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DESCRIPCIÓN Y APLICACIONES DEL SISTEMA
AGILENT TECHNOLOGIES DE GCMS QTOF
7200 GC-QTOF Un nueva herramienta para
resolver problemas analíticos
complejos
Manuel Gayo
Responsable de Ventas
Agilent Technologies Spain
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GCMS Desafío : Problemas analíticos complejos
Identificar compuestos en muestras complejas a nivel de traza (niveles de
ng/mL o menores) es difícil y requiere generalmente una estrategia
analítica no rutinaria o sistemas analíticos de última generación
incluyendo:
1.- Método potente extracción/enriquecimiento.
2.- Alto poder de separación (GCxGC).
3.- Detección por espectrometría de masas o detección selectiva.
Sin embargo, para análisis en rutina de este tipo de compuestos es
necesario un enfoque más simple y rápido para mejorar la productividad.
Lamentablemente los equipos de GCMs (SIM) o GC 1 D en combinación
con detectores específicos como PFPD y SCD a menudo no son
suficientes para conseguir la selectividad necesaria.
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= +
7200. ¿Qué es? 7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500
Nuestro nuevo GC/MS . . .
Se basa en equipos con tecnologías
muy probadas:
Casi 1000 equipos 7000 TQs
Más de 1000 TOFs y Q-TOFs
Muchos miles de equipos GC 7890
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= +
7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500
Quadrupole Time of Flight MS
Time of Flight MS
Triple Quadrupole MS
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La mezcla de dos plataformas
Turbo 2
Ion Pulser
Turbo 3
Ion Source
Turbo 1b Turbo 1a
Quad Mass Filter (Q1)
Collision Cell
Transfer
optics
6500 LC/MS
Basado Q-TOF
7000 GC/MS
Basado QQQ
Ion Mirror
Ion Detector
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7200 GCQTof Cuatro etapas de vacío
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Nuevo . . . Pero totalmente probado Dual-stage ion mirror improves
second-order time focusing for
high mass resolution.
Hexapole collision cell accelerates
ion through the cell to enable faster
generation of high-quality MS/MS
spectra without cross-talk
Split-flow turbo differentially
pumps the ion source and
quadrupole analyzer compartments
4GHz ADC electronics enable a high
sampling rate (32 Gbit/s) which improves
the resolution, mass accuracy, and
sensitivity for low-abundance samples.
Dual gain amplifiers simultaneously
process detector signals through both low-
gain and high gain channels, extending the
dynamic range to 105.
Analog-to-digital (ADC) Detector:
Unlike time-to-digital (TDC) detectors
which record single ion events, ADC
detection records multiple ion events,
allowing very accurate mass
assignments over a wide mass range
and dynamic range of concentrations.
New Removable Ion Source
includes repeller, ion volume,
extraction lens and dual filaments
Proprietary INVAR flight tube
sealed in a vacuum-insulated
shell eliminates thermal mass
drift due to temperature changes
to maintain excellent mass
accuracy, 24/7. Added length
improves mass resolution.
Hot, quartz monolithic quadrupole
analyzer and collision cell identical
to the 7000 Quadrupole MS/MS
New Internal Reference Mass
can be delivered to the source at
a low and high concentration
Two 300L/s turbos pump the focusing
optics and flight tube
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Fuente de ionización extraible
Removable Ion Source (RIS)
Automated
Retractable
Transfer Line
RIS
Automated
Gate Valve
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• RIS estandar en Q-TOF
• Permite la limpieza de toda la
fuente, incluyendo cambio de
filamentos, en ~30 minutos sin
necesidad de venteo
Fuente de ionización extraible
Removable Ion Source (RIS)
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Respuesta lineal y masa exacta ventajas detector analógico-digital ADC
5 Hz acquisición LOD 0.01 pg
R^2=0.9991
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¿Qué puede hacer un 7200GC-QTOF?
