1. Uríme, které ionty souvisí s analytem a které ne

Transkript

1

2 1. Uríme, které ionty souvisí s analytem a které ne 2. Uríme molární hmotnost - hledáme molekulární ion M +, adukty (M+H) +, (M+Na) +, (M+HCOO) - nebo deprotonované molekuly (M-H) -, píp. vícenásobn nabité ionty 3. Odhadneme prvky, které jsou pítomny: inspekce izotopového klastru, aplikace dusíkového pravidla 4. Uríme elementární složení na základ mení pesné hmotnosti 5. Porovnáme spektrum s knihovnou, pokusíme se najít alespo podobná spektra 6. ešíme fragmentaci (vyžaduje znalost fragmentaních mechanism a empirických pravidel)

3 "#$% & &'(%)& %)& $#!

4 #*+ #*+''&# klastrové ionty rozpouštdel neistoty v rozpouštdlech neistoty v systému z pedchozích nástik bleeding kolony neistoty z nádobí neistoty ve vzorku klastry ACN v APCI spektru

5 #*+ #*+''&# O OH Ftaláty: - zmkovadla z plast m/z 149, 279, 301, O Polyethylenglykoly: - z plast pravidelné píkyve spektru vzdálené 44 u oplach laboratorních latexových rukavic

6 + *+!"#$%&'( )#"#&'

7 #&%, klastry, fragmenty, adukty iont matrice v nízké oblasti spektra, velmi intenzivní. Spektra se proto mí až od ~ m/z 500. MALDI ionty z matrice analyt

8 -! $%$)( &

9 $%$)( & identifikace molekulového iontu, pípadn molekulového aduktu I. Elektronová ionizace M + e - M e - Molekulový ion (M + ) je radikál kation. Jeho m/z odpovídá monoizotopické hmotnosti analytu Identifikace molekulového iontu ve spektru 1. ve spektru nemusí být pítomen 2. pokud je pítomen, musí mít nejvyšší m/z ve spektru 3. je to ion s lichým potem elektron (OE + ) 4. poskytuje logické neutrální ztráty

10 $%$)( & I. Elektronová ionizace dekan Mw 142 M + 1-dekanol Mw 158

11 $%$)( & II. Mkké ionizaní techniky (ESI, APCI, MALDI) molekulární adukty ([M+H] +, [M+Na] + ) nebo deprotonované molekuly ([M-H] - ) Molekulový adukt je ion se sudým potem elektron a nemusí být nejvyšším iontem ve spektru. vícenásobn nabité ionty molekulární adukty multimery (dimery, trimery..)

12 $%$)( & II. Mkké ionizaní techniky (ESI, APCI, MALDI) molekulovou hmotnost urujeme na základ pítomnosti adukt, dimer, nebo vícenásobn nabitých iont M+1 M+1 M+23 (M+2)/2 2M+1 M+39 Výpoet adukt, multimer, vícenásobn nabitých iont Kalkulátor EIC I:\MISC\MS\DOWNLOAD\

13 $%$)( & [M+Na] Sacharóza C 12 H 22 O 11 ; M mi =342.1 [M+Na-H 2 O] [M+K]

14 $%$)( &. /01) 01)()# Urení potu náboj iontu Poet náboj lze zjistit ze vzdálenosti mezi píky v izotopovém klastru.

15 &*&/ 12C Hexahelicen 13C C 26 H 16, [M] +

16 &*&/ Karboran C 2 B 10 H 12, [M-H] -

17 2! ) 3)$%$

18 *)( $# Izotopické klastry naznaují pítomnost nkterých prvk v molekule (nap. Cl, Br, kovy). Poítaové programy umožují spoítat složení klastru ze zadaného sumárního vzorce a porovnat ho s experimentem. MR/IsoClus.html

19 ,%) )()&+$ Dusíkové pravidlo: platí pro organické sloueniny obsahující C, H, N, O, S, P, F, Cl, Br, I. Založeno na faktu, že pouze dusík má lichou vaznost pi sudé nominální hmotnosti (ostatní mají sudou nebo lichou vaznost i hmotnost). lichá hmotnost molekuly = lichý poet dusík sudá hmotnost molekuly = sudý (nulový) poet dusík EI platí pro M + tak, jak je uvedeno Aplikace pravidla na ionty ESI, APCI, MALDI pro molekulové adukty, platí pravidlo opan! NH 2 NH 2 + NH 3 + M=93 m/z 93 m/z 94

