การวิเคราะห์ส่วนประกอบสารเติมแต่งของกาวโดยใช้ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มของ msFineAnalysis AI [แอปพลิเคชัน GC-TOFMS]

บทนำ

อิเลคตรอนไอออไนเซชัน (EI) เป็นหนึ่งในวิธีไอออไนเซชันที่นิยมใช้มากที่สุดในแก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมตรี (GC-MS) ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว สารประกอบจะถูกระบุโดยการค้นหาฐานข้อมูลแมสสเปกตรัมโดยใช้ EI แมสสเปกตรัม เนื่องจากไอออนของโมเลกุลมักจะอ่อนแอหรือไม่มีอยู่ในสเปกตรัมมวล 70 eV EI การระบุสิ่งแปลกปลอมอาจทำได้ยากด้วย EI เพียงอย่างเดียว ในกรณีเหล่านี้ ไอออนไนซ์แบบอ่อน (SI) จะมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการผลิตและการระบุไอออนของโมเลกุล เมื่อเร็ว ๆ นี้ JEOL เริ่มพัฒนาเวิร์กโฟลว์การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบบูรณาการที่รวมและตีความข้อมูลจากข้อมูล EI และ SI โดยอัตโนมัติ¹). และในปี 2018 เราได้เปิดตัวซอฟต์แวร์การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบบูรณาการ "msFineAnalysis" ซึ่งใช้ทั้งข้อมูล EI และ SI เพื่อปรับปรุงการระบุสารประกอบสำหรับแอปพลิเคชัน GC-MS แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่า msFineAnalysis จะสามารถระบุสูตรโมเลกุลและข้อมูลโครงสร้างบางส่วนได้โดยอัตโนมัติจากสูตรไอออนของแฟรกเมนต์ EI แต่สูตรโครงสร้างจริงยังคงต้องการการวิเคราะห์ด้วยตนเองโดยใช้องค์ประกอบทางเคมี เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราจึงพัฒนาชุดซอฟต์แวร์การวิเคราะห์โครงสร้างอัตโนมัติที่ชื่อว่า "msFineAnalysis AI" ซึ่งใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อทำนายสเปกตรัมมวล EI จากโครงสร้างทางเคมี²).
ซอฟต์แวร์ msFineAnalysis AI มีฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มที่ช่วยให้สามารถสกัดสารประกอบเฉพาะได้ง่าย ใน MSTips หมายเลข 417เราได้แนะนำภาพรวมของฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มและตัวอย่างการใช้งานสำหรับตัวอย่างเรซินไวนิลอะซิเตต ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มประกอบด้วยรายการของไอออนแยกส่วนที่มีลักษณะเฉพาะและการสูญเสียที่เป็นกลางตามที่อธิบายไว้ใน MSTips หมายเลข 417เช่นเดียวกับ "รายการสารเติมแต่ง" ที่มีสารเติมแต่งหลักสำหรับวัสดุโพลีเมอร์และ "รายการสารปรุงแต่งรส" ที่มีส่วนประกอบสารปรุงแต่งกลิ่นรส ใน MSTips นี้ เราจะแนะนำผลการวิเคราะห์สารประกอบเพิ่มเติมโดยใช้ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มนี้ด้วย "รายการสารเติมแต่ง"

การทดลอง

msFineAnalysis AI

ในการศึกษานี้ใช้กาวที่มีจำหน่ายทั่วไปเป็นตัวอย่างทดสอบ เราทำการวัด Py-GC-HRTOFMS โดยใช้ทั้งโหมด EI และโหมด field ionization (FI) ที่มีแหล่งกำเนิดไอออน EI/FI รวมกัน การประมวลผลข้อมูลเชิงคุณภาพดำเนินการด้วย msFineAnalysis AI (JEOL)
เงื่อนไขการวัดแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 เงื่อนไขการวัดและการวิเคราะห์

ผลลัพธ์และการสนทนา

การสกัดสารเติมแต่งโดยการวิเคราะห์แบบกลุ่ม

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างผลการวิเคราะห์สารเติมแต่งโดยใช้ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มด้วย "รายการสารเติมแต่ง"
มุมมองโครมาโตกราฟีด้านบนซ้ายแสดงข้อมูล GC/EI พร้อม TICC ที่ทำเครื่องหมายด้วยเส้นทึบสีดำ มุมมองด้านล่างซ้ายแสดงข้อมูลไอออไนเซชันแบบอ่อนโดยมีเครื่องหมาย TICC เป็นเส้นทึบสีเขียว มุมมองด้านขวาแสดง "Ion List" ที่ตรวจพบในข้อมูลการวิเคราะห์ รายการสารเติมแต่งประกอบด้วยสูตรโมเลกุลของสารเติมแต่ง 525 รายการสำหรับวัสดุโพลีเมอร์ หากมีสูตรองค์ประกอบที่ลงทะเบียนในรายการสารเติมแต่งนี้อยู่ในข้อมูลการวิเคราะห์ ประเภทสารเติมแต่งและหมายเลข CAS จะแสดงในคอลัมน์คำอธิบาย ในการศึกษานี้พลาสติไซเซอร์ที่มีสูตรโมเลกุล C₁₈H₁₈O₅ (CAS No. 120-55-8) ได้รับการยืนยันแล้ว
จุดสีน้ำเงินในแต่ละข้อมูลของรูปที่ 1 แสดงถึงส่วนประกอบที่มี C₁₈H₁₈O₅⁺ สกัดจากผลการแปลงโครมาโตกราฟี ผู้ปฏิบัติงานสามารถเลือกไอออน เช่น C₁₈H₁₈O₅⁺ จากตารางแล้วคลิกปุ่มตกลงที่ด้านล่างขวาของ GUI เพื่อสร้าง C . ทันที₁₈H₁₈O₅ ทำให้สามารถแยกส่วนประกอบที่มี C ได้₁₈H₁₈O₅⁺ (รูปที่ 2)

