А.Т. Лебедев - Масс-спектрометрия в органической химии (1111819), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Хроматограмма по полному ионному току дихлорметанового экстракта тк)леньего жира (а) и масс-хроматограммы по току ионов с т/2 32б, ЗбО и 394, характерных для пентахлор-, гексахлор- и гептахлорбифенилов соответственно (б, 6, г) 93. Масс-хроматографии 337 спектра второго позволит получить чистый масс-спектр второго компонента. Для количественного анализа необходимо просто проинтегрировать площадь пиков на соответствующих масс-хроматограммах. Описанный пример иллюстрируется рис. 9.5, а — д. Полученные после процедуры вычитания масс-спектры (рис. 9.5, г и д) характеризуются хорошим совпадением с библиотечными и позволяют надежно идентифицировать соединения.
Для увеличения надежности качестаеного и количественного анализа имеет смысл строить масс-хроматограммы не по одному, а по 2-3 характеристическим для данного соединения ионам. Расчет по любому из этих пиков с учетом фактора отклика (см. ниже) дает правильный результат и позволяет провести усреднение. Профиль всех трех пиков должен быть идентичен, а соотношение их площадей должно соответствовать интенсивности пиков этих ионов в масс- спектре (рис. 9.6,а).
Если один из пиков оказывается уширенным (рис. 9.6,6), или его интенсивность явно завышена (рис. 9.6в), вероятно, другой компонент смеси, имеющий близкое время удерживания, характеризуется пиком с такой же величиной т/~. В этих случаях (9.6,б и в) расчет надо вести по двум «чистым» пикам. В методике Агентства по охране окружающей среды США хроматомассспектрометрического определения приоритетных органических экотоксикантов в воде предложены по 10 наиболее интенсивных пиков ионов в спектрах каждого определяемого соединения [5191.
Такой набор позволяет выбрать несколько характеристических ионов в каждом случае, избегая перекрываний с другими компонентами смеси. Стремление сделать качественный и количественный анализ более надежным и точным, а также все более широкое применение быстрой хроматомассспектрометрии [44] стимулируют создание все более мощных компьютерных программ по деконволюции плохоразрешенных хроматографических пиков. В программе Биллера — Бимана [5201 компьютер строит масс-хроматограммы для всех целочисленных значений масс сканируемого диапазона.
Если несколью масс-хроматограмм одновременно достигают максимума, независимо от полного ионного тока в этом месте хроматограммы регистрируется хроматографический пик. Все ионы, ток которых не достигает максимума в этот момент времени, игнорируются. Таким образом строятся хроматограммы, разрешенные по массе (шаза-геао!чей сЬгоша~ойгашз). Реконструированный масс-спектр также содержит только пики ионов, проходящие через максимум в конкретный момент времени. В этом спектре отсутствуют наложения со стороны колоночного фона, который никогда не достигает максимума, и подавляющее большинство наложений со стороны других компонентов смеси, характеризующихся близкими временами удерживания.
Для того чтобы хроматографические пики компонентов были разрешенными, необходимо, чтобы их реальные максимумы отстояли друг от друга хотя бы на три сканирования. Понятно, что увеличение скорости сканирования приводит к более эффективному разрешению компонентов смесей. (1 юлю 383888 ю 8383 ю ю Ю г г с333~8333833; ю ° ° 3юв3юююююю о ( о о в аа88оо,' ю8юою ! ююгг Рис. 9.5.
Продолжение. Хроматограмма пробы воды из Балтийсюго моря по полному ионному току (а), масс-спектр на вершине хроматографичесюго пика 19,522 мин (б), масс-хроматограммы ионов с т/г 256 и е/г 223 (в), масс-спектр первого компонента (пальмитиновая кислота) (г), масс-спектр второго компонента (днбутилфталат) (д) 340 Глава 9. Количественный масс-спехтрометрический анализ ! 1 т/т А 1 Л м/с В 1 т/т С И Рис.9.6. Возможные формы пиков характеристических ионов: а — формы трех характеристических пиков в эталонном образце; б — пик иона В на масс-хроматограмме уширен в связи с присутствием другого компонента смеси с близким временем удерживания; в — интенсивность пика иона А на масс-хроматограмме завышена в связи с присутствием другого компонента смеси с близким временем удерживания ! ! б в „1 3 5 У В 1 13 Рис.
9.7. Сколько пиков присутствует на этом 13-секундном участке хроматограммы? Именно поэтому переход на времяпролетные анализаторы позволил значительно повысить эффективность хроматомасс-спектрометрического анализа 144, 521, 522]. Метод Биллера — Бимана характеризуется надежными результатами и в случае равных концентраций выходящих рядом компонентов, и в том случае, когда один из них является минорной примесью. Несколько хуже оказываются результаты, когда пики обусловлены структурно близкими соединениями (например, изомерами). Более сложные в математическом отношении методы [523 — 525] позволяют разделять хроматографические пики компонентов, различающиеся на 1,5 скала.
