3/7/2014. Plynová chromatografie (GC) Plynová chromatografie (GC) - princip

Podobné dokumenty
INTERPRETACE HMOTNOSTNÍCH SPEKTER

Ionty vznikají interakcí molekuly s proudem elektronů o definované energii (70 ev)

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

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Stanovení těkavých látek

No. 1 MW=106. No. 2 MW=156 [C 6 H 5 ] + [M-H] + M CHO [C 4 H 3 ] + 51 M+1

Hmotnostní spektrometrie

Základní principy interpretace spekter

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

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Základní principy interpretace spekter

TYPY KOLON A STACIONÁRNÍCH FÁZÍ V PLYNOVÉ CHROMATOGRAFII

Hmotnostní spektrometrie

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

Klinická a farmaceutická analýza. Petr Kozlík Katedra analytické chemie

Hmotnostní spektrometrie - Mass Spectrometry (MS)

NÁPLŇOVÉ KOLONY PRO GC

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

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Stanovení těkavých látek

Dusíkové pravidlo. Počet dusíků m/z lichá m/z sudá 0, 2, 4,... (sudý) EE + OE +.

Základní principy interpretace hmotnostních spekter malých molekul

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

Dusíkové pravidlo. Počet dusíků m/z lichá m/z sudá 0, 2, 4,... (sudý) EE + OE +. 1, 3, 5,... (lichý) OE +. EE +

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

10. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Princip tandemové hmotnostní spektrometrie

06. Plynová chromatografie (GC)

Hmotnostní spektrometrie. Historie MS. Schéma MS

Úvod do studia organické chemie

Hmotnostní spektrometrie

Základy interpretace hmotnostních spekter

Plynová chromatografie

Plynová chromatografie

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

No. 1- určete MW, vysvětlení izotopů

Spojení hmotové spektrometrie se separačními metodami

Hmotnostní spektrometrie Mass spectrometry - MS

Laboratoř ze speciální analýzy potravin II. Úloha 2 - Plynová chromatografie (GC-FID)

ÚSTAV CHEMIE A ANALÝZY POTRAVIN

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU 5-VINYL - 2-THIOOXAZOLIDONU (GOITRINU) METODOU GC

Indentifikace molekul a kvantitativní analýza pomocí MS

Hmotnostní detekce v separačních metodách

NÁSTŘIKOVÉ TECHNIKY KAPILÁRNÍ KOLONY

PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIE (GC)

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Hmotnostní spektrometrie (1)

Programovaná změna teploty kolony v době analýzy Je využívána v separacích látek s velmi odlišným bodem varu Lze dosáhnout zkrácení doby analýzy za

GC-MS aplikace v toxikologii

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

Zpráva o analýze vzorků potravinářských aromatů pro Good Liquid sro

NÁSTŘIKOVÉ TECHNIKY V GC (KAPILÁRNÍ KOLONY)

DETEKTORY pro kapalinovou chromatografii. Izolační a separační metody, 2018

PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE

Chromatografie. Petr Breinek

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

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

ANORGANICKÁ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

3/7/2014. Dávkování vzorku LC/MS. Dávkování vzorku LC/MS

Základy analýzy potravin Přednáška 6

Zdroje iont používané v hmotnostní spektrometrii. Miloslav Šanda

Plynová chromatografie

Metody separační. -rozdělení vzorku na jednotlivá chemická individua nebo alespoň na jednodušší směsi - SELEKTIVITA - FRAKCIONAČNÍ KAPACITA

Komprehenzivní dvoudimenzionální plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem pro separaci a identifikaci neznámých složek (dále jen GCxGC MS )

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

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

Metodický postup pro stanovení PAU v půdách volných hracích ploch metodou HPLC a GC

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie

VYHODNOCOVÁNÍ CHROMATOGRAFICKÝCH DAT

Stanovení složení mastných kyselin


ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Vlastnosti. Pozor! H 3 C CH 3 H CH 3

