Vorlesung - LMU München

Massenspektrometrie (MS)
Seite Stunde
1. Grundlagen
1.1 Probeneinlass I: RI, DIP, DEP; Quantifizierung
1.2 Ionenquelle I: EI, LEI; Verunreinigungen
1.3 Analysator I: BE + EB, SIM
1.4 Detektor I: FC, SEV, PAD, MCP
10
13
19
21
1
2
2
2
2. Fragmentierungen
2.1 Radikal induzierte Spaltungen: σ, α, Mc, RDA
2.2 Ladungs induzierte Spaltungen: i, El, On, NV
2.3 Derivatisierungsreaktionen
2.4 Praktische Vorgehensweise
23
36
45
47
3
4
4
4
Übung 1
Übung 2
5
6
3. Fortgeschrittenes
3.1 Probeneinlass II: GC, LC
3.2 Ionenquelle II: CI, NCI, APCI, ESI, FAB, MALDI
3.3 Analysator II: Q, T, TOF, ICR, OT, MS/MS, SRM
3.4. Anhang: nicht klausurrelevant
Übung 3
Übung 4
49
58
75
83
7
8/9
10
10
11
11
1
Abkürzungsverzeichnis
Probeneinlass:
RI
Reservoir Einlass
DIP Direktinsertions Probe
FIA Flussinjektions Analyse
GC Gaschromatographie
PB
DEP
DIA
LC
Particle Beam
Direktverdampfungs Probe
Direktinfusions Analyse
Flüssigkeitschromatographie
Ionenquelle:
EI
Elektronenstoß Ionisation
LEI Niederenergie EI
CI
Chemische Ionisation
NCI Negative CI
APCI Atmosphärendruck CI
APPI AP Photo Ionisation
ESI Elektrospray Ionisation
DESI Desorption ESI
FAB Fast Atom Bombardment
FIB Fast Ion Bombardment
MALDI Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation APMALDI
Analysator und Detektor:
HR Hochauflösung
TIC Totalionenstrom
Q
Quadrupol
BE(EB) Sektorfeld
ICR Ionen Cyclotron Resonanz
SIM Selected Ion Monitoring
CID Stoßaktivierung (= CA)
ETD Elektronen Transfer Zerfall
PTR Proton Transfer Reaktion
LR Niederauflösung
SEV Sekundärelektr.vervielfacher
(L)T (Lineare) Ionenfalle
TOF Flugzeit
OT Orbitrap
SRM Selected Reaction Monitoring
SID Skimmer Stoßaktivierung
ECD Elektronen Einfang Zerfall
IRMPD Infrarot Multiphotonen Z.
Fragmentierung:
σ
σ-Spaltung
Mc McLafferty Umlagerung
i
Induktive Spaltung
On Onium Reaktion
Bz
Benzyl Spaltung
α
RDA
El
NV
Ph
2
α-Spaltung
Retro Diels Alder
Eliminierung
Neutralteilchen Verlust
Phenyl Spaltung
1. Grundlagen
Literatur:
Massenspektrometrie Script (http://www.cup.uni-muenchen.de/oc/spahl/)
Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie, Thieme.
Massenspektrometrie: Eine Einführung, Wiley-VCH.
Practical Organic Mass Spectrometry, Wiley.
Mass Spectrometry, A Textbook, Springer.
Interpretation von Massenspektren, Wiley.
Ausstattung des Department Chemie der LMU München:
Mindestens 10 Massenspektrometer in der Organischen Chemie
(davon stehen 6 Massenspektrometer in der zentralen Analytik)
Anwendung:
Strukturaufklärung (kombiniert mit NMR-Spektroskopie)
Quantifizierung (direkt gekoppelt mit Trennungsmethoden)
→ Charakterisierung und Identifizierung von Substanzen
3
Vorteile:
Substanzmenge ~ 1 mg (bis fg = 10 -15 g) → Spurenanalytik (z. B. Doping)
Messdauer ~ 1 s/Spektrum (bis 100 Spektren/s) → Kopplung (z. B. GC)
Bibliothekssuche:
Computervergleich eines EI-Massenspektrums („Fingerabdruck“) mit
Spektrenbibliotheken, z. B. NIST (National Institute of Standards and
Technology) Mass Spectral Library / Wiley Registry of Mass Spectral
Data ( > 800.000 Substanzen) → 0-100 % („Score“) Übereinstimmung
Datenbanksuche:
Computervergleich eines Peptidverdau ESI-MS/MS-Massenspektrums
(„fingerprinting“) durch Algorithmen wie MASCOT / SEQUEST mit
Sequenzdatenbanken z. B. UniProt ( > 500.000 Proteinsequenzen)
Nachteile:
Probe wird verbraucht (nicht zerstörungsfrei!) → Substanzverlust
→ Verunreinigung des Massenspektrometer → „Memory Effekt”
Probe kann im Massenspektrometer reagieren (Thermische Reaktion,
Umsetzung mit vorhandenen Reagenzien) → „Chemische Methode“
4
Prinzip:
-------------------------------------------------| Molekül |--------| Ion |------------| Trennung |-------| Detektion |
-------------------------------------------------Methanol
Methanol-Ion
Molekülion
Molekülpeak
(fragmentiert)
Methyl-Ion
Fragmention
Fragmentpeak
---------- Reaktion ----------
---------- Aufarbeitung ----------
Massenspektrum:
Strichspektrum: „Centroid-Daten“ (Linien) <> „Profil-Daten“ (Peakform)
Massenliste: Tabelle aus m/z, rel. Int (%) → einfacher Computervergleich
Beispiel: EI-Massenspektrum von Methanol (CH 3OH, M 32 u)
Basispeak (Quasimolekülpeak)
Fragmentpeak
rel. Int. (%)
Molekülpeak
Fragmentpeak
Isotopenpeak
Masse/Ladung (m/z)
Molekülpeak (Quasimolekülpeak) → Molekülmasse → Summenformel
Fragmentierung (Zerfallsmuster) → Strukturformel → Substanzhinweis
5
Molekülpeak:
Monoisotopische Atommasse <> Mittlere Atommasse (Periodensystem!)
Einheit: 1 u = 1/12 12C (1,66.10-24 g), 1 mmu = 0.001 u, 1 kDa = 1000 u
Isotope:
„A Typ”: 19F, 31P, 127I, ... (Reinelemente), H, N, O, ... (< 0.5 % Häufigkeit)
„A+1 Typ“: 11B, 12C, ...
„A+2“ Typ: 28Si, 32S, 35Cl, 79Br, ...
97 %
32 %
25 %
12
13
C
11
4.4 %
0.8 %
5.1 %
3.4 %
1.1 %
B
28
Si
32
S
35
Cl
79
Br
C Intensität → C Anzahl (+/- 2 C) (13C > 12C ab C90 ~ M > 2000 u!)
Cln / Brn: typische Muster
Metalle: oft charakteristische Muster
91 %
55 %
11 %
0.5 %
C10
20 %
6%
1%
C100
64 %
51 %
49 %
15 %
Cl2
Br2
6
54 % 59 %
40 %
6%
17 %
102
Ru
Isotopenmuster für mehrere Isotope im Molekülpeak: Lehrbuch, Internet
„Stickstoffregel“: (un)gerader Molekülpeak enthält (un)gerade Anzahl N
→ Isotopenmuster liefert Hinweise auf Elemente
Massengenauigkeit (∆m): Genauigkeit mit der die Masse bestimmt wird
1
H 1.0078 u
14
N 14.0031 u
16
O 15.9949 u
19
F 18.9984 u
Nominelle Masse: 0-1 Nachkommastellen (wegen Rundungsfehlern)
erfassbar durch „Niederauflösung“ (Low Resolution LR) Messungen
→ Kalibrierung (mit interner Referenz, stabil über lange Zeiträume)
Exakte Masse: 3-4 Nachkommastellen (∆m < 1-10 ppm „Mio%“)
erfassbar durch „Hochauflösung“ (High Resolution HR) Messungen
→ Massenfeinbestimmung (meist mit interner oder externer Referenz)
Beispiel:
Methanol CH3OH
Sauerstoff O2
nominelle Masse 32.0 u
nominelle Masse 32.0 u
exakte Masse 32.0254 u
exakte Masse 31,9898 u
→ Exakte Masse liefert Hinweise auf Summenformel
7
Problem:
Je größer eine Masse, desto mehr mögliche Summenformeln →
Isotopenmuster und Vorwissen wichtig. Massenfeinbestimmung
ergibt viele Vorschläge, aber nur wenige sinnvolle Vorschläge!
Auflösung (Resolution R):
Spezifischer instrumenteller Parameter der entscheidend
für die Massengenauigkeit eines Massenspektrometer ist
„HRAM“ Messung → „High Resolution Accurate Mass“
Höhere Auflösung
→ Genauere Bestimmung der exakten Masse (geringere Peakbreite)
→ Trennung von Signalen mit gleicher nomineller Masse (Isobare)
R10 % Tal = m/∆m →
RFWHM = 1.8 x R10 % Tal
(FWHM: Full width at half mass)
Beispiel:
Signal bei nomineller Masse m/z 28
CO 27.9949 u
N2 28.0061 u
Auflösung: R10 % Tal ~ 2500 → RFWHM ~ 4500
8
Massenspektrometer Aufbau:
Datensystem: Steuerung, Spektrenaufnahme und -auswertung
------------------------------------------------------------------| Probeneinlass |------| Ionenquelle |-------| Analysator |------| Detektor |
------------------------------------------------------------------Vakuumsystem: mittlere freie Weglänge der Ionen, Isolation
Drehschieberölpumpen (Vorvakuum: < 10-1 mbar)
Turbomolekularpumpen (Hochvakuum: < 10-4 mbar)
9
1.1 Probeneinlass I
Auswahl: Anwender und Instrument, kritisch für Probenerfassung!
