JP7485994B2 - フルオロエーテル系化合物の質量分析方法 - Google Patents

フルオロエーテル系化合物の質量分析方法 Download PDF

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Description

本開示は、フルオロエーテル系化合物の質量分析方法に関する。
特許文献１には、下記ステップを有する、撥水撥油剤組成物中の炭素数が２０以下である低分子の有機化合物の分析方法が記載されている。
（ａ）パーフルオロアルキル基を有する化合物に基づく繰り返し単位を有する含フッ素重合体が媒体に分散または溶解した撥水撥油剤組成物と、炭素数が１～５のアルコールとを混合し、前記含フッ素重合体を凝集させ、含フッ素重合体の凝集物を含む液を得るステップ。
（ｂ）前記含フッ素重合体の凝集物を含む液を固液分離し、液相を得るステップ。
（ｃ）液体クロマトグラフ－質量分析計、液体クロマトグラフ－タンデム質量分析計またはガスクロマトグラフ－質量分析計を用いて、前記液相中の炭素数が２０以下である低分子の有機化合物の濃度を測定するステップ。
非特許文献１には、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸（ＨＦＰＯ－ＤＡ）の分析を、移動相の添加物として重炭酸アンモニウムを用いて、液体クロマトグラフィー－タンデム質量分析（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）により行うと、ＨＦＰＯ－ＤＡの断片化が抑えられ、［Ｍ－Ｈ］－の検出感度が改善される一方で、重炭酸塩付加物［Ｍ＋ＨＣＯ３］－も同程度以上検出されることが記載されている。そして、Ｗａｔｅｒｓ社製の質量分析計（製品名：Ｘｅｖｏ Ｇ２－ＸＳ ＱＴｏｆ）を用いて、精密質量測定（ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＭＳ； ＨＲＭＳ）を行い、重炭酸塩付加物［Ｍ＋ＨＣＯ３］－の同一性、および、ＨＦＰＯ－ＤＡの断片化を確認したことが記載されている。
国際公開第２００９／０８１８２２号
"Reduction of LC/MS In-Source Fragmentation of HFPO-DA (GenX) Through Mobile Phase Additive Selection: Experiments to Increase [M-H]- Formation」", [online], 2018年9月26日, アメリカ合衆国環境保護庁, [2021年11月25日検索], インターネット＜https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_report.cfm?dirEntryId=342415＞
本開示では、フルオロエーテル系化合物を高感度で検出することができる質量分析方法を提供することを目的とする。
本開示によれば、（１）フルオロエーテル系化合物および溶媒を含有する試料溶液を調製し、（２）前記試料溶液中のフルオロエーテル系化合物をイオン化するとともに、前記溶媒を除去することにより、イオンを生成させ、（３）前記イオンの質量分離を行うことにより前記イオンの質量を特定するフルオロエーテル系化合物の質量分析方法であり、前記イオンを生成させる際に、前記試料溶液を３３０℃以下の噴霧ガスとともに噴霧することにより液滴を生成させ、生成した前記液滴を１９０℃以下の乾燥ガスと接触させる質量分析方法が提供される。
本開示によれば、フルオロエーテル系化合物を高感度で検出することができる質量分析方法を提供することができる。
図１は、実験例５における液体クロマトグラフィー質量分析により得られたクロマトグラムである。横軸は保持時間（分）であり、縦軸は相対ピーク強度である。 図２は、実験例６における液体クロマトグラフィー質量分析により得られたクロマトグラムである。横軸は保持時間（分）であり、縦軸は相対ピーク強度である。
特許文献１に記載の分析方法における測定対象は、たとえば、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）などのパーフルオロカルボン酸である。フルオロエーテル系化合物を測定対象とする場合、パーフルオロカルボン酸などを分析対象とする従来の質量分析方法をそのまま適用しても、フルオロエーテル系化合物を高感度で検出できない問題がある。
非特許文献１に記載の分析方法における測定対象は、ＨＦＰＯ－ＤＡであるが、ＨＦＰＯ－ＤＡの断片化や付加物の生成を抑制し、［Ｍ－Ｈ］－を高感度に検出するための更なる改善が望まれる。
本開示では、フルオロエーテル系化合物を高感度で検出することができる質量分析方法を提供することを目的とする。
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本開示の一実施形態に係るフルオロエーテル系化合物の質量分析方法は、
１）フルオロエーテル系化合物および溶媒を含有する試料溶液を調製するステップと、
２）前記試料溶液中のフルオロエーテル系化合物をイオン化するとともに、前記溶媒を除去することにより、イオンを生成させるステップと、
３）前記イオンの質量分離を行うことにより前記イオンの質量を特定するステップと、
を含む。
ステップ（１）においては、フルオロエーテル系化合物および溶媒を含有する試料溶液を調製する。
フルオロエーテル系化合物の種類は特に限定されず、１以上のフッ素原子および１以上のエーテル結合を含む炭素数２以上の有機化合物であれば、本開示の質量分析方法の測定対象とすることができる。
