[发明专利]一种解析混合物中单体化合物结构的方法

说明书

本发明公开了一种解析混合物中单体化合物结构的方法，该方法包括下述步骤：样品制备；采集NMR(1D ¹³C、DEPT90、DEPT135、¹H‑¹³C HSQC、¹H‑¹H TOCSY)和LC‑MS(正、负离子模式)数据；采用Matlab代谢组工具箱和XCMS分别完成NMR、LC‑MS数据的前处理，获得相应峰列表数据；采用自主开发的Matlab脚本完成峰列表数据融合(NMR和LC‑MS)和统计相关分析及去卷积单体化合物谱图的重构；结合去卷积单体化合物NMR谱图所提供的碳原子、氢‑碳连接、氢‑氢相关信息及去卷积单体化合物MS谱图所提供的分子量、保留时间信息，解析单体化合物的结构。本发明利用Matlab和R语言脚本可实现数据的快速批量化前处理，采用统计相关策略实现混合物样品中单组分的虚拟分离，结合去卷积重构的NMR和MS谱图所提供的多种结构信息，提高解析混合物中单体化合物结构的效率和可靠性。

技术领域

本发明属于分析化学方法领域，具体涉及采用核磁共振技术和液质联用技术分析检测一系列混合物样品，基于在一定浓度范围内同一化合物的NMR和LC-MS信号随浓度变化而相关性变化的原理，利用统计相关策略，可从混合物样品图谱数据中提取获得单个组分的NMR和LC-MS谱图，实现化合物结构解析。更具体地说，涉及一种NMR和LC-MS数据的融合处理分析方法，从混合物样品的谱图中去卷积分离并重构获得单个组分的谱图，实现混合物中单体化合物结构解析目的。

背景技术

代谢组学研究的主要目的之一是鉴别和定量实验处理组(如基因修饰、药物、应激等)和对照组生物样品中差异代谢物，寻找潜在的生物标志物。如何快速、准确地鉴别代谢组样品(混合物样品)中差异代谢物结构是该领域的核心科学问题。尤其，对于未知代谢物的结构鉴定已成为代谢组学领域的瓶颈问题。核磁共振技术(NMR)和液质联用技术(LC-MS)同时兼具定性和定量分析能力，被广泛用于代谢组学研究，用于差异代谢物的发现和结构确认。NMR技术可提供丰富的定性信息，包括不同化学环境中的¹³C、¹H核化学位移、氢-碳连接及相关信息、自旋-自旋耦合常数及扩散驰豫等，用于代谢物的结构鉴定。由于质谱检测的高灵敏度、高分辨率及色谱分离可减少基质抑制效应、分离代谢物异构体等优点，LC-MS是代谢组学领域另一种重要的分析技术。LC-MS主要可提供有助于结构鉴定的准确分子量、分子式、同位素分布及加合物离子等信息。这些信息与NMR提供的信息互补，加强解析代谢物结构的可靠性。在一定的质谱、色谱条件下，LC-MS还可以提供可靠的定量信息，即在一定浓度范围内化合物的响应强度与浓度成正比关系。本发明方法集成利用NMR和LC-MS所提供的互补性的化学结构信息，采用统计相关策略可直接实现混合物样品中单组分化学结构的快速解析。本发明方法利用模式代谢物混合物进行方法验证，该方法的原理可广泛应用于其他相关领域的研究，比如天然产物粗提物分段流分的混合物样品中单体化合物结构解析。与传统的天然产物结构解析方法相比，本发明方法可避免盲目性和重复性的耗时的分离、纯化步骤，实现混合物样品中单组分化学结构的快速解析。

发明内容

本发明的目的在于快速直接地解析混合物中单体化合物的结构。主要涉及采用核磁共振技术和液质联用技术分析检测一系列混合物样品，基于在一定浓度范围内同一化合物的NMR和LC-MS信号随浓度变化而相关性变化的原理，利用统计相关策略融合处理分析NMR和LC-MS数据，提取单个组分的NMR和LC-MS谱图信息，实现对混合物中单体化合物进行化学结构鉴定。本发明利用Matlab代谢组工具箱、基于R语言的XCMS程序包及自主开发的统计相关分析脚本，可实现快速从混合物图谱数据中提取单个组分的NMR和LC-MS图谱，进行结构解析。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：