N-丙烯酸咔唑及其作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用制造技术

本发明专利技术提供N‑丙烯酸咔唑及其作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用。N‑丙烯酸咔唑，其结构如式(1)所示。本发明专利技术以N‑丙烯酸咔唑作为MALDI基质，能够用于包括聚乙二醇、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚、聚醚胺、聚苯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮等多种类型的聚合物的分析，适用范围广，且分子量检测范围可从几百到十几万。此外，N‑丙烯酸咔唑基质合成简便、成本低、稳定性好、用量少、离子化效率高，N‑丙烯酸咔唑与待测物形成的结晶形态均匀，提高了分析的重现性。

N-Carbazole Acrylate and Its Application as Matrix in Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry Analysis of Polymers

The present invention provides carbazole acrylate and its application as matrix in matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry analysis of polymers. The structure of N carbazole acrylate is shown in formula (1). The present invention uses N carbazole acrylate as MALDI matrix and can be used for the analysis of various types of polymers including polyethylene glycol, polysiloxane, polyacrylate, polycarbonate, polyether, polyether amine, polystyrene and polyvinylpyrrolidone. The application range is wide, and the detection range of molecular weight can range from hundreds to hundreds of thousands. In addition, carbazole N acrylate matrix is simple to synthesize, low cost, good stability, low dosage, high ionization efficiency, and the crystalline form of carbazole N acrylate and the substance to be measured is uniform, which improves the reproducibility of the analysis.