Современные времяпролетные приборы позволяют записывать до 500 полных масс-спектров в секунду. Последующая математическая обработка результатов (деконволюция) дает возможность получить хорошие масс-спектры соединений, выходящих практически одновременно из хроматографа. На рисунке 9.7 представлена хроматограмма по полному ионному току смеси органических соединений. Глаз человека может различить на этом 13-секундном отрезке хроматограммы не более 7-8 пиков 1526]. Однако современная процедура 342 Глава 9.
Количественный масс-спектрометрический анализ 128 т/г 178 32 л!8В Рис. 9.9. Масс-фрагментограммы дихлорметанового экстракта пробы природной воды. т/з 178 — фенантрен, е/з 188 — пердейтерированный фенантрен (внутренний стандарт), т/з 181 — гексахлорциклогексаны (а-, ~9-, и у-изомеры). Числа над т/з означают ранги чувствительности детектора.
Площадь пика с учетом ранга чувствительности прямо пропорциональна количеству образца в пробе ~Швь аиь,, м»мзь, 32 т/г181 ШШ64!$ !!ШШЙ ШШШ11Й11ШШШ значением т/з, все 100% ионов этого типа будут достигать детектора. Это равносильно увеличению чувствительности в 500 раз. Попеременное пропускание через анализатор ионов с двумя разными величинами т/г увеличит чувствительность только в 250 раз, пяти ионов — в 100 раз. В любом случае метод масс-фрагментографии дает по сравнению с классическим вариантом выигрыш в чувствительности на два порядка. Метод хорошо зарекомендовал себя для анализов суперэкотоксикантов (полихлорированных бифенилов, днбензодиоксинов и дибензофуранов). На рисунке 9.9 представлены масс-фрагментограммы анализа содержания в воде фенантрена, пердейтерированного фенантрена (внутренний стандарт) н изомерных гексахлорциклогексанов, полученные при мониторинге ионов с тремя значениями т/з.
Как правило, требуется определить в одной пробе несколько соединений. Однако одновременный мониторинг большого числа характеристических ионов приводит к закономерному уменьшению чувствительности. Поэтому одновременно регистрируется не более 2-4 ионов, причем, поскольку время выхода искомых соединений известно„можно вести мониторинг в течение узкого интервала времени, а затем переключаться на регистрацию другого набора из 2-4 ионов, характерных для соединений, выходящих из колонки позже. Такой последовательный процесс регистрации искомых соединений легко программируется и может осуществляться в автоматическом режиме. К сожалению, выигрыш в чувствительности сопровождается значительным проигрышем в информативности и надежности метода.
Во-первых, полностью теряется информация о других компонентах смеси. Конечно, если исследователя интересует исключительно одно конкретное соединение, этим можно прене- 9.2. Масс-фрагментографня, мониторинг заданных ионов 343 Рис. 9.10. Масс-хроматограммы низкого Я=500, в/я74 (а) и высокого Я = 5000, е/х 74,0480 разрешения (б) образца, содержащего диметиянитрозамин бречь, однако зачастую можно пропустить что-то важное. Во-вторых, существует определенная вероятность неправильно измерить концентрацию или вообще неверно определить присутствие в смеси какого-нибудь вещества. Поскольку весь диапазон масс не сканируется, полный масс-спектр соединения не регистрируется, а именно масс-спектр является уникальной характеристикой вещества. В режиме масс-фрагментографии исследователь имеет время выхода соединения и интенсивность пика одного илн двух характеристических для этого соединения ионов.
Это, конечно, уже лучше, чем просто хроматография, когда время выхода является единственным параметром. Однако в реальной смеси близкие времена выхода могут иметь несколько соединений, причем с меньшей, но не равной нулю, вероятностью этн соединения могут иметь характеристические пики с одной и той же величиной т/я. В этом случае мы получим искаженный пик искомого иона. В качестве примера, можно вновь обратиться к рис. 9.6,б и в. В худшем варианте определяемое соединение может отсутствовать в пробе, но какое-либо вещество с близким временем выхода, образующее при фрагментации ионы с такими же величинами лг/я, приведет к появлению пиков на массфрагментограмме.
Поскольку метод мониторинга заданных ионов используется, как правило, для определения действительно опасных соединений, цена такой ошибки может быть велика. Повысить надежность метода можно при использовании масс-фрагментографии высокого разрешения. В этом случае магнитный анализатор пропускает только ионы с заданным дефектом масс. Например, для детектирования диметилнитрозамина используют регистрацию иона с массой 74,0480 Да.
Безусловно, анализатор не может пропускать исключительно ионы с такой массой. Детектора достигнут все ионы с массами в диапазоне 74,0480 ш Ь, где Ь может достигать нескольких десятков миллионных долей. Чем стабильнее работает прибор, тем точнее будет проведен анализ. Хотя все равно остается шанс регистрации ложного сигнала, вероятность такого случая ничтожна. Селективность такого метода очень высока. На рисунке 9.10,а и б представлены масс-хроматограммы низкого и высокого разрешения образца, содержащего диметилнитрозамин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