SIMULOVANÁ A VAKUOVÁ DESTILACE

VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE Ústav chemie a analýzy potravin Technická 5, Praha 6 tel./fax: , tel ,

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

ODŮVODNĚNÍ VEŘEJNÉ ZAKÁZKY DLE 156 ZÁKONA 137/2006 Sb., O VEŘEJNÝCH ZAKÁZKÁCH

Porovnání metod atomové spektrometrie

Plynová chromatografie Aplikace v toxikologii. M. Balíková

Technická specifikace přístrojů k zadávací dokumentaci Plynové chromatografy a analyzátory k pokusným jednotkám pro projekt UniCRE

STANOVENÍ VLASTNOSTÍ DEHTŮ PRODUKOVANÝCH PŘI PYROLÝZE BIOMASY

Organická chemie (KATA) rychlý souhrn a opakování

Analýza kofeinu v kávě pomocí kapalinové chromatografie

SBORNÍK PŘÍSPĚVKŮ. XXXVIII. Symposium o nových směrech výroby a hodnocení potravin Skalský Dvůr

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

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

Identifikace a stanovení chininu v toniku pomocí CE-MS

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Dávkování vzorku v GC - II Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Autor: Tomáš Galbička Téma: Alkany a cykloalkany Ročník: 2.

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

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

Technická specifikace a požadavky na předmět plnění

Aminy a další dusíkaté deriváty

Kombinované techniky

Moderní nástroje v analýze biomolekul

VYSOKOTEPLOTNÍ PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIE V ANALÝZE ROPNÝCH PRODUKTŮ

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

Transkript:

Hmotnostní spektrometrie (2) Josef Chudoba Plynová chromatografie hmotnostní spektrometrie Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) Obsah: Plynová chromatografie - GC kolony, nástřik vzorku, spojení s MS spektrometrem Electron Impact ionizace (EI + 7 ev) - podstata ionizační techniky, iontový zdroj, tvorba molekulového iontu, fragmentace molekulového iontu - EI+ 7eV MS spektra vybraných sloučenin Databáze MS EI+ 7eV spekter Vyhodnocení (interpretace ) EI + 7 ev MS spekter Kalibrace hmotností v EI+ 7eV spektru 1

Plynová chromatografie (GC) analýzy dostatečně těkavých a teplotně stabilních organických látek, MS EI+ 7eV - univerzální detekce, v SIM režimu i selektivní detekce vybraných analytů MS Nástřik (inlet) GC kolona GC interface Pec (oven) GC chromatografu Plynová chromatografie (GC) - princip Mobilní fáze: plyn (pro GC/MS He, H 2 ) Stacionární fáze: pevná fáze zakotvená na vnitřním povrchu kapilární GC kolony Separace probíhá v plynné fázi obvykle za teplotního gradientu (ohřev z počáteční teploty na konečnou dostatečně vysokou teplotu) v proudu nosného plynu Mezi povrchem stacionární fáze a dělenými analyty v plynné fázi dochází k periodickému ustanovování rovnováhy, která je závislá na povaze analytu (bod varu, polarita, tvar molekuly) a použité stacionární fázi - následkem toho dochází k separaci (rozdílné eluci látek v závislosti na čase) Nepolární kolony vhodné pro nepolární sloučeniny, pořadí eluce odpovídá bodům varu dělených látek Polární kolony vhodné pro separaci polárních látek 2

