阅读说明：本技术 基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法 (Method for efficiently identifying penicillamine chiral enantiomer based on ion mobility mass spectrometer ) 是由 丁传凡 杨淑童 吴芳玲 王欢欢 刘伊伊 方向 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于分析测试技术领域,具体涉及一种基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法。本发明将D-Pen和L-Pen分别与β-CD、LiCl等混合制备成混合溶液,再使用电喷雾电离离子源产生通过非共价作用形成的“[D-Pen+β-CD+Li]～+和[L-Pen+β-CD+Li]～+”三元复合物气相离子。最后使用可以测量离子碰撞截面的离子迁移谱装置进行离子迁移率的分析检测。由于不同异构体对应的“青霉胺-环糊精-Li～+”三元复合物的离子迁移谱不同,因此可以获得到对应于不同对映体的离子迁移谱,根据离子迁移谱实验结果可实现简单、快速、灵敏地对两种对映体的分析识别。(The invention belongs to the technical field of analysis and test, and particularly relates to a method for efficiently identifying a penicillamine chiral enantiomer based on an ion mobility mass spectrometer. The invention mixes D-Pen and L-Pen with beta-CD, LiCl, etc. to prepare mixed solution, then uses the electric spray ionization ion source to generate [ D-Pen + beta-CD + Li formed by non-covalent action] + And [ L-Pen + beta-CD + Li] + "ternary complex gas phase ions. And finally, carrying out analysis detection on the ion mobility by using an ion mobility spectrometry device capable of measuring the ion collision cross section. "Penicilliamine-cyclodextrin-Li due to different isomer correspondences + The ion mobility spectrums of the ternary complex are different, so that the ion mobility spectrums corresponding to different enantiomers can be obtained, and the two enantiomers can be simply, quickly and sensitively analyzed and identified according to the experimental result of the ion mobility spectrums.)

基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法

技术领域

本发明涉及分析测试

技术领域

，具体涉及一种基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法。

背景技术

手性是一种普遍存在的自然现象，手性化合物存在于许多生物体、环境和化合物产品中。不同的手性分子通常发挥不同的功能，例如手性药物氧氟沙星和左氧氟沙星会导致不同的药物活性、功能、不良反应等。当前通过研究对映体的选择性和稳定性，以了解单个对映体对药理和毒理活性的作用具有十分重大的意义。因此，在分析化学和制药工业领域如何控制对映体的纯度引起了广泛的关注。

在过去的几十年里，人们探开发了许多技术和方法来识别和鉴别手性化合物，其中包括高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳和超临界流体色谱法。这些方法的主要是通过选择一个合适的手性选择剂(CS)，对映体与手性选择剂之间结合能力的差异可以使其有效分离。在HPLC中，Qin等人通过β-环糊精(β-CD)和丙烯酰胺区分手性色氨酸。Shedania等人用纯乙腈代替甲醇，用12个纤维素手性柱分离了14个手性硫化物。尽管这些方法应用广泛，但这些方法仍存在时间较长、样品量较大、样品预处理复杂等缺点。

β-CD分子成锥筒型，构成一个洞穴，是一种通用的具有35个立体中心的手性选择剂(图1B，C)。2-和3-位仲羟基分布在环糊精洞口，6-位伯羟基在环糊精分子的外部，形成洞穴内部相对疏水，洞口周围相对亲水的结构。最近的研究也验证了环糊精良好的手性选择性，利用环糊精与异构体形成的二元复合物可以在IM-MS上实现有效分离，例如氨基联苯异构体和氨基苯磺酸异构体。与传统方式不同，不用对映体和CS之间的反应和衍生化，二元复合物是通过非共价相互作用与对映体结合，制备样品的步骤大大简化。

近年来，离子淌度质谱(IM-MS)因其在对映体识别方面快速和有效能力而开始受到越来越多的关注。在通过离子漂移管时，气相离子与电场中的缓冲气体不断碰撞，由于大小、形状和电荷值的不同，造成碰撞截面的差异从而得到有效分离。2006年，Dwivedi等人使用(S)-2-丁醇作为手性选择剂，分离了药物、氨基酸和碳水化合物对映体，由此基于IM-MS通过结合各种CS对对映体的有效手性鉴别的工作逐渐展开。不久之后，J.Diana Zhang等人基于IM-MS利用质子结合的非对映体二聚体用以快速区分氨基酸。Will等人开发了一种基于IM-MS用氯萘普生手性衍生化的快速氨基酸手性分析方法。