Problem: Hochvakuum im Instrument, Substanz bei Normaldruck
Reservoir Einlass (RI):
Heizbare Kammer (100-200 °C) unter Normaldruck mit Vakuumventil
→ geeignet für Gase und leicht flüchtige Feststoffe oder Flüssigkeiten
Vorteil: Dosierbarkeit → Referenz
Nachteil: „Memory Effekt“
Direktinsertions Probe (DIP):
Ionenquelle
Schubstange
Tiegel
Vakuumschleuse
Tiegel (Aluminium/Glas) in temperierbarer Schubstange (20 bis 400 °C
mit bis 20 °/min) → geeignet für Flüssigkeiten und flüchtige Feststoffe
Vorteil: Zukneifen des Tiegels → flüchtige Proben oder Schutzgas
Nachteil: Empfindliche und schwer flüchtige Proben zersetzen sich
10
Direktverdampfungs Probe (DEP):
Ionenquelle
Schubstange
Fadenträger
Vakuumschleuse
Draht (Platin/Rhenium) elektrisch geheizt (bis 1600 °C mit bis 120 °/min)
in Schubstange = „in beam” = Direkt = Desorptions EI, CI (DEI, DCI)
→ geeignet für schwer flüchtige Flüssigkeiten und Feststoffe
Vorteil: Verdampfung schneller als Zersetzung → empfindliche Proben
Nachteil: Substanz Verlust in der Vakuumschleuse → Diskriminierung
Fraktionierte Hochvakuum Verdampfung → 2D Methode (min, %, m/z)
schwer flüchtige Lösungsmittel ungeeignet für MS (z. B. DMSO, DMF)
Massenspur → Auswahl, Subtraktion → Selektivität, Bibliothekssuche
Beispiel: Untersuchung einer Urin Probe auf Koffein und Amphetamin
%
Spur 2 (m/z 194 → Koffein)
%
Spur 1 (m/z 135 → Amphetamin)
%
Summe aller m/z Massensignale
Zeit (min)
(Reconstructed Ion Current RIC)
11
EI-Massenspektrum von Koffein (M 194 u, z. B. Kaffee, Cola):
194
100
O
%
109
50
67
55
28
32
15
0
N
N
10
20
30
42
70
40
50
60
136
94
70
80
90
100
110
120
130
N
N
O
82
150
140
150
165
160
170
180
190
200
210
m/z
EI-Massenspektrum von Amphetamin (M 135 u, z. B. „Speed“):
44
100
NH2
%
50
39 42
0
20
30
40
51
50
91
65
77
56 59
60
70
115 120
103
80
90
100
110
120
130
140
m/z
Quantifizierung:
Interne/Externe Standards (isotopenmarkiert) → Ansprechverhalten
(Responsefaktoren) → Empfindlichkeit (Steigung der Eichkurven)
Nachweisgrenze (Signal/Rausch Verhältnis S/N) <> Empfindlichkeit
12
1.2 Ionenquelle I
Auswahl: Anwender und Instrument, kritisch für Probenerfassung!
Elektronenstoß Ionisation (EI):
Ionisation gasförmiger Moleküle durch einen Elektronenstoß →
Physikalische Methode für flüchtige Substanzen (M bis ~ 1500 u)
Abschätzung: Struktur, Siedepunkt / Schmelzpunkt, Löslichkeit
(Unpolare Lösungsmittel wie Ether, Hexan, Chloroform, Aceton)
Filament (Rhenium/Wolfram) erzeugt Elektronen (~1 mA Filamentstrom)
Elektronenenergie (10-300 eV) beschleunigt Elektronen durch die Quelle
Temperatur: 100-300 °C (Filament: ~ 150 °C) → thermische Reaktionen!
1 mA
70 eV
1-10 kV
Fokusblenden (Tunen)
Beschleunigungsspannung
(zieht Ionen in Analysator)
Quellenspalt (Größe beeinflusst
Empfindlichkeit und Auflösung)
13
Molekülionen:
M + e- → M+. + 2e-
„Sanfter Stoß“
(M + e- → M2+ + 3e-)
Fragmentionen:
„primär“
M+. → F+ + N.
„Harter Stoß“
M+. → F+. + N
„sekundär“
M: Molekül
F+ → F1+ + N1
F+ → F3+ + N3
F+. → F2+ + N2.
F+. → F4+. + N4
F: Fragment N: Neutralteilchen
+/-
: Ladung
.
: Radikal
EI liefert die Molekülmasse, wenn der Moleküpeak sichtbar ist, und
Strukturinformationen durch Fragmentierung: „Harte Ionisierung“
Negative Elektronenstoß Ionisation (NEI):
M + e- ↔ M-.
Probleme:
sehr unempfindlich (1/1000 EI), intensive Fragmentionen (z. B. Halogene)
14
Unimolekularer Zerfall:
t > 10 µs
Molekülionen M+. (stabile Ionen)
t < 1 µs
Fragmentionen F+(.) (instabile Ionen)
1 µs < t < 10 µs
Metastabile Ionen M* / F*
t: Lebensdauer der Ionen
Metastabile Ionen zerfallen im feldfreien Raum nach der Ionenquelle:
M* → F* + N
Analysator ergibt falsches m/z Verhältnis → m/z* = (m/z F*)2/(m/z)M*
Beispiel:
H2 (M 2 u) → m/z 2 (M+.), m/z 1 (F+), m/z 0.5 (m/z*: 12/2 = 0.5)
Messung mit Sektorfeldanalysatoren und „linked Scan” Techniken
→ Anwendung: Untersuchung von Fragmentierungsmechanismen
Beispiel:
Entsteht F1+ aus M+. oder F+ (primär oder sekundär)?
M* (M+. → F1+) deutet auf diesen Weg hin
M* (F+ → F1+) deutet auf alternativen Weg
15
Ionisierungsenergie (IE): benötigte Energie um ein Molekül zu ionisieren
für organische Moleküle: IE (M) ~ 7-14 eV
Auftrittsenergie (AE): benötigte Energie um ein Ion detektieren zu können
Molekülion: AE (M+.) = IE (M)
Fragmention: AE (F+(.)) = IE (M) + Überschussenergie (UE)
Stabiles Molekül (IE hoch) → Geringe Fragmentierung (mehr UE nötig)
Selektivität: Alle Moleküle werden unspezifisch und mit unterschiedlichen
UE ionisiert → Spektrum ist Abbild aller vorliegenden Ionen
Standard-Elektronenenergie: 70 eV
→ Empfindlichkeit maximal (trotzdem Ionenausbeute nur ~ 1/1000)
→ Reproduzierbare Fragmentierung (Überschussenergie bis ~ 10 eV)
Ionenstrom (mA)
0
50
100
150
Elektronenenergie (eV)
16
M (< 1 eV) + e- (70 eV) → M+. (IE) + 2 e- (70 eV - IE)
„Sanfter Stoß“→ Molekülpeak
M (< 1 eV) + e- (70 eV) → M+. (IE + UE) + 2 e- (70 eV - IE - UE)
„Harter Stoß“ → Fragmentpeak
Probleme: Flüchtigkeit nötig, Molekülpeak eventuell nicht sichtbar
Niederenergie Elektronenstoß Ionisation (LEI):
Elektronenenergie: 10-15 eV → Molekülpeak Intensität höher
Beispiel: Ethylacetat (CH3CO2CH2CH3, M 88 u)
100
100
43
EI (70 eV)
LEI (15 eV)
%
%
61
40
60
43
88
80
100
40
m/z
M+.
70
M+.
70
88
61
60
80
100
m/z
Probleme: Empfindlichkeit (absolute Molekülpeak Intensität bleibt gleich)
Reproduzierbarkeit (Spektrum Aussehen ändert sich zu schnell)
17
Verunreinigungen:
Lösungsmittel, Zusatzstoffe von Chemikalien (z. B. Ether-Inhibitor, s. u.)
Weichmacher (z. B. Phthalate), Silikone (z. B. Schlifffett, „Säulenbluten“)
Beispiele:
EI-Massenspektrum von BHT (2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, M 220 u):
205
100
OH
%
50
57
0
29
15
10
20
30
41
40
220
67
50
60
70
81
91
80
90
105 115
145
128
141 149
177
161
189
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230
m/z
EI-Massenspektrum von „Säulenbluten“ (Si Isotopenmuster!)
[(-O-Si(CH3)2-)3-CH3]+
%
[(-O-Si(CH3)2-)4-CH3]+
m/z
Untergrund:
Luft (N2 28 u, O2 32 u, Ar 40 u, CO2 44 u) → Messbereich ab m/z 40-80
18
1.3 Analysator I
Auswahl: Instrument, entscheidend für Auflösung und Genauigkeit
Sektorfeld (BE + EB):
Magnetischer Sektor (B = Magnet)
m/z = B2r2e/2U Impulsanalysator
B: Magnetfeld (1-2 Tesla)
r: Radius, e: Elementarladung
U: Beschleunigungsspannung
(1-10 kV)
m2
m1 + m2
m1
m1 < m2
Elektrostatischer Sektor (E = ESA)
m/z = reE/v2
Energieanalysator
v: Geschwindigkeit der Ionen
E: Elektrisches Feld, r: Radius
e2
e1 + e2
e1
e1 < e2
Doppelt fokussierend (BE/EB)
e1
→ BE: höhere Auflösung
→ EB: metastabile Ionen
e2
m2
m1
19
Spektrum (Scan): kontinuierliches Verändern eines Parameters
→ Magnetfeldstärke B (oder E, U) wird erhöht (oder erniedrigt)
→ ~ 1-10 s/Spektrum (langsamere Scanrate erhöht m/z Genauigkeit)
Selected (Single) Ion Monitoring (SIM): diskrete Änderung der Parameter
Eigenschaften: ∆m < 2 ppm, R < 100.000 FWHM, Bereich < m/z 50.000
Beschleuniger Massenspektrometrie (Accelerator MS AMS):
Sektorfeld-Analysator mit Teilchenbeschleuniger zur 14C (10-10 %) Analyse
von Graphit (U ~ MeV!) → Altersbestimmung von bis zu 100.000 Jahren!
