msFineAnalytic AI를 활용하여 가스 크로마토그래피-고해상도 질량분석법 및 핵자기공명으로 얻은 데이터를 기반으로 유기 합성 화합물 구조 검증 - 직접 MS 프로브 측정 -
엠에스팁 475호
일반
핵자기공명분광법(NMR)과 결합된 가스 크로마토그래피-고해상도 질량분석법(GC-HRMS)은 유기 합성 화합물의 화학적 조성과 구조를 식별하는 데 널리 사용됩니다.
대상 시료가 GC를 통과하지 못하는 고비점 화합물인 경우 GC-MS보다 직접 MS 측정이 더 적합합니다. GC-HRMS 시스템인 JMS-T2000GC는 세 가지 직접 MS 프로브를 지원합니다. 1) 샘플이 들어 있는 가스 모세관을 가열하는 DIP(직접 삽입 프로브); 2) 필라멘트가 있는 DEP(직접 노출 프로브); 3) 소프트 이온화 방식인 FDP(Field Desorption Probe)는 필드 탈착을 위해 설계되었습니다. 화학 조성 및 공식을 예측하도록 설계된 msFineAnalytic AI는 GC-MS뿐만 아니라 직접 MS에서 얻은 결과를 분석하여 원하는 NMR 측정 방법을 결정하고 결과 NMR 데이터를 분석하는 데 효과적입니다.
JEOL의 ROYALPROBETM JNM-ECZ600R NMR 시스템의 액세서리인 HFX는 HF 측에서 튜닝이 가능합니다(1H,19F) 단일 및 이중 공진의 경우 작업자가 실험에 원하는 것을 선택할 수 있습니다. LF 측과 결합 (13C 등), 이 프로브는 삼중 공명을 위한 동시 튜닝을 지원하여 C, H, F로 구성된 유기 합성 화합물의 화학 구조를 결정하는 강력한 도구로 활용됩니다.
본 연구에서는 DEP, EI(DEI: Desorption Electron Ionization), FD(Field Desorption), msFineAnalytic AI를 사용하여 JMS-T2000GC에서 고비점 화합물을 검사하고 결과 데이터를 JNM-ECZ600R에서 분석했습니다. 로얄프로브TM HFX의 화학적 조성과 구조를 결정합니다.
측량
시료로는 끓는점이 581.8℃로 높은 시프로플록사신(Ciprofloxacin)을 사용하였다. 샘플은 MS 분석을 위해 1mg/mL 메탄올 용액으로 준비되었습니다. NMR 분석을 위해 샘플 10mg을 중수와 아세트산-d0.6의 50:1 용액 4mL에 용해했습니다. 표 1은 HRMS 및 NMR 측정 조건을 보여줍니다.
측정 결과
그림 1은 msFineAnalytic AI가 DEI 및 FD 질량 스펙트럼에서 얻은 결과를 보여줍니다. 데이터에 따르면 시프로플루옥세틴이 최고의 후보였습니다. FD 질량 스펙트럼에서 분자 이온의 화학적 조성은 C로 추정되었습니다.17H18FN3O3. 분자 이온의 동위원소 패턴은 추정된 C의 패턴과 잘 일치했습니다.17H18FN3O3. EI 조각 이온의 화학적 조성도 C와 일치했습니다.17H18FN3O3. 또한 NIST 데이터베이스 검색에서는 시프로플루옥세틴이 가장 높은 유사성을 갖는 것으로 확인되었습니다.
다음으로 NMR을 사용하여 MS 결과를 확인했습니다. msFineAnalytics에서 얻은 데이터를 기반으로 핵과 NMR 측정 방법을 결정했습니다.
표 1. 측정 및 분석 조건
그림 1. msFineAnalytics AI 보고서lts
msFineAnalytic AI가 획득한 데이터를 바탕으로 우리는 19F, 1손 13C NMR 측정. 구체적으로 우리는 1차원적인 작업을 수행했습니다. 19F, 1손 13C{1H,19F}, 2차원 HSQC(이핵 단일 양자 일관성) 및 HMBC(이핵 다중 결합 상관 관계).
그림 2와 3은 획득된 NMR 스펙트럼을 보여줍니다. 그림은 참고문헌 1에 설명된 시프로플루옥세틴의 합성 경로에 의해 결정된 중요한 식별 정보를 빨간색으로 표시합니다. 그림은 다른 NMR 신호를 포함하는 시프로플루옥세틴의 화학 구조를 제안합니다.
그림 2. NMR 스펙트럼
왼쪽 : 19F 스펙트럼(위), 1H 스펙트럼(중간), 13C{1H, 19F} (하단)
오른쪽: HSQC
그림 3. 화학구조에 대한 화학 선별표, HMBC 스펙트럼 및 HMBC 상관관계
제품 개요
DEI와 FD에서 획득한 HRMS 데이터를 통해 화합물의 화학적 조성과 구조를 추정했습니다. HRMS에 의해 추정된 화학 조성을 기반으로 한 NMR 실험을 통해 화합물의 골격 구조와 해당 작용기의 위치를 결정했습니다. msFIneAnalytics AI는 화학 구조로부터 샘플이 시프로플루옥세틴으로 정확하게 추정했으며, 이는 NMR 결과로 확인되었습니다.
JNM-ECZ2000R + ROYALPROBE와 결합된 JMS-T600GC + msFineAnalytic AITM 유기 합성 화합물의 화학 구조를 식별하기 위해 여기에 소개된 HFX는 합성 공정의 모든 단계에서 유기 합성 화합물에 대한 광범위한 응용이 있을 것으로 예상됩니다.
참고자료
1) N. Perrer Tosso, Bimbisar K. Desai, Eliseu De Oliveira, Juekun Wen, John Tomlin 및 B. Frank Gupton, J. Org. 화학. 2019, 84, 3370−3376.
DOI: 10.1021/acs.joc.8b03222