• Modo TOF
• Alta resolución en espectro completo (Full scan)
• Medidas de masa exacta
• Scan rápido de todo el espectro
• Modo MS/MS
• Espectro completo de iones producto con alta resolución
y masa exacta
• Ideal para resolver problemas analíticos complejos
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Poder de resolución& precisión de masa
R = 614/0.68 = 903
Δmz = 0.1/614
= 163 ppm
Pw=0.68
Mz=614
SQ
TQ
IT
TOF
Q-TOF
R = 613.9646/0.0423 = 14522
Δmz = 0.0004/613.9646
= 0.7 ppm
Resolving Power:
R=mz/FWHM
Mass Accuracy: Δmz=dm/mz*106,
parts per million (ppm)
PFTBA mass 614
C12F24N=613.964203
1 Da.
1 Da.
Pw=0.0423
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Comparación Cuadrupolo & TOF
10
100
1000
10000
100000
0 200 400 600 800 1000 1200
Re
solv
ing
Po
we
r
Mass (amu)
Resolving Power
Quad TOF
0.001
0.01
0.1
1
0 200 400 600 800 1000 1200
pe
ak w
idth
, am
u
Mass (amu)
Peak Width
Quad TOF
TOF tiene un poder de resolución
constante
Cuadrupolo poder de resolución
cambia con la masa
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Internal Reference Mass (IRM)
• El objetivo del 7200 es conseguir una exactitud de
masa de ~2-5ppm en todas las condiciones
• Agilent ha desarrollado un sistema patentado de
calibración interna de masas (IRM) para la corrección del
eje de masa en los análisis.
• IRM utiliza unos iones conocidos de ruido para bloquear el eje de
masas en cada scan.
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Muchas posibles formulas moleculares con MSD
SQ, TQ o IT Pero muy pocas con TOF
1
10
100
1000
10000
0.1 1 10 100 1000
# P
oss
ible
Ch
emic
al F
orm
ula
s
mass uncertainty, ppm
Possible Number of Chemical Formulas at m/z 272
Formulas made of:
C,H,N,O,F, & Cl
mass uncertainty
ppm amu # of Possible
Formulas 1000 0.3 7657
368 0.1 4050 100 0.03 1223
37 0.01 466 10 0.003 120
4 0.001 43 1 0.0003 11
0.4 0.0001 5 0.1 0.00003 2
Octafluoronaphthalene (CAS
313-72-4)
C10F8 = 271.98667
La masa exacta reduce el esfuerzo en la identificación de la molécula
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GCMS desafío : Problemas analíticos complejos
1ª Aproximación:
El GC-TOF-MS ofrece con alta precisión de masa el análisis de espectro
completo (Full Scan).
GC-TOF-MS permite una sensibilidad inigualable en la adquisición del
espectro completo, comparable con un GC-MS en adquisición SIM.
GC-TOF-MS permite una medición precisa de masa para mayor
selectividad y sensibilidad usando una ventana de masa muy estrecha
(0.02-0.05Da).
Pero, ¿Qué sucede cuando la resolución y la precisión de masa no son
suficientes?
2ª Aproximación : GC-QTOF
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Porqué Q-TOF?
A veces la combinación de
Resolución (GC) (Instrumento)
+
MS Resolución y exactitud (Instrumento)
No es suficiente por:
Pequeñas diferencias de masa ΔM (Compuestos)
+
Iones de matriz intensos (Muestra)
MS/MS de alta resolución puede resolver estos problemas
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GCMS Desafio : Problemas analíticos complejos
2ª Aproximación:
El GCQTOF puede:
- Reducir el ruido mediante la selección de un precusor ofreciendo así
mayor sensibilidad.
- Confirmar con la información extra del espectro MS/MS de alta
resolución.
- Permitir la elucidación estructural.
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MS/MS Reducción ruido químico(EI) (1pg OFN en PFTBA)
MS
m/z 272
54:1 S/N
MS/MS
272:222
216:1 S/N
Iones
analito
Iones matriz Iones analito con mínima
presencia de iones matriz
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MS/MS para elucidación estructural— Compuesto “B”
(M – H)+
269.0802
Candidate
structures m/z
(experimental)
Formula Error
(ppm)
Score
269.0802 C16H13O4 2.2 80.7
193.0494 C10H9O4 0.6 96.7
167.0334 C8H7O4 3.0 N/A
166.0259 C8H6O4 0.6 N/A
138.0310 C7H6O3 1.1 98.1
110.0359 C6H6O2 3.0 N/A
95.0127 C5H3O2 0.9 99.5
– CH2=CH–C6H5
– CO
– CH3
– CO
– H
– C6H5
– CH=CH–C6H5
C16H14O4
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Calculador de fórmulas: Fórmulas consistentes
con masa exacta.
C5H12O2PS3 m/z = 230.9732
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MassHunter para GC/Q-TOF
Superposición de cromatogramas
para búsqueda de compuestos
deconvolucionados
Espectro de masas del compuesto
con herramienta de diferencia m/z
entre dos fragmentos de iones
Resultados de cálculo de fórmula
molecular y fragmentos basados en
masa exacta de los iones
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• Elucidación estructural de espectros de iones del producto
con alta resolución y masa exacta.
