Использование искусственного интеллекта msFineAnalysis для проверки структуры органического синтетического соединения на основе данных, полученных с помощью газовой хроматографии, масс-спектрометрии высокого разрешения и ядерного магнитного резонанса — измерение EI/FI —

Общие

Газовая хроматография-масс-спектрометрия высокого разрешения (ГХ-МСВР) в сочетании со спектроскопией ядерного магнитного резонанса (ЯМР) широко используется для определения химического состава и структуры органических синтетических соединений.
JMS-T2000GC, система ГХ-HRMS, которая поддерживает как электронную ионизацию (ЭУ), так и полевую ионизацию (FI), включает в себя общий источник ионов, способный переключаться между режимами EI и FI, сохраняя при этом систему в вакууме. msFineAnaанализ AI предназначен для анализа данных, полученных с помощью двух методов ионизации, и оценки химических структур, а также составов, что помогает определить методы измерения ЯМР и изучить полученные данные ЯМР. Разделение ГХ также позволяет проверить, состоит ли образец из одного компонента или из смеси нескольких компонентов. ЗОНД ROYAL HFX от JEOL^TM, аксессуар для системы ЯМР JNM-ECZ600, имеет возможность настройки на стороне ВЧ (¹H,¹⁹F) для одинарного и двойного резонанса, позволяющего оператору выбрать нужный для эксперимента. В сочетании со стороной НЧ (¹³C и т. д.), зонд поддерживает одновременную настройку на тройной резонанс, выступая в качестве мощного инструмента для определения химической структуры органических синтетических соединений, состоящих из C, H и F.
В этой работе мы исследовали химический состав и структуру органического синтетического соединения с использованием JMS-T2000GC с msFineAnaанализ AI и JNM-ECZ600 с ROYALPROBE.^TMHFX.

Измерения

В качестве образца использовали коммерческий флуоксетин. Аналит, раствор 1 мг/мл в метаноле, готовили для МС-анализа. Другой аналит, раствор 10 мг/0.6 мл в дейтерированном ДМСО, был приготовлен для анализа ЯМР. В таблице 1 показаны условия измерений ГХ-МСВР и ЯМР.

Таблица 1. Условия измерения

Рисунок 1. TICC (вверху: EI, внизу: FI)

Результаты и обсуждение

На рис. 1 представлены хроматограммы полного ионного тока (TICC) EI и FI. Пик образца был обнаружен при одном и том же времени удерживания в EI и FI TICC соответственно. Поскольку никаких других пиков на хроматограмме обнаружено не было, было подтверждено, что образец состоит из одного компонента. На рис. 2 показаны результаты, полученные с помощью msFineAnaанализ AI. Данные показали, что флуоксетин был лучшим кандидатом. Химический состав молекулярного иона в масс-спектре ФВ оценен как C₁₇H₁₈F₃НЕТ. Изотопная картина молекулярного иона хорошо согласовывалась с оценкой C₁₇H₁₈F₃НЕТ. Химический состав ионов фрагмента ЭУ также соответствовал C₁₇H₁₈F₃НЕТ. Более того, поиск в базе данных NIST выявил, что флуоксетин имеет наибольшую степень сходства.
Затем мы использовали ЯМР для проверки результатов МС. На основе данных, полученных с помощью msFineAnaанализ AI, мы определили ядра и методы измерения ЯМР.

Рис. 2. Результаты msFineAnaанализ AI

На основании данных, полученных с помощью msFineAnalysis AI, мы выбрали измерения ЯМР ¹⁹F, ¹H и ¹³C. В частности, мы провели одномерные ¹⁹F, ¹H и ¹³C{¹H,¹⁹F}, двумерные HSQC (гетероядерная одноквантовая когерентность) и HMBC (гетероядерная корреляция множественных связей).
На рис. 3 показаны полученные спектры ЯМР. На рисунке красным показаны важные признаки, которые были определены путем синтеза типичного флуоксетина, описанного в ссылке 1. На рисунке также показана химическая структура флуоксетина, показанная на рисунке 4, включая другие сигналы ЯМР.

Рисунок 3. Спектры ЯМР.
Слева: ¹⁹F-спектр (вверху), ¹H-спектр (средний), ¹³C{¹H, ¹⁹F} (внизу)
Справа: HSQC (вверху), HMBC (внизу).

Позиция	13С/млн	1ч/млн	JFC/ Гц
1	121.6		35
2	127.3	7.55	6
3	116.6	7.06
4	161.1
5	116.6	7.06
6	127.3	7.55	6
7	77.9	5.55
8	38.3	1.91/2.10
9	48.1	2.56
10	36.6	2.27
11	141.6
12	126.5	7.41
13	129.1	7.35
14	128.1	7.27
15	129.1	7.35
16	126.5	7.41
17	125.0		271

Рисунок 4. Таблица химического сдвига и корреляции HMBC в химической структуре.

Резюме

На рисунке 5 показана информация, полученная в результате измерений с использованием МС и ЯМР. Данные ГХ-МСВР от EI и FI подтвердили, что образец состоит из одного соединения, и оценили химический состав и структуру соединения. Далее эксперимент ЯМР, основанный на химическом составе, оцененном с помощью ГХ-МСВР, позволил получить скелетную структуру соединения и расположение его функциональных групп. msFIneAnaанализ AI правильно определил, что образец представляет собой флуоксетин по химической структуре, что было подтверждено результатами ЯМР.
JMS-T2000GC + msFineAnaанализ AI в сочетании с JNM-ECZ600 + ROYALPROBE^TM Ожидается, что HFX, представленный здесь для определения химической структуры органического синтетического соединения, будет иметь широкий спектр применений для органических синтетических соединений на всех стадиях процесса их синтеза.

1. JMS-T2000GC с EI/FI и msFineAnaанализ AI.

・Проверьте, состоит ли образец из одного компонента или из смеси нескольких компонентов.
・Оцените химический состав по точной массе молекулярного иона.
・Проверьте соответствие изотопного шаблона и шаблона иона фрагмента EI.
・Изучите эквивалент двойной связи (DBE).
· Предскажите химическую структуру.

2. JNM-ECZ600 с ROYALPROBE^TM HFX

・Измерьте каждый обнаруживаемый элемент предполагаемой химической формулы.
・Сужайте круг предсказуемых соединений при назначении спектров ЯМР.
・Определить строение скелета и функциональные группы.
・Оцените энантиомерную чистоту.

Рисунок 5. Процедуры измерения и анализа синтетических соединений.

Референсы

1) Коди Дж. Вентур, Меган Р. Беннетт и Крейг В. Линдсли, ACS Chem Neurosci. 2014, 15 января; 5 (1): 14–23. дои: 10.1021/cn400186j

Решения по областям применения

Химия

Сопутствующие продукты

JMS-T2000GC Высокопроизводительный газовый хроматограф AccuTOF™ GC-Alpha — времяпролетный масс-спектрометр

msFineAnalysis Программное обеспечение для анализа структуры неизвестных соединений AI

Серия JNM-ECZL Фурье-ЯМР

Категория продукта

Газовые хроматографы с масс-спектрометром (GC-MS)

ЯМР