マススペクトル解析に知っていると役立つマスディフェクト値について

2020年最初の質量分析に関する話題です。

 

お仕事で質量分析に携わっている皆さんは、マスディフェクト値と言う用語を知っていますか。マスディフェクト値とは、日本質量分析学会が発刊しているマススペクトロメトリー関係用語集では、“ノミナル質量からモノアイソトピック質量を差し引いた値”と定義されています1)

例えばベンゼン(C6H6)では、ノミナル質量は78、モノアイソトピック質量は78.04695ですから、マスディフェクトは-0.04695となります。また、同じ芳香族化合物であるアントラセン(C10H14)の場合、ノミナル質量は178、モノアイソトピック質量は178.07825ですから、マスディフェクトは-0.07825となります。つまり、当然ですがモノアイソトピック質量の小数点以下の数値が大きいほど、マスディフェクト値は小さくなります。

通常の有機化合物の主な構成元素は、C, H, N, O, P, S, Clなどであり、CHを中心としてそれ以外の元素が含まれる場合が多いと思います。それぞれの主同位体の精密質量は、12.000…, 1.007825, 14.003074, 15.994914, 30.973761, 31.972071, 34.968852であり、整数で近似した質量(質量数)より大きい原子はHNのみです。有機化合物の構造を炭化水素を中心に考えると、分子が大きくなるほどマスディフェクト値は小さくなり、O, P, S, Clなどの元素が含まれてくるとマスディフェクト値は少し大きくなります。

1は、縦軸に-マスディフェクト値、横軸に分子の質量をとったグラフです。マスディフェクト値に-を掛ける事で小数点以下の数値を表す事になります。分子量500程度の飽和炭化水素、リン脂質、ペプチドの例を●で示しましたが、同様な化合物の場合、分子量が小さくなると小数点以下の数値は、概ね●と原点を結んだ直線上に乗ってきます。

マスディフェクト-1

 

 

通常の有機化合物であれば、その構成元素はCHが中心であり、その他の元素は、含まれていても数はそれほど多くはありません。つまり、図1に示した直線は右上がりであり、その傾斜はある程度大きなものになる筈です。「分子量がこれ位であれば小数点以下の数値は大体これ位になる」という事を、大雑把で良いので覚えておくと、それから大きく外れるマスディフェクト値を示すイオンが観測された時、「これは通常の有機化合物ではなく、夾雑物由来のイオンかも知れない」と判断する事が出来ます。

よく観測される夾雑物として、シロキサンとフッ素系化合物の例を加えて図2に示します。シロキサンはCの替わりにSiが入るため、小数点以下の数値が小さくなります。また、パーフルオロ脂肪酸のようなフッ素系化合物は、Hの替わりにFが入るため、-マスディフェクトがマイナスの値を示します。

マスディフェクト-2

 

マススペクトルで観測されるイオンのm/zの小数点以下の数値については、四重極質量分析計のような低分解能装置では表示しない事が多い(整数表示)ですが、高分解能質量分析計をお使いであれば、マスディフェクト値は是非気にして見るようにして下さい。

 

 

引用文献

 

 

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エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
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