• Realizar el espectro completo EI (Full Scan).
• Utilizar CID en la masa de cada fragmento para confirmar la
estructura del fragmento
• Seleccionar Fragmento 1 para precursor 1 Iones
producto
• Seleccionar Fragmento 2 para precursor 2 Iones
producto
CID
CID
¿Cómo se usa? Elucidación estructural
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7200 Especificaciones:
• Poder de resolución: >10K at m/z 272 (typical >13K)
• Exactitud de masas: <5 ppm at m/z 272 (tipica < 2ppm)
• Rango dinámico: 5-6 ordenes de magnitud
• Rango de masas cuadrupolo: 20-1050 Da (0.7-4.0 Da FWHM)
• Rango de masas TOF : 20-1700 Da
• Velocidad de adquisición: 1-50 Spectra/sec
• Límite de detección en EI: < 250 fg. 8 inyecciones consecutivas 1 pg OFN, m/z 271,9867 (RSD<8%)
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7200 Q-TOF para GC/MS Ejemplos de aplicaciones
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Fotodegradación de productos de
cerveza
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Problema – Identificar productos de degradación
de la cerveza
• Estudio completo de desconocidos
en fotodegradación de cerveza.
• Método extracción y cromatográfico:
• Extracción durante 30 min a 30 ˚C utilizando
SPME 50/30 µm DVB/Carboxen/PDMS
StableFlex SPME fiber (Supelco), sin agitacion.
• Desorción a 300 ˚C durante 2 min en el inyector
Split/Splitless; 1:10 split
• Columna Agilent J&W DB-5MS 30 m x 0.25 mm
x 0.25 µm
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Cambios en el cromatograma
No exposición
3 horas
6 horas
Aparecen después de la exposición de la
muestra a la luz solar directa. La altura de los
picos depende de la duración de la exposición.
Molecular ion
m/z=165
C10H15NO
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Resumen experimentos MS/MS Accurate mass medición de ion molecular y fragmentos
C4H5
C10H14N
C9H14N C7H8N
C9H11N
C6H7NO
C6H8N C6H6NO
C5H6N
C5H7N
C4H5
C4H6N C10H15NO
109 122
C7H8NO 136 C9H14N
148 C10H14N
133 C9H11N
80 C5H6N
94 C6H8N
108 C6H6NO
81 C5H7N
55 C3H5N
53 41 C3H5
66 C4H4N
78 C5H4N
C6H7NO MS
MS/MS
Page 30
Resumen experimento MS/MS Calcular posibles fórmulas empíricas
C4H5
C10H14N
C9H14N C7H8N
C9H11N
C6H7NO
C6H8N C6H6NO
C5H6N
C5H7N
C4H5
C4H6N C10H15NO
109 C6H7NO
122 C7H8NO 136
C9H14N
148 C10H14N
133 C9H11N
80 C5H6N
94 C6H8N
108 C6H6NO
81 C5H7N
55 C3H5N
53 41 C3H5
66 C4H4N
78 C5H4N
MS
MS/MS
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Resumen experimento MS/MS Fragmentos MS/MS+ masa exacta para encontrar fórmulas empíricas
C4H5
C10H14N
C9H14N C7H8N
C9H11N
C6H7NO
C6H8N C6H6NO
C5H6N
C5H7N
C4H5
C4H6N C10H15NO
109 C6H7NO
122 C7H8NO 136
C9H14N
148 C10H14N
133 C9H11N
80 C5H6N
53 78
C5H4N
MS
MS/MS
-OH
-CH3 -C5H8
-CHN -H2
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Resumen experimento MS/MS MS/MS en otros fragmentos
C4H5
C10H14N
C9H14N C7H8N
C9H11N
C6H7NO
C6H8N C6H6NO
C5H6N
C5H7N
C4H5
C4H6N C10H15NO
109 C6H7NO
122 C7H8NO 136
C9H14N
148 C10H14N
133 C9H11N
80 C5H6N
94 C6H8N
108 C6H6NO
81 C5H7N
55 C3H5N
53 41 C3H5
66 C4H4N
78 C5H4N
MS
MS/MS
Page 33
Resumen experimento MS/MS MS/MS en otros fragmentos
C4H5
C10H14N
C9H14N C7H8N
C9H11N
C6H7NO
C6H8N C6H6NO
C5H6N
C5H7N
C4H5
C4H6N
(mainlib) 1-Butanamine, N-(2-furanylmethylene)-3-methyl-
50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
39
53
67
81
95
109
122
136
164
O
N
C10H15NO
109 C6H7NO
122 C7H8NO 136
C9H14N
148 C10H14N
133 C9H11N
80 C5H6N
94 C6H8N
108 C6H6NO
81 C5H7N
55 C3H5N
53 41 C3H5
66 C4H4N
78 C5H4N
MS
MS/MS
Page 34
Identificación
Alcoholes Fluorados
Page 35
Problema – Indentificacion Alcoholes Fluorados
tóxicos
• Intermedios de degradación de polímeros
fluorados.
