精确分子量和分子式，对GC/MS鉴定未知化合物有什么帮助？

在“GC/MS分析没有正构烷烃标样，如何使用保留指数来定性未知化合物？”一文中，我们介绍了在没有正构烷烃标样时，GC/ID软件中如何使用Auto RI的保留指数功能来区分NIST谱库检索匹配低或相似的化合物。

在本次的内容中，将介绍GC/MS上如何通过精确分子量和分子式同位素匹配来验证NIST谱库检索结果的准确性。

GC/MS如何测定精确质量和分子式？

通常人们会认为质谱仪测定化合物离子的精确质量必须是由高分辨质谱，如飞行时间（TOF）、静电场轨道阱（Orbitrap）等才能完成。

实际上，常规四极杆GC/MS也是可以实现精确质量测定的，但前提是需要对四极杆质谱的数据进行更为全面的数学校正，不仅是质量校正，还包含了对质谱峰形函数的校正。这一技术早在Cerno Bioscience公司于2006年发布的商业化软件MassWorks上得以实现。

如图1（上）所示，抗蚜威（Pirimicarb，化学式C11H18N4O2）在四极杆质谱上测得的原始数据，峰的质量中心为峰顶点引下来的垂线，该质量中心线的读数即为质量读数，但由于仪器噪音等因素的影响以及传统质量校正方式的限制，使得该方法做出来的质量中线并不是真正的峰质心线，因此GC/MS工作站的读数只能保证质量数的整数位是准确的。

图1（下）为MassWorks校正后的数据，我们可以看到质谱峰型已经变成了对称分布的高斯曲线，这种情况下，峰顶点引下来的垂线才是真正的质量中线，它非常精确，可使得质量读数精确至小数点后4位。

图1：四极杆质谱峰形校正前后的分子质量测定精度对比

获得精确质量数后，我们就可以根据限定的元素种类和质量误差等获得候选分子式。目标分子式的判定需要借助同位素丰度的匹配，我们把它叫做谱图准确度（Spectral Accuracy，SA），用来描述分子式的理论同位素丰度和校正后质谱图的同位素丰度的拟合程度，只有当两者的线性全匹配的时候，分子式才是正确的。

图2：质谱峰形校正对同位素匹配度的影响

GC/ID中如何运用精确质量和同位素匹配来辅助定性？

GC/ID软件中测定精确质量数非常简单，如图3所示，除了样品数据外，需要调用一个PFTBA调谐液的数据文件（该数据的采集通过在GC/MS工作站中编程打开和关闭EI校正阀来实现），选择运行参数，然后自动运行即可。完成后，我们可以在分析报告中查看结果。

图3：运行GC/ID

下图4显示了一个精油样品中Rt=60.97min组分的鉴定结果，前4个均为CAS 593-08-8，其NIST、RevS为正、反检索匹配度，匹配均在930以上，保留指数匹配度RIFit将该化合物与其它化合物做了很好的区分。

图4： Rt=60.97min组分的鉴定结果

图5： CAS 593-08-8的详细定性信息

SA-M为分子式C13H26O的理论同位素和实际校正谱图的匹配度，99.44%的匹配度展示了理论同位素和实际校正同位素的完美匹配（如图6所示），验证了分子式的准确性；SA-F为C13H26O部分碎片离子的化学式的同位素匹配度，97.92%的匹配度表明了C13H26O的这些碎片的同位素也与实际样品的相符合（碎片离子的详细同位素匹配结果见图5红框）。因此，能很好地验证CAS 593-08-8鉴定的准确性。

图6：C13H26O的理论同位素（紫色）和样品同位素分布（暗红色）的比较