フルオロエーテル系化合物としては、ポリオキシフルオロアルキレンフルオロアルキルエーテル、フルオロエーテルカルボン酸、フルオロエーテルスルホン酸などが挙げられる。
フルオロエーテル系化合物としてより具体的には、下記一般式（ＩＩＩ）で表されるパーフルオロエーテルカルボン酸（ＩＩＩ）、下記一般式（Ｖ）で表されるパーフルオロアルコキシフルオロカルボン酸（Ｖ）、下記一般式（Ｘ）で表されるフルオロカルボン酸（Ｘ）、下記一般式（ＸＩ）で表されるアルコキシフルオロスルホン酸（ＸＩ）、下記一般式（ＸＩＩ）で表される化合物（ＸＩＩ）、下記一般式（ＸＩＩＩ）で表される化合物（ＸＩＩＩ）、下記一般式（ＸＩＶ）で表される化合物（ＸＩＶ）などが挙げられる。
上記パーフルオロエーテルカルボン酸（ＩＩＩ）は、下記一般式（ＩＩＩ）
Ｒｆ１－Ｏ－（ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２Ｏ）ｎ３ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ （ＩＩＩ）
（式中、Ｒｆ１は、炭素数１～５のパーフルオロアルキル基であり、ｎ３は、０～３の整数であり、Ｍは、Ｈ、金属原子、ＮＲ７ ４、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、Ｒ７は、Ｈ又は有機基である。）で表されるものである。
上記アルコキシフルオロカルボン酸（Ｖ）は、下記一般式（Ｖ）
Ｒｆ４－Ｏ－ＣＹ１Ｙ２－（ＣＦ２）ｍ－ＣＯＯＭ （Ｖ）
（式中、Ｒｆ４は、炭素数１～１２のエーテル結合及び／又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基又はアルケニル基であり、Ｙ１及びＹ２は、同一若しくは異なって、Ｈ、Ｆ又はＣＦ３であり、ｍは０又は１であり、Ｍは、上記定義したものである。）で表されるものである。
上記フルオロカルボン酸（Ｘ）は、下記一般式（Ｘ）
Ｒｆ７－Ｏ－Ｒｆ８－Ｏ－ＣＦ２－ＣＯＯＭ （Ｘ）
（式中、Ｒｆ７は、炭素数１～６のエーテル結合及び／又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Ｒｆ８は、炭素数１～６の直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Ｍは、上記定義したものである。）で表されるものである。
上記アルコキシフルオロスルホン酸（ＸＩ）は、下記一般式（ＸＩ）
Ｒｆ９－Ｏ－ＣＹ１Ｙ２－（ＣＦ２）ｍ－ＳＯ３Ｍ （ＸＩ）
（式中、Ｒｆ９は、炭素数１～１２のエーテル結合及び／又は塩素原子を含み得る直鎖状または分枝鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基又はアルケニル基であり、Ｙ１及びＹ２は、同一若しくは異なって、Ｈ、Ｆ又はＣＦ３であり、ｍは０又は１であり、Ｍは、上記定義したものである。）で表されるものである。
上記化合物（ＸＩＩ）は、下記一般式（ＸＩＩ）：
Figure 0007485994000001
 （式中、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、同一若しくは異なってもよく、Ｈ、Ｆ又は炭素数１～６のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Ｒｆ１０は、炭素数１～３のパーフルオロアルキレン基であり、Ｌは連結基であり、Ｙ０はアニオン性基である。）で表されるものである。
Ｙ０は、－ＣＯＯＭ、－ＳＯ２Ｍ、又は、－ＳＯ３Ｍであってよく、－ＳＯ３Ｍ、又は、ＣＯＯＭであってよい（式中、Ｍは上記定義したものである。）。
Ｌとしては、例えば、単結合、炭素数１～１０のエーテル結合を含みうる部分又は完全フッ素化されたアルキレン基が挙げられる。
上記化合物（ＸＩＩＩ）は、下記一般式（ＸＩＩＩ）：
Ｒｆ１１－Ｏ－（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ）ｎ９（ＣＦ２Ｏ）ｎ１０ＣＦ２ＣＯＯＭ （ＸＩＩＩ）
（式中、Ｒｆ１１は、塩素を含む炭素数１～５のフルオロアルキル基であり、ｎ９は、０～３の整数であり、ｎ１０は、０～３の整数であり、Ｍは、上記定義したものである。）で表されるものである。化合物（ＸＩＩＩ）としては、ＣＦ２ＣｌＯ（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ）ｎ９（ＣＦ２Ｏ）ｎ１０ＣＦ２ＣＯＯＮＨ４（平均分子量７５０の混合物、式中、ｎ９およびｎ１０は上記定義したものである。）が挙げられる。
上記化合物（ＸＩＶ）は、下記一般式（ＸＩＶ）：
ＣＸｉＸｋ＝ＣＸｊＲａ－（ＣＺ１Ｚ２）ｋ－Ｙ０ （ＸＩＶ）
（式中、Ｘｉ、Ｘｊ及びＸｋは、同一若しくは異なってもよく、Ｆ、Ｃｌ、Ｈ又はＣＦ３であり；Ｙ０は、ＳＯ３Ｍ又はＣＯＯＭであり；Ｒａは連結基であり；Ｚ１及びＺ２は、同一若しくは異なってもよく、Ｈ、Ｆ又はＣＦ３であり、ｋは０又は１であり、Ｍは、上記定義したものである。）で表される化合物が挙げられる。
フルオロエーテル系化合物としては、なかでも、従来の質量分析方法では高感度で検出することが困難である化合物であって、本開示の質量分析方法の効果が大きく発揮される化合物を好ましく用いることができ、たとえば、一般式：
Figure 0007485994000002
