説明

イオン化促進剤およびイオン化法

【課題】極性基を持たない試料であっても好適にイオン化し、質量分析を行うことの出来るイオン化促進剤を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のイオン化促進剤は、Agイオンを含むことを特徴とする。これにより、試料となる目的化合物分子にAgイオンが付加することで、試料をイオン化することが出来る。このため、試料が極性基を持たない試料であっても好適にイオン化し、質量分析を行うことが可能となる。特に、試料となる目的化合物分子がπ電子共役系を有する場合、π電子とAgイオンの間に相互作用が存在するため、試料となる目的化合物分子にAgイオンは付加しやすくなり、好適にイオン化することが出来る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、質量分析に際して試料をイオン化させるためのイオン化促進剤およびイオン化法に関する。
【背景技術】
【0002】
溶液中の試料をイオン化し、測定を行う質量分析法では、試料である目的化合物分子を感度よく検出するために、溶液中のpH調整が重要な役割を果たす。たとえば、目的化合物分子を正に帯電させることで検出が可能となるエレクトロスプレーイオン化法ポジ測定では、pHを酸性にすることで目的化合物分子が正に帯電しやすくなる。これは、pHを酸性とすることによって、溶液中のプロトンが増加し、このプロトンが目的化合物分子に付加しやすくなるためである。(非特許文献1)
【0003】
目的化合物分子にプロトンが付加しにくい場合、アンモニウムイオンやNaイオンをイオン化促進剤として用いることで、目的化合物分子を感度よく検出出来ることが知られている。このとき、イオン化促進剤は質量分析装置を汚染させないようにアンモニウムイオンのような揮発性物質が望ましいが、金属イオンがより付加しやすい目的化合物分子の場合、イオン化促進剤として、NaイオンやKイオンなどの不揮発性物質を用いることもある。(特許文献1)
【非特許文献1】LC/MSを用いた化学物質分析マニュアル(p55−56、2001年、環境庁)
【特許文献1】特開2006‐53131号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、試料である目的化合物分子が極性基を持たない低極性化合物分子の場合、従来のイオン化促進剤は充分にイオン化を促進しないという問題がある。なぜならば、イオン化促進剤は目的化合物分子のカルボニル基、カルボキシル基、アミノ基などの極性基に対して電気的に付加することで、試料をイオン化する役割を果たすためである。
【0005】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、極性基を持たない試料であっても好適にイオン化し、質量分析を行うことの出来るイオン化促進剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、低極性化合物に種々のイオン化促進剤を用いて鋭意検討した結果、イオン化促進剤として、Agイオンを含む溶液を用いることにより、前記の課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
請求項1に記載の本発明は、試料のイオン化を促進させるイオン化促進剤において、Agイオンを含むことを特徴とするイオン化促進剤である。
【0008】
請求項2に記載の本発明は、質量分析を行うために試料をイオン化させるイオン化法において、Agイオンを含むイオン化促進剤を用いることを特徴とするイオン化法である。
【0009】
請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載のイオン化法であって、対象となる試料が低極性化合物であることを特徴とするイオン化法である。
【0010】
請求項4に記載の本発明は、請求項2または3のいずれかに記載のイオン化法であって、対象となる試料がπ電子共役系を有することを特徴とするイオン化法である。
【0011】
請求項5に記載の本発明は、請求項2から4のいずれかに記載のイオン化法であって、イオン化促進剤をアルカリ性に調整することを特徴とするイオン化法である。
【0012】
請求項6に記載の本発明は、請求項2から5のいずれかに記載のイオン化法であって、試料にイオン化促進剤を添加するのにエレクトロスプレーイオン化法を用いることを特徴とするイオン化法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明のイオン化促進剤は、Agイオンを含むことを特徴とする。これにより、試料となる目的化合物分子にAgイオンが付加することで、試料をイオン化することが出来る。このため、試料が極性基を持たない試料であっても好適にイオン化し、質量分析を行うことが可能となる。
【0014】
また、特に、試料となる目的化合物分子がπ電子共役系を有する場合、π電子とAgイオンの間に相互作用が存在するため、試料となる目的化合物分子にAgイオンは付加しやすくなり、好適にイオン化することが出来る。
【0015】
また、本発明のイオン化法は、Agイオンを含むイオン化促進剤をアルカリ性に調整することを特徴とする。これにより、Agイオンの低極性化合物分子への付加効率を向上させることが出来、低極性化合物分子を好適にイオン化することが可能となる。
【0016】
また、本発明のイオン化法は、エレクトロスプレーイオン化法を用いることを特徴とする。これにより、試料が低極性高分子であっても、エレクトロスプレーイオン化法を用いて、試料をイオン化し、質量分析を好適に行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明のイオン化促進剤について説明する。
【0018】
本発明のイオン化促進剤は、Agイオン源を溶媒に溶かすことにより調整する。
【0019】
このとき、溶媒としては、Ag塩を溶解可能な極性溶媒が好ましい。例えば、具体的には水、メタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
【0020】
Agイオン源としては、前記溶媒中でAgイオンとして存在できるものであれば特に限定はされない。例えば、AgNO、AgCl、AgSO、AgI、AgCNなどが挙げられる。
【0021】
また、このときイオン化促進剤におけるAgイオンの濃度としては、0.00001mM〜5mMが好ましく、0.001mM〜1mMがより好ましい。これは、Agイオン濃度が希薄な場合には付加効率が落ち、Agイオン濃度が高すぎると質量分析計を汚染し正確な質量分析が行えなくなるためである。
【0022】
また、このときイオン化促進剤はアルカリ性に調整することが好ましく、pHの範囲が7〜11の範囲であることがより好ましい。これは、pHはアルカリ性であればあるほど低極性化合物分子に対してAgイオンは付加しやすくなる一方で、強アルカリになるとAgが沈殿してしまうためである。
【0023】
本発明のイオン化促進剤は、対象となる試料が低極性化合物分子であっても、低極性化合物分子にAgイオンが付加することで、イオン化することが出来る。ここで、低極性化合物分子とは、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基などの極性基を持たない分子である。
【0024】
また、試料である目的化合物分子がπ電子共役系を有する場合、より好適に対象である試料をイオン化させることが出来る。これは、Agイオンとπ電子共役系の間に相互作用が存在するため、より好適に目的化合物分子にAgイオンが付加するためである。
【0025】
以下、本発明のイオン化法の一例について説明する。
【0026】
図1は、本発明のイオン化法を具体化する測定方法の一例を示すフロー図である。図1はポストカラム法と呼ばれる手法で、カラムの後でイオン化促進剤を添加する方法である。移動相を貯槽する容器、この容器から注入部やカラムへ移動相を送液するポンプ部、試料注入部、カラム部、イオン化促進剤を貯槽する容器、イオン化促進剤を送液するポンプ部、移動相とイオン化促進剤を混合するT字コネクタ、イオン化するイオン化部、質量を検出する検出器からなる。
【0027】
移動相としては低極性高分子成分を溶解することが可能な有機溶媒、たとえば、テトラヒドロフラン、クロロホルム、アセトニトリルなどを使用することが可能である。低極性高分子成分とは、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基などの極性基を持たない分子量1000以上の成分のことである。
【0028】
低極性高分子成分であるポリスチレンなどの試料はあらかじめ移動相と同じ有機溶媒に溶解させておき、試料注入部から注入され、カラムを通して分離される。試料溶解液は移動相と同じ有機溶媒とすることで、注入後の試料沈殿による目詰まりを防いでいる。
【0029】
カラムで分離されたポリスチレンなどの試料は、移動相と共にT字型コネクタまで移動し、本発明のイオン化促進剤が添加される。
【0030】
イオン化部では、エレクトロスプレーイオン化法によって、低極性高分子にAgイオンが付加した形でイオン化される。
【0031】
エレクトロスプレーイオン化法とは、試料溶液を先端に3〜5kV程度の高電圧を印可したキャピラリーに導き、キャピラリーの外側から霧化ガスを流しスプレーすることで、印可した電圧と同符号の細かな帯電液滴を作り、帯電液滴は移動の過程で溶媒の蒸発・表面電場の増加が進み,電荷同士の反発力が液体の表面張力をこえると分裂させ、 蒸発と分裂を繰り返すことにより、微細な液滴になり、最終的には試料イオンが気相中に放出されるというイオン化法である。
【0032】
エレクトロスプレーイオン化法は極性の高い分子に適したイオン化法であり、極めてソフトなイオン化方法であるため、分子量100万程度の高分子までイオン化可能である。また、多価イオンが生成しやすいイオン化法であるために、m/z=3000程度までしか検出できない小型の質量分析装置でも、それ以上の高分子成分を検出可能である。
【0033】
エレクトロスプレーイオン化法によって、本発明のイオン化促進剤を試料に付加させることで、低極性高分子にAgイオンが付加した質量/電荷に相当するピークが検出器で検出される。これにより、低極性高分子の質量分析を好適に行うことが出来る。
【実施例】
【0034】
