安捷伦 ICP-MS/MS 带您了解 2022 诺贝尔化学奖和点击化学

在现实生活中，复杂问题的解决需要化学家构建越来越复杂的分子，然而合成复杂分子十分昂贵，而且在合成过程中化学键的打开再连接，会导致很多不必要的副反应和额外损失。如果有一个方法将一些完整的小分子通过类似“分子魔术扣”的部件连接——它们就像汽车安全带的一对锁扣，只需轻轻“Click”就能连在一起：这就是“点击化学 Click Chemistry”的初衷和神奇功能。

在此研究领域，Morten Meldal 和 K.Barry Sharpless 分别独立报告了“一价铜催化的叠氮化物-炔烃环加成”反应（如下图），它被称为点击化学“王冠上的明珠”。炔烃、叠氮化物都是合成的基础模块，在一价铜的催化下可以高效的合成不同的化合物。或许您有没有想过，如果你的实验室有一台安捷伦的 ICP-MS/MS，你也可以验证这颗“王冠上的明珠”。

产生一价铜离子是 ICP-MS/MS 的看家本领，只需向等离子体引入含铜元素的溶液，它就会源源不断的产生大量的 Cu+， ICP-MS/MS 的第一个四极杆具有单位质量分辨的功能，在软件中设置 Q1=63Cu（或者 65Cu）就可以筛选出单一的 Cu+， 炔烃和叠氮化物的引入仅需要动动手将气源接到 ICP-MS/MS 的碰撞反应池气路中(安捷伦 ICP-MS/MS 的四个质量流量计控制的气路可以引入不同的气体)；炔烃、叠氮化合物和一价 Cu 离子在碰撞反应池相遇，碰撞反应池的高真空是三者反应的绝佳环境，反应产物可以通过第二个四极杆扫描进行定性确认和定量分析，如此以来你就完成了一个典型的一价铜催化叠氮化物-炔烃环加成反应，如图 2 所示。

清华大学分析中心何倩博士后（现为中国海洋大学副教授）等^[1] 曾采用安捷伦 8800 ICP-MS/MS 在碰撞反应池中通入乙炔、苄基叠氮。Q1 起过滤作用：仅允许 Cu+ 离子参与乙炔和苄基叠氮的反应，Q2 扫描反应产物，通过质荷比观察到了 CuAAC 反应的几个中间体 CuC₂H₂、 Cu₂C₂H、CuBnN₃C₂H（见图 3）。除了 Cu+ 离子，还可以试一试 V+、Mo+、Mn+ 等谁的效率更高。

是不是很神奇？使用 Agilent ICP-MS/MS 就可以推理并亲自观察到点击化学反应的过程。

利用安捷伦 ICP-MS/MS 作为反应器和检测器，研究有机反应的反应过程和催化机理，开发了无机质谱在有机领域的新应用。

以下是安捷伦 ICP-MS/MS 可以使用的气体推荐列表：

诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特在公报中说：“今年的化学奖不是关于应对过于复杂的问题，而是用容易和简单的方法处理问题。” 安捷伦 ICP-MS/MS 同样以“四极杆+八极杆碰撞反应池+四极杆”三个模块的“Click”设计，神奇地解决了元素分析中各种复杂干扰的问题，被称为“十几年来 ICP-MS 领域最激动人心的技术进步之一”，并获得问世当年的 R&D 大奖。

参考文献：

1.Rapid screening of copper intermediates in Cu(I)-catalyzed azide–alkyne cycloaddition using a modified ICP-MS/MS platform。Q. He, Z. Xing, C. Wei, X. Fang, S. Zhang and X. Zhang, Chem.Communication, 2016

2.Rapid screening of gaseous catalysts in methane activation using ICP-QQQ-MS。Q. He, J.Wu, S. Zhang, X. Fang, Z,Xing，C.Wei,X,Zhang; JAAS, 2018

3. Direct Evidence of a Dinuclear Copper Intermediate in Cu(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloadditions。B. T. Worrell, J. A. Malik and V. V. Fokin, Science, 2013