Beispiel:
Turiner Grabtuch (1988 Alter durch AMS bestimmt auf ~ 1300 n. Ch.)
20
1.4 Detektor I
Auswahl: Instrument, kombiniert mit dem geeigneten Analysator-System
Dynamik: Totalionenstrom TIC 10-9-10-18 A → Verstärkungsfaktor 106 - 8
Faraday-Auffänger („Faraday Cup“ FC):
Ion+ oder Ion-
e-
10-100 MOhm
Isotopenratio Massenspektrometrie (IRMS):
Einfach fokussierende Sektorfeldgeräte mit Detektoren bei festen Radien
→ Nachweis von Isotopenverhältnissen (2H/H, 13C/12C, 15N/14N, 18O/16O)
Beispiel:
Tequila (Agave: C3 → 1.080 % 13C, Zuckerrohr: C4 → 1.095 % 13C)
Blaue Agave
Tequila
21
Zuckerrohr
Sekundärelektronenvervielfacher („Multiplier“ SEV):
Mehrstufen SEV (10-20 BeCu Dynoden), Channeltron (Pb dotiertes Glas)
-3 kV
0 kV
Ion+
1 e- → ~ 3 e- → ...
- 3 kV
0 kV
Konversionsdynode (Post Acceleration Detektor PAD):
Konversion negativer Ionen → bessere Detektion
Nachbeschleunigung aller Ionen → hohe Massen
Ion- oder Ion+
Detektorspalt
Ion+ oder e0 kV
+/-8-30 kV
Mikrokanalplatte („Array Detektor“, Microchannelplate MCP):
Empfindlichkeit x 100 (Detektion gleicher Ionen)
Schnellere Messungen (ortsabhängige Detektion)
→ Sektorfeldgerät in EB Konfiguration
→ Flugzeitmassenspektrometer (TOF)
22
2. Fragmentierungen
Allgemeine Regeln:
Fragmentierungen sind Resultat gleichzeitig ablaufender Ionenreaktionen
→ Antrieb ist Bildung stabiler Ionen/Neutralteilchen (Stevenson Regel)
Ionisierungsvorgang (~ fs) ist schneller als Molekülschwingungen (~ ps)
→ Ionenstruktur entspricht Molekülstruktur (Franck-Condon-Prinzip)
Energieverteilung im Ion ist schneller als die folgende Fragmentierung
→ Fragmentierung ist nur von der Ionenenergie und Ionenstruktur (Zahl
der Schwingungsfreiheitsgrade) abhängig (Quasi-Equilibrium-Theorie)
Formalismus:
Konzept der lokalisierten Ladung: Wahrscheinlichkeit +.: n > π > σ
Anzeige einer delokalisierten Ladung: [Molekül]+. oder Molekül
+.
: Radikalkation (odd electron OE)
+
: Elektronen Bewegung
+.
: Kation (even electron EE)
: Elektronenpaar Bewegung
23
2.1 Radikal induzierte Spaltungen
σ-Spaltung (σ):
Spaltung von nicht aktivierten σ-Bindungen:
(Radikalkation → Kation)
σ
Folgereaktion kann Neutralteilchen Verlust (NV) sein:
(Kation → Kation)
NV
Homolytische Bindungsspaltung ist zu energieaufwendig!
(wenn das Radikal einmal weg ist, kommt es nicht wieder)
→ „Even Electron Rule”: EE Ionen erzeugen nur EE Fragmente
24
Alkane zeigen charakteristisches Muster (Massendifferenzen von m/z 14):
Beispiel: n-Tetradecan (M 198 u)
%
M+.
m/z
Verzweigungen führen zu stabileren sekundären und tertiären Ionen:
Beispiel: n-Hexadecan (M 226 u)
%
5-Methylpentadecan (M 226 u)
%
m/z
m/z
25
Einzelne Doppelbindungen erzeugen um m/z 2 verschobene Peaks:
Beispiel: 1-Hexadecen (224 u)
%
m/z
Fluorierte Kohlenwasserstoffe zeigen ähnliche Muster:
Beispiel: Perfluorkerosin (PFK)
%
m/z
σ
[CF3-(CF2)m-(CF2)n-CF3]
CF3-(CF2)m+ - .(CF2)n-CF3
+.
Anwendung: Referenz für EI Kalibrierung und Massenfeinbestimmung
(exakte Masse < nominelle Masse, hoher Massenbereich: 69-1017 u)
26
α-Spaltung (α):
Spaltung der α-Bindung zu Heteroatomen oder Doppelbindungen:
(Radikalkation → Kation)
X: O, NR, ...
α α
Y: OR, NRARB, CRA=CRBRC, Aromat, ...
α
α
Folgereaktion kann auch hier NV sein (manchmal
so schnell, dass das α-Fragment nicht sichtbar ist):
α
NV
(NH statt O → - CNH)
Spaltung der α-Bindung zu einem sekundären Heteroatom:
Diethylether
α
m/z 74
Oxonium-Ion
m/z 59
27
Spaltung der α-Bindung zu einem primären Heteroatom:
Beispiel: 1-Hexylamin (M 101 u)
α
%
m/z
1-Hexylamin
α
m/z 101
Immonium-Ion
m/z 30
Bei unterschiedlichen α-Bindungen erfolgt bevorzugt die Abspaltung von:
OR > R > NR2 > H
α
α
„Alkylregel”: Homologe spalten den größeren Alkylrest bevorzugt ab
α
Oxonium-Ion
Ethylbutylketon
28
R = H → Quasimolekülion [M-H]+ (wenig intensiv wegen Alkylregel!)
Beispiel: Methanol (M 32 u)
α
%
m/z
α
Methanol
[CH3OH]
[CH2=OH]+
+.
Oxonium-Ion
.
-H
m/z 32
m/z 31
Allylspaltung (Al):
α-Spaltung zu einer Doppelbindung (Radikalkation → Kation):
EI
Al
Beispiel: 1-Hexen (M 84 u)
Al 41
56
%
28
69
m/z
29
Wasserstoffumlagerung (WU) → „Distonisches Radikalkation“
→ „Remote Site Fragmentation“
Al
WU im Radikalfragment →
m/z 41
nach außen reine σ-Spaltung
σ (WU)
m/z 55
WU + NV
σ (WU)
m/z 56
m/z 69
WU + NV
m/z 42
WU + NV
m/z 28
Bei unspezifischen Wasserstoffumlagerungen → chemische Fixierung →
Fragmente geben Hinweise auf ursprüngliche Position der Doppelbindung
chemisch
Ketal
massenspektrometrisch
Fragment A
α
α
Fragment B
30
Benzylspaltung (Bz):
α-Spaltung zu einem aromatischen System (Radikalkation → Kation):
m/z 91
Bz
Tropylium-Ion
m/z (90+R)
Es kommt zu Neutralteilchen Verlusten, die typisch für Aromaten sind:
Beispiel: Toluol (M 92 u)
Bz
%
Bz + 2NV
Bz + NV
m/z
Bz
NV
NV
Toluol
aromatisch!
m/z 92
m/z 91
m/z 65
31
m/z 39
Benzylspaltungen sind auch charakteristisch für Heteroaromaten:
Thiophenderivat
Bz
Thiopyranyl-Ion
(aromatisch!)
m/z 97
Bei der α-Spaltung in zyklischen Systemen kommt es zu einer
Wasserstoffumlagerung vor der eigentlichen Fragmentierung:
Cyclohexanon
α
m/z 98
WU
sechsgliedrig!
α
Mesomerie!
m/z 55
Die Reaktion geht von dem Radikal und nicht der Ladung aus
→ die α-Spaltung ist eine sog. „Radikal induzierte Spaltung”
Die Tendenz α-Spaltungen zu initiieren folgt den ladungsstabilisierenden
Eigenschaften der „Heteroatom“ Gruppe (siehe Tabellen in der Literatur)
→ α-Wahrscheinlichkeit: N > S, I, O, π-Aromat, π-Allyl, R . > Br, Cl > H
32
McLafferty Umlagerung (Mc):
β-Spaltung mit gleichzeitiger Wasserstoffumlagerung:
(Radikalkation → Radikalkation / Kation → Kation)
WU
α
Die Ladung verbleibt im Normalfall am ursprünglichen Ort
Mc
konzertierte Variante
Seltener bewegt sich die Ladung zu dem anderen Fragment
Achtung: Auf McLafferty Umlagerungen folgt oft Keto-Enol-Tautomerie!
Beispiel: Benzoesäurepropylester (M 164 u)
Mc
m/z 164
m/z 122
Wasserstoffübertragung von Carbon- oder Sulfonsäuren
führt zur Abspaltung von CO2 und SO2 Neutralteilchen!