Nástřikový člen plynového chromatografu - split/splitless - PTV (Programmed Temperature Vaporizer) Vyhřívaný válcový prostor se skleněnou vložkou (liner), - do nástřikového členu se nastřikuje obvykle injekční stříkačkou (objem typicky 1 nebo 1 µl) přes septum - v prostoru lineru dochází ke zplynění (rychlému odpaření vzorku) v proudu nosného plynu (pro GC-MS typicky helium) - páry vzorku jsou pak nosným plynem přeneseny na GC kolonu - Cool on-column nástřik Nastřik přímo na GC kolonu, vhodný i pro sloučeniny s vysokým bodem varu, GC kolona má širší průměr typicky,53 mm, používají se speciální stříkačky s dlouhou a úzkou jehlou Nástřikový člen plynového chromatografu Split/splitless nástřik split režim split 1: Zdroj: Agilent Technologies Množství vzorku nastřikovaného na kolonu se dělí v nastaveném poměru omezuje se přesycení kolony i detektoru, nevýhodou je diskriminace těžších složek vzorku - na koloně jsou v menším množství než ve skutečnosti 3

Nástřikový člen plynového chromatografu Split/splitless nástřik splitless režim Režim nástřiku vše na kolonu Množství vzorku nastřikovaného na kolonu se nedělí, těžší složky směsi nejsou diskriminovány Režim proplachu nástřiku po přenesení vzorku na kolonu Zdroj: Agilent Technologies Nástřikový člen plynového chromatografu PTV nástřik Jedná se o nástřikový člen, který může být programově rychle ohříván a chlazen Výhody: zamezení diskriminace, možnost teplotně oddělit a nadávkovat na kolonu jen některé složky směsi Zdroj: Agilent Technologies 4

Kapilární plynově-chromatografické kolony Řez kapilární kolonou Polyimidový film Křemenná kapilára Stacionární fáze Kapilární kolona Náplňové kolony - používaly se dříve v GC chromatografech Kapilární GC kolony stacionární fáze Nepolární fáze % polydimethylsiloxan Označení: DB-1, HP-1. - 5% phenyl polydimethylsiloxan Označení: DB-5, HP-5. Středně polární fáze 35% phenyl polydimethylsiloxan - Označení: DB-35, HP-35 5% phenyl polydimethylsiloxan - Označení: DB-17, HP-17 Polární fáze 5% cyanopropyl polydimethylsiloxan - Označení: DB-225, HP-225 PEG fáze Označení: HP-Wax, SupelcoWax 5

Kapilární GC kolony rozměry Délka: typicky varianty 15, 2, 3, 6 metrů Vnitřní průměr: typicky varianty,1;,15;,18;,25;,32 a,53 mm Síla filmu stac. fáze: typicky,1 až jednotky µm (voleno s ohledem na vnitřní průměr kolony) Rozsah teplotního použití: podle stacionární fáze typicky -6 až 35 o C Označení kolony: Označení fáze délka vnitřní průměr síla filmu stacionární fáze DB-5ms 6m x,25mm x,25µm Temp. limit (operation range): -6 o C to 32 o C (isothermal) 35 o C (gradient) Delší kolony: lepší separace, ale také delší čas analýzy Uzší kolony: lepší separace, ale za cenu menší kapacity vzorku, vyšší tlak nosného plynu Širší vrstva stacionární fáze: lepší dělení těkavých složek, širší píky, vyšší pozadí při vyšších teplotách Kapilární GC kolony pozadí v EI+ 7eV MS Nárůst intenzit iontů m/z 27 a 281 (siloxanů) za vysokých teplot tzv. column bleedind (krvácení stacionární fáze) 22_aceton_1 #5627 RT: 23.35 AV: 1 NL: 1.8E6 T: + c Full ms [1.-4.] 18 95 18 9 85 8 27 75 7 65 6 28 28 27 Relative Abundance 55 5 45 4 35 32 44 3 17 25 2 15 1 5 281 32 44 28 281 29 191 96 73 133 25 193 282 177 97 147 33 163 21 249 267 45 355 13 119 25 77 82 95 221 284 325 64 189 341 312 371 6 233 297 358 387 2 4 6 8 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 32 34 36 38 4 m/z 6