【技术实现步骤摘要】
N-丙烯酸咔唑及其作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用
：本专利技术属于质谱分析
，具体涉及一种N-丙烯酸咔唑及其作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用。
技术介绍
：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱方法是1987和1988年分别由Karas团队和Tanaka团队提出的一种软电离质谱技术。MALDI离子化方法灵敏度高、分析速度快、样品制备简单、对盐具有良好的耐受性，发展至今，已被广泛应用于蛋白质、多肽、糖类、核酸等生物大分子以及高分子聚合物的分子量测定与结构分析中。高分子材料的结构表征是解析聚合物的结构与性质和形态的关系的关键步骤。由于合成聚合物的分子量是非均一的，且分子量分布范围广，聚合物本身骨架结构、形态和溶解性能的复杂性和差异性等因素，聚合物的分子量测定和结构表征历来都是十分具有挑战性的工作。目前，基于MALDI离子化的质谱技术为高分子材料的结构表征提供了极大的方便，其中，基质的选择和使用是进行聚合物样品分析的关键步骤，必须给予足够的重视。目前，用于高分子材料分析的常用基质主要有α-氰基-4-羟基肉桂酸(HCCA)、2,5-二羟基苯甲酸(DHB)、蒽三酚(DIT)、3-吲哚乙酸(IAA)等，然而，这些基质与样品的共结晶形态和程度各不相同，对于不同单体结构、不同聚合方式以及不同分子量分布的聚合物的分析均有显著的选择性和局限性。目前，MALDI质谱的应用中，尤其是在聚合物分析中，大多数基质的选择仍然主要基于经验，MALDI基质的局限性限制了MALDI-MS技术在高分子材料结构表征中的应用和发展。因此，探索适用范围广的用于聚合物分析的通用型MALDI新基质迫在眉睫，将有益于解决多种类型的高分子材料的分子量测定和结构解析。本专利技术所用基质N-丙烯酸咔唑具有合成方法简便、成本低、溶解性好、在固体或溶剂中稳定性好、并且可以与多种聚合物形成均匀的结晶膜等特点，并且对355nm激光能量的吸收好、能量传导效率高、产生的信号强度高、适用的分子量分布范围广，可用于不同极性的多种类型的不同分子量分布的聚合物的分子量测定和结构解析。本专利技术所述方法的灵敏度高、基质用量少、重现性好、适用范围广，可有效减少基质选择的工作量，显著提高分析效率。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供N-丙烯酸咔唑及其作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用，N-丙烯酸咔唑在固体或溶剂中稳定性好、并且可以与多种聚合物形成均匀的结晶膜等特点，对355nm激光能量的吸收好、能量传导效率高、产生的信号强度高、适用的分子量分布范围广，可用于不同极性的多种类型的不同分子量分布的聚合物的分子量测定和结构解析。本专利技术的一个目的是提供了N-丙烯酸咔唑，其结构如式(1)所示：N-丙烯酸咔唑合成方法如下：a.在反应容器中依次加入咔唑、丙烯酸丁酯、醋酸钯、碳酸银和乙腈，氮气保护下加热回流反应6-8小时，咔唑与丙烯酸丁酯的摩尔比为1:5，咔唑、醋酸钯、碳酸银的摩尔比为1:1:1，咔唑与乙腈的固液比为1:60g/mL，冷却至室温，用乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂，硅胶柱柱层析分离提纯(洗脱剂：石油醚:乙酸乙酯＝25:1)，得浅黄色固体；b.在圆底烧瓶中依次加入步骤a制得的浅黄色固体、质量分数为30％的氢氧化钠水溶液、乙醇水溶液(水与乙醇体积比为2:3)，浅黄色固体与氢氧化钠水溶液的固液比为10:7g/mL，浅黄色固体与乙醇水溶液的固液比为2:25g/mL，60℃-65℃下反应1-2h，冷至室温，加水稀释反应液，用2M盐酸溶液调节pH至2-3，抽滤，红外干燥箱干燥，得到类白色固体N-丙烯酸咔唑。N-丙烯酸咔唑的合成路线如式(2)所示：本专利技术的另一个目的是提供了N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用。优选地，所述的聚合物的分子量为100～210000Da，所述的聚合物选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚、聚醚胺、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种。本专利技术分析的聚合物不局限于上述的这些类型的聚合物。本专利技术以N-丙烯酸咔唑作为MALDI基质，能够用于包括聚乙二醇、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚、聚醚胺、聚苯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮等多种类型的聚合物的分析，适用范围广，且分子量检测范围可从几百到十几万。此外，N-丙烯酸咔唑基质合成简便、成本低、稳定性好、用量少、离子化效率高，N-丙烯酸咔唑与待测物形成的结晶形态均匀，提高了分析的重现性。优选地，具体分析测试步骤如下：(1)配置含有所述的N-丙烯酸咔唑的基质溶液；配置含有待测聚合物的待测聚合物溶液；配置离子化试剂溶液；(2)将基质溶液和待测物溶液，或将基质溶液、待测聚合物溶液和离子化试剂溶液使用干点法或薄层法点在MALDI质谱配套的靶板上，自然晾干形成均匀结晶膜进行MALDI-TOF质谱分析。进一步的，步骤(1)中配置含有所述的N-丙烯酸咔唑的基质溶液具体步骤是将N-丙烯酸咔唑溶于基质溶剂中得到N-丙烯酸咔唑质量浓度为0.1-20mg/mL的基质溶液，所述的基质溶剂选自四氢呋喃、乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿和二氯甲烷中的一种以上。进一步的，步骤(1)中配置含有待测聚合物的待测聚合物溶液具体步骤是将待测聚合物溶于待测物溶剂中得到待测聚合物的质量浓度为0.001-10mg/mL的待测聚合物溶液，所述的待测物溶剂选自水、四氢呋喃、乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿和二氯甲烷中的一种以上。进一步的，步骤(1)中离子化试剂溶液为三氟乙酸钠的甲醇溶液、氯化钾甲醇溶液、氯化钠水溶液、三氟乙酸银的四氢呋喃溶液或醋酸钠水溶液，所述的离子化试剂溶液中金属盐的质量浓度为0.001-1mg/mL。进一步的，所述的基质溶液中N-丙烯酸咔唑的质量浓度为1-10mg/mL，所述的待测聚合物溶液中待测聚合物的质量浓度为0.01-0.5mg/mL，所述的离子化试剂溶液中金属盐的质量浓度为0.01-0.1mg/mL。实际对聚合物进行分析时，可根据聚合物离子化的难易程度，选择添加或不添加离子化试剂溶液。优选地，所述的干点法的具体步骤是，将基质溶液和待测聚合物溶液等体积混合得混合溶液，或者将基质溶液、待测聚合物溶液和离子化试剂溶液等体积混合得混合溶液，取0.5-1μL的混合溶液点在MALDI质谱配套的靶板上；所述的薄层法的具体步骤是，分别取基质溶液0.5-1μL和待测聚合物溶液0.5-1μL，或者分别取基质溶液0.5-1μL、待测聚合物溶液0.5-1μL和离子化试剂溶液0.5-1μL依次点在MALDI质谱配套的靶板上。除非另有说明，本专利技术涉及的名词定义具有与本领域技术人员通常理解相同的含义。与现有的技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术以N-丙烯酸咔唑作为MALDI基质，能够用于包括聚乙二醇、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚、聚醚胺、聚苯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮等多种类型的聚合物的分析，适用范围广，且分子量检测范围可从几百到十几万。此外，N-丙烯酸咔唑基质合成简便、成本低、稳定性好、用量少、离子化效率高，N-丙烯酸咔唑与待测物形成的结晶形态均匀，提高了分析的重现性。附图说明：图1为N-丙烯酸咔唑合成路线示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.N‑丙烯酸咔唑，其特征在于，其结构如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.N-丙烯酸咔唑，其特征在于，其结构如式(1)所示：2.权利要求1所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用。3.根据权利要求2所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用，其特征在于，所述的聚合物的分子量为100～210000Da。4.根据权利要求2或3所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用，其特征在于，所述的聚合物选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚、聚醚胺、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种。5.根据权利要求2所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用，其特征在于，具体分析测试步骤如下：(1)配置含有所述的N-丙烯酸咔唑的基质溶液；配置含有待测聚合物的待测聚合物溶液；配置离子化试剂溶液；(2)将基质溶液和待测物溶液，或将基质溶液、待测聚合物溶液和离子化试剂溶液使用干点法或薄层法点在MALDI质谱配套的靶板上，自然晾干形成均匀结晶膜进行MALDI-TOF质谱分析。6.根据权利要求5所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应用，其特征在于，步骤(1)中配置含有所述的N-丙烯酸咔唑的基质溶液具体步骤是将N-丙烯酸咔唑溶于基质溶剂中得到N-丙烯酸咔唑质量浓度为0.1-20mg/mL的基质溶液，所述的基质溶剂选自四氢呋喃、乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿和二氯甲烷中的一种以上。7.根据权利要求5所述的N-丙烯酸咔唑作为基质在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析聚合物中的应...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新海，贾梦影，万一千，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44