本文采用电喷雾电离质谱技术(Electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)并结合源内碰撞解离质谱技术(In-source collision induced dissociation, In-source CID),对三种常见农药5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂的化学成分进行了分析。被测样品经过溶解、稀释、过滤后,直接进行质谱分析。检测方法采用电喷雾电离离子源(ESI),5%己唑醇微乳剂样品采用负离子模式检测,30%吡虫啉微乳剂样品采用正负两种离子模式检测,40%苯醚甲环唑悬浮剂样品采用正离子模式检测。通过电喷雾电离质谱技术并结合源内碰撞解离质谱技术,分别得到了5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂样品主要成分的分子离子和多级串联碎片离子,并分析了其可能的质谱断裂规律。该方法样品需求量少,方法简单、分析速度快,适用于农药以及农药残留的分析,并为5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂三种农药作用机制的研究奠定了基础。 Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) combined with electrospray ionization tandem mass spectrometry technology was used for rapid analysis of three kinds of pesticide residues. In this manuscript, the rapid analytical method for Hexaconazo, Iimidacloprid residues, as well as the rule of tandem mass spectrometry for Difenconazole, was established. The method is simple and rapid. It is applicable to determine the pesticide and pesticide residues.
李竞1*,闫峻2,胡文祥3*
1山西大学化学化工学院,山西 太原
2中化化工科学技术研究总院,北京
3北京神剑天军医学科学院,北京
Email: *lxf7777@sxu.edu.cn, *huwx66@163.com
收稿日期:2015年7月13日;录用日期:2015年8月4日;发布日期:2015年8月10日
本文采用电喷雾电离质谱技术(Electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)并结合源内碰撞解离质谱技术(In-source collision induced dissociation, In-source CID),对三种常见农药5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂的化学成分进行了分析。被测样品经过溶解、稀释、过滤后,直接进行质谱分析。检测方法采用电喷雾电离离子源(ESI),5%己唑醇微乳剂样品采用负离子模式检测,30%吡虫啉微乳剂样品采用正负两种离子模式检测,40%苯醚甲环唑悬浮剂样品采用正离子模式检测。通过电喷雾电离质谱技术并结合源内碰撞解离质谱技术,分别得到了5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂样品主要成分的分子离子和多级串联碎片离子,并分析了其可能的质谱断裂规律。该方法样品需求量少,方法简单、分析速度快,适用于农药以及农药残留的分析,并为5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂三种农药作用机制的研究奠定了基础。
关键词 :电喷雾电离质谱(ESI-MS),源内CID,农药残留,快速分析
己唑醇(Hexaconazole)属于唑类杀菌剂,甾醇脱甲基化抑制剂,对真菌尤其是担子菌门和囊军门引起的病害有广谱性的保护和治疗作用,具有内吸、保护和治疗活性,能有效地防治子囊菌、担子菌和半知菌所致病害,被广泛应用于茶叶中茶饼病等病害的防治[
质谱技术是用于化合物结构分析的一个重要手段,特别是近年来发展的软电离质谱如电喷雾电离质谱(ESI-MS)、大气压化学电离质谱(APCI-MS)等方法,能够为化合物解析提供丰富的化学结构信息 [
目前对农药残留的检测分析方法主要包括气相色谱法、液相色谱法、质谱法及其联用技术等 [
LTQTM线性离子阱质谱仪(Thermo公司,美国),配以电喷雾电离离子源;0.22 μm Filter Unit滤膜(天津博纳艾杰科技有限公司);5%己唑醇微乳剂和30%吡虫啉微乳剂(四川成都);40%苯醚甲环唑悬浮剂(山东青岛);甲醇为色谱纯试剂(Fisher公司,美国);其他试剂均为分析纯试剂(北京化工厂)。
精密量取5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂各5 mL,分别置于100 mL的容量瓶中,加甲醇稀释至刻度,混匀,过0.22 μm微孔滤膜,取续滤液,分别制备成己唑醇供试品溶液、吡虫啉供试品溶液和苯醚甲环唑供试品溶液,备用。
电喷雾电离离子源(ESI),扫描范围m/z 100~2000,己唑醇供试品溶液采用负离子模式检测,吡虫啉供试品溶液采用正负两种离子模式检测,苯醚甲环唑供试品溶液采用正离子模式检测。壳气(N2)流速30 arbitary,喷雾电压4.5 kV,金属加热毛细管温度 250 ℃ ,金属毛细管电压25 V,透镜电压90 V,碰撞气体为氦气(He),碰撞能量为10 arbitary~30 arbitary。