33
Für eine McLafferty Umlagerung sind keine Heteroatome nötig:
Mc
1-Hexen
(siehe Seite 29)
m/z 84
m/z 42
Sie funktioniert auch an Aromaten und Heteroaromaten
(siehe z. B. auch m/z 82 beim Histamin in Kapitel 3.2):
Beispiel: n-Butylbenzol (M 134 u)
Bz
%
Mc
m/z
Bz
m/z 91
Mc
m/z 134
34
m/z 92
Retro Diels Alder Reaktion (RDA):
Zweifache α-Spaltung in einem zyklischen Doppelbindungssystem:
(Radikalkation → Radikalkation / Kation → Kation)
α
α
RDA
Die Ladung verbleibt im Normalfall im Dien-, seltener im En-Teil
Beispiel: 4-Phenylcyclohexen (M 158 u)
104 RDA
%
m/z
RDA
m/z 158
m/z 104
RDA aus Übergangszustand:
RDA
35
2.2 Ladungs induzierte Spaltungen
Induktive Spaltung (i):
Spaltung der direkten Bindung zu einem Heteroatom:
(Radikalkation → Kation)
i
X: F, Cl, Br, I, OR, ...
Die Tendenz zur i-Spaltung steigt mit F, Cl, Br, I > O, S >> N, R
Beispiel: Methanol (M 32 u)
i
[CH3OH]
%
CH3
+.
i
+
- .OH
m/z
Jede α-Spaltung hat eine i-Alternative, in der die Ladung am anderen
Rest bleibt, wegen der Ladungsbewegung ist das unwahrscheinlicher
i
36
Die Reaktion geht von der Ladung und nicht dem Radikal aus
→ die i-Spaltung ist eine sog. „Ladungs induzierte Spaltung”
Die i-Variante zur Benzylspaltung ist die seltenere Phenylspaltung:
i
(X auch H)
NV
m/z 77
m/z 51
nicht aromatisch
(sp2 orthogonal)
Iod kann auch positiv geladen abgespalten werden (quasi σ-Spaltung)
σ
m/z 127 (Iod+)
Chlor und Brom zeigen typische σ + U (Umlagerung) Ringschlüsse:
σ+U
σ+U
X: Cl
X: Br
m/z 91
m/z 135
X: Cl
X: Br
m/z 105
m/z 149
Beispiel: 1-Chlordecan (M 176 u)
σ+U
%
σ+U
m/z
37
Eliminierung (El):
i-Spaltung mit Wasserstoff Umlagerung zur Abgangsgruppe:
(Radikalkation → Radikalkation):
WU
i
X: F, Cl, Br, I, OR, ...
WU
i
Ist X ein Hydroxylrest kann es zur Wasser Abspaltung kommen
Achtung: Eliminierung erfolgt auch aus tautomeren Strukturen!
Beispiel: Ethylacetat CH 3CO2CH2CH3 (M 88 u)
100
43
%
El (- H2O)
61
40
70
60
88
80
100
m/z
WU
CH3-C(=O)-O-CH2CH3 ↔ CH2=C(-OH)-O-CH2CH3
El
+.
CH2=C(- OH)-O-CH2CH3 → CH2=C+-O-CH2CH2. + H2O
38
Tautomerie
α-Spaltung, i-Spaltung und Eliminierung stehen in Konkurrenz:
i
El
α
Beispiel: 1-Hexanol (M 102 u)
El + NV + α
El + NV
α
%
El + α
El
σ
m/z
m/z 73
m/z 69
σ
α
WU
i
m/z 84
α
m/z 31
α
m/z 43
39
NV
m/z 56
Onium Reaktion (On):
i-Spaltung mit Wasserstoff Umlagerung von der Abgangsgruppe:
(Kation → Kation / sehr selten Radikalkation → Radikalkation)
On
X: NR, O, PR, S, ...
Alkylrest >= Ethyl!
On
X: NR2, OR, ...
Beispiel: 1-N-Ethylpentylamin (M 101 u)
α2
%
α + On
α1
m/z
m/z 86
α1
On
m/z 30
m/z 101
^
α2
On
m/z 58
40
On erzeugt das typische Ion von Phthalat-Weichmachern bei m/z 149:
α
U
On
m/z 149
Beispiel: Diethylhexylphthalat (DEHP, M 390 u)
149
%
OO
O
O
167
279
(390 M+.)
m/z
Beispiel: Ethylacetat CH3CO2CH2CH3 (M 88 u)
100
43
%
On
61
40
60
M+.
70
m/z
88
80
100
WU
CH3-C(=O )-O-CH2CH3 ↔ CH3-C(-OH)=O+-CH2CH2. „O-Tautomerie“
On
.
+
CH3-C(-OH)=O -CH2CH2 → CH3-C(-OH)=O+-H + .CH=CH2
+.
41
Neutralteilchen Verlust (NV):
i-Abspaltung von Neutralteilchen ohne Wasserstoffumlagerung
(z. B. H2, HX, CO, CNH, C2H2, C2H4)
NV ist eine typische Folgereaktion von:
σ-Spaltung (- C2H4)
α-Spaltung (- CO, - CNH)
Aromaten Abbau (- C2H2)
NV aus ungesättigten zyklischen Systemen unter Ringverkleinerung:
α
NV
- CO
Aus Heterozyklen wird beim NV bevorzugt das Heteroatom abgespalten:
NV
+.
Isochinolin
N
+.
- HCN
m/z 129
m/z 102
42
Aus Aromaten erfolgt NV nach Wasserstoff Umlagerung zum Ring:
Beispiel: Anilin (M 93 u)
WU + NV
%
WU + NV + Al
m/z
WU
m/z 93
NV
m/z 93
Al
m/z 66
m/z 65
Beispiel: Cyanodicarbonylcyclopentadienyleisen(II)-Komplex
56 Fe+
O
O
Fe
N
%
147 [M-2xCO]+.
[M-2xCO-CN.]+
65 Cp+
121
m/z
43
175 [M-CO]+.
203 M+.
Isomerfragmentierung:
Racemate und Enantiomere zeigen immer gleiche Massenspektren
Diastereomere und geometrische Isomere (cis/trans, E/Z) können(!)
durch Nachbargruppeneffekte verschiedene Massenspektren zeigen
Nachbargruppeneffekte:
Spezifische Fragmentierung in Nachbarschaft funktioneller Moleküle
→ z. B. McLafferty, Eliminierung → „ortho Effekte” / „peri Effekte”
Beispiel: m-Nitroanilin (M 138 u)
65
92
%
81
108
m/z
i
WU + NV
m/z 92
m/z 65
m/z 138
U
i
NV
m/z 108
44
m/z 81
Beispiel: o-Nitroanilin (M 138 u)
65
%
92
81
108
121
m/z
WU
m/z 138
Bz
Radikalbewegung
m/z 121
2.3 Derivatisierungsreaktionen
Einführung oder Änderung von funktionellen Gruppen vor der Messung
Erhöhung der Verdampfbarkeit:
Methylierung (-CH3) oder Silylierung (-Si(CH3)3) polarer Gruppen
(außer für GC/MS nicht mehr wichtig wegen neuen Ionisierungen)
Schutzgruppen in der Peptidchemie fragmentieren meistens schnell (z. B.
t-Butyloxycarbonyl „BOC“ t-Bu-O-CO, Benzoylcarbonyl „Z“ Bz-O-CO)
45
Änderung des Fragmentierungsmusters:
Reaktive Gruppe (Ethylenacetal, Dimethylamino) erzwingt gezielte
Fragmentierung → Fixierung von beweglichen Doppelbindungen
(nicht mehr wichtig wegen NMR, Einzelheiten siehe Lehrbücher)
Unreaktive Gruppe (2H, 13C, Methyl, Silyl) verschiebt spezifische Signale:
„Shift Technik” → Quantifizierung (Markierungsgrad siehe Lehrbücher)
Problem: M+1 Signale in deuterierten Lösungsmitteln (z. B. nach NMR)
Beispiel: n-Decansäure (M 172 u)
Mc
WU + WU + α
%
σ
m/z
Beispiel: n-Decansäuremethylester (M 186 u)
(60+14)
%
(73+14)
(129+14)
m/z
46
155
2.4 Praktische Vorgehensweise
1. Bibliothekssuche durchführen (Computer oder Literatur)!
2. Identifikation des Molekülpeaks: Peak bei größtem m/z?
a) Quasimolekülpeak kann falsche Molekülmasse vortäuschen, z. B.:
M+H2 (Chinone), M+H (Amine, Nitrile), M-H (Amine, Nitrile, α -H.!)
M-H2 (Hydrochinone, primäre Alkohole), M-H2-H (primäre Alkohole)
Quasimolekülpeaks durch andere Ionisationen ausschließen (LEI, CI)
b) Isotopenmuster und Summenformel (durch Hochauflösung) stimmig?
→ Sind Elemente aller Fragmente auch im Molekülpeak vorhanden?
c) Doppelbindungsäquivalente (DBÄ, R+D) der Summenformel stimmig?
DBÄ (CxHyNzOn) = x – 0.5 y + 0.5 z + 1 → Molekülpeak ganzzahlig
(Si = C, X = H, S = O, P = N, und je +1 für höhere Oxidationsstufen)
Fragmente/Wasserstoffaddukte können .5 ergeben → DBÄ abrunden
d) Mehr ungerade Fragmente → M vermutlich gerade
Mehr gerade Fragmente → M vermutlich ungerade
(weil Radikalkation → Kation Fragmentierungen häufiger sind
als Kation → Kation und niemals Kation → Radikalkation!)
