HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Podobné dokumenty
Hmotnostní spektrometrie - Mass Spectrometry (MS)

Hmotnostní spektrometrie. Historie MS. Schéma MS

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Klinická a farmaceutická analýza. Petr Kozlík Katedra analytické chemie

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE - kvalitativní i kvantitativní detekce v GC a LC - pyrolýzní hmotnostní spektrometrie - analýza polutantů v životním

Spojení hmotové spektrometrie se separačními metodami

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

LABORATOŘ OBORU I ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE (111) Použití GC-MS spektrometrie

INTERPRETACE HMOTNOSTNÍCH SPEKTER

Zdroje iont používané v hmotnostní spektrometrii. Miloslav Šanda

Iontové zdroje. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Autoři: Pavel Zachař, David Sýkora Ukázky spekter k procvičování na semináři: Tento soubor je pouze prvním ilustrativním seznámením se základními prin

Laboratoř ze speciální analýzy potravin II. Úloha 3 - Plynová chromatografie (GC-MS)

No. 1- určete MW, vysvětlení izotopů

Hmotnostní spektrometrie

Hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními metodami

Moderní nástroje v analýze biomolekul

Iontové zdroje I. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Ionizace, vlastnosti iontových zdrojů, iontová optika

ÚSTAV CHEMIE A ANALÝZY POTRAVIN

Kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostní detekcí ( LC-MS )

Hmotnostní spektrometrie

Detekce a detektory část 2

Metody spektrální. Metody hmotnostní spektrometrie. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Hmotnostní detekce v separačních metodách

Hmotnostní spektrometrie

Hmotnostně spektrometrické zobrazování malých molekul

Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

Analytická technika HPLC-MS/MS a možnosti jejího využití v hygieně

MENÍ A INTERPRETACE SPEKTER BIOMOLEKUL. Miloslav Šanda

4. Chemická ionizace. (E el = ev, p CH4 = Pa, p M = 0,05 0,1 Pa) => 0,1 % analytu)

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Experimentální metody strukturálního výzkumu. Hmotnostní spektrometrie

10. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Princip tandemové hmotnostní spektrometrie

Indentifikace molekul a kvantitativní analýza pomocí MS

Hmotnostní spektrometrie v organické analýze

Hmotnostní spektrometrie. Hmotnostní spektrometrie 1

Stručná historie hmotnostní spektrometrie. Analytická chemie II: Úvod do hmotnostní spektrometrie. Stručná historie hmotnostní spektrometrie.

Ionizace, iontové zdroje

Hmotnostní spektrometrie

Základní principy interpretace spekter

Základní principy interpretace spekter

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Mass Spectrometry (MS) Lenka Veverková 2012

Hmotnostní spektrometrie

Pondělí 10. září 2007

Základy interpretace MS spekter získaných měkkými ionizačními technikami. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.

Podle čeho volit způsob ionizace?

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie Kvalitativní analýza

Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

Molekulární modelování a bioinformatika. Hmotnostní spektrometrie I

Hmotnostní spektrometrie (1)

Ing. Pavel Častulík, CSc

Historie hmotnostní spektrometrie

Hmotnostní spektrometrie

GC-MS aplikace v toxikologii

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Základy hmotnostní spektrometrie

ANORGANICKÁ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

HPLC/MS tělních tekutin nový rozměr v medicinální diagnostice

CRH/NPU I - Systém pro ultraúčinnou kapalinovou chromatografii (UHPLC) ve spojení s tandemovým hmotnostním spektrometrem (MS/MS)

EXTRAHOVATELNÉ A LOUHOVATELNÉ LÁTKY. (E&L extractables/leachables) Lukáš Plaček

Úvod do hmotnostní spektrometrie

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Využití vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií v analýze potravin. Filip Zatloukal

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Stanovení těkavých látek

Hmotnostní detekce v separačních metodách

DETEKTORY pro kapalinovou chromatografii. Izolační a separační metody, 2018

Vybranné interpretace měkkých MS a MS/MS spekter

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Metody analýzy povrchu

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

Základy hmotnostní spektrometrie

Metody strukturní analýzy MS, RTG difrakce. Pavel Matějka

Hmotnostní spektrometrie (1)

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Stanovení těkavých látek

Detekce ve vysokoúčinné kapalinové chromatografii

Chromatografie. Petr Breinek

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

Identifikace a stanovení chininu v toniku pomocí CE-MS

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip

Kombinované techniky

Hmotnostní spektrometrie.