 （式中、Ｒ１は、Ｈ－、Ｆ－、Ｃｌ－、ＣＨ２＝ＣＨ－、ＣＨ２＝ＣＦ－、ＣＦ２＝ＣＦ－またはＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｒ２はＣＯＯまたはＳＯ３であり、ａ～ｇは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ０以上の整数であり、ａ～ｇの合計は０または１以上の整数であり、ａ～ｇの合計が０である場合、Ｒ１はＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｘ４およびＸ５は、独立に、Ｈ、ＦまたはＣＦ３であり、ｎは１以上の整数であり、Ｍはカチオンである）で表される化合物が好ましく用いられる。
上記の一般式において、各繰り返し単位の存在順序は任意であり、Ｘ４およびＸ５は各出現において同一であっても異なってもよい。
ａ～ｇは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ、０以上の整数であり、好ましくは０～２の整数であり、より好ましくは０または１である。
ａ～ｇの合計は、０または１以上の整数であり、好ましくは１～５の整数であり、より好ましくは１～３の整数であり、さらに好ましくは１または２であり、特に好ましくは１である。
ｎは、好ましくは１～３の整数であり、より好ましくは１または２であり、さらに好ましくは１である。
フルオロエーテル系化合物の一実施形態において、ｇが０であって、ａ～ｆは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ０以上の整数であり、ａ～ｆの合計は１以上の整数である。
フルオロエーテル系化合物の一実施形態において、ｇが０であって、ａ～ｆは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ、０以上の整数であり、好ましくは０～２の整数であり、より好ましくは０または１である。
フルオロエーテル系化合物の一実施形態において、ｇが０であって、ａ～ｆの合計は、１以上の整数であり、好ましくは１～５の整数であり、より好ましくは１～３の整数であり、さらに好ましくは１または２であり、特に好ましくは１である。
フルオロエーテル系化合物の一実施形態において、ｇが０であって、ｎは、好ましくは１～３の整数であり、より好ましくは１または２であり、さらに好ましくは１である。
Ｍとしては、Ｈ、金属原子、ＮＲ７ ４（Ｒ７は、Ｈまたは有機基である）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウムまたは置換基を有していてもよいホスホニウムが好ましく、Ｈ、金属原子またはＮＲ７ ４がより好ましく、Ｈ、アルカリ金属（１族）、アルカリ土類金属（２族）またはＮＲ７ ４がさらに好ましく、Ｈ、Ｎａ、Ｋ、ＬｉまたはＮＨ４が特に好ましい。
フルオロエーテル系化合物としては、なかでも、従来の質量分析方法では高感度で検出することが困難な化合物であって、本開示の質量分析方法の効果が大きく発揮される化合物であることから、以下の式で表される化合物が特に好ましい。
ＣＦ３Ｏ（ＣＦ２）３ＯＣＨＦＣＦ２ＣＯＯＭ、
Ｃ３Ｆ７ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ、
ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ、
ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＯＭ、
Ｃ２Ｆ５ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ、
ＣＦ３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ、
ＣＦ２ＣｌＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＦ２ＣｌＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＦ２ＣｌＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＦ２ＣｌＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｍ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｍ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＭ、
ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ、
ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＭ
（各式中、Ｍは、Ｈ、金属原子、ＮＲ７ ４、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウムまたは置換基を有していてもよいホスホニウムであり、Ｒ７は、Ｈまたは有機基である。）
溶媒としては、ステップ（２）において、容易に除去することができ、質量分離の対象となるイオンのみを容易に生成させることができる揮発性の溶媒が好ましい。溶媒としては、液体クロマトグラフィー質量分析に通常用いられる溶媒が挙げられ、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール、アセトニトリル、水などが挙げられる。