47
e) Abstand zu Fragmentionen: Loch bei M-4 → M-14 und M-21 → M-25
M +/- 14: Homologe
(Unterschied -CH2-)
%
m/z
3. „Fragmentierungs-Haken“ (R−∫−R) durch logische Bindungen ziehen
und Fragmentmassen in beide Richtungen (+/- 2 H) darüber schreiben
→ Abspaltungen vom Molekülion aus sind am aussagekräftigsten
→ nicht wie beim NMR Signalen potentielle Strukturen zuordnen
4. Fragmentierungen durchführen (Massendifferenzen siehe Lehrbücher)
→ Ladung lokalisieren (Heteroatome/π-Systeme), α-Bindungen suchen!
→ Doppelbindungen/H-Atome in 6-er Ringstellung (El/Mc) suchen!
→ Fragmentierungen aus tautomeren Molekülstrukturen überdenken!
→ Folgereaktionen aus nicht sichtbaren Fragmentionen kontrollieren!
→ Bei Wasserstoffumlagerungen alle Wasserstoffe explizit zeichnen!
→ Fragmentierungsreihen mit mehr als drei Folgeschritten sind selten!
→ Pro Molekül gibt es immer nur eine Ladung und/oder ein Radikal!
→ Sind gleiche Fragmente aus verschiedenen Positionen abspaltbar
entscheidet die Triebkraft der funktionellen Gruppe (α versus i)!
48
49
3. Fortgeschrittenes
3.1 Probeneinlass II
Gaschromatographie (GC):
Aufbau:
Trägergas
Injektor
Detektor (MS)
Säule
Säulenofen
50
Trägergas: ~ 1 ml/min Helium → gasförmige mobile Phase
(Trennleistung: Wasserstoff > Helium >> Stickstoff)
Injektor (Aufgabesystem): Split/Splitlos (SSL), Cold-on-Column (CoC)
Headspace (HS), Pyrolyse (Py), Temperaturprogrammiert (PTV)
Spritze
Trägergas
Septum (Silikon)
Split/Splitlos (SSL)
Septenspülung
Split („Verdünnung der Probenlösung“)
Nadel
Liner (Quarzglas)
Injektionsvolumen: 0.1-30 µl (üblich 1 µl)
mittels Mikroliterspritze und Autosampler
Säule
Injektortemperatur: -50-400 °C (üblich ~ 200 °C)
Säule: Quarz Kapillarsäule (10-100 m Länge, 0.1-0.5 mm Durchmesser)
mit 0.1-0.5 µm innerer Beschichtung → flüssige stationäre Phase
unpolar:
z. B. Dimethylpolysiloxan [-O-Si(CH3)2-]n
polar:
Polyethylenglykol [-O-CH2-CH2-]n „Carbowax”
GC/MS Phasen sind meist chemisch gebunden → weniger „Säulenbluten“
51
Säulenofen: Heizbar RT-500 °C (+/- 0.1 °C), Heizrate 0.1-100 °C/min
Chromatogramm ohne Temperaturprogramm
Chromatogramm mit Temperaturprogramm
Beispielprogramm: (Messdauer ~ 30 min, inklusive GC Abkühlen)
50 °C (2 min) → 300 °C (10 min) mit 25 °/min auf 25 m GC-Säule
↑ „Totzeit“ → Retentionszeit der Lösungsmittelpeaks
Kopplung zum Massenspektrometer:
Probe gasförmig (Gase messbar!) und Trägergasstrom gering für
Vakuumsystem (~ 0.25 mm Säule) → geheiztes Kopplungrohr
(auf ~ GC Endtemperatur) → Säule ragt bis in die Ionenquelle
→ geeignet für Gase, Flüssigkeiten und flüchtige Feststoffe
Vorteil:
Bestmögliche Trennung bei sehr guter Kompatibilität zum MS
Nachteile:
Schwer flüchtige Substanzen (~ > 400 u) → Derivatisierung der Probe
Proben Zersetzung und Reaktionen im Injektor → anderer Injektor
Säuren und Basen zersetzen Säule → pH Wert (Hydrohalegonide!)
Zerstörung der Säulen durch Hochheizen → „Säulenbluten“
52
Beispiel: Nachweis von Kokain aus einer Haarprobe
Peak überladen (fronting)
Peak reaktiv (tailing)
%
Säulenbluten
TIC Chromatogramm
Kokain
%
Ionenchromatogramm
von m/z 303 (M+.)
Retentionszeit (min)
EI-Massenspektrum von Kokain:
82
100
O
N
182
%
H
O
O
H
50
O
94
105
42
51
0
15
10
30
50
303
122
59 68
70
90
110
130
152 166
150
170
198
190
272
210
230
250
270
290
m/z
→ Nachweis durch Bibliotheksspektrum und GC-Retentionszeit
→ Quantifizierung in SIM mit Kokain-d3 als internem Standard
53
310
Flüssigkeitschromatographie (LC):
Aufbau:
Injektor
Säule
Detektor
Pumpe
Probenschleife
Mehrwegeventil
Fluss zur Säule
Laufmittel
Laufmittel:
„Normale Phase” z. B. Hexan/Propanol
„Reverse Phase” z. B. Wasser/Acetonitril
(0.1-1 % Ameisensäure) → üblich in LC/MS
Pumpe:
0.1-10 ml/min Laufmittel (isokratisch)
oder Laufmittel Gradient (z. B. 50/50
Wasser/Acetonitril → 100 % Acetonitril)
< 200 bar High Performance (HPLC)
< 1000 bar Ultra Performance (UPLC)
Injektor: Mehrwegeventil mit Probenschleife festen Volumens (1-100 µl)
54
Säule: Stahlsäule 2-80 cm Länge, 2-50 mm Innendurchmesser gepackt mit
fester/flüssiger stationärer Phase: Kieselgel oder Polymer
Partikelgröße 1-50 µm
Porengröße 1-500 nm
Adsorption
Größenausschluss
(Kieselgel
(Gel Permeations
unbehandelt)
Chromatographie,
GPC)
Ionenaustausch (Ionen(austausch)chromatographie IEC, IC)
Kationenaustausch
Alanin
Laufmittel: z.B. CH3SO3H
Anionenaustausch
Gegenionen
Laufmittel: z.B. NaOH
Detektion: Leitfähigkeit
Phenol
vorher Ionensuppressor
55
Verteilung: z. B. Zyanide, Alkane
Affinität: z. B. Rezeptoren
unpolares
polares
Laufmittel
Laufmittel
-(CH2)3CN
-(CH2)17CH3 „RP18“
normale Phase
reverse Phase
Tipps und Tricks:
Verstopfung → Filter/Vorsäule
Luftblasen → Laufmittel entgasen
Probe in Acetonitril rutscht bei Wasser durch → Lösungsmittel beachten!
Detektor:
z. B. UV/VIS-Detektor (Photodiodenarray PDA) → vorgeschaltet zu MS
Problem: Lichtempfindliche Verbindungen werden vor dem MS zersetzt!
Kopplung zum Massenspektrometer:
Laufmittel erzeugt zu viel Gasbalast für Vakuumsystem (~ 2 mm Säule)
→ Trennung von Laufmittel und Probe (nur flüchtige Puffer benutzen!)
1) Trennung vor der Ionisierung: Particle Beam Interface (EI/CI)
2) Trennung nach der Ionisierung: Atmosphärendruck Ionisation
56
Particle Beam:
Desolvatationskammer (70 °C)
Momentumseperator
Nebulizer (30 °C)
Überschallflug
zur Ionenquelle
Blitzverdampfung
an der Quellenwand
1 mbar 10 mbar
zu Vorvakuumpumpen
Laufmittelzufuhr
Nebulizergaszufuhr (He, N2)
Partikelbildung in der Desolvatationskammer:
Partikel
Tropfen
(1 μm)
(100 μm)
Cluster
Mikrotropfen
Probleme:
Substanzverluste im Momentumseperator → schlechte Empfindlichkeit
Matrixeffekte durch Partikelzusammenlagerung → schlechte Dynamik!
Probenzufuhr ohne Trennung:
Flussinjektions Analyse (FIA): Proben Injektion in HPLC Laufmittelfluss
Direktinfusions Analyse (DIA): Proben Zufuhr durch eine Spritzenpumpe
57
Beispiel: PB/EI LC/MS des Methanol Extraktes eines Zahnkomposites
BIS-GDMA (Basismonomer)
BIS-GMMA
%
TEGDMA
BIS-IGDMA
Koffein
BIS-GTMA
Zeit (min)
Koffein = Standard
EI-Massenspektrum von Triethylenglykoldimethacrylat
(TEGDMA, M 286 u, Komonomer)
113
100
69
O
%
O
50
O
O
41
O
O
0
29
10
30
45
50
86
100
58
70
90
143
110
130
172
150
170
200
190
210
230
250
270
290
m/z
Anwendung:
Schlecht gelegte Kompositfüllungen verlieren Restmonomere, die den
Zahnnerv angreifen können → Analyse extrahierbarer Restmonomere
(Additive wie Photoinitiatoren, Koinitiatoren, Photostabilisatoren und
Inhibitoren sind kleiner und deshalb besser durch GC/MS zu erfassen)
58
3.2 Ionenquelle II
Chemische Ionisation (CI):
Ionisation gasförmiger Moleküle durch Ion-Molekül-Reaktionen
→ Chemische Methode für flüchtige Substanzen (M bis 1500 u)
EI mit Reaktandgas (G) im Überschuss (1000/1) → Plasma (10 -1 mbar)
Quellentemperatur niedriger, Elektronenenergie höher (Durchdringung)
Protonentransfer:
M + [G+H]+ → [M+H]+ + G
M + [G-H]+ → [M+H]+ + [G-2H]
Bedingung:
Protonenaffinität: PA (M) > PA (G) → Quasimolekülion [M+H]+
PA (M) ~ 6-10 eV, PA (G): CH4 5.7 eV (Methan)
C4H8 8.5 eV (Isobutan), NH3 8.8 eV (Ammoniak)
Ion-Molekül-Reaktionen + Stoßstabilisierung mit Gas:
Überschussenergie < 5 eV → wenig Fragmentierung!