Základy interpretace hmotnostních spekter

Plazma v technologiích

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE Ústav chemie a analýzy potravin. Aplikovaná hmotnostní spektrometrie (MS)

Přímá analýza reálných vzorků hmotnostní spektrometrií s využitím nanodesorpčního elektrospreje (nano-desi-ms)

Program 14. ročníku Školy hmotnostní spektrometrie

Hmotnostní spektrometrie

Odůvodnění veřejné zakázky

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Optogalvanick{ spektrometrie Vítězslav Otruba

Náboj a hmotnost elektronu

S P E K T R O M E T R I E 2. roník listopadu 2009

Kapalinová chromatografie s tandemovou hmotnostní detekcí Teoretický úvod

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Transkript:

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE MASS SPECTROMETRY (MS) Alternativní názvy (spojení s GC, LC, CZE, ITP): Hmotnostně spektrometrický (selektivní) detektor Mass spectrometric (selective) detector (MSD) Spektrometrie - metoda založená na interakci záření a hmoty Hmotnostní spektrometrie - metoda založená na tvorbě iontů při interakci elektrického pole a analytů, které jsou následně analyzovány (separovány, filtrovány) podle hodnoty m/z pomocí elektrických/magnetických polí http://web.vscht.cz/poustkaj 1

Princip MS: měření a výstup měření 1. Tvorba iontů - ionizace 2. Filtrace iontů - hmotnostní analýza podle hodnoty m/z Ionizační zdroj Hmotnostní analyzátor Typ iontů: [+] nebo [-] vícenásobné [+] [M] ; fragmenty Adukty Rozsah, přesnost, rozlišení, rychlost 3. Měření četnosti iontů Detektor iontů Citlivost, životnost 4. Hmotnostní spektrum - analýza informací Záznamové zařízení - procesní software Automatické algoritmy, knihovny spekter http://web.vscht.cz/poustkaj 2

Hmotnostní spektrum: formáty Grafický - profilové nebo centroidní (čárové) spektrum m / z Intenzita Abundance Četnost Tabelární Relativní intenzita (%) 57 560 3,72 58 800 5,31 59 550 3,65 125 2532 16,81 126 2935 19,48 127 2580 17,13 128 2100 13,94 134 5785 38,40 135 15065 100,00 136 6256 41,53 137 10258 68,09 138 4618 30,65 http://web.vscht.cz/poustkaj 3

Hmotnostní spektrum: obsažené informace Molekulová hmotnost - (pseudo)molekulární ion Elementární složení - přesná hmota, izotopový klastr Struktura - fragmentace Velikost náboje - vzdálenost iontů v klastru http://web.vscht.cz/poustkaj 4

Identifikace sloučenin Molekulová hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - téměř absolutně při dostatečně vysokém rozlišení Identifikace struktury - v závislosti na typu ionizace - možnost fragmentace Identifikace porovnáním spekter - identifikace sloučeniny na základě tvorby a poměru četností iontů o určitých hodnotách m/z - aplikace spektrální knihoven Kvantifikace sloučenin Univerzální Aplikační možnosti MS - LOD se liší podle schopnosti sloučenin poskytovat za daných podmínek ionty http://web.vscht.cz/poustkaj 5

Od katodové trubice k modernímu spektrometru Spojení iontové mobility a MS *2006 Historický vývoj MS - souhrn GC-MS *1956 J.B. Fenn (1984) LC-MS(ESI) *1984 TOF-MS *1946 J.J. Thomson (1899) 1899-1920 F.W. Aston (1920) Vývoj záznamu spekter http://web.vscht.cz/poustkaj 6

Vznik a typy iontů vznik různými mechanismy - typ mechanismu zásadně ovlivňuje výsledné spektrum z hlediska polarity vznikají ionty nabité kladně nebo záporně (vždy pouze jeden typ) - rozlišujeme tak POZITIVNÍ a NEGATIVNÍ ionizaci z hlediska původní struktury vznikají ionty: a) molekulární: [M] + nebo [M] - b) pseudomolekulární a aduktové: [M+H] +, [M-H] -, M+CH 4 ] + c) fragmentové: např. [M-CH 3 ] + http://web.vscht.cz/poustkaj 7

