Masspektrometri. Masspektrometrisk utrustning. Insläppssystem (ex.) GC-MS (molekylseparator) Molekylär Masspektrometri

Transkript

1 Masspektrometri Atomär masspektrometri 1. Atomisering 2. Jonisering 3. Separation map m/z 4. Detektion Molekylär masspektrometri Som ovan steg 2-4. Molekylär Masspektrometri En metod av central betydelse för identifiering och strukturbestämning av organiska ämnen Principen: Organiska molekyler joniseras och fragmenteras på ett mycket reproducerbart sätt Joniseringen sker i en jonkälla, ofta genom elektronbeskjutning ( electron impact ) M e - M 2 e - (molekyljon) M M 1 M 3 För hög energi M 2 M 4 Masspektrometrisk utrustning Insläppssystem (ex.) Vakuum Insläppssystem Jonkälla Massanalysator Detektor Direktinsläpp (prob) Gasinsläpp GC-MS LC-MS Datorsystem Prob Till vacuumpump GC-MS (molekylseparator) Prob Prov Jonkälla Vacuum Poröst filter Sluss Gasinsläpp Ventiler Till vacuumpump Värme Till jonkälla Från GC Vacuum Till MS (anrikat prov) = bärgas Ugn Prov = prov Kapillärkolonner kan direktanslutas till MS 1

2 LC-MS ex. Jonkällor (exempel) Moving belt Termospray Jonisering under atmosfärstryck (API) Elektrospray (ESI) Kemisk jonisering under atm.tryck (APCI) Gasfas Electron impact (EI) Kemisk jonisation (CI) Fältjonisation (FI) Desorption Fältdesorption (FD) Laserdesorption (MALDI) Elektrosprayjonisation (ESI) Atombeskjutning (FAB) Electron-Impact Kinetisk energi Inlet Gasprov Filament, 4930V Elektronstråle Linser 5000V Jonstråle Till massanalysator = Osv... m1v 1 m2v KE zev = = 2 2 Repeller, 5010V Jonkälla 5000 V Filament 4930 V Motelektrod, 5030V 70 ev Detta joniserar alla organiska ämnen Variera filamentspänningen olika jonisationsenergi z = antal laddningar e = elektronens laddning (1,6*10-16 C) V = accelerationsspänning m x = jonens massa v x = jonens hastighet Chemical Ionisation (CI) Fältjonisation CH 4 e - CH 4 2 e - electron (CH 3, CH 2 ) impact CH 4 CH 4 CH 5 CH 3 secondary ions CH 3 CH 4 C 2 H 5 H 2 Jonisationen sker i ett kraftigt elektriskt fält (ca 10 8 V) Emitter med tunna spetsar CH 5 MH CH 4 MH 2 proton transfer CH 3 MH CH 4 M hydride abstraction CH 4 MH CH 4 MH charge transfer 2

3 Fältdesorption MALDI Emitter med tunna spetsar monterad på en prob Provet appliceras på proben Matrix Assisted Laser Desorption/Ionisation Provet blandas med absorberande matris Provet beskjuts med laser Elektrospray FAB Jonisationen sker under atmosfärstryck Provet trycks genom en tunn spets Ett elektriskt fält appliceras på spetsen Provet laddas och sprayas ut ur spetsen Fast Atom Bombardment Provet beskjuts med en atomstråle Argon eller Xenon används som högenergetiska atomer Jonkällor molekylär MS Jonkällor atomär masspektrometri (ex.) EI CI FI Fragment Mycket Molekyljon n Analyter Små Små Små Övrigt Känslig Inductively coupled plasma (ICP) Spark source (SS) Glow-discharge FD a LD ESI FAB En del Ofta multiladdad Finns a a a Multiladdn. LC-MS CE-MS 3

4 Massanalysatorer (ex.) Magnetsektor Magnetsektor Elektrostatisk sektor Time-of-flight (TOF) Quadropol Från jonkällan Magnet Elektrostatisk sektor TOF Från jonkällan Fokusering Flygrör Detektor Positiv elektrod Negativ elektrod Prov V eller magnetsektor (dubbelfokuserande) Accelerationsspänning Quadropol Ion trap - Från jonkälla - Ringelektrod 2 (U Vcos wt) V > U U och V varieras medan U/V är konstant Jonerna kommer i massföljd efter varandra ur röret Maximal upplösning ca 1000 Stabil jonbana 4

5 Massanalysatorer - Upplösning m R = Δ m Magnetsektor Hög upplösn. Dyr Exempel: R=4000 innebär att m/e 4001 kan skiljas från m/e 4000 Elektr. sektor Quad. TOF Ion trap Dubbel-fokus. Dyr Billig, robust Max ca4000m/z Snabb, höga M Krav på tex elektroniken Billig, kompakt Sämre upplösn. A B (per definition: 10% valley ) Lågupplösande MS: R< ca 5000 Högupplösande MS: R < ca B=10xA Dubbelfokuserande Högupplösande Detektorer (exempel) Elektrosektor Elektronmultiplikator Faraday cup Fotografisk detektion Magnetsektor Elektronmultiplikator Att känna igen M (molekyljon): 1 M har högsta masstalet i masspektret Joner fr MS Dynoder Elektroner Till förstärkare och datasystem 2 M är ofta ett jämt tal (OBS: inte om en kväveatom finns i molekylen) tex bensen C 6 H 6 M = 78 etanol C 2 H 5 OH M = 46 pyridin C 5 H 5 N M = 79 Dynoder 3 Leta efter logiska fragment M-15 = -CH 3 M-18 = -H 2 O M-26 = -C 2 H 2 5

6 Vilka element? Isotopfördelning På samma sätt detekteras tex Cl, S, Br Titta efter isotopfördelningen! för metan 12 CH 4 13 CH 4 = 1.1% (=naturlig förekomst) för C 6 H 6 13 C 12 C 5 H 6 = 6*1.1= 6.6% 35 Cl 37 Cl (100%) (32.5%) 32 S 33 S 34 S (100%) (0.8%) (4.4%) 79 Br 81 Br (51%) (49%) Masspektrum av 2-brompropan Single Ion monitoring Multiple Ion monitoring Relative abandance CH 3 80 CH 3 -CH , m/z 12 GC SIM 6