CI liefert Quasimolekülionen und die Molekülmasse, auch wenn kein
Molekülpeak im EI-Massenspektrum sichtbar ist: „Sanfte Ionisierung“
59
Beispiel: Histamin (M 111 u)
Entsteht in Lebensmitteln durch Reifungsprozesse
z. B. in altem Fisch → Grund von Fischvergiftung
100
100
82
112 [M+H]+
%
%
M+ .
111
50
m/z
50
100
EI-Massenspektrum (70 eV)
m/z
100
CI-Massenspektrum (Isobutan)
Reaktandgas-Ionen:
Ammoniak:
100
NH3+. + NH3 → NH4+ + NH2.
m/z 18 schwache Säure
18 NH 4+
35 (NH 3 ) 2 H+
%
NH3 + NH4+ → (NH3)2H+
Ammoniak
(10-1 mbar)
m/z 35 Nebenprodukt
20
m/z
40
Spezielle Anwendung von Ammoniak CI:
Bestimmung austauschbarer Wasserstoffe (x) mit ND 3 → [M+xD+D]+
60
Methan:
100
16 CH4 +.
100
17 CH5 +
29 C2 H5 +
Methan
(10-5 mbar)
%
20
m/z
%
Methan
(10-1 mbar)
40
20
m/z
40
CH4+. + CH4 → CH5+ + CH3.
m/z 17 starke Säure
CH4+. → CH3+ + H.
CH4 + CH3+ → C2H5+ + H2
m/z 29 Nebenprodukt
Isobutan:
100
100
(CH3 )2 CH+ 43
(CH 3 )3 C+ 57
Isobutan
(10- 1 mbar)
%
%
Isobutan
(10-5 mbar)
(CH3 )2 CH+
43
+.
M
58
20
m/z
40
20
(CH3)3CH+. → (CH3)2CH+ + CH3.
m/z 43 Nebenprodukt
(CH3)3CH + (CH3)2CH+ → (CH3)3C+ + (CH3)2CH2
m/z 57 mittelstarke Säure
61
m/z
40
Selektivität:
Reaktandgas erzeugt spezifische Ionisierung und gezielte Fragmentierung
Beispiel: Lavandulolacetat (M 196 u, Duftstoff)
CI (Methan)
137
%
197 [M+H]+
m/z
CI (Isobutan)
137
197 [M+H]+
%
m/z
CI (Ammoniak)
197 [M+H]+
214 [M+NH4]+
%
137
m/z
62
Elektrophile Addition: M + [G+H]+ → [M+G+H]+
M + F+ → [M+F]+
Besonders bei CI Nebenprodukten: [M+NH 4]+, [M+C3H7]+, [M+C2H5]+
Anion Abstraktion:
M + G+ → [M-A]+ + [G+A]
A: Anion
Typisch für Alkane bei Methan CI: M + C2H5+ → [M-H]+ + C2H6
Ladungsaustausch:
M + G+. → M+. + G
IE (M) ~ 7-14 eV
Bedingung: Rekombinationsenergie RE (G+.) > IE (M) → M+.
RE: He+. 24.6 eV (GC), N2+. 15.3 eV (Luft), CO2+. 13.8 eV (Luft)
Überschussenergie > 5 eV → CI Spektrum entspricht EI Spektrum!
Probleme:
Neutralteilchenabspaltung wird forciert (z. B. H2O, NH3) → kein [M+H]+
ACE (Alternierend CI + EI) → EI+CI-Kombi-Ionenquelle
→ hohe Probenkonzentration bei EI → „Selbst-CI“
→ falsches Isotopenmuster, falsche Molekülmasse!
Erkennung am Messverlauf:
M+. < [M+H]+
%
M+. > [M+H]+
M+. > [M+H]+
Zeit (min)
63
Negative Chemische Ionisation (NCI):
Ion-Molekül-Reaktionen: Reaktandgase: CH2Cl2 (Cl-), NO/CH4 (OH-)
Protonentransfer:
M + G- → [M-H]- + [G+H]
Nukleophile Addition:
M + G- → [M+G]-
Kation Abstraktion:
M + G- → [M-Y]- + [G+Y]
Ladungsaustausch:
M + G- → M- + G
Y: Kation
Elektroneneinfang NCI: Reaktandgase: Methan, Isobutan, Ammoniak
e- + G → e- (thermisch: 0-2 eV) + G
e- (thermisch) + M → M- (angeregt)
M- (angeregt) + G → M- (thermisch)
Vorteile:
Hohe Empfindlichkeit: Ionenausbeute NCI ~ EI ~ 10 x (P)CI
Hohe Selektivität: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK),
Halogen-, Nitro- und Phosphat-Verbindungen (Langlebige Organische
Schadstoffe, POP): Dioxine, Pflanzenschutzmittel, Flammschutzmittel
→ Umwelt- und Nahrungsmittelanalytik (üblich ist GC/NCI-HRAM)
Nachteile: temperaturabhängig, druckabhängig (Stoßstabilisierung)
64
Atmosphärendruck Chemische Ionisation (APCI):
Probenlösung wird versprüht, verdampft und durch eine 1-2 kV
Koronaentladung ionisiert → Quasimolekülionen [M+/-H]+/(selten: Ladungsaustausch M+./M-, Clusterionen [2M+/-H]+/-)
Koronaentladung
Nebulizerheizer (200-600 °C)
„Stickstoffvorhang“
Skimmer
0.2-2 ml/min
Nebulizergas (N2)
Koronanadel (1-2 kV)
Vakuumpumpe
Alternative zum Stickstoffvorhang: geheizte Kapillare
Mechanismus:
1. Chemische Ionisation mit Laufmitteldampf als Reaktandgas (siehe CI)
2. Ladungsrückstand Ionisation (analog Particle Beam, aber mit Ladung):
Tropfen
Ion
Mikrotropfen Cluster
65
Beispiel: APCI von Reserpin (M 688 u, Alkaloid, Blutdrucksenker)
689.6 [M+H]+
%
1218.3 [2M+H] +
m/z
APPI (Atmosphärendruck Photo Ionisation):
APCI mit photochemisch ionisiertem „Dopant“ (z. B. Toluol), sozusagen
als Reaktandgas, im HPLC Laufmittel → besser für unpolare Substanzen
APCI, APPI: „sanfte Ionisierung“ → Fragmentierung durch SID/ CID
Skimmer Induced Dissociation (SID):
Fragmentierung der Quasimolekülionen im Skimmerbereich durch Stöße
mit Laufmittelmolekülen durch entsprechend gesetztes Skimmer-Potential
Problem:
Proben Flüchtigkeit notwendig (M bis 1500 u, nur flüchtige Puffer!)
66
Elektrospray Ionisation (ESI):
Probenlösung wird aus einer Quarz/Metall Kapillare unter Hochspannung
von 1-5 kV versprüht → Quasimolekülionen [M+/-nH]n+/- mit n: 1-100 !
→ M bis 100.000 u (Adduktionen [M+/-Y)]+/-, Clusterionen [2M+/-H]+/-)
„Stickstoffvorhang“
Ionspray
0.1-1 ml/min (Nebulizergas N2)
ESI
1-100 μl/min
Skimmer
mikro-ESI 0.1-1 μl/min
Nanospray 10-1000 nl/min
Vakuumpumpe
Beispiel: ESI von Pferde-Myoglobin (M 16951 u, roter Muskelfarbstoff)
[M+16H]16+
[M+15H]15+
[M+11H]11+
z=1
%
m/z
m/z
%
z=2
m (!) „Dekonvolution“
67
m/z
Bestimmung der Ladungsanzahl:
z = (mz+1 - 1)/(mz+1 - mz) oder 13C Peaks bei Hochauflösung
~ pro 1000 u eine Ladung (abhängig von pH, 3D-Struktur)
Mechanismus:
„Taylor Konus“ → Ladungsverteilung bis zum „Raleigh Limit“ →
Tropfen (1-2 μm) → Laufmittel Verlust → „Coulomb Explosion“
(„Raleigh Limit“) → Mikrotropfen → Laufmittel Verlust → ... ↑
1. Ladungsrückstand: Ionen bleiben über (große Moleküle)
2. Ionenverdampfung: Ionen desorbieren (kleine Moleküle)
Ladungsdichte E ~ 10 6 V/m → Ionenstrom I ~ 10-7 - 10-8 A!
→ Ionisations-Ausbeute ~ 1/100 (vergleiche EI/NCI 1/1000)
(aber Verluste beim Eintritt ins Hochvakuum am Skimmer)
68
Desorption ESI (DESI):
ESI Nebel wird direkt auf Material gerichtet (z. B. Sprengstoffe, Drogen).