REPELER Ionizace v plynné fázi (za sníženého tlaku 10-4 torr 10-2 Pa) Elektronová ionizace (Electron Ionization - EI) Princip: dochází ke ztrátě elektronu z elektroneutrální molekuly A) nárazem elektronu (Electron Impact) nebo jiná teorie B) uvolněním valenčního elektronu zachyceného proudem elektronů - primárně vznikají ionty: M + e - (70eV) M +. + 2e - vzniká radikálkation s lichým počtem elektronů KATODA (vlákno) e - e- e e - - M +. M +. M+. M M OE +. /EE + - v případě následné fragmentace e - existují dva možné mechanismy: M +. EE + + R. nebo M +. OE +. + N eluát z GC ANODA vznikne fragment se sudým počtem elektronů a radikál nebo fragment radikálkation s lichým počtem elektronů a neutrální ztráta N/R. HMOTNOSTNÍ ANALYZÁTOR http://web.vscht.cz/poustkaj 8

Ionizace v plynné fázi (za sníženého tlaku 10-4 torr 10-2 Pa) Elektronová ionizace (Electron Ionization - EI) Charakterizace: tvrdá ionizace spektrum bohaté na fragmentové ionty mohou chybět molekulární ionty Při použití EI můžeme ze spektra určit: molekulovou hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - na základě přesné hmoty - na základě izotopového klastru molekulárního iontu částečně až úplně identifikovat strukturu na základě fragmentace provést identifikaci pomocí knihovny spekter - obsahuje EI spektra měřená při standardní ionizační energii 70 ev náboj iontů při vícenásobném nabití - na základě rozdílů v hodnotě m/z iontů v klastru Aplikace: GC-MS http://web.vscht.cz/poustkaj 9

REPELER Ionizace v plynné fázi (za sníženého tlaku 10-4 torr 10-2 Pa) Chemická ionizace (Chemical Ionization - CI) Princip: ionizace prostřednictvím reakčního plynu (CH 4 ) reakční plyn (poměr k analytům cca 10 4 :1) podléhá EI ionizaci a jeho ionizované formy pak předávají náboj analytům - vznik iontů (Pozitivní CI): CH 4 + e - CH 4 +. + 2e - CH 4 +. + CH 4 CH 5 + + CH 3. vzniká reakční ion M + CH 5 + [M + H] + + CH 4 vzniká protonovaná molekula - vznik iontů (Negativní CI): M + e - M -. ; [M - H] - eluát z GC KATODA (vlákno) e - e- e e - - M M e - ANODA [M+H] + / M - reakční plyn (CH 4 ) HMOTNOSTNÍ ANALYZÁTOR http://web.vscht.cz/poustkaj 10

Ionizace v plynné fázi (za sníženého tlaku 10-4 torr 10-2 Pa) Chemická ionizace (Chemical Ionization - CI) Charakterizace: měkká ionizace převažují molekulové ionty (PCI) fragmentové ionty vznikají minimálně (PCI) Při použití CI můžeme ze spektra určit: molekulovou hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - na základě přesné hmoty - na základě izotopového klastru molekulárního iontu náboj iontů při vícenásobném nabití - na základě rozdílů v hodnotě m/z iontů v klastru Aplikace: GC-MS http://web.vscht.cz/poustkaj 11

Ionizace v plynné fázi (za sníženého tlaku 10-4 torr 10-2 Pa) Porovnání ionizačních technik Captan - M w 299 20000 79 79 152 150 EI PCI NCI 32000 264 400000 24000 12000 16000 45 115 200000 35 4000 149 107 119 51 264 182 236 8000 238 300 70 182 0 100 200 m/z 300 0 100 200 300 0 100 200 300 http://web.vscht.cz/poustkaj 12

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Elektrosprej (Electrospray - ESP; Electrospray ionization - ESI) Princip: ionizace vysokým napětím ( 2-5 kv) za současného zmlžování Coulomb fission Rayleigh limit http://web.vscht.cz/poustkaj 13

