攻克复杂水环境有机自由基识别难关！分析测试中心支撑我校杨欣教授团队成果登上ES&T封面

       有机自由基是水环境光化学反应、污染物转化以及天然有机质（DOM）氧化还原过程中的重要活性中间体。有机自由基具有生命周期短、反应活性高、结构类型复杂以及环境浓度低等特点，其直接检测和结构鉴定长期以来仍是环境化学研究中的重要挑战。

       近日，中山大学环境科学与工程学院杨欣教授团队在环境领域权威期刊 《Environmental Science & Technology》 发表了题为“Identification of Organic Radicals in Aqueous Environments by DIPPMPO Spin Trapping Coupled with High-Resolution Mass Spectrometry”的封面论文。针对复杂水环境体系中有机自由基识别难的问题，建立了一种基于自旋捕获试剂DIPPMPO 与超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS）联用的新型分析方法，实现了多类型有机自由基的捕获、结构解析以及半定量分析。中山大学环境科学与工程学院罗雪文博士研究生和周杨健博士后为共同第一作者，杨欣教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、广东省科技计划等多个项目以及中山大学分析测试中心的大力支持。作者在论文致谢部分对分析测试中心在质谱分析方面提供的技术支持表示了感谢。

图 1：封面论文及作者致谢（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.6c01331）

      传统电子顺磁共振（EPR）技术能够检测自由基信号，但在复杂环境体系中仍面临自由基种类区分能力有限、结构信息不足等问题。该研究利用 DIPPMPO 自旋捕获技术，结合高分辨质谱分析，系统评价了其对不同类型有机自由基的捕获能力。通过典型模型化合物构建的反应体系，有效识别包括酚氧自由基（PhO•）、半醌自由基（SQ•−）、酰氧自由基（R(=O)O•）、过氧自由基（ROO•）以及碳中心自由基（•CR）在内的多类有机自由基，证明了 DIPPMPO 在复杂环境体系有机自由基识别中的应用潜力。

图2：自由基捕捉示意图

      研究过程中，分析测试中心周海云高级工程师在UPLC-QTOF-MS高分辨液质联用技术平台上，根据课题组的研究内容有针对性地开发自由基加合物的识别分析方法，捕捉加合物的特征质荷比以及稳定可靠的MS/MS碎片信息，为自由基加合物的结构确认提供关键数据。基于这些质谱数据，研究团队建立了包含自由基捕获、高分辨质谱检测、诊断碎片筛查以及可信度评价的一体化分析流程。研究团队构建的有机自由基分析方法，整合了捕获、质谱鉴定与环境验证三个环节，有效支撑污染物光化学转化、天然有机质归趋及水环境氧化还原动力学等领域的机理研究。

图3：水环境中有机自由基鉴定的技术路线

所用仪器：离子淌度Q-TOF高分辨液质联用仪
型号：Synapt G2 Si, Waters