ESI Sprühkopf
Skimmer des MS
ESI, DESI: „sanfte Ionisierung“ → Fragmentierung durch SID/CID
Vorteil:
Beste Methode um polare Moleküle verschiedener Art zu erfassen
Nachteile:
Ladungskonkurrenz → fremd-Ionen stören (z. B. [Tetrabutylammonium] +)
Probe zu konzentriert → mehr Clusterionen ([2M+/-H] +/- und [2M+/-Y]+/-)
Addukte [M+/-Y(+X)]+/-: + ESI Y: NH4, Na, K, Ca, Mg X: Triethylamin
- ESI Y: Cl, Br, Formiat, Acetat → Entsalzen!
Trifluoressigsäure (TFA): + ESI: Ionenpaarbildung mit Ionen der Probe
- ESI Ladungskonkurrenz → Ameisensäure
69
Fast Atom Bombardment (FAB):
Probe wird auf einem „Target“ in „Matrix“ gelöst und durch Beschuss mit
hochenergetischen Teilchen direkt aus der kondensierten Phase ionisiert.
Atom- oder
Ionenstrahl
„Selvedge Region“
(heiße Stoßkaskade)
Probe in
Matrix
Kupfer/Stahl Target
kalte EI-Quelle
Primärteilchen: 5-10 kV schnelle (↑) Xenon Atome (M 132 u)
Erzeugung durch Xe Ladungsaustausch in der „FAB Kanone“:
Xe + e- → Xe+. + 2 e-
Xe+. → Xe+.↑
Xe+.↑ + Xe → Xe↑ + Xe+.
Fast Ion Bombardment (FIB) = Liquid SIMS (Sekundär Ionen MS):
Primärteilchen: 20-40 kV schnelle Cäsium Ionen (M 133 u)
Erzeugung durch Heizen von CsI („Ionenkanone“) → Cs+↑
Vorteile: Strahl fokussierbar, kein Gasdruck, hohe Energie
70
Beispiel: FAB Spektrum von Leu-Enkephalin (M 555 u, Opioid)
[M+H]+
%
m/z
Mechanismus:
1) Vorgebildete Ionen werden desorbiert (Matrix pH abhängig!) → M +/2) Moleküle reagieren mit Matrix Ionen (erzeugt durch Stoßaktivierung)
→ Quasimolekülionen [M+/-Y]+/- ([M+/-2Y]2+/-, Molekülionen [M] +./-)
→ Clusterionen [2M+/-Y]+/- ([M+X+/-Y]+/-, Matrixcluster [nX+/-Y]+/-)
→ Fragmentionen F+/- (Na, K und NH4 Addukte zeigen hohe Stabilität)
Y: H (Na, K, NH4)
X: Matrix, n: 1-3
Säuren auch als Salz!
Matrix:
Zähflüssige schwer verdampfbare Flüssigkeit → z. B. Glyzerin (G)
3-Nitrobenzylalkohol (NBA), 2-Nitrophenyloctylether (aprotisch!)
→ Matrixverdampfung aus Clustern kühlt Substanz-Ionen
→ Matrixbeweglichkeit erneuert zerschossene Oberfläche
71
Matrixspektren:
+ FAB Spektrum von NBA
100
- FAB Spektrum von NBA
[X+H-H 2 O] +
100
154 [X+H]+
%
136
153 [X]-
[2X+H]+
307
[3X+H]+
289
460
200
m/z
[X-H2 O]-
%
135
[2X] 306
[3X]460
288
400
200
m/z
400
+ FAB Spektrum von Glyzerin:
[X+H]+ 93 (100%) [2X+H]+ 185 (50%) [3X+H]+ 277 (25%)
- FAB Spektrum von Glyzerin:
[X-H]- 91 (100%) [2X-H]- 183 (50%) [3X-H]- 275 (25%)
FAB, FIB: „sanfte Ionisierung“ mit Matrix Hintergrund bis ~ m/z 300
→ Ausschnittvergrößerungen wichtig (oder Matrix Signale abschneiden)
Probleme:
Schlechte Empfindlichkeit, Matrix Reaktionen möglich, oberflächenaktive
Stoffe stören (z. B. Silikone), LC Kopplung („Continuous Flow“ CF/FAB)
72
Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation (MALDI):
Probe wird in fester Matrix auskristallisiert und durch Beschuss mit einem
UV-Laser (seltener IR-Laser) direkt aus der kondensierten Phase ionisiert.
Schussposition „Spot“
wichtig → Mikroskop
Plasma
„Plume“
Probe in Matrix
Aluminium/Stahl Target
Laserpuls:
1-10 ns (~ 106 W/cm2) → 1-100 Schüsse → gepulster Analysator: TOF
Mechanismus:
analog FAB, aber keine Oberflächenerneuerung und keine Unterdrückung
→ Quasimolekülionen [M+/-Y]+/- ([M+/-2Y]2+/-, [2M+/-Y]+/-, [M]+. / -)
→ Clusterionen [2M+/-Y]+/- ([M+X+/-Y]+/-, [nX+/-Y]+/-)
→ Fragmentionen F+/- („In Source Decay“, Na Addukte sehr stabil!)
Y: H (Na)
X: Matrix, n: 1-2
Säuren fliegen auch als Salz!
73
Beispiel: MALDI von Rinder Insulin (M 5733 u, Blutzuckersenker)
5734 [M+H]+
%
2867 [M+2H]2+
m/z
Matrix:
Matrix muss Laser (N2 oder Festkörper) Wellenlängenbereich absorbieren
→ z. B. Sinapinsäure, 6-Azo-2-thiothymin (neutral), Anthracen (unpolar)
Laser
Absorption
Maximum
Laser
Laser
Minimum
Matrix
Probe
Wellenlänge
Wellenlänge
Matrix
Probe
Desorption
Reflektion
74
Wellenlänge
Matrix mit Probe
Desorption
Atmosphärendruck MALDI (APMALDI, Laserspray Ionisation LSI):
MALDI unter Atmosphärendruck → Aufbau analog API und MALDI
MALDI, APMALDI: „sanfte Ionisierung“ für M bis 500.000 u!
Probleme:
Substanz muss mit Matrix auskristallisieren, keine LC Kopplung möglich
Target Analyse (TA):
TA/FAB:
Probe wird auf einem einteiligen Metalltarget
(aus Kupfer/Stahl) in die Matrix gemischt und
mittels einer Schubstange ins Gerät eingebracht.
TA/MALDI:
Probenlösung wird auf einem mehrteiligen
Metalltarget (aus Aluminium/Stahl) mit der
Matrixlösung gemischt, durch Eintrocknen
auskristallisiert und ins Gerät eingeschleust.
75
3.3 Analysator II
Quadrupol (Q):
m/z = 5.7U/ω2r2
ω: Frequenzanteil, r: ½ Stababstand
U: Beschleunigungsspannung (10-20 V)
Hexapol, Octapol oder Flatpol:
Fokussierung und Transport (q)
Eigenschaften: ∆m < 5 ppm, R < 5.000 FWHM, Bereich < m/z 5.000
Ionenfalle (Trap T):
„elektrische Ionenfalle“
Lineare Ionenfalle (LT = Q als T)
Öffnungen in beiden Endkappen für Ionen Zufuhr aus der Ionenquelle und
Ausgang zum Detektor, Falle gefüllt mit 10 -4 mbar Helium (Fokussierung)
Eigenschaften: siehe Quadrupol, aber Raumladungseffekte
76
Flugzeit (Time of Flight TOF):
Lineares TOF
Detektor 1 (MCP) → höhere Massen
m/z = 2eUt2/l2
l: Strecke (1-2 m)
t: Flugzeit (~ μs)
U: 10-30 kV
Reflektron = Reflektor TOF
→ höhere Genauigkeit
→ höhere Auflösung
→ m/z < 50.000
Metastabile Ionen:
„Post Source Decay“
PSD
Driftrohr
Delayed
Extraction
Detektor 2
(MCP)
Eigenschaften: ∆m < 5 ppm, R < 50.000 FWHM, Bereich < m/z 500.000
Vorteile: Hoher Massenbereich, Ionisation gepulst → ideal für MALDI
77
Ionen Cyclotron Resonanz (ICR) = Fourier Transform (FT):
„magnetische Ionenfalle“
Magnetfeldstärke 5/7/9/12 Tesla
(~ 200/300/400/500 MHz NMR)
m/z = B/2πυ
υ: Ionenfrequenz
B: Magnetfeld
Messung:
Einfangen der Ionen (Trapping) durch eine Gleichspannung (pos./neg.)
→ Gleichgewicht zwischen magnetischer Kraft und Zentrifugalkraft →
Breitband Anregung (Excitation) aller Ionen → Ionen bewegen sich
in größere Umlaufbahnen → Spiegelstrom-Induktion (Detection) →
Fourier Transformation → υ → m/z (exakte Masse ohne Referenz!)
Abklingen (Decay) durch Kollisionen → Vakuum: ~ 10 -8 mbar
Eigenschaften: ∆m < 1 ppm, R < 1.000.000 FWHM, Bereich < m/z 5.000
Nachteil: Supraleitender Magnet braucht flüssiges Helium und Stickstoff
78
Orbitrap (OT):
„elektrostatische Ionenfalle“
m/z = k/υz2
+/- 3-5 kV
υ: Ionenfrequenz
k: Konstante
0V
Messung:
Injektion der Ionen → Oszillation in z-Richtung um die innere Elektrode
→ Gleichgewicht zwischen elektrostatischer Kraft und Zentrifugalkraft →
Spiegelstrom-Induktion → Fourier Transformation → υ → m/z (exakte
Masse ohne Referenz, aber auch ohne flüssiges Helium und Stickstoff!)