己唑醇、吡虫啉和苯醚甲环唑的结构见图1。从结构上看,己唑醇属于唑类杀菌剂,是留醇脱甲基化抑制剂,吡虫啉属于烟碱类杀菌剂,苯醚甲环唑属于三唑类杀菌剂。
将己唑醇供试品溶液在负离子模式下进行质谱分析,为了得到更为详细的离子碎片信息,采用了碰撞诱导解离能(collision induced dissociation, CID)的方式,碰撞能量为15%。己唑醇供试品溶液在负离子模式下的源内CID质谱图见图2。
由图2可知,己唑醇在负离子模式下的源内CID图谱中,主要有m/z 312 [M-H]−、m/z 284 [M-H-C2H4]−、m/z 266 [M-H-C2H6O]−、m/z 256 [M-H-C4H8]−、m/z 166 [M-H-C6H3Cl2]−和m/z 138 [M-H-C6H3Cl2-C2H4]−的碎片离子,己唑醇的主要碎片离子的相对丰度和断裂规律示于表1。
以上结果表明,可利用m/z 312、m/z 284、m/z 266、m/z 256、m/z 166和m/z 138的碎片离子作为特征性离子,鉴别作物中己唑醇农药的残留。
将吡虫啉微乳剂供试品溶液在正负两种离子模式下进行质谱分析。为了得到更为详细的离子碎片信息,采用了碰撞诱导解离能的方式,碰撞能量为30%。吡虫啉供试品溶液在负离子模式下的源内CID质谱图见图3。
图1. 己唑醇、吡虫啉和苯醚甲环唑的结构。(a) 己唑醇,(b) 吡虫啉,(c) 苯醚甲环唑
图2. 己唑醇供试品溶液在负离子模式下的源内CID质谱图
质荷比(m/z) | 相对丰度(%) | 断裂规律 |
---|---|---|
312 | 4.24 | [M-H]− |
284 | 16.67 | [M-H-C2H4]− |
266 | 8.10 | [M-H-C2H6O]− |
256 | 12.79 | [M-H-C4H8]− |
166 | 35.46 | [M-H-C6H3Cl2]− |
138 | 100.00 | [M-H-C6H3Cl2- C2H4]− |
表1. 己唑醇在负离子模式下的主要碎片离子信息
由图3可知,在负离子模式下,吡虫啉供试品溶液源内CID质谱图中主要有m/z 254 [M-H]−和m/z 195 [M-N2O2]−的碎片离子;在正离子模式下,吡虫啉供试品溶液在源内CID质谱图中主要有m/z 256 [M+H]+、m/z 209 [M+H-NO2]+和m/z 175 [M+H-Cl-NO2]+的碎片离子。吡虫啉供试品溶液的主要碎片离子的相对丰度和断裂规律示于表2。
以上结果表明,在负离子模式下可利用m/z 254和m/z 195的碎片离子作为鉴别作物中吡虫啉农药残留的特征性离子;在正离子模式下可利用m/z 256、m/z 209和m/z 175作为鉴别作物中吡虫啉农药残留的特征性离子。
苯醚甲环唑在正离子下模式下的一级全扫描质谱图见图4。
由图4可知,苯醚甲环唑供试品溶液在一级全扫描质谱中,主要有m/z 406和m/z 428的分子离子,分别为苯醚甲环唑的加氢[M+H]+峰和加钠[M+Na]+峰。为了进一步研究苯醚甲环唑的质谱断裂规律,对苯醚甲环唑供试品溶液进行多级串联质谱研究。苯醚甲环唑供试品溶液在正离子模式下的的二级和三级串联质谱图见图5。
从图5(a)可以看出,在苯醚甲环唑供试品溶液的二级串联质谱中,m/z 406的碎片离子峰主要有m/z 337 [M+H-C2H3N3]+、m/z 291 [M+H-C2H3N3-C2H6O]+和m/z 251 [M+H-C2H3N3-C4H6O2]+的碎片离子。而由图5(b)可知,在苯醚甲环唑供试品溶液的三级串联质谱中,m/z 337的碎片离子峰主要有m/z 291 [M+H-C2H6O]+和m/z 251 [M+H-C4H6O2]+的碎片离子。苯醚甲环唑供试品溶液多级串联质谱的主要碎片离子示于表3。根据多级串联质谱分析,我们得到了苯醚甲环唑供试品溶液的质谱断裂规律。
图3. 吡虫啉供试品溶液在负离子模式下的源内CID质谱图。(a) 负离子模式;(b) 正离子模式
相对丰度(%) | 断裂规律 | |
---|---|---|
254 | 100.00 | [M-H]− |
195 | 48.57 | [M-N2O2]− |
256 | 54.47 | [M+H]+ |
209 | 62.67 | [M+H-NO2]+ |
175 | 100.00 | [M+H-Cl-NO2]+ |
表2. 吡虫啉供试品溶液在正负离子模式下的主要碎片离子信息
图4. 苯醚甲环唑供试品溶液在正离子模式下的一级全扫描质谱图
图5. 苯醚甲环唑供试品溶液的二级串联质谱图。(a) MS2 406>;(b) MS3 406>337>
MS | MS2(406) | MS3(337) |
---|---|---|
406(100)[M+H]+ | 337(100) [M+H-C2H3N3]+ 291(4) [M+H-C2H3N3-C2H6O]+ 251(34) [M+H-C2H3N3-C4H6O2]+ | 291 [M+H-C2H6O]+ 251 [M+H-C4H6O2]+ |
428(50)[M+Na]+ | —— | —— |
表3. 苯醚甲环唑供试品溶液在多级串联质谱中的主要碎片离子
本文采用电喷雾多级串联质谱技术并结合源内碰撞解离质谱技术,以我国常用农药5%己唑醇微乳剂、30%吡虫啉微乳剂和40%苯醚甲环唑悬浮剂为代表,对其主要的质谱行为和断裂规律进行了研究。此方法简单、快速,为深入研究农药物质基础和构效关系提供了可靠的理论依据,同时本方法也可以作为一种快速检测方法,用于农作物中农药残留的检测。
李 竞,闫 峻,胡文祥. 电喷雾质谱法快速分析三种农药的残留Rapid Analysis of Three Kinds of Pesticide Residues Using Electrospray Ionization Mass Spectrometry[J]. 有机化学研究, 2015, 03(03): 115-121. http://dx.doi.org/10.12677/JOCR.2015.33016