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DESCRIPCIÓN Y APLICACIONES DEL SISTEMA

AGILENT TECHNOLOGIES DE GCMS QTOF

7200 GC-QTOF Un nueva herramienta para

resolver problemas analíticos

complejos

Manuel Gayo

Responsable de Ventas

Agilent Technologies Spain

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GCMS Desafío : Problemas analíticos complejos

Identificar compuestos en muestras complejas a nivel de traza (niveles de

ng/mL o menores) es difícil y requiere generalmente una estrategia

analítica no rutinaria o sistemas analíticos de última generación

incluyendo:

1.- Método potente extracción/enriquecimiento.

2.- Alto poder de separación (GCxGC).

3.- Detección por espectrometría de masas o detección selectiva.

Sin embargo, para análisis en rutina de este tipo de compuestos es

necesario un enfoque más simple y rápido para mejorar la productividad.

Lamentablemente los equipos de GCMs (SIM) o GC 1 D en combinación

con detectores específicos como PFPD y SCD a menudo no son

suficientes para conseguir la selectividad necesaria.

Page 3

= +

7200. ¿Qué es? 7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500

Nuestro nuevo GC/MS . . .

Se basa en equipos con tecnologías

muy probadas:

Casi 1000 equipos 7000 TQs

Más de 1000 TOFs y Q-TOFs

Muchos miles de equipos GC 7890

Page 4

= +

7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500

Quadrupole Time of Flight MS

Time of Flight MS

Triple Quadrupole MS

Page 5

La mezcla de dos plataformas

Turbo 2

Ion Pulser

Turbo 3

Ion Source

Turbo 1b Turbo 1a

Quad Mass Filter (Q1)

Collision Cell

Transfer

optics

6500 LC/MS

Basado Q-TOF

7000 GC/MS

Basado QQQ

Ion Mirror

Ion Detector

Page 6

7200 GCQTof Cuatro etapas de vacío

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Nuevo . . . Pero totalmente probado Dual-stage ion mirror improves

second-order time focusing for

high mass resolution.

Hexapole collision cell accelerates

ion through the cell to enable faster

generation of high-quality MS/MS

spectra without cross-talk

Split-flow turbo differentially

pumps the ion source and

quadrupole analyzer compartments

4GHz ADC electronics enable a high

sampling rate (32 Gbit/s) which improves

the resolution, mass accuracy, and

sensitivity for low-abundance samples.

Dual gain amplifiers simultaneously

process detector signals through both low-

gain and high gain channels, extending the

dynamic range to 105.

Analog-to-digital (ADC) Detector:

Unlike time-to-digital (TDC) detectors

which record single ion events, ADC

detection records multiple ion events,

allowing very accurate mass

assignments over a wide mass range

and dynamic range of concentrations.

New Removable Ion Source

includes repeller, ion volume,

extraction lens and dual filaments

Proprietary INVAR flight tube

sealed in a vacuum-insulated

shell eliminates thermal mass

drift due to temperature changes

to maintain excellent mass

accuracy, 24/7. Added length

improves mass resolution.

Hot, quartz monolithic quadrupole

analyzer and collision cell identical

to the 7000 Quadrupole MS/MS

New Internal Reference Mass

can be delivered to the source at

a low and high concentration

Two 300L/s turbos pump the focusing

optics and flight tube

Page 8

Fuente de ionización extraible

Removable Ion Source (RIS)

Automated

Retractable

Transfer Line

RIS

Automated

Gate Valve

Page 9

• RIS estandar en Q-TOF

• Permite la limpieza de toda la

fuente, incluyendo cambio de

filamentos, en ~30 minutos sin

necesidad de venteo

Fuente de ionización extraible

Removable Ion Source (RIS)

Page 10

Respuesta lineal y masa exacta ventajas detector analógico-digital ADC

5 Hz acquisición LOD 0.01 pg

R^2=0.9991

Page 11

¿Qué puede hacer un 7200GC-QTOF?

• Modo TOF

• Alta resolución en espectro completo (Full scan)

• Medidas de masa exacta

• Scan rápido de todo el espectro

• Modo MS/MS

• Espectro completo de iones producto con alta resolución

y masa exacta

• Ideal para resolver problemas analíticos complejos

Page 12

Poder de resolución& precisión de masa

R = 614/0.68 = 903

Δmz = 0.1/614

= 163 ppm

Pw=0.68

Mz=614

SQ

TQ

IT

TOF

Q-TOF

R = 613.9646/0.0423 = 14522

Δmz = 0.0004/613.9646

= 0.7 ppm

Resolving Power:

R=mz/FWHM

Mass Accuracy: Δmz=dm/mz*106,

parts per million (ppm)

PFTBA mass 614

C12F24N=613.964203

1 Da.

1 Da.

Pw=0.0423

Page 13

Comparación Cuadrupolo & TOF

10

100

1000

10000

100000

0 200 400 600 800 1000 1200

Re

solv

ing

Po

we

r

Mass (amu)

Resolving Power

Quad TOF

0.001

0.01

0.1

1

0 200 400 600 800 1000 1200

pe

ak w

idth

, am

u

Mass (amu)

Peak Width

Quad TOF

TOF tiene un poder de resolución

constante

Cuadrupolo poder de resolución

cambia con la masa

Page 14

Internal Reference Mass (IRM)

• El objetivo del 7200 es conseguir una exactitud de

masa de ~2-5ppm en todas las condiciones

• Agilent ha desarrollado un sistema patentado de

calibración interna de masas (IRM) para la corrección del

eje de masa en los análisis.

• IRM utiliza unos iones conocidos de ruido para bloquear el eje de

masas en cada scan.

Page 15

Muchas posibles formulas moleculares con MSD

SQ, TQ o IT Pero muy pocas con TOF

1

10

100

1000

10000

0.1 1 10 100 1000

# P

oss

ible

Ch

emic

al F

orm

ula

s

mass uncertainty, ppm

Possible Number of Chemical Formulas at m/z 272

Formulas made of:

C,H,N,O,F, & Cl

mass uncertainty

ppm amu # of Possible

Formulas 1000 0.3 7657

368 0.1 4050 100 0.03 1223

37 0.01 466 10 0.003 120

4 0.001 43 1 0.0003 11

0.4 0.0001 5 0.1 0.00003 2

Octafluoronaphthalene (CAS

313-72-4)

C10F8 = 271.98667

La masa exacta reduce el esfuerzo en la identificación de la molécula

Page 16

GCMS desafío : Problemas analíticos complejos

1ª Aproximación:

El GC-TOF-MS ofrece con alta precisión de masa el análisis de espectro

completo (Full Scan).

GC-TOF-MS permite una sensibilidad inigualable en la adquisición del

espectro completo, comparable con un GC-MS en adquisición SIM.

GC-TOF-MS permite una medición precisa de masa para mayor

selectividad y sensibilidad usando una ventana de masa muy estrecha

(0.02-0.05Da).

Pero, ¿Qué sucede cuando la resolución y la precisión de masa no son

suficientes?

2ª Aproximación : GC-QTOF

Page 17

Porqué Q-TOF?

A veces la combinación de

Resolución (GC) (Instrumento)

+

MS Resolución y exactitud (Instrumento)

No es suficiente por:

Pequeñas diferencias de masa ΔM (Compuestos)

+

Iones de matriz intensos (Muestra)

MS/MS de alta resolución puede resolver estos problemas

Page 18

GCMS Desafio : Problemas analíticos complejos

2ª Aproximación:

El GCQTOF puede:

- Reducir el ruido mediante la selección de un precusor ofreciendo así

mayor sensibilidad.

- Confirmar con la información extra del espectro MS/MS de alta

resolución.

- Permitir la elucidación estructural.

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MS/MS Reducción ruido químico(EI) (1pg OFN en PFTBA)

MS

m/z 272

54:1 S/N

MS/MS

272:222

216:1 S/N

Iones

analito

Iones matriz Iones analito con mínima

presencia de iones matriz

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MS/MS para elucidación estructural— Compuesto “B”

(M – H)+

269.0802

Candidate

structures m/z

(experimental)

Formula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

C16H14O4

Page 21

Calculador de fórmulas: Fórmulas consistentes

con masa exacta.

C5H12O2PS3 m/z = 230.9732

Page 22

MassHunter para GC/Q-TOF

Superposición de cromatogramas

para búsqueda de compuestos

deconvolucionados

Espectro de masas del compuesto

con herramienta de diferencia m/z

entre dos fragmentos de iones

Resultados de cálculo de fórmula

molecular y fragmentos basados en

masa exacta de los iones

Page 23

• Elucidación estructural de espectros de iones del producto

con alta resolución y masa exacta.

• Realizar el espectro completo EI (Full Scan).

• Utilizar CID en la masa de cada fragmento para confirmar la

estructura del fragmento

• Seleccionar Fragmento 1 para precursor 1 Iones

producto

• Seleccionar Fragmento 2 para precursor 2 Iones

producto

CID

CID

¿Cómo se usa? Elucidación estructural

Page 24

7200 Especificaciones:

• Poder de resolución: >10K at m/z 272 (typical >13K)

• Exactitud de masas: <5 ppm at m/z 272 (tipica < 2ppm)

• Rango dinámico: 5-6 ordenes de magnitud

• Rango de masas cuadrupolo: 20-1050 Da (0.7-4.0 Da FWHM)

• Rango de masas TOF : 20-1700 Da

• Velocidad de adquisición: 1-50 Spectra/sec

• Límite de detección en EI: < 250 fg. 8 inyecciones consecutivas 1 pg OFN, m/z 271,9867 (RSD<8%)

Page 25

7200 Q-TOF para GC/MS Ejemplos de aplicaciones

Page 26

Fotodegradación de productos de

cerveza

Page 27

Problema – Identificar productos de degradación

de la cerveza

• Estudio completo de desconocidos

en fotodegradación de cerveza.

• Método extracción y cromatográfico:

• Extracción durante 30 min a 30 ˚C utilizando

SPME 50/30 µm DVB/Carboxen/PDMS

StableFlex SPME fiber (Supelco), sin agitacion.

• Desorción a 300 ˚C durante 2 min en el inyector

Split/Splitless; 1:10 split

• Columna Agilent J&W DB-5MS 30 m x 0.25 mm

x 0.25 µm

Page 28

Cambios en el cromatograma

No exposición

3 horas

6 horas

Aparecen después de la exposición de la

muestra a la luz solar directa. La altura de los

picos depende de la duración de la exposición.

Molecular ion

m/z=165

C10H15NO

Page 29

Resumen experimentos MS/MS Accurate mass medición de ion molecular y fragmentos

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N C10H15NO

109 122

C7H8NO 136 C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

C6H7NO MS

MS/MS

Page 30

Resumen experimento MS/MS Calcular posibles fórmulas empíricas

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

MS

MS/MS

Page 31

Resumen experimento MS/MS Fragmentos MS/MS+ masa exacta para encontrar fórmulas empíricas

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

53 78

C5H4N

MS

MS/MS

-OH

-CH3 -C5H8

-CHN -H2

Page 32

Resumen experimento MS/MS MS/MS en otros fragmentos

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

MS

MS/MS

Page 33

Resumen experimento MS/MS MS/MS en otros fragmentos

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N

(mainlib) 1-Butanamine, N-(2-furanylmethylene)-3-methyl-

50 100 150 200 250 300 350 4000

50

100

39

53

67

81

95

109

122

136

164

O

N

C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

MS

MS/MS

Page 34

Identificación

Alcoholes Fluorados

Page 35

Problema – Indentificacion Alcoholes Fluorados

tóxicos

• Intermedios de degradación de polímeros

fluorados.

• Se oxidan a ácidos carboxílicos fluorados,

algunos de los cuales son tóxicos

• Son necesarios métodos para su evaluación

en el medio ambiente

• Tienen la forma F3C(CF2)N-1(CH2)MOH

• N:M FTOH es la notacion abreviada

Page 36

Masa exacta alcoholes fluorados Ionización química positiva(PCI)

Acronym Formula Exact Mass + H Observed Mass DDppmpm

4:2 FTOH C6H5F9O 265.0269 265.0270 -0.38

6:2 FTOH C8H5F13O 365.0206 365.0206 0

8:2 FTOH C10H5F17O 465.0142 465.0140 0.43

10:2 FTOH C12H5F21O 565.0078 565.0078 0

7:2 sFTOH C9H5F15O 415.0174 415.0190 -3.85

5:1 FTOH C6H3F11O 301.0081 301.0079 0.66

6:1 FTOH C7H3F13O 351.0049 351.0050 -0.28

7:1 FTOH C8H3F15O 401.0017 401.0016 0.25

8:1 FTOH C9H3F17O 450.9985 450.9985 0

9:1 FTOH C10H3F19O 500.9953 500.9956 -0.60

10:1 FTOH C11H3F21O 550.9921 550.9922 -0.18

11:1 FTOH C12H3F23O 600.9889 600.9896 -1.16

MeFOSE C11H8F17NO3S 558.0026 558.0042 -2.87

EtFOSE C12H10F17NO3S 572.0183 572.0167 2.80

Page 37

Mecanismo de pérdida de fluor PCI, metano

-H20, -HF

F

F

F F

F

F

F

F

F

OH2+

-F2

F

F

F F

F

F

F

OH2+

CH2+

F

F

F F

F

F

F F-H2O -HF

Exact Mass: 265.0269

Exact Mass: 38.0168Exact Mass: 227.0102

Exact Mass: 227.0301

C+

F

F

F F

F

F

F F

Exact Mass: 37.9968

Dm = 38.0166 Da.

Dm = 0.020 Da.

>500 ppm

Page 38

11:1 FTOH fortificada en una matriz biológica PCI, metano

Fortificado con 50

pg/ml

Excelente cualificador

ratio en prensencia de

matriz.

Quant ion

m/z = 580.9784

EIC

Qualifier ion

m/z = 600.9845

Page 39

Identificación

de biomarcadores en crudo

Page 40

Problema – Identificar y cuantificar biomarcadores

en crudos (matriz compleja)

• Estudio de biomarcadores como el dibenzotiofeno

• Método extracción y cromatográfico :

• Extracción durante 5 min mediante ultrasonidos

de 100 mg de crudo con 10 ml de hexano.

Centrifugación del sobrenadante y redilución

1:10.

• Inyección de 1 µl Splitless; 300ºC

• Columna Agilent J&W DB-5MS 30 m x 0.25 mm

x 0.25 µm

Page 41

Problema – Cuantificación con precisión de

Dibenzotiofeno en muestras de crudo

Page 42

Problema – Cuantificación con precisión de

Dibenzotiofeno en muestras de crudo

Page 43

Problema – Cuantificación con precisión de

Dibenzotiofeno en muestras de crudo

Page 44

• El mundo que nos rodea siempre está cambiando y están surgiendo nuevos

nuevos problemas analíticos.

• Estos nuevos problemas a menudo requieren nuevas herramientas.

• Se requieren nuevos equipos para encontrar una solución.

• El GC-QTOF ofrece la capacidad de resolver estos problemas analíticos por:

• Su alta resolución, mejor precisión de masas y mejor velocidad de

adquisición.

• Capacidad de añadir la alta resolución y precison de masas a iones

producto de MS, lo que facilita la elucidación estructural de compuestos

desconocidos.

• Agilent Technologies dispone del mayor rango de

equipos GC/MS: SQ, IT, QQQ, & Q-TOF

Resumen

video

Page 45

C L E A R LY B E T T E R M S S O L U T I O N S

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Soluciones para

Espectrometría de Masas

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