可见光Paternò−Büchi反应用于脂质精细结构分析

清华大学化学系瑕瑜教授课题组于近期在Analytical Chemistry杂志上发表了题为 “Visible-Light Paternò−Büchi Reaction for Lipidomic Profiling at Detailed Structure Levels” 的论文，该文的第一作者为清华大学化学系博士生施恒学。在这项工作中，他们筛选了可见光Paternò−Büchi (PB)试剂及三线态能量转移催化试剂，探究了限制脂质的PB反应产率的因素，并将以上工具结合液相色谱和鸟枪法用于牛肝脂质提取物中甘油磷脂和甘油三酯的精细结构鉴定。

PB双键衍生反应-串联质谱技术（PB-MS/MS）已被国内外超过20个课题组用于不饱和脂质C=C位置鉴定以及异构体相对定量。PB-MS/MS的发展受限于PB反应产率较低（～30 %），因此需要探究PB反应产率的控制因素以提高产率。根据PB反应机理，提高PB试剂的三线态寿命可提高PB反应产率，该策略可通过使用三线态能量转移光催化反应实现。

图1. PB试剂筛选

首先，作者们根据三线态能量转移过程的热力学要求，以经典的Ir(III) 配合物为光催化剂，筛选了一系列三线态能量（ET）小于63 kcal/mol的PB试剂（图1）。作者们发现MB与0.5 mM甘油磷脂酰胆碱（PC)， EP和0.5 mM甘油三酯（TG）反应分别获得了有较高的转化率（91%, 82%， 图2a, 2b）。同时，作者们发现不使用光催化剂在可见光条件下PB反应转化率只有26%（图2c）。进而，作者们探究了脂质浓度对PB反应转化率的影响，发现可见光催化（MB）紫外光条件（triFAP）均存在转化率与脂质浓度（10 nM-1mM）呈现正相关，并且在低浓度区间（10 nM）快速下降至8%或4%（图2d）。

图2 PB反应动力学分析

然后，作者们将MB和EP分别用于甘油磷脂和甘油三酯的精细结构鉴定，实现了对甘油磷脂的C=C位置和sn-位置，甘油三酯C=C位置鉴定。

最后，作者们结合液相色谱、鸟枪法对牛肝脂质提取物建立了分析工作流程，并对其甘油三酯C=C位置异构体和甘油磷脂C=C位置异构体和sn异构体进行了相对定量（图3）。

图3

综上，瑕瑜课题组建立了可见光催化的PB反应体系，探究了脂质浓度对PB反应转化率的影响，并结合基于PB-MS/MS对牛肝脂质提取物的甘油磷脂和甘油三酯进行了脂质C=C位置鉴定和部分脂质C=C位置异构体、sn异构体的相对定量。

本文编辑：施恒学   

本文审核：瑕瑜

本文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c00085