<実施例1>
試料となる低極性高分子として、SHODEX社製ポリスチレン標準物質、平均分子量11600を、テトラヒドロフランに溶解させ、10ppmに調整した。このポリスチレンの構造を(化1)に示す。(化1)は、末端にも極性基はなく無極性に近いポリスチレンである。
【化1】

【0035】
イオン化促進剤としては1mM AgNOにアンモニア水を添加してpH10に調製した水溶液を用いた。AgNOは水溶液中ではAgイオンとNOイオンに解離している。
【0036】
前記調製した試料について、図1に示したようなフローで前記調製したイオン化促進剤を添加して質量分析測定を行った。測定条件を以下に示す。また、測定結果を図2に示す。
【0037】
測定条件
装置:HP1100(Agilent Technologies社製)
カラム;GF−310−4D(SHODEX社製)
移動相:テトラヒドロフラン
イオン化法:エレクトロスプレーイオン化法ポジ測定
イオン化促進剤:1mM AgNO3(pH10)水溶液
【0038】
<比較例1>
実施例1と同様に、SHODEX社製ポリスチレン標準物質、平均分子量11600の質量分析測定を行った。ただし、本発明のイオン化促進剤を加えなかった。測定結果を図3に示す。
【0039】
<実施例2>
試料となる低極性高分子として、SHODEX社製ポリスチレン標準物質、平均分子量2400を、テトラヒドロフランに溶解させ、10ppmに調整した。このポリスチレンの構造を(化1)に示す。末端にも極性基はなく無極性に近いポリスチレンである。
【0040】
イオン化促進剤としては1mM AgNOにアンモニア水を添加してpH10に調製した水溶液を用いた。AgNOは水溶液中ではAgイオンとNOイオンに解離している。
【0041】
前記調製した試料について、図1に示したようなフローで前記調製したイオン化促進剤を添加して質量分析測定を行った。測定条件を以下に示す。また、測定結果を図4に示す。
【0042】
測定条件
装置:HP1100(Agilent Technologies社製)
カラム;GF−310−4D(SHODEX社製)
移動相:テトラヒドロフラン
イオン化法:エレクトロスプレーイオン化法ポジ測定
イオン化促進剤:1mM AgNO水溶液(pH10)
【0043】
<比較例2>
実施例2と同様に、SHODEX社製ポリスチレン標準物質、平均分子量2400の質量分析測定を行った。ただし、イオン化促進剤としては、pH3に調製した水溶液を用いた。測定結果を図5に示す。
【0044】
<評価>
図2、図3の比較を行った。図2には、保持時間3分にポリスチレンのピークが検出されていることが分かる。これに対し、図3には、保持時間3分にポリスチレンのピークは検出されていない。以上より、本発明のイオン化促進剤を添加することで、低極性高分子の質量分析測定を好適に行うことが出来ることが示された。
【0045】
図4、図5の比較を行った。図4には、保持時間4.5分にポリスチレンのピークが検出されていることが分かる。これに対し、図5には、保持時間4.5分にポリスチレンのピークが検出されていないことが分かる。以上より、本発明のイオン化促進剤はアルカリ性に調整することで、優位に作用することが示された。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明のイオン化法における分析フローの一例である。
【図2】実施例1における質量分析測定のクロマトグラムである。
【図3】比較例1における質量分析測定のクロマトグラムである。
【図4】実施例2における質量分析測定のクロマトグラムである。
【図5】比較例2における質量分析測定のクロマトグラムである。
【符号の説明】
【0047】
11:移動相貯槽容器
12:移動相送液ポンプ
13:試料注入部
14:カラム部
15:イオン化部
16:質量検出器
17:イオン化促進剤貯槽容器
18:イオン化促進剤送液ポンプ
19:T字コネクタ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料のイオン化を促進させるイオン化促進剤において、
Agイオンを含むこと
を特徴とするイオン化促進剤。
【請求項2】
質量分析を行うために試料をイオン化させるイオン化法において、
Agイオンを含むイオン化促進剤を用いること
を特徴とするイオン化法。
【請求項3】
請求項2に記載のイオン化法であって、
対象となる試料が低極性化合物であること
を特徴とするイオン化法。
【請求項4】
請求項2または3のいずれかに記載のイオン化法であって、
対象となる試料がπ電子共役系を有すること
を特徴とするイオン化法。
【請求項5】
請求項2から4のいずれかに記載のイオン化法であって、
イオン化促進剤をアルカリ性に調整すること
を特徴とするイオン化法。
【請求項6】
請求項2から5のいずれかに記載のイオン化法であって、
試料にイオン化促進剤を添加するのにエレクトロスプレーイオン化法を用いること
を特徴とするイオン化法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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