Abklingen (Decay) durch Kollisionen → Vakuum: ~ 10 -10 mbar
Eigenschaften: ∆m < 2 ppm, R < 500.000 FWHM, Bereich < m/z 5.000
Vorteil: annähernd ICR Eigenschaften bei deutlich geringeren Kosten!
Größenvergleich
79
Massenspektrometrie/Massenspektrometrie (MS/MS):
Massenspektrum
MS/MS Spektrum
Selektion
Ionisierung
CID
< 2 m/z →
keine Isotope
MS1: Selektion „Mutter Ionen“
MS2: Spektrum „Tochter Ionen“
Stoßaktivierung (Collision Induced Dissociation CID / Activation CA):
Die Fragmentierung des selektierten Ions beeinflussen:
Stoßgas → Stoßquerschnitt (He < N2 < Ar < Xe)
Stoßhäufigkeit (Druck 10-6-10-3 mbar)
Stoßenergie → Niederenergie (5-500 eV: Q, T, OT, FT)
Stoßquadrupol: viele Stöße, Fokussierung
→ Hochenergie (1-10 keV: EB/BE, TOF)
Stoßkammer: einzelner Stoß, hohe Streuung
80
Beispiel: 4-Hydroxytamoxifen (M 387 u, Östrogen-Rezeptor-Inhibitor)
[M+H]+
%
Massenspektrum
%
MS/MS Spektrum
(388@35 eV CID)
m/z
Anwendung: Analyse im Blutplasma bei Brustkrebs Therapie
Stoßexperimente (MS/MS Experimente):
Produkt-Ionen
MS1: Selektion MS2: Spektrum
Vorläufer-Ionen
MS1: Spektrum MS2: Selektion
Neutralverlust
MS1: Spektrum MS2: Spektrum mit neg. Differenz
Neutralanlagerung MS1: Spektrum MS2: Spektrum mit pos. Differenz
Spektrum (MS/MS) → Strukturaufklärung (Sequenzierung), Screening
Selected Reaction Monitoring (SRM) → Quantifizierung (Übergänge)
81
Tandemmassenspektrometer („Hybridgeräte”):
MS/MS im Raum (Niederenergie/Hochenergie)
„Triple-Quadrupol“
*: Stoßaktivierung
q: Stoßquadrupol (nur Fokussierung)
„Q-TOF“
QqOT
QqFT
T-OT
82
T-FT
Ionenfallen (T):
MS/MS in der Zeit (nur Niederenergie)
1. Isolierung („Einfangen“)
2. Selektion („Rauswurf“)
←←←←
3. Stoßaktivierung (CID mit Helium)
↑
4. Spektrum-Aufnahme, oder → → → →
Nachteile: keine Vorläufer-Experimente, keine Konsekutivfragmentierung
Vorteile: „MSn “ (MS2, MS3, …), Neutralanlagerung-Experiment möglich
Elektronen Transfer Zerfall (ETD) / Elektronen Einfang Zerfall (ECD):
Reduktion von [M+nH] n+ durch Elektronen (< 1 eV) zu Radikalkationen
[M+nH](n-1)+. → Zerfall mit anderen Fragmentierungen als bei CID!
Anwendung: Posttranslationale Peptid Modifizierungen bleiben erhalten
ETD: NCI mit Anthracen--Ionen durch NCI-Prozess (T)
ECD: Direkte Einstrahlung thermischer Elektronen (FT)
Protonen Transfer Reaktion (PTR)
Protonenabgabe an Anthracen--Ionen → Erniedrigung der Ladungsanzahl
Anwendung: Vereinfachung der MS/MS Spektren von Peptidmischungen
Infrarot Multiphotonen Zerfall (IRMPD)
MS/MS durch direkten Beschuss der Ionen mit IR-Laser → Zerfall (FT)
83
3.4 Anhang: nicht klausurrelevant
Feld Ionisation (FI):
Emitter bei 8-12 kV → inhomogenes elektrisches Feld → Gas Ionisierung
Feld Desorption (FD):
Probe auf Emitter bei 8-12 kV → direkte Desorption von Ionen
Wolfram Emitterfaden
(10 μm Durchmesser)
kalte EI-Quelle
Abbildung von der Firma Carbotec
Graphit Mikronadeln
(30 μm lang) „Whisker“
aus Benzonitril Pyrolyse
~ 2 mm
Mechanismus:
1) Elektronen Tunneln → M+.
Feldstärke: 108 V/cm
2) Kation Addition/Verlust → [M+/-Y] +/Feldstärke: 106 V/cm, Y: H (Na)
Überschussenergie < 1 eV
„Sehr sanfte Ionisierung“ auch aus unpolaren Lösungen und Suspensionen
Emitter wird hochgeheizt → Thermische Prozesse → „Fragmentierung“
84
Beispiel: Glutaminsäure (M 147 u, Aminosäure)
100
85
[M-CO2H-NH3 ]+
EI
%
100
FI
%
m/z
120
60
m/z
100
148
[M+H]+
%
85
129
[M-H2O]+
60
130
[M-H 2O+H]+
148
[M+H] +
120
FD
60
m/z
120
Probleme:
keine negative Ionen, schwierige LC Kopplung („Liquid Injection“ LI/FD)
Emitter teuer und aufwendig, Emitter halten nur wenige Messungen durch
Emitter Analyse (EA):
Substanz wird gelöst oder suspendiert (!)
auf Emitter aufgetragen und eingeschleust.
(FI geht mittels DIP, DEP, RI, GC und PB)
Dünnschichtchromatographie (TLC):
Probensubstanz wird direkt von der Dünnschichtplatte mittels DESI oder
MALDI (nach Aufpressen einer MALDI-Matrix) desorbiert und ionisiert.
85
Superkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC):
Prinzip: Superkritische mobile Phase und flüssige/feste stationäre Phase
Aufbau:
Analog GC (Kapillarsäulen), mobile Phase CO2 (kritischer Druck 74 bar,
kritische Temperatur 31 °C) → Trennleistung ~ GC, aber Beladung ~ LC
Kopplung zum Massenspektrometer:
Superkritische Flüssigkeit muss vor dem Hochvakuum expandieren
→ geheizter (200-300 °C) Restriktor (1 µm Bohrung/Spitze/Fritte)
Problem:
CO2 verursacht Ladungsaustausch CI → echte CI problematisch
Ionen Mobilitäts Spektrometrie (IMS):
Prinzip: Ionen bewegen sich in einem elektrischen Feld durch ein Gas
→ Trennung nach Wanderungsgeschwindigkeit (Mobilität, Ladungszahl)
Aufbau und Kopplung zum Massenspektrometer:
NSI/ESI Ionisation der Moleküle unter Atmosphärendruck → IMS erfolgt
in einem gasgefüllten Rohr vor dem Eintritt der Ionen in das Hochvakuum
86
Kapillarelektrophorese (CE):
Prinzip: Ionen bewegen sich in einem elektrischen Feld durch eine Lösung
→ Trennung nach Wanderungsgeschwindigkeit → Elektropherogramm
Aufbau:
Quarz Kapillare (Durchmesser 25-250 µm, Länge 0.1-1 m) auf 20-30 kV
Spannungsdifferenz → dissoziierte Silanol Gruppen fixieren Kationen an
der Kapillarwand („Sternschicht“) → solvatisierte Kationen wandern mit
Laufmittel zur Kathode → 1-500 nl/min elektroosmotischer Fluss (EOF)
„Sternschicht“
Kathode
←
→
Anode
← EOF
Strömungsprofil HPLC
Strömungsprofil CE
→ Peakverbreiterung
→ gute Auflösung
Kopplung zum Massenspektrometer:
NSI (oder ESI mit „Scheath” Flüssigkeit, weil CE Flussrate zu gering ist)
87
Sekundär Ionen Massenspektrometrie (SIMS):
Oberflächen Ionenbeschuss → Sekundärionen → Oberflächenanalytik
Laser Desorption (LD) = Laser Ablation (LA):
Oberflächen Photonenbeschuss → Sekundärionen → Oberflächenanalytik
Thermo Ionisation (TI) = Thermo Desorption (TD):
Faden mit Probe wird geheizt (1000-2000 °C) bis Ionen desorbieren (keine
EI Bedingungen, keine Hochspannung) → Pyrolyse → Elementanalytik
Inductively Coupled Plasma (ICP):
Probenlösung wird unter Atmosphärendruck durch ein induktives Argon
Plasma (~ 8000 °C) geleitet, atomisiert und ionisiert → Elementanalytik
Glimmentladung (Glow Discharge GD):
Aus der Probenmaterial werden durch ein Argon GlimmentladungsPlasma Atome herausgeschlagen und im Plasma ionisiert →
Elementanalytik
Funkenquelle (Spark Source SS):
Aus dem Probenmaterial werden durch Funkenüberschlag zwischen zwei
Elektroden Atome herausgeschlagen und ionisiert → Elementanalytik
88
Surface Enhanced Laser Desorption Ionisation (SELDI):
Targets mit Rezeptoren binden aus der Probenlösung spezifische Moleküle
→ Waschen, Aufbringen von Matrix, Laser Desorption → Direktanalytik
Direct Analysis in Real Time (DART):
Probensubstanz wird unter Atmosphärendruck direkt von Objekten herab
durch metastabile Plasma Ionen ionisiert (siehe DESI) → Direktanalytik
Achtung: Die Anmeldung zur Klausur nicht vergessen!
Alle Abbildungen sind frei oder mit Zustimmung der Autoren verwendet,
Massenspektren sind generiert oder entstammen der NIST 05 Datenbank.
© Dr. Werner Spahl, Universität München: spahl@cup.uni-muenchen.de
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