Масс-спектрометрия представляет собой высокочувствительный аналитический метод, позволяющий определять молекулярную массу, структурные особенности и иногда стереохимические характеристики соединений. Стереохимический аспект масс-спектрометрии связан с возможностью различать стереоизомеры, выявлять хиральные центры и оценивать конфигурацию молекул посредством специфических и косвенных методов.
Фрагментация ионов в масс-спектрометре часто зависит от пространственной конфигурации молекулы. Энантиомеры, имеющие идентичную массу и химические формулы, дают практически одинаковые основные фрагменты, однако диастереомеры демонстрируют различия в интенсивности и распределении ионных пиков. Это связано с различной стабильностью промежуточных ионов и различными кинетиками распада.
Для различения энантиомеров широко применяются хиральные производные, вводимые до масс-спектрометрического анализа. Реакция с хиральным реагентом приводит к образованию диастереомерных комплексов, которые различимы по массе или по фрагментации.
Современные методы масс-спектрометрии позволяют использовать ионизацию с хиральными аддукционными агентами. В этом случае образуются комплексы, способные различать конфигурацию молекулы на этапе газовой фазы.
Масс-спектрометрия часто применяется в комбинации с хроматографическими методами, такими как жидкостная хроматография с хиральными колонками (LC-MS) или газовая хроматография (GC-MS). Эти методы позволяют предварительно разделить энантиомеры или диастереомеры, после чего масс-спектрометрия используется для идентификации и количественного анализа.
Замещение атомов на изотопы, например D или ¹³C, позволяет исследовать пространственное распределение атомов и механизмы фрагментации. Сравнение интенсивностей изотопных пиков указывает на предпочтительные пути распада и влияет на понимание стереохимической структуры.
Для пептидов, белков и олигонуклеотидов масс-спектрометрия с сохранением стереохимии критически важна для изучения конформации и вторичной структуры. Используются методы мягкой ионизации (MALDI, ESI) с последующей фрагментацией (MS/MS), где различия в пространственном расположении аминокислот отражаются на распределении ионов.
Новые разработки включают суперчувствительные методы ионизации и применение хиральных ионных жидкостей, которые позволяют различать энантиомеры без предварительного химического модифицирования. Совмещение высокоразрешающей масс-спектрометрии с компьютерным моделированием фрагментации открывает возможности для прямого определения пространственной конфигурации молекул.
Стереохимический анализ в масс-спектрометрии становится инструментом не только идентификации и количественного анализа, но и глубокого понимания пространственных особенностей молекул, что критически важно для органической, биохимической и фармацевтической химии.