4..Mass_spektrometriya (829274), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

При этом происходит своеобразная фильтрация ионов Чтобы зафиксировать ионы с другим массовым числом, меняют либочастоту, либо амплитуду переменного поля. Так формируется масс-спектр Недостаток приборов этоготипа: верхний пределпропускания находится междуm/z 1000 и 2000 Достоинства: высокаячувствительность, небольшиеразмеры, невысокая цена,удобство в эксплуатации; времярегистрации спектра до 0,1 с,что очень важно в сочетанииприбора с хроматографией35Трехмерная ионная ловушка (Ion trap)Разновидность квадрупольного масс-анализатораДва концевых (полюсных)гиперболических по формеэлектрода заземлены, между нимирасполагается электрод кольцевойформы, на который подаетсярадиочастотное напряжениемегагерцового диапазона36 Эта система электродов создает поле,позволяющее удерживать ионы достаточнодолгое время Для ионизации образца используетсяэлектронная или химическая ионизация вимпульсном режиме (0,1 – 10 мс) Импульсное изменение амплитудырадиочастотного напряжения на центральномэлектроде заставляет ионы с определенным m/zпереходить на нестабильные траектории ипокидать ловушку (образованную полемцентрального электрода), попадая в системурегистрации - на электронный умножитель37Времяпролетный масс-спектрометрTime of Flight (ToF)38 Действие времяпролетных масс-анализаторов основанона зависимости скорости движения ионов от их массы.

Ихособенность: ионы движутся в бесполевом пространстве После ускорителя все ионы обладают одинаковойкинетической энергией E = mv2/2 , следовательно, чембольше их масса, тем меньше скорость, тем больше времяпролета иона через анализаторt  L m / 2 zU Время пролета составляетнесколько микросекундМетод применим дляопределения массы большихмолекул (десятки и сотнитысяч атомных единиц)3940ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯДругой вариант масс-спектрометрии - сочетание ВЭЖХ и МС.Метод предназначен для анализа смесей труднолетучих, полярных веществ, неподдающихся анализу методом газожидкостной хроматографии. В этом случаечасть жидкого потока пропускают через капилляр диаметром в несколькомикрон, в результате чего образуются капли, которые далее попадают вобогреваемую зону, где большая часть растворителя испаряется, а оставшаясявместе с веществом попадает в ионный источник и ионизируется41Возможности жидкостных хромато-масс-спектрометров1.

Автоматический и ручной ввод образца/Серии образцов.2. Диапазон измеряемых масс от 20 до20000 а.е.м. и выше.3. Программируемое изменение температурыхроматографической колонки дотемпературы кипения растворителя(обычно 25 - 100 С).4. Анализ жидких проб – веществ в растворе.5. Возможность анализа полимеров, олигомеров, биологических объектов,полярных соединений, веществ, содержащих много ОН- и других ионогенныхгрупп и т. д., т. е. тех веществ, которые не проходят через хроматорафическуюколонку газового хроматографа.426. Возможность подбора хроматографической колонки подузкоспециализированные задачи: анализ нефтепродуктов, ароматическихсоединений, полярных веществ, лекарственных препаратов и т.

д. Времяпролетный масс-спектрометр высокогоразрешения Bruker micrOTOFQ с жидкостнымхроматографом Agilent 110043Детекторы ионов Сначала в качестве детектора использовалась фотопластинка В настоящее время применяют динодные вторично-электронныеумножители, в которых ион, попадая на первый динод (т.е электрод, вфотоэлектронном умножителе, служащий для усиления потока электронов за счет их вторичнойэмиссии (испускания электронов поверхностью Ме)),выбивает из него пучокэлектронов, которые в свою очередь, попадая на следующий динод,выбивают из него ещё большее количество электронов и т. д. микроканальные умножители, системы типа диодных матриц иколлекторы, собирающие все ионы, попавшие в данную точкупространства (коллекторы Фарадея)44Представление масс-спектров На графике по оси абсцисс откладывается отношение массыиона к его заряду, m/z, а по оси ординат - интенсивность,характеризующая относительное количество ионов данноговида Интенсивность выражается в процентах по отношению кполному ионному току (суммарной интенсивности всех ионов вмасс-спектре) или по отношению к максимальнойинтенсивности ионного тока в масс-спектре45Анализ по масс-спектрам 1.

Определение молярной массыИсточник информации – положениемолекулярного пика М+ или его производных (М+1)+(М–1)+ 2. Определение брутто-формулы – используютсоотношение интенсивностей пиков изотоповэлементовНапример, число атомов углерода в молекулеопределяют по интенсивности пика иона с массой(М+1)+ - он имеет такую же структуру, но содержитатомы 13С . Содержание этого изотопа в природе - 1,1%,поэтому интенсивность пика иона с изотопом 13С равна1,1n%, где n – число атомов углерода46 3.

