열분해-GCxGC-MS를 사용한 천연 고분자 분석 - GCxGC/EI 및 GCxGC/PI를 사용한 "Urushi" 분석 - [GC-TOFMS 응용 프로그램]

개요

"Urushi"라고 불리는 일본 옻칠 필름은 약 8,000년 동안 생활용품 및 공예품의 페인트 및 접착제로 사용된 천연 폴리머입니다. "Urushi"는 연구원들이 열분해 가스 크로마토그래피/질량 분석기(Py/GC/MS) 시스템을 사용하여 이해하려고 하는 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 최근에 포괄적인 XNUMX차원 GC(GCxGC) 측정에 사용할 수 있는 새로운 가스 크로마토그래프/고분해능 비행 시간형 질량 분석기(GC/HR-TOFMS) 시스템을 개발했습니다. 또한 당사는 이 GC/HR-TOFMS 시스템과 함께 사용할 수 있는 고유한 결합 전자 이온화/광이온화(EI/PI) 이온 소스를 개발했습니다. 이 작업에서 우리는 새로운 조합 EI/PI 이온 소스와 함께 이 고유한 Py/GCxGC/HR-TOFMS 시스템을 사용하여 "Urushi" 샘플을 측정했습니다.

결과 및 논의

본 연구에서는 일차적으로 일본산 옻칠 필름의 열분해 온도를 확인하였다. 우루시올은 400℃에서 옻칠 도막의 주성분으로 관찰되었다. 그러나 유막을 나타내는 열분해 성분은 500℃에서 훨씬 높은 수준으로 관찰되었다. 그 결과 GCxGC/EI 및 GCxGC/PI 측정을 위한 분해 온도로 500°C를 사용하기로 결정했습니다.
GCxGC는 단일 시료 측정 중에 끓는점과 극성 분리를 동시에 제공하는 강력한 크로마토그래피 분리 기술입니다. EI 및 PI 데이터 모두에서 주요 구성 요소 "Urushiols"를 감지했습니다. 또한 GCxGC/EI 데이터에 대한 자동 피크 검색 기능을 사용하여 래커 샘플에서 약 1,000개의 화합물을 관찰했습니다. 또한 이 데이터는 탄화수소, 카르복실산, 방향족 케톤, 알킬 페놀과 같이 쉽게 식별할 수 있는 몇 가지 화합물 시리즈를 보여줍니다.

표 1 측정 조건
[Py-GCxGC-TOFMS 조건]

2차원 추출 이온 크로마토그램(GCxGC EIC)은 다음을 위해 구성되었습니다. m / z 123.044(C₇H₇O₂), 이는 알킬 카테콜(RC₆H₃(오)₂). 이 2D-EIC를 통해 우리는 알킬 카테콜과 알킬 오르시놀을 포함하는 두 계열의 화합물을 쉽게 식별할 수 있었습니다. 과거 연구에서는 3-포화 알킬 카테콜만이 락커 필름의 주요 열분해 화합물로 분석 중에 집중되었습니다. 알킬 오르시놀은 일반 3D GC를 사용하여 1-포화 알킬 카테콜과 함께 용출되는 미량 성분이었습니다. 이 화합물 계열은 서로 다른 극성 특성을 가지므로 2로 구분됩니다.^nd GC 컬럼. 결과적으로 GCxGC 기술을 통해 이러한 특징적인 화합물을 서로 쉽게 분리할 수 있었습니다.
우리는 또한 주성분인 3-펜타데실 카테콜과 3-펜타데세닐 카테콜에 대한 PI 질량 스펙트럼을 확인했습니다. PI 질량 스펙트럼은 샘플의 많은 화합물에 대한 분자 이온을 보여주었습니다. PI는 훨씬 부드러운 이온화 방법이므로 대상 화합물 분석을 위한 분자 이온 정보를 얻는 데 사용할 수 있습니다.

• Py/GCxGC/HRTOFMS 시스템은 공통 조각 이온과 함께 2D-EIC를 이용하여 락커 필름 연구에 중요한 특성 성분인 알킬 카테콜과 알킬 페놀을 쉽게 분리할 수 있었습니다.
• EI 및 PI 데이터 모두에서 주요 구성 요소 "Urushiols"를 감지했습니다. 그리고 EI/PI 데이터에서 분자 이온에 대한 뛰어난 질량 정확도를 얻었습니다.
• PI는 탄화수소에 대한 분자 이온을 생성하기 때문에 탄화수소 분석에 사용할 수 있는 소프트 이온화 기술입니다.

Fig.1 GCxGC/EI 및 PI TIC 크로마토그램

Fig.2 GCxGC/EI EIC 크로마토그램 m / z 123.0441(C₇H₇O₂)±0.01

그림 3 3-Pentadecyl catechol(왼쪽) 및 3-Pentadecenyl catechol(오른쪽)의 질량 스펙트럼

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