多组分分析在代谢组学、药物化学等领域具有举足轻重的意义,如疾病标志物的发现与鉴定。一直以来,研究者们致力于发展各种高特异性、高灵敏的探针,并结合多种分析技术如核磁、荧光、质谱、拉曼等鉴定分析复杂体系中的各成分。近年来,19F NMR由于其无生物背景信号、宽泛的化学位移及其高灵敏度被广泛用于分析化学、化学生物学等领域。目前,已报道了多种19F探针应用于人类尿液、E. coli等复杂体系中氨基酸的鉴定。[1-3]
基于19F NMR各成分的可鉴定性取决于各成分信号的可区分性,而这不仅由19F探针响应不同底物的能力所决定,也受溶剂体系的影响。溶剂可能影响溶质分子间(或与溶剂分子间)离子配对、氢键、范德华力等,19F原子核对周围电子微环境的高灵敏响应,将这些影响以化学位移的变化呈现。一直以来,溶剂的影响因素往往被低估或忽视。

本工作以2-氟苯甲醛特异性衍生化氨基酸,并筛选多种NMR样品溶剂,如可与水互溶的MeOH、EtOH等,实现复杂体系中氨基酸的指认。相比于其他19F NMR方法(下图),本工作各组分信号可实现基线分离。在一定的溶剂条件下,各氨基酸的化学位移分布具有规律性,为该方法应用于其他复杂体系(如细胞培养基)中氨基酸的鉴定奠定了基础。此外,该完全反应的衍生化方法,可以进行定量分析。该工作提出的利用溶剂效应优化各组分信号分辨率的策略为基于19F NMR的多组分分析提供了新思路,于1月27日发表于国际权威期刊Analytical Chemistry(https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04949)。

本工作由国家自然科学基金委和宁波市科技局资助完成,宁波大学新药技术研究院(IDDT)为第一单位,徐丽华为第一作者,侯志颍完成了该工作的质谱测定,赵玉芬院士、黄少华研究员和黄碧玲副研究员为共同通讯作者。谨以此献给IDDT成立五周年!
[1] T. Sakamoto; et al. Analytical chemistry 2020, 92, 1669-1673.
[2] B. Huang; et al. Bioorganic Chemistry 2022, 124, 105818.
[3] Y. T. Chen; et al. Chemical communications 2021, 57, 13154-13157.