Определение структуры органических соединений - основано наизучении пиков «осколочных» ионов (образующихся с начальной кинетическойэнергией, но изменяющих величину эффективного угла собирания, что приводит к изменениюформы пика) При столкновении электронов с органической молекулой вначалеобразуется катион-радикал ABCD + e → ABCD + ∙ + 2e С увеличением энергии электронов происходит его распад,фрагментацияABCD  ABC   D   ABCD AB   CD   ABC  D  Одновременно происходятвнутримолекулярные перегруппировки47 AD   BC ABCD    AD   BC  и т.д.Фрагментация белкаH+H...-HN-CH-CORi-1N-конец. . . NH-CH-CO-NH-CH-CO-…OHRiRi+1C-конец В белках разрушается пептидная связьИспользование химических агентовMPSERGTDIMRPAKID......белокGTDIMRPAKIDMPSER…………ВЭЖХToMS/MSпептидыФрагменты пептидов также могут «терять» нейтральные NH3 иH2O группы.Фрагментация белкаb2-H2Oa2b3- NH3b2a3b3HONH3+||R1 OR2 OR3 OR4||||||||||H -- N --- C --- C --- N --- C --- C --- N --- C --- C --- N --- C -- COOH|||||||HHHHHHHy3N-конецy2y3 -H2Oy1y2 - NH3С-конецN- and C-концевые пептидыАспарагинФенилаланинПролинГлицинПролин Фенил Аспарагин АланиналанинКонцевые пептиды и типы ионовПептидММ (D)ПептидММ (D)57 + 97 + 147 + 114 = 415БЕЗ57 + 97 + 147 + 114 – 18 = 3974867141530118515433257429Масс-спектрV57 Da = ‘G’99 Da = ‘V’KDDLLH2OGDKVGmass0Пики на масс-спектрограмме: Фрагменты N-конца Фрагменты С-конца Фрагменты с потерей нейтральных частиц (-H2O, -NH3) «Шумы».Качественный анализ Наиболее представительные ионы и соответствующие имструктуры помещены в таблицы, их используют приинтерпретации масс-спектров Кроме того сравнивают масс-спектры изучаемогосоединения с каталогом спектров (до 150 000 спектровразличных соединений) При идентификации исходят из того, что характерфрагментации неизвестного вещества и соединения спредполагаемой структурой одинаков, а спектрыполучены в близких экспериментальных условиях, что невсегда выполняется ( например, спектры изомеров неразличаются) В любом случае вероятность совпадения масс-спектроводного и того же вещества выше, чем масс-спектров55 разных веществБиблиотеки масс-спектральных данныхNIST 07, NIST 08 – библиотеки масс-спектральных данных,созданные и поддерживаемые Национальным институтомстандартизации и технологии США, около 300 000 масс-спектров.WILEY 07 – библиотека масс-спектральных данных, созданнаяпрофессором Мак-Лафферти, при участии Национального бюростандартов США, около 450 000 масс-спектров, во многомпересекается с библиотеками NIST.Библиотеки, созданные и поддерживаемые в НИОХ СО РАН, поприродным соединениям, веществам, часто используемым всинтезах химиками НИОХ СО РАН, продуктам и полупродуктамсинтезов – суммарно до 10 000 масс-спектров.

Содержат, помимосамихмасс-спектров,информациюометодезаписихроматограммы, из которой взят масс-спектр, время удержанияили индекс удержания.Литературный поиск при помощи РЖХ, каталогов CAS и Belstein –в редких случаях.Количественный анализ Возможны вещественный и элементный анализ Количественный анализ смесей органических57соединений часто ограничен сложностью массспектраПоэтому метод МС сочетают с различными видамихроматографии и капиллярного зонногоэлектрофореза1) Для вещественного анализа используют ГХВ ходе хроматографирования регистрируют вовремени интенсивность какого-либо пика сопределенным массовым числомВ результате получается зависимость сигналадетектора от времени , как в хроматографии Для построения масс-хроматограммы берутинтенсивности пиков нескольких ионов из каждогозаписанного масс-спектра и строят графикзависимости этих интенсивностей от номера массспектра, соответствующего времени удерживания58 2) Сочетание метода разделения и МС-определениявозможно в виде тандемной МС Один масс-спектрометр служит для выделениямолекулярных пиков отдельных веществ из массспектра их смеси Второй – для фрагментации выделенных веществ идальнейшей идентификации 3) непосредственный анализ по масс-спектруДля этого измеряют интенсивность пикаопределяемого компонента и внутреннего стандарта– обычно это меченая изотопом разновидностьопределяемого вещества или его гомолог59 Элементный анализ Для ионизации образцов используют электрическую60искру, индуктивно связанную плазму, тлеющийразрядИскровую ионизацию применяют для твердых проб,используют масс-анализатор с двойнойфокусировкойАбсолютный предел обнаружения 10-12 г,одновременно можно определять до 60-70 элементовПри использовании ИСП или тлеющего разрядаприменяют квадрупольные масс-анализаторыМС с ИСП – очень важный метод анализа растворов,позволяющий определять любые элементы (с m/zначиная от 3) и пределом обнаружения 0,1-10 частейна миллион (10–5 –10–3%)Аналитические возможности метода Позволяет определять массы ядер и атомов и61оценивать распространенность изотопов в природеПо соотношению масс изотопов материнского идочернего излучений определяют возраст горныхпород, археологических и др.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы