在化学和药理学领域中，手性化合物的识别与分离是一项极其重要的任务。由于自然界中的蛋白质、碳水化合物和核酸通常只以一种镜像几何结构存在，因此制造药物时需要精确地选择特定的对映体（或称作“光学异构体”），因为不同的对映体可能会对人体产生截然不同的效果。然而，传统的质谱技术无法直接区分这些分子对。
最近，来自清华大学精密仪器系的研究团队，介绍了一种全新的质谱分析方法，该方法能够通过诱导手性气相离子定向旋转来打破手性对称性，并首次实现了在单一质谱仪中区分对映体的技术革新。这项研究发表在权威期刊《Science》上，并引起了科学界的广泛关注。
研究人员利用了双交流激励技术来调控束缚离子的运动模式，包括围绕质心的旋转以及围绕阱中心的宏观运动。这种方法可以在超过10,000的高分辨率下工作，使得科学家们可以通过观察离子云轮廓的变化来测量碰撞截面之间的差异。此外，微型离子阱质谱仪的应用结合了对映体的高场离子迁移率和串联质谱分析，进一步提高了检测精度。
图1: 在线性离子阱质谱仪Linear Ion Trap，LIT中，捕获对映体离子的宏观运动和定向旋转的原理、仪器设置和模拟。
这项技术不仅为有机化学家提供了一种强有力的新工具，而且对于制药行业来说也具有深远的意义。它允许研究人员更加快速准确地确定对映体的比例，这对于开发新型药物至关重要。同时，这项技术还可以应用于不对称加氢反应中催化剂的选择性优化，从而加速新药的研发过程。
图2. 对映体比率的测定
参考资料：Xiaoyu Zhou et al., Differentiating enantiomers by directional rotation of ions in a mass spectrometer. Science 383, 612-618 (2024)
