Новости химической науки > Масс-спектрометрия становится методом синтеза

Химики из Австрии и США использовали масс-спектрометрию, широко распространенный метод определения состава и строения молекул для синтеза веществ на микроуровне.

Одним из способов создания ионов в масс-спектрометрии, способной, например, идентифицировать по молекулярной массе биомаркеры в образце человеческой жидкости, является ионизация электрораспылением (electrospray ionization). В ряде случаев образец проходит подготовку перед непосредственным введением его в детектор масс-спектрометра.

Такая подготовка служит для упрощения обнаружения ряда соединений и, как правило, заключается в проведении реакций между компонентами аналита и специально разработанными молекулами – зачастую из-за изменения массы продукты такой подготовительной реакции бывает проще идентифицировать, чем немодифицированные вещества, движущей силой таких реакций является та же ионизация.

Томас Мюллер (Thomas Müller) с коллегами решил модифицировать эти реакции, протекающие в масс-спектрометре, чтобы с их помощью получать миллиграммовые количества вещества.

Электрораспылительная ионизация реакционной смеси может ускорять образование связи. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201206632)

Исследователи смешали 1-инданон и 4-хлорбензальдегид с каталитическим количеством щелочи. Затем они отслеживали образование продукта этой модельной реакции – 2-(4-хлорбензилиден)индан-1-она с помощью масс-спектрометрии. Также исследователи провели ионизацию исходной реакционной смеси с помощью методаэлектрозвуковой распылительной ионизации (electrosonic spray ionization) и собрали ионы на стекловолокно. Затем смесь соединений, поглотившихся стекловолокном, изучили с помощью масс-спектрометрии.

Было обнаружено, что в течение двух с половиной минут, пока шло осаждение ионов на стекловолокно, удалось получить около 1.5 мг продукта, содержащего новую связь углерод-углерод. Модельной реакции, проводившейся параллельно, для завершения потребовалось несколько часов. Исследователи надеются, что результаты их работы являются демонстрацией того, что масс-спектрометрия может представлять собой не только аналитический, но и синтетический инструмент.

Однако, если электрораспылительная ионизация ускоряет химическую реакцию, могут ли такие реакции искажать аналитические результаты? Мюллер отмечает, что ответ на этот вопрос зависит от числа молекул в заряженной капле. Для применения электрораспыления в синтезе необходимо тщательно подобрать концентрации веществ в каплях и размер самих капель таким образом, чтобы каждая из капель содержала все необходимые вещества, в то время как при проведении обычного масс-спектрометрического анализа реагенты распределены по каплям неравномерно.

Специалист по аналитической химии Ренато Ценоби (Renato Zenobi) отмечает, что исследователи из группы Мюллера продемонстрировали пример принципиально нового применения масс-спектрометрии, и такое применение может оказаться полезным для получения больших серий различных по строению веществ для комбинаторной химии и поиска новых лекарственных препаратов.

В реакции, инициируемой с помощью масс-спектрометрии, наблюдается девять сопродуктов, которые не образуются в ходе модельной реакции, общая доля этих сопродуктов составляет 8%. Ценоби заявляет, что такое разнообразие продуктов может стать преимуществом реакций, управляемых электрораспылением – исследователи потенциально смогут оптимизировать условия ионизации, чтобы получить синтетические продукты, недоступные для реакции, протекающей в растворе.

Источник: Angew. Chem., Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201206632

метки статьи: #аналитическая химия, #органическая химия, #электрохимия