Bioanalytik Zusatzinformation: Massenspektrometrie 012_001. BioAnalytik

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1 Bioanalytik Zusatzinformation: Massenspektrometrie 012_001 Rev Standort Recklinghausen- Wintersemester : 1 Folienbasis: Prof. Beyer Massenspektrometrie Einführung Was kann die Massenspektrometrie? Sie liefert eine Aussage über das Molekulargewicht von Verbindungen: dazu sind nur sehr kleine Substanzmengen nötig Sie kann bei der Strukturaufklärung Weniger als 10-6 g von sind unbekannten ausreichend, Verbindungen helfen: dazu betrachtet man in günstigen die Zerfallsprodukte Fällen auch von Ionen g Beispiel Man kann 1g Substanz mit ihr quantitative in einem Aussagen Schwimmbecken machen: (50x10x3m) kann dazu muss in einer man 1ml in Wasserprobe der Regel das noch MS-Verhalten nachgewiesen der reinen werden. Komponenten kennen O Man kann komplexe Gemische analysieren: C dazu koppelt man eine chromatographische C Methode Omit der Massenspektrometrie O : 2

2 Massenspektrometrie Einführung Was sind die Voraussetzungen, um ein Massenspektrum messen zu können? Die Moleküle müssen vereinzelt werden d.h. sie von Wechselwirkungen zu befreien. In der Regel bedeutet das die Überführung ins Vakuum Um Kräfte auf das Molekül ausüben zu können, muss es eine Ladung erhalten -e - Organisch-Chemisches Institut Abt. Massenspektrometrie : 3 Massenspektrometrie Einführung Massendefinitionen [CH 2 BrCl] Die Summe der Atomgewichte, also inclusive aller Isotope wird als stöchiometrische, auch Formelmasse oder average mass Masse bezeichnet. 1x x x = Da Zur Erinnerung, viele Elemente bestehen aus einem Gemisch mehrerer Isotope. 12 C 98,9% 35 Cl 75,7% 79 Br 50,7% 81 Br 49,3% 37 Cl 24,3% 13 C 1,1% : 4

3 Massenspektrometrie Ionisierung Die EIektronen(stoss)ionisation EI Ins Vakuum einschleusen Verdampfen Ionisieren Radikalkationen Ionisieren durch Elektronenstoss EI electron impact, oder electron ionization Glühkathode Elektronenstrahl Fokussierung Ionenstrahl zum Analysator 3000V 0V Anode Substanz gasförmig : 5 Massenspektrometrie Ionisierung Die EIektronen(stoss)ionisation EI Energiebedarf für die Ionisation 6-12 ev = kcal = kj e - Überschussenergie -2e ev = kcal = kj -R -N 100% -N -R -N -R Die y-achse wird auf das häufigste (intensivste) Ion normiert. m/z Auf der x-achse werden die Ionen nach ihrem m/z Wert geordnet : 6

4 Massenspektrometrie EIektronen(stoss)ionisation EI Die EIektronen(stoss)ionisation EI Zur Interpretation der Fragmentierung wird das Konzept der lokalisierten Ladung verwendet O e - -2e - O m/z 120 Die Radikalstelle induziert zwischen α- und β-position eine Fragmentierung, sie wird als α Fragmentierung bezeichnet. 100 O C -CO 77 C m/z 105 m/z 77 -C2H2 105 m/z 51 α Fragmentierung: Beispiel (mainlib) Acetophenone 120 α Fragmentierung: α Fragmentierung: Durch Elektronenstoß verliert ein Atom ein Elektron aus Durch Elektronenstoß verliert ein Atom ein Elektron aus einem freien, nichtgebindenden (elektronenreichen) einem freien, nichtgebindenden (elektronenreichen) Elektronenpaar Elektronenpaar und und wird wird zu zu einem einem Radikal. Radikal. Organisch-Chemisches Institut Abt. Massenspektrometrie : 7 Massenspektrometrie Aufbau (klassisch) MAGNET DETEKTOR IONENQUELLE : 8

5 Massenspektrometrie Aufbau (Quadrupolanalysator) Quadrupolanalysator (Quadrupolmassenfilter) die Frequenz, die Amplitude und die überlagerte Gleichspannung bestimmen den Durchlassbereich Quadrupolstäbe Wechselspannung Ioneneintritt Ionenbahnen Detektor : 9 Massenspektrometrie / MS-Spektrum (OC-Praktikum) 1,5 Dibenzyl 11,4 pentadien 3 on m/z (MW) C 17 H 14 O = 234 m/z (MW) C 17 H 14 O = 234 m/z (MW) C 9 H 7 O = 131 m/z (MW) C 9 H 7 O = CO (MW = 28) - CO (MW = 28) m/z (MW) C 8 H 7 = 103 m/z (MW) C 8 H 7 = : 10

6 Massenspektrometrie Literatur Literaturhinweise WEB-Information Interpretation von Massenspektren F. W. McLafferty, F. Turecek, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Mass Spectrometry - A Textbook Jürgen H. Gross, Springer Berlin, Heidelberg NY Electrospray Ionization Mass Spectrometry Richard B. Cole, John Wiley & Sons, Inc. NY, Weinheim MALDI-TOF Mass Spectrometry of Synthetic Polymers H. Pasch und W. Schrepp, Springer Berlin, Heidelberg, NY Practical Implications of some recent Studies in Electrospray Ionization Fundamentals Nadja B. Cech and Christie G. Enke, Mass Spectrometry Reviews (2001) 20, Isopro Programm : 11 Foto Wenn's alte Jahr erfolgreich war, dann freue dich aufs neue. Und war es schlecht, ja dann erst recht. Albert Einstein : 12