Tömegspektrométer mint folyadékkromatográfiás detektor Bodai Zsolt zsolt.bodai@ekol.chem.elte.hu 2012.12.04

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

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)

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

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

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

ESI 1-5 kV

AB Sciex régi ESI ionforrás

Kémiai ionizáció (APCI) Nem ionos vegyületekre Pseudo molekulaionok Nagyobb áramlási sebességekkel is Korona kisülés (5-10kV)

APCI

Régi AB Sciex APCI ionforrás

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).

APPI

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

Interface

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

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;

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

Felbontás és tömegpontosság Pl: valós tömeg: 1000 Mért tömeg: 999.9 Tömegpontosság 100 ppm Alacsony felbontású MS nem tud pontos tömeget mérni

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;

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)

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

MS/MS Scan módok

Kiválasztott ionfolyamat követése (SRM) Mindkét (Q1 és Q3) kvadrupól SIM üzemmódban Egy átmenet követése SRM Több átmenet követése MRM (multiple reaction monitoring)

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

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

Kérdések?