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Elektrosprej (Electrospray - ESP; Electrospray ionization - ESI) [M+H] + [M+NH 4 ] + [M-H] - [M+CH 3 COO] - [M ± zh] z ± t N2 50 400 C (přídatné) Napětí: 2-8 kv Průtok m. f. 0,001-1 ml/min Těkavé přísady: octan/mravenčan amonný, octová k., mravenčí k. Netěkavé přísady: fosfátové pufry http://web.vscht.cz/poustkaj 14

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Elektrosprej (Electrospray - ESP; Electrospray ionization - ESI) Charakterizace: měkká ionizace spektrum obsahuje většinou molekulární nebo pseudomolekulární ionty mohou vznikat vícenásobně nabité ionty jsou ionizovány velké molekuly (biopolymery) Při použití ESI můžeme ze spektra určit: molekulovou hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - na základě přesné hmoty - na základě izotopového klastru molekulárního iontu náboj iontů při vícenásobném nabití - na základě rozdílů v hodnotě m/z iontů v klastru Aplikace: LC-MS http://web.vscht.cz/poustkaj 15

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Chemická ionizace (Atmospheric Pressure Chemical Ionization - APCI) Princip: ionizace výbojovou jehlou ( 5 kv) za současného zmlžování při vysoké teplotě (400-650 C) Vznik aduktových iontů s ionty vzniklými z přísad v mobilní fázi Vznikají ionty malých molekul Charakterizace: měkká ionizace spektrum obsahuje většinou molekulární nebo pseudomolekulární ionty Při použití APCI můžeme ze spektra určit: molekulovou hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - na základě přesné hmoty - na základě izotopového klastru molekulárního iontu náboj iontů při vícenásobném nabití - na základě rozdílů v hodnotě m/z iontů v klastru Aplikace: LC-MS http://web.vscht.cz/poustkaj 16

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Chemická ionizace (Atmospheric Pressure Chemical Ionization - APCI) [M+H] + [M+NH 4 ] + [M-H] - [M+CH 3 COO] - ([M ± zh] z ± ) t 400 650 C Napětí (výboj. el.): 2-8 kv Průtok m. f. 0,2-2 ml/min Těkavé přísady: octan/mravenčan amonný, octová k., mravenčí k. Netěkavé přísady: fosfátové pufry http://web.vscht.cz/poustkaj 17

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Fotoionizace (Atmospheric Pressure Photoionization - APPI) Princip: ionizace UV zářením ( 10 ev) za současného zmlžování při vysoké teplotě (400-650 C) Dochází k selektivní ionizaci analytů Charakterizace: měkká ionizace spektrum obsahuje většinou molekulární nebo pseudomolekulární ionty vhodná pro nepolární a labilní sloučeniny Při použití APPI můžeme ze spektra určit: molekulovou hmotnost / elementární složení / sumární vzorec - na základě přesné hmoty - na základě izotopového klastru molekulárního iontu náboj iontů při vícenásobném nabití - na základě rozdílů v hodnotě m/z iontů v klastru Aplikace: LC-MS http://web.vscht.cz/poustkaj 18

Ionizace v kapalné fázi (za atmosférického tlaku - API) Fotoionizace (Atmospheric Pressure Photoionization - APPI) [M+H] + [M-H] - t 400 650 C UV záření 10 ev Průtok m. f. 0,2-2 ml/min Dopant: toluen ( citlivost) http://web.vscht.cz/poustkaj 19

Techniky přímé ionizace vzorku Princip: působení ionizujícího proudu kapaliny nebo plynu na vzorek Vzniká směsné spektrum všech přítomných sloučenin - pro zajištění reprezentativnosti výsledku je nezbytné analyzovat homogenní vzorek nebo extrakt DESI (Desorpční ESI) DART (Direct Analysis in Real Time) http://web.vscht.cz/poustkaj 20

Techniky přímé ionizace vzorku Princip: působení laserové paprsku na vzorek za přítomnosti absorbující matrice Vzniká směsné spektrum všech přítomných sloučenin - pro zajištění reprezentativnosti výsledku je nezbytné analyzovat homogenní vzorek nebo extrakt MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) http://web.vscht.cz/poustkaj 21

Molekulová hmotnost Porovnání aplikovatelnosti ionizačních technik 100 000 LC/MS - ESI 10 000 LC/MS - APPI 1 000 LC/MS - APCI GC/MS - EI/CI Nepolární Polarita analytu Polární http://web.vscht.cz/poustkaj 22