一実施形態において、試料溶液は、液体クロマトグラフィーにより成分分離された試料溶液である。液体クロマトグラフィーを用いて試料溶液を調製する場合、ステップ（１）は、たとえば、フルオロエーテル系化合物を含有する試料を、移動相とともにカラムに送り込み、カラムを通過する間に成分分離させ、成分分離された溶出液を、試料溶液としてカラムから溶出させるステップを含むことができる。
一実施形態においては、液体クロマトグラフィーを用いた成分分離を、液体クロマトグラフィー質量分析装置の液体クロマトグラフィー部（ＬＣ部）において行うことができる。このような液体クロマトグラフィー質量分析装置は、たとえば、液体クロマトグラフィーにより試料溶液を成分分離するＬＣ部、試料溶液中の成分をイオン化するとともに脱溶媒させるイオン化部、質量電荷比に応じてイオンを分離する質量分離部、および、分離したイオンを検出するイオン検出部を備えている。
液体クロマトグラフィーとしては、逆相クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィーなどが挙げられる。一実施形態においては、逆相クロマトグラフィーが用いられる。
液体クロマトグラフィーを実施する際には、単一の移動相を用いるアイソクラティック法、または、移動相の組成を連続的に変化させるグラジエント法を用いることができる。一実施形態においては、移動相に水およびメタノールまたは水およびアセトニトリルを用い、移動相中の水とメタノールの組成または水とアセトニトリルの組成を連続的に変化させながら、液体クロマトグラフィーが実施される。
試料溶液のｐＨを調整することも好ましい。試料溶液のｐＨは、たとえば、８未満であってよい。一実施形態において、ｐＨの調整は、溶出液のｐＨが所望の範囲内となるように、液体クロマトグラフィーに送り込む移動相のｐＨを調整することにより行われる。移動相のｐＨを調整するために、たとえば、ギ酸、酢酸などの酸、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、水酸化アンモニウムなどのアンモニウム塩、アンモニアなどのｐＨ調整剤を用いることができる。
ステップ（２）においては、試料溶液中のフルオロエーテル系化合物をイオン化するとともに、溶媒を除去することにより、イオンを生成させる。
一実施形態においては、液体クロマトグラフィー質量分析装置のイオン化部においてイオンを生成させる。ステップ（１）において、液体クロマトグラフィーを実施した場合には、カラムから溶出した溶出液を、試料溶液としてイオン化部に導入することができる。イオン化には、たとえば、大気圧下でイオン化が行う方法が好適に用いられる。
イオン化部には、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）などに対応したものが用いられる。一実施形態においては、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）を用いて、イオンを生成させる。
エレクトロスプレーイオン化法においては、帯電した液滴を生成させ、帯電した液滴を乾燥させることにより、試料分子をイオン化させる。液滴を生成させる際には、試料溶液をエレクトロスプレーによって分散させる。この際、窒素などの不活性ガスをネブライザーガスとして用いることにより、液滴の生成が促進される。また、噴霧ガスとともに試料溶液を噴霧することによって、液滴からの脱溶媒が促進される。噴霧ガスは、シースガス、脱溶媒ガス（Ｄｅｓｏｌｖａｔｉｏｎ Ｇａｓ）、補助ガス（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｇａｓ）、ヒーターガス、ターボガスなどと呼ばれることがある。さらに、液滴を乾燥ガスと接触させることにより、液滴の脱溶媒および乾燥がさらに促進される。乾燥ガス（Ｄｒｙ Ｇａｓ）は、スイープガス（Ｓｗｅｅｐ Ｇａｓ）、コーンガス（Ｃｏｎｅ Ｇａｓ）などと呼ばれることがある。
ステップ（２）において、試料溶液を３３０℃以下の噴霧ガスとともに噴霧することにより液滴を生成させ、生成した液滴を１９０℃以下の乾燥ガスと接触させることによって、フルオロエーテル系化合物を高感度で検出することができる。従来の質量分析方法では、生成した液滴を効率よく蒸発させるため高温で積極的に気化させることが通常であり、噴霧ガスおよび乾燥ガスの温度を低く制御することによる検出感度の顕著な改善は、予測できない驚くべき効果である。
噴霧ガスの温度は、たとえば、１００～３３０℃であってよい。噴霧ガスの温度は、フルオロエーテル系化合物の検出感度が一層向上することから、好ましくは３１０℃以下であり、より好ましくは３００℃以下であり、好ましくは１３０℃以上であり、より好ましくは１４０℃以上であり、さらに好ましくは１５０℃以上である。
噴霧ガスの温度は、シースガス温度、ベーポライザー温度、デソルベーションガス温度、ＥＳＩヒーター温度、ソース温度、ターボ温度、ＨＳＩＤ温度などと呼ばれるパラメータを調整することによって、調整することができる。
乾燥ガスの温度は、たとえば、８０～１９０℃であってよい。乾燥ガスの温度は、フルオロエーテル系化合物の検出感度が一層向上することから、好ましくは１７５℃以下であり、より好ましくは１６５℃以下であり、さらに好ましくは１５５℃以下である。
乾燥ガスの温度は、イオントランスファー温度、ソース温度、ブロックヒーター温度、デソルベーションライン温度、ソース温度、ドライヒーター温度などと呼ばれるパラメータを調整することによって、調整することができる。
イオン化のその他の条件は、液体クロマトグラフィー質量分析装置を用いた測定において通常設定される条件を用いることができる。たとえば、Ａｇｉｌｅｎｔ社製の質量分析装置を用いる場合、各条件を以下の範囲に設定することができる。
噴霧ガスの流量：２～１２Ｌ／ｍｉｎ
乾燥ガスの流量：３～１３Ｌ／ｍｉｎ
試料溶液の供給流速：５０～１０００μＬ／ｍｉｎ
イオンを生成させる際の印加電圧：３００～６０００Ｖ
ネブライザーガスの圧力：３０～６０ｐｓｉ
ステップ（３）においては、ステップ（２）で生成させたイオンの質量分離を行うことによりイオンの質量を特定する。
一実施形態においては、液体クロマトグラフィー質量分析装置の質量分離部およびイオン検出部において、質量電荷比に応じてイオンを質量分離させ、分離したイオンを検出することにより、イオンの質量が特定される。
質量分離部には、四重極型質量分離部、イオントラップ型質量分離部、扇形磁場型質量分離部、飛行時間型質量分離部などが用いられる。また、同じ形式の質量分離部または異なる形式の質量分離部を連結して用いることもできる（タンデム質量分析計（ＭＳ／ＭＳ））。一実施形態においては、本開示の質量分析方法が、液体クロマトグラフィータンデム質量分析装置（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）を用いて行われる。
本開示の質量分析方法によれば、ステップ（３）において、プレカーサーイオンとして、一般式：
Figure 0007485994000003
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、ａ～ｇ、Ｘ４、Ｘ５およびｎは、上記したとおり。各繰り返し単位の存在順序は任意であり、Ｘ４およびＸ５は各出現において同一であっても異なってもよい。）で表されるイオンを用いることができる。従来の方法においては、このようなイオンを高感度で検出できない（非常に弱いシグナルしか示さない）ことから、代わりにフラグメントイオン（たとえば、ＣＯＯなどの一部の原子団が離脱して生成するフラグメントイオン）を検出することにより、フルオロエーテル系化合物の質量を分析しようとすることがあった。しかしながら、このような方法では、フラグメントイオンが別の化合物から生じている可能性を否定できず、また、検出感度も十分とはいえないため、正確な分析が困難である。本開示の質量分析方法によれば、上記のイオンを高感度で直接検出できることから、フルオロエーテル系化合物の質量を的確に測定することができる。
本開示の質量分析方法において、フルオロエーテル系化合物および溶媒に加えて、フルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物をさらに含有する試料溶液を用いることよって、フルオロエーテル系化合物の質量だけでなく、フルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物の質量を同時に特定することができる。
本開示の質量分析方法の対象に含み得る含フッ素化合物（フルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物）としては、１以上のフッ素原子を含み、エーテル結合を含まない化合物であれば特に限定されない。たとえば、
パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロウンデカン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、パーフルオロテトラデカン酸などのパーフルオロカルボン酸；
パーフルオロカルボン酸の一部のフッ素原子が水素原子に置換されたフルオロカルボン酸；
パーフルオロブタンスルホン酸、パーフルオロペンタンスルホン酸、パーフルオロヘキサンスルホン酸、パーフルオロヘプタンスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロノナンスルホン酸、パーフルオロデカンスルホン酸、パーフルオロウンデカンスルホン酸、パーフルオロドデカンスルホン酸、パーフルオロトリデカンスルホン酸、パーフルオロテトラデカンスルホン酸などのパーフルオロスルホン酸；
１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロヘキサンスルホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロオクタンスルホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロデカンスルホン酸などの、パーフルオロスルホン酸の一部のフッ素原子が水素原子に置換されたフルオロスルホン酸；
２－（Ｎ－メチルパーフルオロオクタンスルホンアミド）酢酸、２－（Ｎ－エチルパーフルオロオクタンスルホンアミド）酢酸などのパーフルオロカルボン酸またはパーフルオロスルホン酸の誘導体；
などが挙げられる。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
＜１＞ 本開示の第１の観点によれば、
１）フルオロエーテル系化合物および溶媒を含有する試料溶液を調製し、
２）前記試料溶液中のフルオロエーテル系化合物をイオン化するとともに、前記溶媒を除去することにより、イオンを生成させ、
３）前記イオンの質量分離を行うことにより前記イオンの質量を特定する
フルオロエーテル系化合物の質量分析方法であり、
前記イオンを生成させる際に、
前記試料溶液を３３０℃以下の噴霧ガスとともに噴霧することにより液滴を生成させ、生成した前記液滴を１９０℃以下の乾燥ガスと接触させる
質量分析方法。
＜２＞ 本開示の第２の観点によれば、
前記試料溶液のｐＨが、８未満である第１の観点による質量分析方法が提供される。
＜３＞ 本開示の第３の観点によれば、
前記イオンを生成させる際の圧力が、大気圧である第１または第２の観点による質量分析方法が提供される。
＜４＞ 本開示の第４の観点によれば、
前記イオンを生成させる方法が、エレクトロスプレーイオン化法である第１～第３のいずれかの観点による質量分析方法が提供される。
＜５＞ 本開示の第５の観点によれば、
前記フルオロエーテル系化合物が、一般式：
Figure 0007485994000004
 （式中、Ｒ１は、Ｈ－、Ｆ－、Ｃｌ－、ＣＨ２＝ＣＨ－、ＣＨ２＝ＣＦ－、ＣＦ２＝ＣＦ－またはＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｒ２はＣＯＯまたはＳＯ３であり、ａ～ｇは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ０以上の整数であり、ａ～ｇの合計は０または１以上の整数であり、ａ～ｇの合計が０である場合、Ｒ１はＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｘ４およびＸ５は、独立に、Ｈ、ＦまたはＣＦ３であり、ｎは１以上の整数であり、Ｍはカチオンである）で表される化合物である第１～第４のいずれかの観点による質量分析方法が提供される。
＜６＞ 本開示の第６の観点によれば、
プレカーサーイオンとして、一般式：
Figure 0007485994000005
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、ａ～ｇ、Ｘ４、Ｘ５およびｎは、上記したとおり）で表されるイオンを用いる第５の観点による質量分析方法が提供される。
＜７＞ 本開示の第７の観点によれば、
フルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物をさらに含有する試料溶液を調製し、フルオロエーテル系化合物に加えて、含フッ素化合物をイオン化するとともに、前記溶媒を除去することにより、フルオロエーテル系化合物のイオンおよび含フッ素化合物のイオンを生成させて、フルオロエーテル系化合物のイオンの質量に加えて、含フッ素化合物のイオンの質量を特定する第１～第６のいずれかの観点による質量分析方法が提供される。
つぎに本開示の実施形態について実施例をあげて説明するが、本開示はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実験例１～４においては、次の装置を用いた。
（液体クロマトグラフィー質量分析装置）
（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）
ＬＣ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、１２９０ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ ＩＩ
ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、Ｕｌｔｉｖｏ ＬＣ／ＴＱ
（ＬＣ測定条件）
カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、ＺＯＲＢＡＸ Ｅｘｔｅｎｄ－Ｃ１８、２．１ｍｍ×５０ｍｍ、１．８μｍ
移動相：（Ａ液）２０ｍＭ酢酸アンモニウム水溶液、（Ｂ液）ＬＣ／ＭＳ用アセトニトリル
組成：Ａ液：Ｂ液＝４０：６０
サンプル注入量：１μＬ
流速：２００μＬ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
（ＭＳ測定条件）
イオン化法：Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＥＳＩ
＜２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸＞
ＭＲＭモニターイオン：３２９．０→２８５．０
フラグメンター電圧：５０Ｖ
コリジョンエネルギー：１Ｖ
＜ＰＦＯＡ＞
ＭＲＭモニターイオン：４１３．０→３６９．０
フラグメンター電圧：１１０Ｖ
コリジョンエネルギー：５Ｖ
２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸、および、ＰＦＯＡは、富士フィルム和光純薬株式会社より購入した。
実験例１
実験例１では、極めて限定された範囲の噴霧ガスの温度が、フルオロエーテル系化合物の検出感度を著しく向上させることを示す。
サンプル（液体クロマトグラフィーに注入するサンプル）には、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸の０．１質量ｐｐｍ水溶液を用いた。
調製したサンプルおよび上記した液体クロマトグラフィー質量分析装置を用いて、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸の質量分析を行った。
実験例１におけるイオン化条件は次のとおりである。
乾燥ガス温度：１５０℃
乾燥ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
噴霧ガス温度（シースガス温度）：表１に記載のとおり
