近日，清华大学化学系瑕瑜课题组在Analytical Chemistry杂志上发表了题为“Next Generation Paternò-Büchi Reagents for Lipid Analysis by Mass Spectrometry”的论文，该文的通讯作者是清华大学瑕瑜教授，第一作者为其指导的2018级博士生赵婧。作者们通过研究一系列苯乙酮衍生物，探索了取代基的电子效应和位阻效应对其Paternò-Büchi （PB）反应效率和脂质双键定位分析的影响，筛选出新一代PB试剂2’,4’,6’-三氟甲基苯乙酮（triFAP），并建立了相关的鸟枪法和液质联用脂质分析流程。
随着脂质组学的发展，高通量及高灵敏的脂质精细结构分析成为了研究者关注的方向。脂质精细结构，如脂肪酸链的C=C双键位置和sn位置的确定是研究的难点之一。为了实现脂质双键信息的质谱解析，多种串联质谱方法被相继发展起来，包括臭氧诱导解离（OzID），紫外光解离（UVPD）等。在前期工作中，瑕瑜课题组发展了基于丙酮的PB衍生化方法，与碰撞诱导解离（CID）的质谱方法联用而得到脂质的碳碳双键位置信息。由于丙酮分子量小，且易在紫外光下发生Norrish type I副反应，鸟枪法分析往往会受到多种化学干扰，从而降低检测的灵敏度。同时，含芳环的羰基化合物由于其更好的紫外吸收效率和更广的波长吸收范围，也与MALDI、UVPD等平台联用被发展为PB试剂。此外，含芳环的羰基化合物分子量大，几乎不发生Norrish type I副反应，减少了在鸟枪法分析过程中的化学干扰。基于此，作者们设计了一系列苯乙酮衍生物，以此探究苯环上取代基效应对转化率和副产物的影响，为发展新型PB试剂提供借鉴方向。
通过比较一系列对位取代的苯乙酮化合物发现，引入给电子取代基（如-OCH3）会明显降低反应的转化率，而吸电子取代基（如-F，-CF3）则有利于光反应的发生；另外在邻位引入大位阻基团如-CF3，也会降低反应效率。进一步结合反相色谱分离分析，该文发现光照产生的反应物包含至少三类同分异构体，一类是PB反应产物，生成含四元环结构的分子，可以在CID中碎裂生成与双键位置相关的诊断离子；其他两类来源于Norrish type II副反应，在CID中分别会碎裂产生失水峰（-18 Da）和试剂的中性丢失峰。经筛选，triFAP因为具有较好的反应效率和较少的副反应，被认为是具有发展潜力的PB试剂。
文章随后探索了triFAP对不同化学环境下碳碳双键的适用性，包括非共轭双键，共轭双键以及与烯醚双键，即可对常见不饱和脂质、共轭脂肪酸以及缩醛磷脂酰胆碱进行结构解析；比较了其和丙酮对异构体定量分析的能力，信号强度和相对含量具有较好的线性关系；以牛肝极性脂质提取物为模型，阐释了triFAP PB- MS/MS鸟枪法和液质联用两种平台对复杂样品中不饱和脂质的分析能力。
本文编辑：赵 婧 本文审核：林巧红
本文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c02896
本文引用：DOI:10.1021/acs.analchem.0c02896