青霉胺(penicillamine，简称Pen)是由青霉素获得的一种重要的手性化合物，用于治疗威尔逊病、胱氨酸尿和类风湿性关节炎，其D-pen和L-pen对映体结构如图1A所示。其中D-Pen具有特定的药理活性，而L-Pen具有反作用。Wang等人开发了一种用牛血清白蛋白作为CS的玻璃状碳电极，以识别Pen对映体。然而，还未有使用IM-MS对青霉胺(Pen)对映体进行分析和识别。

发明内容

青霉胺(Penicillamine，Pen)有两种对映体，研究发现只有D-Pen才能用于治疗胱氨酸尿和类风湿性关节炎，而L-Pen有反作用。鉴于分析和分离青霉胺的广泛需求和目前所用的分离技术和方法存在的不足，本发明致力于解决对其进行快速和有效的分析识别与分离，提供一种基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于离子淌度质谱仪高效识别青霉胺手性对映体的方法，包括D-和L-两种对映体的青霉胺样品，分子式为C₅H₁₁NO₂S，具有以下步骤：

S1,将需要进行对映体分析的青霉胺样品、β-CD和含有锂离子的化合物添加溶剂后配制成Pen+β-CD+锂离子的混合物；

S2,将Pen+β-CD+锂离子的混合物使用离子源产生Pen+β-CD+锂离子的一价正离子，即[D-Pen+β-CD+Li]⁺和[L-Pen+β-CD+Li]⁺，质荷比为m/z＝1290.43；

S3,使用包括离子迁移谱的实验装置测量Pen+β-CD+锂离子的一价正离子的离子迁移谱，获得的离子迁移谱的测量结果，根据碰撞截面顺序[L-Pen+β-CD+Li]⁺>[D-Pen+β-CD+Li]⁺，即可获得青霉胺分子手性对映体的结构信息。

上述技术方案所述含有锂离子的化合物为含氯化锂。

上述技术方案所述溶剂是水与甲醇的混合液。

上述技术方案所述青霉胺样品、所述β-CD和所述含有锂离子的化合物的含量比例为大于0的任意数值。

上述技术方案所述β-CD为β-环糊精。

上述技术方案所述离子源为电喷雾电离离子源。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

将D-Pen和L-Pen分别与β-CD、LiCl等混合制备成混合溶液，再使用电喷雾电离离子源产生通过非共价作用形成的“[D-Pen+β-CD+Li]⁺和[L-Pen+β-CD+Li]⁺”三元复合物气相离子。最后使用可以测量离子碰撞截面的离子迁移谱装置进行离子迁移率的分析检测。由于不同异构体对应的“青霉胺-环糊精-Li⁺”三元复合物的离子迁移谱不同，因此可以获得到对应于不同对映体的离子迁移谱，根据离子迁移谱实验结果可实现简单、快速、灵敏地对两种对映体的分析识别。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1(A)为D-Pen和L-Pen的化学结构示意图；

图1(B)为β-环糊精的化学结构示意图；

图1(C)为β-环糊精中的葡萄糖单元结构示意图；

图2为D-Pen和L-Pen、氯化锂、β-环糊精混合溶液的质谱检测图；

图3为D-Pen和L-Pen、氯化锂、β-环糊精混合溶液的TIMS分离图(A)[D-Pen+β-CD+H]⁺；(B)[L-Pen+β-CD+H]⁺；(C)[D/L-Pen+β-CD+Li]⁺。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

(实施例1)

为了验证本发明所给出的方法的可行性和先进性，发明人利用了一台商用的离子迁移谱-质谱联用仪器(Bruke公司生产的TIMS-TOF MS)在正离子模式下进行了包含手性青霉胺分子的“青霉胺-环糊精-Li⁺”三元复合物离子的离子迁移率和质谱实验。其一级质谱图结果如图2所示，可以看出两种异构体与β-CD、LiCl形成的三元复合物[Pen-β-CD-Li]⁺由于具有相同的质荷比而未能得到分离。通过TIMS分析之后，两种异构体得三元复合物由于具有不同的离子淌度得到了很好的分离，结果如图3所示。

(1)样品溶液的配制

首先于分析天平上称取一定量的D-Pen和L-Pen标准品、β-环糊精及LiCl固体，以合适溶剂溶解配制成浓度为10^-2M的母液。分别取10uL母液，以甲醇/水/甲酸(1：1：0.001，v/v/v)为溶剂稀释至1mL，得到10^-4M的“D-Pen+β-CD+Li]⁺”和“[L-Pen+β-CD+Li]⁺”混合样品溶液，摇匀备用。

(2)样品检测

首先对TIMS-TOF校准，将样品溶液采用手动进样检测。仪器参数：电喷雾离子源；正离子模式；样品进样流速：3μL/min；电喷雾电压：3600V；雾化气：0.3bar；干燥气流速：3.0L/min；干燥气温度：200℃；斜坡时间:500ms。并对检测结果进行分析。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。