• Se oxidan a ácidos carboxílicos fluorados,
algunos de los cuales son tóxicos
• Son necesarios métodos para su evaluación
en el medio ambiente
• Tienen la forma F3C(CF2)N-1(CH2)MOH
• N:M FTOH es la notacion abreviada
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Masa exacta alcoholes fluorados Ionización química positiva(PCI)
Acronym Formula Exact Mass + H Observed Mass DDppmpm
4:2 FTOH C6H5F9O 265.0269 265.0270 -0.38
6:2 FTOH C8H5F13O 365.0206 365.0206 0
8:2 FTOH C10H5F17O 465.0142 465.0140 0.43
10:2 FTOH C12H5F21O 565.0078 565.0078 0
7:2 sFTOH C9H5F15O 415.0174 415.0190 -3.85
5:1 FTOH C6H3F11O 301.0081 301.0079 0.66
6:1 FTOH C7H3F13O 351.0049 351.0050 -0.28
7:1 FTOH C8H3F15O 401.0017 401.0016 0.25
8:1 FTOH C9H3F17O 450.9985 450.9985 0
9:1 FTOH C10H3F19O 500.9953 500.9956 -0.60
10:1 FTOH C11H3F21O 550.9921 550.9922 -0.18
11:1 FTOH C12H3F23O 600.9889 600.9896 -1.16
MeFOSE C11H8F17NO3S 558.0026 558.0042 -2.87
EtFOSE C12H10F17NO3S 572.0183 572.0167 2.80
Page 37
Mecanismo de pérdida de fluor PCI, metano
-H20, -HF
F
F
F F
F
F
F
F
F
OH2+
-F2
F
F
F F
F
F
F
OH2+
CH2+
F
F
F F
F
F
F F-H2O -HF
Exact Mass: 265.0269
Exact Mass: 38.0168Exact Mass: 227.0102
Exact Mass: 227.0301
C+
F
F
F F
F
F
F F
Exact Mass: 37.9968
Dm = 38.0166 Da.
Dm = 0.020 Da.
>500 ppm
Page 38
11:1 FTOH fortificada en una matriz biológica PCI, metano
Fortificado con 50
pg/ml
Excelente cualificador
ratio en prensencia de
matriz.
Quant ion
m/z = 580.9784
EIC
Qualifier ion
m/z = 600.9845
Page 39
Identificación
de biomarcadores en crudo
Page 40
Problema – Identificar y cuantificar biomarcadores
en crudos (matriz compleja)
• Estudio de biomarcadores como el dibenzotiofeno
• Método extracción y cromatográfico :
• Extracción durante 5 min mediante ultrasonidos
de 100 mg de crudo con 10 ml de hexano.
Centrifugación del sobrenadante y redilución
1:10.
• Inyección de 1 µl Splitless; 300ºC
• Columna Agilent J&W DB-5MS 30 m x 0.25 mm
x 0.25 µm
Page 41
Problema – Cuantificación con precisión de
Dibenzotiofeno en muestras de crudo
Page 42
Problema – Cuantificación con precisión de
Dibenzotiofeno en muestras de crudo
Page 43
Problema – Cuantificación con precisión de
Dibenzotiofeno en muestras de crudo
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• El mundo que nos rodea siempre está cambiando y están surgiendo nuevos
nuevos problemas analíticos.
• Estos nuevos problemas a menudo requieren nuevas herramientas.
• Se requieren nuevos equipos para encontrar una solución.
• El GC-QTOF ofrece la capacidad de resolver estos problemas analíticos por:
• Su alta resolución, mejor precisión de masas y mejor velocidad de
adquisición.
• Capacidad de añadir la alta resolución y precison de masas a iones
producto de MS, lo que facilita la elucidación estructural de compuestos
desconocidos.
• Agilent Technologies dispone del mayor rango de
equipos GC/MS: SQ, IT, QQQ, & Q-TOF
Resumen
video
Page 45
C L E A R LY B E T T E R M S S O L U T I O N S
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Soluciones para
Espectrometría de Masas
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