Tömegspektrométer mint folyadékkromatográfiás detektor

1. Tömegspektrométer mint folyadékkromatográfiás detektor Bodai Zsolt zsolt.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 mintát • Költséges beszerezni és fenntartani • Ionelnyomás és ionerősítés(ESI)

4. Detektálás Ionizáció/ deszorpció Tömeg szerinti szétválasztás + Analizátor Ionforrás Ion detektálás • Ionok képződése • (töltéssel rendelkező molekulák) • Szilárd • Folyadék • Gőz 100 Bemenet 75 50 25 0 1330 1340 1350 Mintabevitel Folyadék porlasztása Adatelemzés Tömegspektrométerek sematikus felépítése

5. Ionforrások • Manapság a három legelterjedtebb • Elektroporlasztásos (ESI) • Atmoszférikus nyomáson történő kémiai ionizáció (APCI) • Atmoszférikus nyomáson történő foto ionizáció (APPI) • Mind légköri nyomáson történő ionizáció Interface • Lágy 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 hatásáraionizálódnak a doppáns molekulák és ún. „fotoionok” jönnek létre. • Afotoionok ion-molekulaláncreakciókat iniciálnak, amely soránlétrejönnek az ionizált molekulák [MH]+ formában (proton transzfer) vagy [M]+• (töltés transzfer).

13. APPI

14. Ionforrások alkalmazhatósága 100,000 API-Electrospray 10,000 APCI Molekulatömeg FAB 1000 Thermospray Particle Beam GC/MS Apoláris Nagyon poláris

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 electricsector) • 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:wváltozik és az V=és a V~ konstans;

18. Repülési idő analizátor (TOF) Ek : kinetikus energia m: tömeg v: sebesség z: töltés U: gyorsító feszültség d: távolság t: idő

19. Felbontás és tömegpontosság Pl: valós tömeg: 1000 Mért tömeg: 999.9 Tömegpontosság 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. 10-3torrnyomáson; • 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 - collisoninduceddecomposition) • Ütköztetés felülettel (SID – surface) • Ütköztetés fotonokkal

23. MS/MSScan módok

24. Kiválasztott ionfolyamat követése (SRM) Mindkét (Q1 és Q3) kvadrupól SIM üzemmódban Egy átmenet követése SRM Több átmenet követése MRM (multiplereaction monitoring)

25. MRM kromatogram Oxprenolol M= 265 g/mol Átmenet 266 ->72 Átmenet 266->116

26. SCAN, SIM és MRM kromatogrammok összehasonlítása Oxprenolollal 100 ng/ml-re adalékolt Duna víz SCAN, SIM, és MRM módban megmérve

27. Kérdések?