噴霧ガス流量：７．５Ｌ／ｍｉｎ
ネブライザー圧：５０ｐｓｉ
Ｆｒａｇ：５０Ｖ
ＣＥ：１Ｖ
キャピラリー電圧：表１に記載のとおり
得られたスペクトルの［ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯ］－の質量に相当するイオンのピーク面積値から、イオン化の各条件の検出感度（レスポンス）を特定した。乾燥ガス温度１５０℃、噴霧ガス温度３５０℃、電圧１０００Ｖの条件で測定した場合の検出感度を１００として算出した数値を表１に示す。
Figure 0007485994000006
実験例２
実験例２では、極めて限定された範囲の乾燥ガスの温度が、フルオロエーテル系化合物の検出感度を著しく向上させることを示す。
実験例１において調製したサンプルおよび上記した液体クロマトグラフィー質量分析装置を用いて、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸の質量分析を行った。
実験例２におけるイオン化条件は次のとおりである。
乾燥ガス温度：表２に記載のとおり
乾燥ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
噴霧ガス温度：２５０℃
噴霧ガス流量：７．５Ｌ／ｍｉｎ
ネブライザー圧：５０ｐｓｉ
Ｆｒａｇ：５０Ｖ
ＣＥ：１Ｖ
キャピラリー電圧：表２に記載のとおり
得られたスペクトルの［ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯ］－の質量に相当するイオンのピーク面積値から、イオン化の各条件の検出感度（レスポンス）を特定した。乾燥ガス温度１５０℃、噴霧ガス温度３５０℃、電圧１０００Ｖの条件で測定した場合の検出感度を１００として算出した数値を表２に示す。
Figure 0007485994000007
実験例３および４
実験例３および４では、本開示の質量分析方法を用いてパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）の質量を分析すると、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）を十分な感度で検出できないことを示す。
サンプル（液体クロマトグラフィーに注入するサンプル）には、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）の０．１質量ｐｐｍ水溶液を用いた。
調製したサンプルおよび上記した液体クロマトグラフィー質量分析装置を用いて、パーフルオロオクタン酸の質量分析を行った。
実験例３におけるイオン化条件は次のとおりである。
乾燥ガス温度：１５０℃
乾燥ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
噴霧ガス温度（シースガス温度）：表３に記載のとおり
噴霧ガス流量：７．５Ｌ／ｍｉｎ
ネブライザー圧：５０ｐｓｉ
Ｆｒａｇ：１１０Ｖ
ＣＥ：５Ｖ
キャピラリー電圧：表３に記載のとおり
得られたスペクトルの［ＣＦ３（ＣＦ２）６ＣＯＯ］－の質量に相当するイオンのピーク面積値から、イオン化の各条件の検出感度（レスポンス）を特定した。乾燥ガス温度１５０℃、噴霧ガス温度３５０℃、電圧１０００Ｖの条件で測定した場合の検出感度を１００として算出した数値を表３に示す。
Figure 0007485994000008
実験例４におけるイオン化条件は次のとおりである。
乾燥ガス温度：表４に記載のとおり
乾燥ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
噴霧ガス温度：２５０℃
噴霧ガス流量：７．５Ｌ／ｍｉｎ
ネブライザー圧：５０ｐｓｉ
Ｆｒａｇ：１１０Ｖ
ＣＥ：５Ｖ
キャピラリー電圧：表４に記載のとおり
得られたスペクトルの［ＣＦ３（ＣＦ２）６ＣＯＯ］－の質量に相当するイオンのピーク面積値から、イオン化の各条件の検出感度（レスポンス）を特定した。乾燥ガス温度１５０℃、噴霧ガス温度３５０℃、電圧１０００Ｖの条件で測定した場合の検出感度を１００として算出した数値を表４に示す。
Figure 0007485994000009
実験例５～６においては、次の装置を用いた。
（液体クロマトグラフィー質量分析装置）
（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）
ＬＣ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、１２９０ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ ＩＩ
ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、Ｕｌｔｉｖｏ ＬＣ／ＴＱ
（ＬＣ測定条件）
カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、ＺＯＲＢＡＸ Ｅｘｔｅｎｄ－Ｃ１８、２．１ｍｍ×５０ｍｍ、１．８μｍ
移動相：（Ａ液）２０ｍＭ酢酸アンモニウム水溶液、（Ｂ液）ＬＣ／ＭＳ用アセトニトリル
組成：Ａ液：Ｂ液＝８０：２０ （０－１分）
↓ （１－６分）
６０：４０ （６－７分）
↓ （７－１２分）
９５：５ （１２－１５分）
サンプル注入量：５μＬ
流速：３００μＬ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
（ＭＳ測定条件）
イオン化法：Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＥＳＩ
Figure 0007485994000010
パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロウンデカン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、および、パーフルオロテトラデカン酸の混合物はウェリントンラボ社より購入した。
実験例５
実験例５では、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸と、パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロウンデカン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、パーフルオロテトラデカン酸との同時測定が可能であることを示す。
実験例５におけるイオン化条件は次のとおりである。
乾燥ガス温度：１５０℃
乾燥ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
噴霧ガス温度（シースガス温度）：２５０℃
噴霧ガス流量：７．５Ｌ／ｍｉｎ
ネブライザー圧：５０ｐｓｉ
Ｆｒａｇ：表５に記載のとおり
ＣＥ：表５に記載のとおり
キャピラリー電圧：２５００Ｖ
サンプル（液体クロマトグラフィーに注入するサンプル）には、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸、並びに、パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロウンデカン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、および、パーフルオロテトラデカン酸の混合物を含有する水溶液（１２種類の化合物の含有量が、各々、０．０１質量ｐｐｍ）を用いた。注入量は５μＬである。測定の結果を図１に示す。
実験例６
実験例６では、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸と、パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロデカン酸、パーフルオロウンデカン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、パーフルオロテトラデカン酸との同時測定において、限定された乾燥ガス温度の範囲外ではフルオロエーテル系化合物の検出感度が低下することを示す。
乾燥ガス温度を３００℃とした他は実験例５と同一条件で測定を行った。測定の結果を図２に示す。２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（１，１，２，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロポキシ）プロパン酸に由来するピーク４の強度が低下していることが分かる。

Claims (6)

  1. １）フルオロエーテル系化合物、フルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物および溶媒を含有する試料溶液を調製し、
    ２）前記試料溶液中のフルオロエーテル系化合物および含フッ素化合物をイオン化するとともに、前記溶媒を除去することにより、フルオロエーテル系化合物および含フッ素化合物のイオンを生成させ、
    ３）前記イオンの質量分離を行うことにより前記イオンの質量を特定する
    フルオロエーテル系化合物およびフルオロエーテル系化合物以外の含フッ素化合物の質量分析方法であり、
    前記イオンを生成させる際に、
    前記試料溶液を３３０℃以下の噴霧ガスとともに噴霧することにより液滴を生成させ、生成した前記液滴を１９０℃以下の乾燥ガスと接触させる
    質量分析方法。
  2. 前記試料溶液のｐＨが、８未満である請求項１に記載の質量分析方法。
  3. 前記イオンを生成させる際の圧力が、大気圧である請求項１または２に記載の質量分析方法。
  4. 前記イオンを生成させる方法が、エレクトロスプレーイオン化法である請求項１または２に記載の質量分析方法。
  5. 前記フルオロエーテル系化合物が、一般式：
    Figure 0007485994000011
     （式中、Ｒ１は、Ｈ－、Ｆ－、Ｃｌ－、ＣＨ２＝ＣＨ－、ＣＨ２＝ＣＦ－、ＣＦ２＝ＣＦ－またはＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｒ２はＣＯＯまたはＳＯ３であり、ａ～ｇは、同一若しくは異なってもよく、それぞれ０以上の整数であり、ａ～ｇの合計は０または１以上の整数であり、ａ～ｇの合計が０である場合、Ｒ１はＣＦ２＝ＣＦＯ－であり、Ｘ４およびＸ５は、独立に、Ｈ、ＦまたはＣＦ３であり、ｎは１以上の整数であり、Ｍはカチオンである）で表される化合物である請求項１または２に記載の質量分析方法。
  6. プレカーサーイオンとして、一般式：
    Figure 0007485994000012
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、ａ～ｇ、Ｘ４、Ｘ５およびｎは、上記したとおり）で表されるイオンを用いる請求項５に記載の質量分析方法。
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