GC-MS interface První GC-MS - náplňové kolony velký průtok nosného plynu (1 4 ml/min) MS spektrometr (vakuum) nutný restriktor tryskový (JET) separátor (dělí tok nosného plynu bez ztráty vzorku) Dnes kapilární GC kolony (malý průtok nosného plynu do 2 ml/min) není nutný restriktor - jedná se pouze o vyhřívanou kapiláru, do které se zasouvá kapilární GC kolona tak, aby konec kolony ústil v ionizačním prostoru iontového zdroje MS vs FID detektor MS detektor + identifikace sloučenin podle MS spektra + vysoká citlivost prakticky pro všechny typy sloučenin + prakticky univerzální detektor + TIC záznam blízky FID záznamu dat - při aplikacích kvantitativní analýzy obvykle nutná technika vnitřního standardu (použití izotopicky zančeného (deuterovaného) standardu - odlišná odezva pro různé uhlovodíky - vyšší pořizovací náklady a náklady na údržbu FID detektor + nižší pořizovací náklady, malý rozměr + vyšší dynamický rozsah + prakticky univerzální odezva pro uhlovodíky využití při kvantitativní analýze + použití náplňových i PLOT kolon + jako nosný plyn lze i N2 - více provozních plynů (nosný plyn, H2, vzduch) - detekce pouze sloučenin obsahující C- H vazbu 7

Elektronová ionizace (Electron Ionization EI) nejstarší ionizační technika v hmotnostní spektrometrii ( 2. léta 2. století Arthur Jeffer Dempster, Smyth ) vakuová ionizační technika ionizace probíhá v plynné fázi resp. z plynné fáze v případě spojení GC/MS stále nejrozšířenější ionizační technika existence obsáhlých databází MS spekter v kombinaci s vyhledávacími algoritmy (platí pro vysokoenergetickou EI s energií ionizujících elektronů 7 ev - EI+ 7eV) starší označení pro EI Electron Impact (ionizace nárazem elektronů) dnes nesprávné Výhody elektronové ionizace vysoká reprodukovatelnost hmotnostních spekter u EI+ 7eV fragmentace molekulového iontu v závislosti na struktuře analyzované látky (EI představuje tzv. tvrdou ionizační techniku) existence obsáhlých knihoven MS spekter Nevýhody elektronové ionizace nutná teplotní stabilita analyzované látky a její dostatečná těkavost v praxi se převážně měří sloučeniny do hmotnosti molekuly ~ Da absence molekulového iontu v MS spektru u některých látek běžně využívaný pouze kladný mód (EI+) 8

Princip elektronové ionizace (EI) proud elektronů o definované energii interferuje ve vakuu s molekulou analytu v plynné fázi, ze které je odtržen elektron za vzniku molekulového iontu (radikálkationtu) + M + e M + 2e energie potřebná k odtržení elektronu z neutrální molekuly (ionizační energie, ionizační potenciál - IE) se u většiny molekul pohybuje mezi 7 až 15 ev hodnota souvisí se strukturou ionizované molekuly dnes se využívá především vysokoenergetická EI energie elektronů je uzančně nastavena na 7 ev 7 ev uzančně zvolená hodnota energie elektronů při EI+ IE Vznik molekulového iontu Stabilní iontový proud Tvorba fragmentů v rozmezí 6 8 ev změna energie elektronů minimálně ovlivňuje vzhled MS spektra ( stabilní intenzita iontů > reprodukovatelnost MS spekter ) dochází spolehlivě k ionizaci všech molekul 9