20 4! $/$ $ž * * ( &

21 $/$ $ž * * ( & ím pesnji uríme hmotnost iontu, tím více omezíme poet možných struktur, tj. tím spíše dojdeme ke správnému elementárnímu složení P. paclitaxel, C 47 H 51 NO 14, mon. hmotnost Omezení pro výpoet vzorce: C: H: N: 0-10 O: 0-30

22 5! 6$+/)&) )&)/

23 &)# NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library Wiley Registry of Mass Spectral Data NIST 08: 191,436 EI spekter (70 ev) 14,802 MS/MS spekter retenní indexy látek strukturní vzorce 9 th Edition: EI spekter (70 ev) strukturní vzorce0 NIST 05 k dispozici u samoobslužného GC/MS

24 &)# HighChem's spectral library collection MS Libraries for LC-MS/MS and ESI insource CID-MS, University of Freiburg MS/MS spektra > 1000 látek léiva, pírodní látky strukturní vzorce MS/MS spektra ~ 800 látek, léiva

25 :! ;<)3 ;<)3& &

26 =<& %+3$ $8 > 9 ' 8',',!!!9

27 =< > CID fragmentace iont se sudým potem elektron ([M+H] +, [M+Na] +, [M-H] - ) štpení sousední vazby vzhledem k náboji, migrace náboje R-OH + H R-OH 2 + R-OH 2+ R + + H 2 O FRAGMENTACE EE + : vzniká ion se sudým potem elektron (EE + ) a neutrálníástice EE + EE + + M Ionty EE jsou obecn stabilnjší než OE + Spektra jsou jednodušší, poskytují tak mén informací než spektra EI, bývají citlivá na malé zmny ve struktue

28 =< > Odštpení neutrální molekuly závisí na bazicit a stabilit vznikajícího iontu Typické ztráty neutrálních ástic: 17: NH 3 aminy alifatické, aromatické (+) 18: H 2 O kyslíkaté sloueniny, hydroxyderiváty(+/-) 27: HCN - aminy alifatické, aromatické, nitrily arom. (+/-) 28: CO aldehydr, ketony, nitroaromáty (+/-) 32: CH 3 OH methyl estery (+) 42: CH 2 C=O N-acetyl deriváty (+/-) 44: CO 2 karboxylové kyselin, karbamáty (+/-) 80: SO 3 sulfonové kyseliny (+/-) 162: anhydroglukosa glukosidy (+/-) Zakázané neutrální ztráty: 3-14, 21-25, 37-40

29 Paracetamol N-(4-hydroxyfenyl)acetamid ESI+, MS [M+H] + C 8 H 9 NO 2 ; M=151.1 [2M+H] Mass Intensity [2M+Na]

30 Paracetamol N-(4-hydroxyfenyl)acetamid ESI+, MS/MS ; CH 2 =CO [M+H] ; H 2 O

31 Paracetamol N-(4-hydroxyfenyl)acetamid ESI+, MS ; NH 3 18; H 2 O 28; CO

32 Kyselina menthyloxyoctová ESI-, MS/MS ; C 12 H 22 O 3 ; M= ; [M-H] ; CO ; CO 18; H 2 O 195.2

33 Kyselina 2-merkaptonikotinová ESI+, MS/MS C 6 H 5 NO 2 S; M=155.0 [M+H] + 18; H 2 O 156.1

34 Kyselina 2-merkaptonikotinová ESI+, MS TVORBA ADUKT S ROZPOUŠTDLEM V IONTOVÉ PASTI 28; CO +18; H 2 O ; CO

35 Cyklopentafuranol-deriv ESI+, MS/MS C 18 H 26 O 4 ; M=306.2 [M+Na] ; H 2 O 60; CH 3 COOH

36 Cyklopentafuranol-deriv, disil ESI+, MS/MS [M+Na] ; C 30 H 54 O 4 Si 2 ; M= ; CH 3 COOH ; ; H 2 O 18; H 2 O

37 PGF 2α -methylester, dithp ESI+, MS/MS ; ; C 31 H 52 O 7 ; M= ; [M+Na]

38 Triacylglyceroly APCI+, MS/MS 18:1 14:1 16: :1 14: OMoPo C 51 H 92 O 6 ; M= :1 16: ; FA 16:1 14:1 16: ; FA 14:1 282; FA 18:1 17; NH [M+NH 4 ]

39 Triacylglyceroly Urete strukturu triacylglycerolu. APCI+, MS Mol. adukt chybí Jen 1 fragment -> stejné kyseliny Výpoet dvou kyselin ve fragmentu: (zbytek od glycerolu) = 596 = 2 x 298 (19:0) ešení: 19:0, 19:0, 19:0

