Real-Time Monitoring of Chemical Reactions

Význam tématu

Monitoring průběhu chemických reakcí je klíčový pro pochopení mechanizmů, optimalizaci syntéz a zajištění kvality výrobních procesů. Rychlá a přesná analýza umožňuje včasné zásahy a zkracuje vývojový čas nových sloučenin.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat možnost reálného sledování deprotektivní reakce peptidu Fmoc-Tyr(tBu)-OH pomocí kombinace direct probe ionizace (PESI) a hmotnostní spektrometrie (DPiMS-2020). Studie představuje princip metody a ukazuje praktické výsledky na vzorkové destičce.

Použitá metodika

Deprotektivní reakce byla iniciována smísením roztoku 23,0 mg Fmoc-Tyr(tBu)-OH v 5 mL DMF s roztokem piperidinu v DMF (poměr 1:4) při laboratorní teplotě. Na malou vzorkovou destičku (10 µL) bylo aplikováno 4,5 µL obou roztoků a průběh reakce byl sledován v reálném čase ve 0,1minutových intervalech pomocí PESI.

Použitá instrumentace

K měření byl využit systém DPiMS-2020 kombinující PESI sondu a hmotnostní spektrometr s následujícími parametry:

• PESI: ionizační pozice −37 mm, odběrová pozice −46 mm, doba ionizace 100 ms, odběru 50 ms, rychlost sondy 250 mm/s, zrychlení 0,63 G
• Hmotnostní spektrometrie: teplota vstupního desolvatátoru (DL) 250 °C, teplota topného bloku 50 °C, interface −2,45 kV v negativním režimu ESI, rychlost skenování 5000 u/s

Hlavní výsledky a diskuse

Sledování poklesu intenzity negativního iontu Fmoc-Tyr(tBu)-OH (m/z 458) prokázalo dokončení deprotektace mezi 3. a 4,5. minutou. Pro korekci možného odpařování vzorku byla použita intenzita vnitřního standardu (m/z 474) a sledován poměr m/z 458/m/z 474 vs. čas. Výsledky potvrdily liniární pokles poměru intenzit, což umožňuje kvantitativní stanovení kinetiky reakce.

Přínosy a praktické využití metody

• Real-time sledování reakcí bez nutnosti chromatografie
• Možnost kvantitativního vyhodnocení kinetiky
• Minimalizace spotřeby vzorku
• Vhodné pro rychlou optimalizaci syntézních postupů v chemickém i farmaceutickém průmyslu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření pro víceetapové syntézy, monitoring komplexních směsí a integrace s automatizovanými platformami a procesními analytickými technologiemi (PAT). Další vývoj povede ke zvýšení citlivosti, zrychlení analýz a snížení objemu potřebných vzorků.

Závěr

Studie potvrdila schopnost DPiMS-2020 sledovat deprotektivní reakci peptidu v reálném čase s vysokou přesností a rychlostí. Metoda nabízí významné zrychlení a zefektivnění analýzy chemických reakcí bez chromatografického kroku.

Reference

• Shimadzu Corporation. Application No. C159: Real-Time Monitoring of Chemical Reactions using DPiMS-2020. First Edition: Jul. 2017.