místo odtržení elektronu z neutrální molekuly K odtržení elektronu z molekuly dojde v nejvyšší míře v místech, kde je ke ztrátě elektronu spotřebována nejnižší energie - ztrátou elektronu vznikne molekulový ion (vždy má lichý počet elektronů) tzv. radikálový kation IE roste v řadě: nevazebný elektronový pár < elektron π vazby < elektron σ vazby ( C-C < C-H ) Molekulový ion lichý počet počet elektronů Pravidla pro molekulový ion v EI+ 7 ev MS spektru radikálkation (ion s lichým počet elektronů - OE + ): R+DB (počet kruhů a dvojných vazeb) musí být celé číslo ion s nejvyšší m/z ve spektru (mimo izotopické příspěvky molekulového iontu a nečistoty v MS spektru) při štěpení molekulového iontu nevznikají fragmenty s hmotností menší o 5-14 a 21-25 Da než je hmotnost molekulového iontu tzv. zakázané ztráty Stabilita (intenzita) molekulového iontu v EI+ 7 ev MS spektru roste v řadě: Rozvětvené alkany < alkoholy < karboxylové kyseliny < aminy < estery < ethery < lineární alkany < karbonylové sloučeniny < alicyklické sloučeniny < alkeny < konjugované alkeny < aromatické sloučeniny 1

Elektronová ionizace (EI + 7 ev) Fragmentace EI+ 7 ev Fragment (EE + ) 12 91 = 29 (OE + ) Molekulový ion M + Odstupující částice bez náboje radikál nebo neutrální molekula Ztráta neutrální částice (molekuly nebo radikálu) (EE + ) ion se sudým počtem e- (OE + ) ion s lichým počtem e- z rozdílů hmot píků se získají tzv. neutrální ztráty vypovídají o struktuře molekuly Běžné ztráty (radikálů, neutrálních částic) z molekulového iontu při EI+ (7 ev) ionizaci při štěpení molekulového iontu nevznikají fragmenty s hmotností menší o 5-14 a 21-25 Da než je hmotnost molekulového iontu tzv. zakázané ztráty 11

Série nízkých iontů (1) - EI+ (7 ev) ionizace Série nízkých iontů (2) - EI+ (7 ev) ionizace 12

Elektronová ionizace (EI + 7 ev) Fragmentace molekulového iontu a dalších vzniklých iontů σ Štěpení (fragmentace σ vazeb) CH e 3CH2CH2 CH3 CH3CH2CH2 + CH3 + CH3CH2 2+ CH3 CH Homolytické štěpení (radikálové) = α štěpení Heterolytické štěpení Přesmyky EI + 7 ev: MS spektra - alkany Uplatňují se mechanizmy σ štěpení vazeb C 3 H 7 + C 4 H 9 + n-dekan inkrement CH 2 C 5 H 11 + C 6 H 13 + C 7 H 15 + C 8 H 17 + 13

EI+ 7 ev: MS spektra alkanů (2) iso-c 8 EI+ 7 ev: MS spektra alkanů (3) 14

EI+ 7 ev: MS spektra alkenů a cykloalkanů alken alkylcyklopentan alkylcyklohexan MS spektra alkenů jsou podobná cykloalkánům alkylsubstituované benzeny EI+7 ev: MS spektra aromátů chudší fragmentace stabilní arom. kruh, fragmenty z alkylu nejintenzivnější píky 91 / (92 pro alkyl >C3, OE ion z přesmyku) M + 78 78 5 51 39 15 26 63 74 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (mainlib) Benzene butylbenzen M + 134 15