รูปที่ 1 ผลการวิเคราะห์กลุ่มโดยใช้รายการสารเติมแต่ง

รูปที่ 2 แสดงผลลัพธ์ที่แยกออกมาสำหรับส่วนประกอบที่มี C₁₈H₁₈O₅⁺ . ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มจะแสดงแท็บ "ทั้งหมด" สำหรับผลการวิเคราะห์ทั้งหมด และสูงสุด 5 แท็บสำหรับกลุ่มที่สร้างขึ้นสำหรับไอออนหรือการสูญเสียที่เป็นกลางซึ่งระบุจากรายการมวลที่แน่นอนในรูปที่ 1 จากนั้น ID และผลการวิเคราะห์รวมจะถูกแชร์ระหว่างแท็บต่างๆ ผลการวิเคราะห์พบจุดพีคของส่วนประกอบทั้งหมด 60 จุด แต่เป็นไปได้ที่จะแยกเฉพาะพีคที่มี C₁₈H₁₈O₅⁺. ผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพโดยละเอียดสำหรับองค์ประกอบนี้จะอธิบายไว้ในส่วนถัดไป

รูปที่ 2 ผลการวิเคราะห์กลุ่มสำหรับ C₁₈H₁₈O₅ ไอออน

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของสารเติมแต่ง

รูปที่ 3 แสดงแมสสเปกตรัมของส่วนประกอบที่สกัดโดยฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่ม ม./ซ 314 ซึ่งสันนิษฐานว่าเป็นโมเลกุลไอออน ตรวจพบเฉพาะใน FI ขณะที่ไม่พบโมเลกุลไอออนใน EI รายการผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบรวม (ผู้สมัคร 5 อันดับแรก) โดย msFineAnalysis AI แสดงในตารางที่ 2 ในผลการค้นหา NIST Library DB มีการนำเสนอสารประกอบที่คล้ายคลึงกันมากหลายรายการ อย่างไรก็ตาม ตามองค์ประกอบองค์ประกอบโดยประมาณของไอออนโมเลกุล สูตรโมเลกุลถูกคำนวณเป็น C₁₈H₁₈O₅. ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าส่วนประกอบนี้เป็น "ไดเอทิลีนไกลคอลไดเบนโซเอต" (รูปที่ 4) จากผลลัพธ์ข้างต้น ได้รับการยืนยันว่าตรวจพบส่วนประกอบของสารเติมแต่งจากกาวที่มีจำหน่ายทั่วไปที่วัดได้ในครั้งนี้
แม้ในการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์ GC-MS แบบไพโรไลซิส ซึ่งตรวจพบพีคจำนวนมาก ก็สามารถดึงพีคที่ได้มาจากสารเติมแต่งได้ทันที

รูปที่ 3 มวลสาร

รูปที่ 4 สูตรโครงสร้างของไดเอทิลีน
ไกลคอลไดเบนโซเอต

ตารางที่ 2 ผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบบูรณาการโดยใช้ msFineAnalysis AI

สรุป

ใน MSTips นี้ เราแนะนำตัวอย่างการแยกองค์ประกอบเพิ่มเติมในการวิเคราะห์ที่ไม่ใช่เป้าหมายโดยใช้ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่มของ msFineAnalysis AI เมื่อใช้ฟังก์ชันการวิเคราะห์กลุ่ม การวิเคราะห์ที่เหมือนการวิเคราะห์เป้าหมายสามารถทำได้แม้ในการวิเคราะห์ที่ไม่ใช่เป้าหมาย ดังนั้นจึงสามารถคาดหวังการวิเคราะห์โดยละเอียดในเวลาอันสั้นได้

อ้างอิง

• M. Ubukata, A. Kubo, K. Nagatomo, T. Hizume, H. Ishioka, AJ Dane, RB Cody, Y. Ueda การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบบูรณาการของตัวอย่างพอลิเมอร์ด้วยไพโรไลซิส-แก๊สโครมาโตกราฟีร่วมกับแมสสเปกโทรเมตรีความละเอียดสูง: ใช้ผลการวัดมวลที่แม่นยำจากทั้งอิออนของอิเลคตรอนและอิออไนเซชันแบบอ่อน สเปกตรัมมวลชนอย่างรวดเร็ว 2020; 34:e8820.
• A. Kubo , A. Kubota, H. Ishioka, T. Hizume, M. Ubukata, K. Nagatomo, T. Satoh, M. Yoshida, F. Uematsu การสร้างคลังสเปกตรัมมวลที่มีสเปกตรัมมวลไอออนไนเซชันของอิเล็กตรอนที่ทำนายไว้ จัดทำขึ้นโดยใช้โมเดลแมชชีนเลิร์นนิงและการพัฒนาวิธีการค้นหาที่มีประสิทธิภาพ มวลสาร. 2023; 12: A0120.

การแก้ปัญหาตามสาขา

เคมี

พลาสติก / โพลีเมอร์

รายการสินค้า ที่เกี่ยวข้อง

JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha แก๊สโครมาโตกราฟีประสิทธิภาพสูง - แมสสเปกโตรมิเตอร์ตามเวลาของเที่ยวบิน

msFineAnalysis AIUnknown ซอฟต์แวร์วิเคราะห์โครงสร้างสารประกอบ