质谱及其碎裂机理

由于3# 杂质峰是反应副产物，其结构与主产物具有一定的相似性，为了通过多级质谱对3# 杂质做定性分析，首先需要通过主产物的多级质谱了解主产物的碎裂方式。

NH

N H

O

S

O H N

H N

O

O

NH 2

H N

H N

O

(A)(B)

图3. 伐菌灵（A ）和甲基硫菌灵（B ）的结构式

图3给出了伐菌灵和甲基硫菌灵的结构式。比较两者的结构式，发现两者都是以邻苯二胺为母体结构单元，区别在于伐菌灵是一个氨基加上了一分子的异硫氰基甲酸甲酯（SCN-COOCH 3），而甲基硫菌灵是两个氨基都分别加上了一分子的异硫氰基甲酸甲酯（SCN-COOCH 3）。基于此两者的结构高度相似性，只需要对甲基硫菌灵做多级质谱就可以了解此类物质的多级质谱碎裂规律。

采用流动注射直接进样（FIA ）方式，选择甲基硫菌灵的 [M+H]+ 准分子离子（m/z 343）为母离子，采集其多级质谱图。其二级质谱图见图4，图中出现了质荷比分别为 311、268、226、151、192和251等碎片离子（[M+H]+），其对应的物质分子量依次为310、267、225、150、191、250。经分析，其相应的分子结构式列于图5。图6给出了其中两个子离子（m/z 311, 268）形成的碎裂过程机理图。

R e a ti v e A b u n d a n c e

图4. m/z 343母离子的二级质谱图

NH

NCO

S H N

H N

O

S

N

N H

O

S

O

H N

S

NH 2

H N

H N

O

O

H

H N

S

N

H N

NH

O

O

N

NCO

S H N

NH

S

MW 310

MW 267

MW 225

MW 150

MW 191

MW 250

图5. m/z 343母离子产生的子离子对应的分子结构图（m/z 311, 268, 226, 151, 192, 251）