EI+ 7 ev: MS spektra polyaromátů 51_PAH_EPAstandMixk_2 Magnet EI+ TIC 4.77e4 51_PAH_EPAstandMixk_2 1915 (19.343) Cm (1914:1918-(1918+191)) % benzo(b)fluoranthen benzo(k)fluoranthen benzo(a)antracen Benzo(a)pyren Magnet EI+ 252 9.41e3 M + = 252 51_PAH_EPAstandMixk_2 1855 (18.737) Cm (1855:1856-(1856+1854)) % Magnet EI+ 252 1.66e3 % 18.2 18.4 18.6 18.8 19. 19.2 19.4 19.6 19.8 2. 2.2 2.4 M + /2 = 126 126 125 113 124 248 127 112 254 84 224 68 77 147 158 27 225 63 43 5 51 62 75 87 99 74 88 123 174 198 2 222 15 135 161 173 187 175 211 237 239 m/z 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 Time 25 253 25 Benzo(b)fluoranthen 126 125 248 113 124 224 57 93 112 127 143 13 254 26 225 235 237 43 55 73 74 96 65 69 81 87 123 147 165 151 155 177 198 2 223 44 54 17 186 213 m/z 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 253 M + = 252 geometrické izomery PAU prakticky nelze rozlišit pomocí MS intenzivní molekulový iont M + (m/z ; z=1) + 2x nabitý mol. iont (m/z ; z=2) POZOR!!! nejedná se o fragment!!! homolytické štěpení (α štěpení) u sloučenin s heteroatomem (především N,P, O, S) a/nebo sloučenin s π vazbami vznik nové vazby z nepárového elektronu z místa ionizace a elektronu ze sousední štěpené σ vazby -> vznik EE+ a radikálu náboj zůstává lokalizován na původním místě α-radikálové štěpení dominuje u sloučenin s těmito heteroatomy N > S, R, O, π > Cl,Br > H 16

heterolytické štěpení pohyb elektronového páru (přesun σ vazby) k místu ionizace nebo kladnému náboji vlivem indukčního efektu např. elektronegativní skupiny (F, Cl, Br, I, NO 2 ) nebo náboje přesun náboje, odštěpení neutrální částice z EE + iontu heterolytické štěpení převládá u sloučenin s heteroatomem (F, Cl, Br, NO 2, I > O,S, π > > N,C ) Přesmyky (Rearrangements) štěpení více vazeb vznik OE + iontů z molekulového iontu (OE + ), odštěpuje se neutrální molekula McLaffertyho přesmyk přesun vodíku v molekule z γ uhlíku a homolytické štěpení - odštěpení alkenu z molekulového iontu vznik OE + iontů M + (OE + ) (OE + ) OE + ionty (s lichým počtem elektronů) produkty McLaffertyho přesmyku fragmenty ve spektru 17

MC Laffertyho přesmyk důležité ionty EI+ 7 ev:ms spektra alkoholů m/z 31 1-hexadecanol 1-hexadecen Alkoholy podobná spektra jako alkeny, lze je rozlišit podle iontu m/z 31 (alkeny nemají), mají navíc velmi malý molekulový ion, nebo úplně chybí 18

EI+7 ev: MS spektrum - aromatický alkohol benzylalkohol molekulový ion inkrement CH 2 OH inkrement OH m/z 19 M+1 izotop 13 C fenyl + tropylium + EI+7 ev: MS spektrum dusíkaté látky - amíny Triethylamin 86 N 5 3 58 11 44 15 18 32 52 56 72 84 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 (mainlib) Triethylamine Anilin 93 NH2 5 66 15 28 31 39 41 52 63 74 78 86 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (mainlib) Aniline 19

EI+7 ev: MS spektrum dusíkaté látky - nitrosloučeniny 2,4,6 - trinitrotoluen O O 21 O N N O 5 3 N 89 O O 3 63 39 76 134 149 18 193 51 15 15 12 164 227 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 (mainlib) Benzene, 2-methyl-1,3,5-trinitro- 46 RDX plastická trhavina M = 222 Da O O N N N O N O 5 N 42 56 75 12 128 N 71 O O 83 12 112 133 148 25 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 (mainlib) 1,3,5-Triazine, hexahydro-1,3,5-trinitro- EI+ 7 ev: Knihovny MS spekter Univerzální komerční databáze National Institute of. NIST 5 19 825 spekter Standards and Techn (163 198 sloučenin) John Wiley & Sons Wiley Registry 8th Ed. 399 383 spekter Pallisade MS Pallisade Complete > 6 spekter Oborové komerční databáze John Wiley & Sons Biomarkes 111 spekter John Wiley & Sons Steroids 2979 spekter Oborové free-ware databáze American Academy of Forensic Science (AAFS) Comprehensive drug LIbrary (http://www.ualberta.ca/~gjones/mslib.htm) The Int. Association of Forensic Toxicologosts (TIAFT) Derivatives of Drugs (http://www.tiaft.org/main/mslib.html) 2

EI+7 ev: Identifikace podle databázových MS spekter Výsledkem porovnání měřeného MS spektra s databázovými je několik spekter (HITů) - o kvalitě knihovního nálezu vypovídá tzv. MATCH factor (-999) vyšší hodnota lepší shoda EI+7 ev: Identifikace podle databázových MS spekter Vysoký MATCH faktor nemusí vždy znamenat správný výsledek!!! Podobné látky mohou mít odlišná MS spektra, ale 13 5 73 Si O N Si 47 59 59 65 91 91 12 15 114 132 147 147 163 163 179 188 24 26 179 22 N Si 28 294 5 44 Si O 73 116 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3 31 32 Silanamine, N,1,1,1-tetramethyl-N-[1-methyl-2-phenyl-2-[(trimethylsilyl)oxy] N-Methylphenylethanolamine, bis(trimethylsilyl)- 21

EI+7 ev: Identifikace podle databázových MS spekter Vysoký MATCH faktor nemusí vždy znamenat správný výsledek!!! Ale odlišné látky mohou mít i podobná MS spektra 43 55 7 83 5 29 97 15 27 32 27 29 65 111 111 125 125 14 139 154 168 153 168 196 196 5 97 41 69 83 55 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 1-Tetradecene Cyclotetradecane GC/MS: pomoc při identifikaci Kovatsův retenční index (RI) RI = n + [log(t x ) log(t n )] / [log(t n+1 ) log(t n )] 17_V14_1 % n-c 14 n-c 15 n-c 16 n-c 17 n-c 18 t n t n+1 t x Magnet EI+ TIC 7.25e5 n počet atomů uhlíku n-alkánu před sloučeninou X t n retenční čas n-alkánu před sloučeninou X t n+1 retenční čas n-alkánu za sloučeninou X t x retenční čas sloučeniny X 11. 11.5 12. 12.5 13. 13.5 14. 14.5 15. log.. přirozený logaritmus Time Hodnoty RI jsou dostupné pro celou řadu látek a podmínek fáze GC kolony (nepolární vs polární), teplotní program separace atd. http://webbook.nist.gov/chemistry/ NIST 5 MS knihovna 22

GC/MS: pomoc při identifikaci Derivatizace analytů - zlepší tvar píků polárních látek - OH, -COOH, - NH2 atd. - zlepší těkavost málo těkavých analytů - pomoc při identifikaci, když látka neposkytuje molekulový ion -ACYLACE -ALKYLACE, ESTERIFIKACE SILYLACE http://www.sigmaaldrich.com/analytical-chromatography/analyticalreagents/derivatization-reagents.html Schéma Iontového zdroje pro elektronovou ionizaci magnet S pól vlákno výstupní štěrbina repeller konec GC kolony trap J pól vstup iontů do separátoru čočky 23

Součásti iontového zdroje pro elektronovou ionizaci Vlákno většinou wolframový drát, který se ve vakuu při průchodu el. proudu ohřívá (až 18 o C) a emituje elektrony Trap kladná elektroda, která zachytává vzniklé elektrony Repeller - elektroda, která vytlačuje vzniklé kladné ionty ze zdroje směrem k analyzátoru Magnet S a J pól orientovaný proti sobě tvoří magnetické pole v iontovém zdroji, elektrony se pohybují po spirálové trajektorii zvyšuje se účinnost ionizace Lenses (čočky) fokusují paprsek kladných iontů při výstupu z iontového zdroje Topení vyhřívá iontový zdroj - odporový drát izolovaný tepelně vodivou keramikou Termočlánek měření teploty Dávkování vzorku do iontového zdroje pro EI+ 7 ev plynový chromatograf (GC/MS) sonda přímého vstupu (direct insertion probe - DIP) iontový zdroj musí být vybaben tzv. vacuum lockem 24

Kalibrační sloučeniny pro EI+ 7 ev Pro kalibraci hmotností (m/z) popř. intenzit iontů heptacosa (perfluorotributylamin PFTBA) perfluorokerosin (PFK) m/z Vzorec 31 CF 69 CF3 219 C4F9 755 C17F29 117 C23F39 Pro kalibraci m/z do Da Interpretace MS spekter přístup k analýze MS spektra 1) Zkusit knihovnu spekter 2) Zjistit co nejvíce o vzorku, v případě GC-MS zohlednit retenční chování látky na koloně 3) Identifikace M + (popř. zjistit jestli existuje) 4) Určit počet atomů dusíku (dusíkové pravidlo sudý vs lichý M + ) 5) Analýza M + - isotopy, R+DB, počet atomů uhlíku, kyslíku 6) Vzhled MS spektra 7) Série iontů nízkých hmotností existují nějaké? 8) Logické neutrální ztráty 9) Intenzivní ionty s lichým počtem elektronů (z přesmyků) 1) Sumarizace všech poznatků 25

PŘÍKLAD Hmotnostní spektrum 1 ŘEŠENÍ MS spektrum 1 2,2-dimetylpropan Možné izomery: n-pentan, 2-methylbutan nebo 2,2-dimetylpropan n-pentan vyšší intenzita molekulového iontu 2-methylbutan intenzivní ion m/z 43 ztráta C 2 H 5 (72 29 = 43) 26

ŘEŠENÍ MS spektrum 1 43 5 27 41 42 29 39 57 15 28 26 2 12 14 4 44 16 3 5 53 55 72 58 7 73 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 (mainlib) Pentane 43 42 5 27 29 57 39 15 56 28 2 12 14 26 4 44 16 3 51 53 55 72 58 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 (mainlib) Butane, 2-methyl- 57 5 29 41 27 39 15 1 2 12 26 28 3 32 38 4 42 56 58 44 49 51 53 61 63 65 67 69 71 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 (mainlib) Neopentane PŘÍKLAD Hmotnostní spektrum 2 27

3/7/214 ŘEŠENÍ MS spektrum 2 Isopropyl nebo propyl 3-hexanon 43 ŘEŠENÍ MS spektrum 2 57 29 71 5 O 27 41 39 23 26 42 28 3 38 4 44 5 53 55 72 58 62 65 67 69 83 85 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 15 11 (mainlib) 3-Hexanone 43 O 58 5 29 41 57 27 15 39 71 85 18 26 28 42 3 32 37 44 5 52 55 59 67 83 91 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 (mainlib) 2-Hexanone 57 41 O 5 29 43 39 15 27 18 3 38 4 42 44 5 53 56 58 85 63 65 67 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 (mainlib) 2-Butanone, 3,3-dimethyl- 57 43 O 5 29 71 41 27 56 39 28 42 58 44 7 63 65 67 7 14 18 26 5 52 55 3 37 72 74 79 82 85 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 (mainlib) 3-Pentanone, 2-methyl- 28

Literatura: J. Throck Watson, O. David Sparkman: Introduction to Mass Spectrometry: Instrumentation, Applications and Strategies for Data Interpretation, 4 th ed., John Wiley & Sons, 27 Jürgen H. Gross: Mass Spectrometry: A Textbook, 2 nd ed., Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 24 Fred W. McLafferty, František Tureček: Interpretation of Mass Spectra, 4 th ed., University Science Books, 1993 R. Martin Smith: Understanding Mass Spectra: A Basic Approach, 2 nd ed., John Wiley & Sons, 24 Fulton G. Kitson, Barbara S. Larsen and Charles N. McEwen: Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide, 29