40 Digalaktosyldiacylglyceroly ESI+, MS/MS DGDG 18:3/16:0 C 49 H 86 O 15 ; M= ; FA 16:0 278 ; FA 18: ; Gal 162; Gal ; Gal [M+Na]

41 Morfin ESI+, MS/MS HO H O + H2C 57 CH3 NH C + C 17 H 19 NO 3 ; M=285.1 OH C + HO O OH CH3 NH + CH ; CO HO O OH [M+H] + HO OH 18; H 2 O 18 57; CH 2 CHNHCH 3 18; H 2 O!"#"$ % &'(() *

42 Pokuste se odhadnout strukturu alkaloidu. ESI+, MS/MS H 3 C O H O + ešení: KODEIN C 18 H 21 NO 3 ; M=299.1 C + H 3 C O O OH CH NH + 3 C + CH 2 + OH 28; CO H 3 C O O OH 32; CH 3 OH 57; CH 2 CHNHCH 3 H 3 C O OH 18; H 2 O 31;. OCH 3 15;CH 3. 18; H 2 O!"#"$ % &'(() *

43 Glykosidy - digitonin Digitonin C 56 H 92 O 29 ESI ionizace tvorba molekulárního aduktu [M+Na] + MS/MS fragmentace odštpování cukerných jednotek jako neutrálníchástic Hexóza: neutrální ztráta 162 u (molekula H 2 O) Pentóza: neutrální ztráta 132 u (molekula H 2 O)

44 Glykosidy - digitonin MS 2 [M+Na] +

45 Glykosidy - digitonin MS 3 MS 3 MS 3

46 =<& $& $&3 3$ $8 >? 9

47 =<?> Pi EI vznikají fragmenty již v MS kroku (nejsou nutné fragmentaní techniky jako CID apod.) FRAGMENTACE OE + I. vzniká ion se sudým potem elektron a radikál OE + EE + + R II. vzniká ion s lichým potem elektron a neutrálníástice OE + OE + + M Spektra jsou bohatá, informan obsažná, mohou být použita jako fingerprint pro tvorbu knihoven spekter Probíhají pouze monomolekulární reakce

48 @ σ)*0# je-li pi ionizaci vyražen elektron ze σ-vazby, dojde k jejímu štpení typická fragmentace pro alkany, pípadn pro F-, Cl-, CN- substituované alkany H 3 C CH 3 dekan

49 @ σ)*0# intenzita fragmentových iont závisí na jejich schpnosti stabilizovat náboj

50 ;<)#)$ )#)$/+& +&/$ štpení vyvolané tendencí elektron tvoit páry lichý elektron je poskytnut na tvorbu nové vazby, štpí se sousední vazba

51 0*#$)(B!

52 +% BAA;< ;<)#)$ )#)$//01 štpení vyvolané pitahováním elektronového páru nábojem

53 =< <#$&3%% #$&3%%.,&$,&$$+ π-elektrony dvojné vazby u cyklických struktur jsou primárním místem ionizace 4-fenylcyklohexen

54 ##)+ ##)+% %. ;## # pesmyk γ-vodíku na nenasycenou skupinu pes 6-lenný kruh. Nové radikálové místo vyvolá α-štpení

55 ##)+ ##)+% %. ;## # Vziklé OE + jsou typické pro adu funních skupin aldehydy, ketony, estery, kyseliny, amidy, karbonáty, fosfonáty apod. # # "

56 &&(&) &)( (& Homologické série v oblasti nízkých m/z mohou podat informace o strukturních prvcích v molekule

57 &&(&# &# podle M.Poláška Škola MS

58 <&( %/$$* */# # Neutrální ztráty musí dávat chemický smysl. Ztráty radikál i neutrálních molekul.

59 *&$%$/&% Intenzita molekulárního iontu souvisí s jeho stabilitou. Podle intenzity lze usuzovat na pítomnost uritých strukturních prvk v molekule.

60 &% EI Fred W. McLafferty and Frantisek Turecek: Interpretation of Mass Spectra. University Science Books (1993). ISBN-10: , ISBN-13: Fulton G. Kitson, Barbara S. Larsen, and Charles N. McEwen: Gas Chromatography and Mass Spectrometry. Academic Press (1996). ISBN-10: , ISBN-13: ESI APCI CI Levsen et al.: Even-electron ions: a systematic study of the neutral species lost in the dissociation of quasi-molecular ions. J. Mass Spectrom. 42, , 2007 Alex. G. Harrison: Chemical Ionization Mass Spectrometry, CRC(1992). ISBN-10: , ISBN-13: