Проверка изотопного распределения, аддуктов и ошибки в ppm в браузере
Коротко: откройте бесплатный просмотрщик масс-спектров MolDraw и перетащите файл JCAMP-DX, CSV/TXT, mzML или mzXML. Введите ожидаемую формулу, SMILES или пептид и выберите ион. Просмотрщик наложит теоретическое изотопное распределение, покажет, какие распространённые аддукты присутствуют, рассчитает ошибку в ppm и подпишет нейтральные потери. Экспортируйте PNG или CSV. Файл читается в браузере и никуда не загружается.
Попробуйте просмотрщик масс-спектров здесь
Зачем нужен просмотрщик масс-спектров в браузере?
Масс-спектр отвечает на два вопроса: верна ли масса и соответствует ли распределение формуле? Программа прибора может ответить на оба, но часто она привязана к одному компьютеру. Студентам порой достаётся лишь распечатка или экспортированный файл.
Этот просмотрщик помещает измеренный спектр и теорию на один график. Сразу видно, есть ли хлорное распределение, является ли основной ион [M+H]+ или [M+Na]+ и насколько измеренная масса отличается от рассчитанной.
Основы масс-спектрометрии, которые здесь понадобятся
m/z — масса иона, делённая на его заряд. Для однозарядных ионов она равна массе иона. Ион 2+ появляется примерно при половине своей массы, а его изотопные пики отстоят друг от друга на 0,5.
Ионизация определяет, что вы увидите. Электронная ионизация (ЭИ) даёт катион-радикал M+• и много фрагментов. Электрораспыление (ESI) мягче и в основном даёт [M+H]+, [M+Na]+ или [M−H]−. Натриевый аддукт находится примерно на 22 выше [M+H]+, поэтому пара пиков с разницей 22 — частая подсказка.
Изотопное распределение помогает подтвердить формулу. Каждый атом углерода добавляет около 1,1 % к пику M+1. Хлор (35Cl и 37Cl) даёт M и M+2 в соотношении примерно 3:1. Бром (79Br и 81Br) — примерно 1:1.
Ошибка в ppm сравнивает измеренное и рассчитанное m/z: (измеренное − теоретическое) / теоретическое × 106. Для [M+H]+ кофеина при m/z 195,0877 ошибка в 1 mDa — это около 5 ppm. Это имеет смысл только для данных высокого разрешения.
Какие файлы он открывает
| JCAMP-DX | Масс-спектры .jdx, .dx или .jcamp в виде таблиц пиков или непрерывных данных. |
|---|---|
| CSV или TXT | Столбцы m/z и интенсивности. |
| mzML и mzXML | Первый спектр в файле. Сжатые (zlib) массивы работают в современных браузерах. |
Как сверить спектр с формулой
- Нажмите Открыть масс-спектр или перетащите файл в поле. Для практики нажмите Кофеин, ESI [M+H]+.
- Посмотрите на строку над графиком. Там указано, профильные данные или центроидные и единичное у них разрешение или высокое.
- В поле Формула, SMILES или пептид выберите тип ввода и введите соединение, например C8H10N4O2.
- Выберите Ион, например [M+H]+ для ESI или M+• (EI) для ЭИ. Оставьте для Схемы значение «Авторазрешение», если не нужна другая настройка.
- Нажмите Увеличить до иона. Сравните красные теоретические линии со своими пиками и посмотрите столбцы «Теория %» и «Найдено %».
- Нажмите на измеренный пик или на его строку в разделе Основные пики, чтобы заполнить Измеренное m/z. Посмотрите ошибку в ppm.
- Просмотрите таблицу Распространённые аддукты, чтобы найти другие присутствующие ионы.
- Экспортируйте через Экспорт PNG или Экспорт CSV.
Что умеет просмотрщик
| График | Стиль «Авто», «Стержни» или «Профиль», масштаб, сдвиг, + и −, сброс вида и увеличение до иона. Ползунок «Подписи» задаёт, сколько пиков подписывать. |
|---|---|
| Отображение | «Базовый пик = 100%», «Наложение изотопов», «Зеркально (теория снизу)» и «Нейтральные потери» включаются и выключаются по отдельности. |
| Калькулятор | Формула, SMILES или пептид в однобуквенном коде. Даёт моноизотопную массу, среднюю (молярную) массу, точное m/z выбранного иона и m/z наиболее распространённого иона. |
| Ионы | Положительные и отрицательные аддукты, включая [M+H]+, [M+Na]+, [M+K]+, [M+NH4]+, [M+2H]2+, [2M+H]+, [M−H]−, [M+Cl]− и [M+HCOO]−. |
| Схема | Авторазрешение, единичное (номинальное), высокое (0,01 Da) или тонкая структура. Проверка галогенов отмечает распределения Cl и Br. |
| Проверки | Ошибка в ppm и mDa, таблица распространённых аддуктов с найденными пиками и подписи нейтральных потерь между основными пиками. |
| Экспорт | PNG графика и CSV данных. Для профильных данных дополнительно формируется список центроидов. |
Как использовать на занятиях и в лаборатории
- Обучение галогенным распределениям: загрузите Хлорбензол, ЭИ и Дибромбензол, ЭИ. Студенты увидят кластеры 3:1 и 1:2:1 рядом с теорией.
- Данные для характеризации: перед оформлением нового соединения сверьте найденное и рассчитанное m/z. Для данных высокого разрешения инструмент считает ошибку в пределах 5 ppm хорошим совпадением.
- Пептиды: загрузите Пептид, ESI, введите последовательность в однобуквенном коде и выберите [M+2H]2+ или [M+3H]3+, чтобы подобрать зарядовые состояния.
- Чтение фрагментов: используйте подписи нейтральных потерь, чтобы обсудить, какие группы отщепляются при ЭИ. Чтобы сравнить с ожидаемой картиной, предскажите ЭИ-масс-спектр по своему рисунку с помощью плагина Spectroscopy и считайте результат приблизительной оценкой.
Советы и ограничения
- Вводите формулу нейтральной молекулы, а атомы пусть добавляет или убирает меню «Ион». Не вводите формулу иона сами.
- Для mzML и mzXML показывается только первый спектр. Если нужный скан не первый, экспортируйте его отдельно.
- При единичном разрешении разные потери могут иметь одинаковую номинальную массу. CO и C2H4 дают разницу 28, поэтому могут быть указаны обе.
- Модуль чтения SMILES понимает распространённые органические SMILES. Если строка не читается, введите формулу.
- Хорошее совпадение изотопов подтверждает формулу, но не доказывает структуру. Используйте также ЯМР и ИК.
Впервые имеете дело с масс-спектрами? Наше руководство как читать масс-спектр объясняет молекулярные ионы, фрагменты и изотопные пики.
Вопросы и ответы
Можно ли пользоваться просмотрщиком без файла спектра?
Да. Введите формулу, SMILES или пептид в поле калькулятора и выберите ион. Вы получите моноизотопную массу, среднюю массу, точное m/z и изотопное распределение, не открывая никаких данных.
Почему в моём ЭИ-спектре молекулярный ион мал или отсутствует?
Электронная ионизация при 70 эВ оставляет иону большой избыток энергии, поэтому многие молекулярные ионы распадаются, не долетев до детектора. Типичные примеры — спирты и разветвлённые соединения. Более мягкий метод, например ESI или ХИ, обычно показывает целую молекулу.
Почему самый высокий пик в кластере — не моноизотопный ион?
Каждый атом углерода с вероятностью около 1,1 % оказывается 13C. В больших молекулах, например пептидах, ионов с одним или несколькими атомами 13C может быть больше, чем ионов только с 12C. Калькулятор показывает и точное m/z, и m/z наиболее распространённого иона.
Почему инструмент пишет, что ошибка в ppm не имеет смысла?
В вашем файле массы с единичным разрешением, как в типичном ЭИ-спектре с квадрупольного прибора. Значения m/z — целые числа или близки к ним, поэтому ошибка в ppm ничего не говорит. Для проверки ppm используйте данные высокого разрешения.