Masena spektrometrija 2010

Masena spektrometrija (MS)

Identifikacija i odre đivanje Mr organskih jedinjenja

• Tačnost:• Za velike biomolekule 0.01%Za molekul od npr. 40 000 Da, greška je

4 Da• Za male molekule, ta čnost 5 ppm• Dovoljno da se sa sigurnoš ću napiše

molekulska formula jedinjenja

Princip MS

• Od molekula napraviti molekulske (molekularne) jone

• Molekulski joni se raspadaju na druge jone-fragmente

• Svi joni skre ću u magnetnom ili elektri čnom polju u zavisnosti od

m/z (mass-to-charge ratio)

• Zapis svih jona čini maseni spektar

Osnovni delovi masenog spektrometra

• Jonski izvor - gde se stvaraju joni od analiziranih molekula

• Maseni analizator (maseni filter)- gde se analizirani joni razdvajaju u zavisnosti od mase (m/z)

• Detektor i sistem za obradu podataka(kompjuter sa bazom podataka)

Blok shema MS

Nacrtati:Nacrtati:

Jonski izvori(Ionisation Modes)

1. Elektronsko bombardovanje (Electron impact- EI)

2. Hemijska jonizacija (Chemical ionisation-CI)3. Fast Atom Bombardment ( FAB)4. Plasma Desorption Ionisation (PDI)5. Matrix-Assisted Laser Desorption Ionisation

(MALDI )6. Electrospray Ionisation (ESI)7. Ion Spray Ionisation (ISI)

Elektronsko bombardovanje

• Komora : usijana katoda od W ili Ru emituje elektrone ka anodi

• E= 70 eV, za jonizaciju dovoljno 13 eV• Elektroni se sudaraju sa molekulima

uzorka : M + e- →→→→M+ + 2e-

• Molekularni jon : M+ je nestabilan i raspada se na fragmente:

• M+→→→→F1+F2+F3+...

Molekularni i fragmentni joni

Hemijska jonizacija (“nežna ili meka”jonizacija)

• Uzorak jonizuje reagens gas: metan, amonijak, izobutan

• 2 CH4 + 2e-→→→→CH4+ + CH3

+ + H•••• +4e-

• CH4+ + CH4 →→→→CH5

+ +CH3••••

• CH3+ + CH4 →→→→C2H5

+ +H2

M + CH5+→→→→MH+ + CH4

M + C2H5+→→→→MH+ + C2H4

MH+-kvazimolekulski jon

M veće za 1 od molekulskog jona

Maseni analizatori (filtri)

1. Magnetni analizator (magnetni sektor)

2. Kvadripolni maseni analizator3. Time-of- flight (TOF) analysers4. Ion ciklotron resonance Fourier

transform MS (FTMS)5. Ion trap analyser

Magnetni sektor

R konstantno- menja se H, a ne V

2

mzV

2υ=

R

mHz

2υ=υ V2

RH

z

m 22

=

MS sa magnetnim sektorom

Magnetni analizatori su najbolji, ali i najskuplji...

• Rezolucija- mera razdvojenosti dva pika

• Dobra rezolucija preko 10 000 (200,00 od 200,02 Da)

• Loša rezolucija ispod 1 000

M

Mzolucija

∆=Re

M-masa jona∆∆∆∆M-razlika u masi

između M i susednog jona

Kvadrupolni maseni analizator

• Pogodni za rutinska ispitivanja:• Mali primenjeni potencijali:5-30 V• Nisu glomazni• Jeftini• Iako je rezolucija mala (ispod 800),

pogodni za brza skeniranja

Detektori (truba)

• Elektronski multiplikator

Maseni spektar je lična karta svakog jedinjenja

• “Fingerprint ”- otisak prsta

• Molekul se uvek raspada na fragmente na isti način(pod istim uslovima)

Maseni spektar-niz pikova

• Apscisa: m/z (z je naj češće 1, znači molekulska masa)

• Ordinata: Relative abundance, Relative intensity

• Intenzitet pika je direktno proporcionalan vremenu života jona

• Stabilan jon traje duže-intenzivniji pik

Najintenzivniji pik -osnovni ili bazni pik

• Najčešće nije molekularni jon• Visokoenergetski molekuli su

nestabilni i kratkoživu ći• Ne traju dovoljno dugo da stignu do

detektora

Molekulski pik-najvažniji za analizu!

Hajde da tumačimo masene spektre...H2O + 1e

- →→→→ [[ H2O ]]++ + 2 e+ 2 e--

1 = H1 = H++ 16 = O16 = O++ 17 = [OH]17 = [OH]+ + 18 = [H18 = [H22O]O]++

Maseni spektar metanola CH3OH

Neki karakteristični fragmenti

Kako se raspada kokain?

Maseni spektar kokaina dobijen elektronskim bombardovanjem

Maseni spektar kokaina dobijen hemijskom jonizacijom

Maseni kao detektorKombinacije:

GC-MS, HPLC-MS, CE-MS MS-MS

• Moćni gasno-maseni

Koichi Tanaka

• Nobel Prize in Chemistry 2002"for the development of soft desorptionionisation methods for mass spectrometricanalyses of biological macromolecules"

MALDI