Tömegspektrométer mint folyadékkromatográfiás detektor

Bodai Zsoltzsolt.bodai@ekol.chem.elte.hu 2012.12.04

2

Tömegspektrometria (ism.)Elve:Molekulák, atomok ionizációja, szétválasztása tömeg/töltésük alapján (vákuumban) majd ezen ionok detektálása

Jelentősége:Analitika•Érzékeny•Specifikus (SIM) vagy univerzális (SCAN)•Gyors•Kevés minta mennyiség•Jól kombinálható elválasztástechnikai módszerekkel

Szerkezet vizsgálat•Fragmentáció•Izotóp arány•Pontos tömeg

3

LC-MS előnye és hátrányai

GC-MS-sel szemben•Nem illékony•Hőérzékeny molekulák is vizsgálhatóak•Széles tömegtartományban

Egyéb folyadékkromatográfiás detektorokkal szemben(pl. DAD,ELSD,RID)•Tömeg specifikus válaszjel, szerkezetvizsgálat, azonosítás•(csaknem) Univerzális (SCAN) vagy specifikus (SIM vagy MRM)•Sokszor érzékenyebb

DE!!!Roncsolja a mintátKöltséges beszerezni és fenntartaniIonelnyomás és ionerősítés(ESI)

4

Tömegspektrométerek sematikus felépítése

MintabevitelFolyadék porlasztása

Bemenet• Szilárd• Folyadék• Gőz

Analizátor

Tömeg szerinti szétválasztás

Ion detektálás

Detektálás

Adatelemzés

13301330 13401340 13501350

100100

7575

5050

2525

00

Ionizáció/ deszorpció

Ionforrás

+

Ionok képződése(töltéssel rendelkező

molekulák)

5

IonforrásokManapság a három legelterjedtebb•Elektroporlasztásos (ESI)•Atmoszférikus nyomáson történő kémiai ionizáció (APCI)•Atmoszférikus nyomáson történő foto ionizáció (APPI)

Mind légköri nyomáson történő ionizáció InterfaceLágy ionizációs technikák

6

Elektroporlasztásos ionizáció (ESI)•Ionos és könnyen ionizálható vegyületekre•pH jelentős szerepe!•Illékony pufferek (Pl.: Ammónium-acetát v. –formiát/ecetsav v. hangyasav)•Alacsony áramlási sebesség -> kis belső átmérőjű oszlopok

Pozitív módban látható ionok (bázikus vegyületek)[M+H]+ , [M+NH4]+ , [M+Na]+ , [M+K]+

Negatív módban látható ionok (savas vegyületek)[M-H]-

Oxprenolol

7

ESI

1-5 kV

8

AB Sciex régi ESI ionforrás

9

Kémiai ionizáció (APCI)

•Nem ionos vegyületekre•Pseudo molekulaionok•Nagyobb áramlási sebességekkel is

Korona kisülés (5-10kV)

10

APCI

11

Régi AB Sciex APCI ionforrás

12

Fotoionizáció (APPI)• APCI-hoz hasonlóan elporlasztjuk az eluenst fűthető ionforrásban.• Az ionforrásba a vivőgáz segítségével bejuttatunk ún. doppáns vegyületet. • UV sugárzás hatására ionizálódnak a doppáns molekulák és ún.

„fotoionok” jönnek létre. • A fotoionok ion-molekula láncreakciókat iniciálnak, amely során

létrejönnek az ionizált molekulák [MH]+ formában (proton transzfer) vagy [M]+• (töltés transzfer).

13

APPI

14

Ionforrások alkalmazhatósága

API-Electrospray

GC/MS

ParticleBeam

APCI1000

100,000

10,000

Apoláris Nagyon poláris

FABThermospray

Mol

ekul

atöm

eg

15

Interface

16

Analizátorok Minden tömegspektrométer az ionokat vákuumban a tömeg/töltés (m/z)

arányuk szerint választja szét. Gyakran használt analizátorok:

- Kvadrupólus• Egy kvadrupólus (single-Q)• Hármas kvadrupólus (triple –Q3)

- Repülési idő (Time of flight-TOF)- Ioncsapdás (Ion trap)- Mágneses és vagy elektromos szektor (Magnetic and electric sector)- Fourier transzformációs ion ciklotron (Fourier transform ion cyclotron)- Orbitrap

17

Kvadrupól analizátor

(V=+V~cos(wt)) és -(V=+V~cos(wt)Ahol: V= az DC feszültség ;V~cos(wt) AC feszültség. Spektrum felvételkor:w változik és az V= és a V~ konstans;

18

Repülési idő analizátor (TOF)

Ek : kinetikus energiam: tömegv: sebességz: töltésU: gyorsító feszültségd: távolságt: idő

19

Felbontás és tömegpontosság

Pl: valós tömeg: 1000Mért tömeg: 999.9Tömegpontosság 100 ppm

Alacsony felbontású MS nem tud pontos tömeget mérni

20

Kvadrupól ioncsapda analizátor (QIT)

•Egy gyűrű elektródból és két darab hiperbolikusan kiképzett elektródból áll;•Milliszekundumtól órás tartózkodási időt tesz lehetővé He atmoszférában kb. 10-3 torr nyomáson;•A QIT kis mérete, érzékenysége, gyorsasága teszi a második leggyakrabban alkalmazott ion analizátorrá-Könnyen csatlakoztatható más analizátorhoz és alkalmas pozitív és negatív ionok szimultán tárolására;

21

Tandem tömegspektrometria

Lágy ionizációs technikák – kevés fragmens

MS n

•Szerkezeti információk•Javuló érzékenység, szelektivitás•Jobb kimutatási határok, kevesebb interfrencia

Tandem tömegspektrometira Térben (kvad, TOF, szektor)Időben (IT, FT-ICR)

22

Tandem tömegspektrometria

Aktiválás•Ütköztetés gázzal (CID - collison induced decomposition)•Ütköztetés felülettel (SID – surface)•Ütköztetés fotonokkal

23

MS/MS Scan módok

24

Kiválasztott ionfolyamat követése (SRM)

Mindkét (Q1 és Q3) kvadrupól SIM üzemmódban

Egy átmenet követése SRMTöbb átmenet követése MRM (multiple reaction monitoring)

25

MRM kromatogram

Oxprenolol M= 265 g/mol

1. Átmenet266 ->72

2. Átmenet266->116

26

SCAN, SIM és MRM kromatogrammok összehasonlítása

Oxprenolollal 100 ng/ml-re adalékolt Duna vízSCAN, SIM, és MRM módban megmérve

27

Kérdések?