Többdimenziós kromatográfia

A csúcskapacitás négyzetesen emelkedik ha a szelektivitás más két oszlop használatával.

A modulátoron kifagy, fókuszódik a minta.

Az együtt eluálódó csúcsok szétválasztása második dimenzión

Deans kapcsolás

Áramlás irányának megváltoztatása, az áramlási sebesség változása nélkül.

Deans kapcsolás előnye a nyomelemzésnél

• Three-port valve is outside oven.

• F2’’ > F1 > F2’ > 0

• Simultaneous fill and flush.

• Generates pulses by switching valve.

• Minimal pressure disturbances.

• No inherent temperature limitations.

A Fluidic Modulator To Address Temperature Limitations

F1 = 1.0 ml min-1

F2 = 20.0 ml min-1

Modulation of a Pentane Peak

Peak widths near the theoretical limit are observed

Deans kapcsolók

Nincs benne mozgó alkatrész, és kémiailag aktív felület.

Deans kapcsoló

Klórozott peszticidek GC x GC analízise

HPLC X GC kapcsolás

A folyadék mozgófázis nem tartalmazhat lerakodó anyagokat.

HPLC X GC kapcsolás

Benzin GC x GC analízise

HPLC X HPLC

Polibrómozott difenil éterek kimutatása PCB háttérben GC-MS módszerrel

Klórozott rovarirtók GC-ECD analízise

ECD érzékeny, halogének irányában szelektív detektor.

Kétdimenziós GC x GC megjelenítése

PCB elegy GC x GC-MS analízise

Nyomnyi mennyiség meghatározása zavaró mátrix nélkül

On-line LC/MS kapacsolás előnye

Izotópszelektív GC-MS

CE-MS kapcsolás

Gyors analízisek LC/MS-sel

Ha más a fragmentáció akkor nem kell két anyagot elválasztani.

MS/MS kapcsolás

Alkalmazott ionizációs módok

GC és MS on-line kapcsolat

Quadrupol működési elve

LC/MS kapcsolatok

Electron ütközésest ionzáció (EI)

HPLC/MS elektrospray ionizációval

HPLC/MS elektrospray ionizációval

HPLC/MS atmoszférikus elektrospray ionizációval

HPLC/MS atmoszférikus kémiai ionizációval (APCI)

APCI elmélete

Ion csapda MS

Az ionokat parkoló pályán gyűjti és csak időnként engedi a detektorra.

Total ion kromatogram (TIC) és szelektált ion kromatogram (SIM) összehasonlítása

Karbamát peszticidesk HPLC-MS analízise

Hőérzékeny, nyomnyi mennyiségű anyagok meghatározására ideális módszer.

Különböző kapcsolt technikák és ionizációs módok

LC-nél probléma a nagy mennyiségű oldószer és a puffer eltávolítása.

LC/MS készülékekben általában elektrospray (ESI) az ionizáció

• Az LC eluenst beporlasztják az MS ionizáló terébe, ahol korona kisülés történik.

• Az oldat egyre töményedik, miközben mikro cseppekké esik szét

• A vizsgálandó anyag a puffer molekuláival adduktot képezve jut a mágneses térbe.

• Általában a fragmentáció csekély.

Lézersugaras ionizáció mátrix segítségével (MALDI)

A mátrix viszi át a lézersugár ionizációs, és hő energiáját a minta molekulákra. Óriás molekulák analízisére is alkalmas.

Mátrix anyagok

Fragmentáció szemléltetése

A fragmensekből összerakható az eredeti molekula.

Scan B

Mágneses szektorú MS működése

Minnél nagyobb a tömeg, annál nagyobb az ív. Gyakorlatban a mágneses tért változtatják (scann), hogy mindegyik ion érje a detektort.

Quadrupol tömegspektrométer működési vázlata

Totál ionkromatogram (TIC) és szelektált ion monitorozó (SIM) mód összehasonlítása

A SIM több nagyságrenddel érzékenyebb mint a TIC.

Fehérjék TLC/MALFI-TOF analízise

ICP/MS vázlata

Nebulization Desolvation Vaporization Atomization Ionization

Molecule Atom Ion

Aerosol

Particle

Absorption process

Emission process

Nebulization

Desolvation

Vaporization

Atomization

Ionization

Mass analyzer

solid sample

liquid sample

ICP-MS kimutatási határai különböző elemekre

ICP-MS felhasználási területei

Elektronütközésés ionizáció (EI)

•Az elektron ütközik a vizsgálandó molekulával •A molekula gerjesztett állapotba jut, és ionizálódik• A molekulának pozitív töltése lesz (molekula ion).•A molekula ion szétesik töltött és semleges darabokra. (fragmentálódik).•Funkciós csoportok jellegzetes ionokat, és leszakadó semleges részeket adnak.

Fragmentáció vázlata

Folyamatok•Elektronütközés•Molekula ion képződés•Fragmentációtöbb formában•Átrendeződés

EI általában 70EV energiával történik, ami kompromiszzum eredménye. A fragmentáció információgazdag, nem teljes.

Fragmentogram értékelése

Fragmentogramon mérjük a csúcsok helyét a tömeg/töltés (m/z) skálán.A csúcsok intenzitását a magasságukkal mérjük.Legnagyobb csúcs (base peak) a100%, többit ehhez mérjük.Azonos körülmények között felvett fragmentogramon egy anyag mindig ugyanolyan csúcseloszlást mutat.A mennyiségi kiértékelés alapja egy adott kiválasztott ion (SIM), vagy az összion (TIC) áramerősége.

Fragmentáció szemléltetése

A fragmensekből összerakható az eredeti molekula.

Tipikus fragmentáció

Az egyes szerkezeti elemek jellegzetes ionos fragmenseket, vagy leszakadó semleges csoportokat adnak

Az izomerek megkülönböztethetőek fragmentációjuk alapján

Benzilcsoport jellegzetes fragmenst ad EI gerjesztésnél

Az EI ionizáció átrendeződést indukál, fenil csoportból tropiliummá.

Jellegzetes izotóp arányok segítik felismerni egyes elemek jelenlétét és számát

Sok rovarölő szer (DDT, lindán, stb.) tartalmaz halogén elemet.

p,p’-DDT elektronütközéses (EI) fragmentációja

A klór izotópok miatt a csúcsok csokorban jelentkeznek.

LC-GC-MS ivóvíz vizsgálat

Kémiai ionizáció (CI)• Pozitív (PCI) • NH3 + e -> NH4

+ + 2 e- reagens gáz ionizáció• NH 4

+ + M > NH3 + [M+H] + protonállt molekula• NH 4 + + M > [M + NH4] + ammónium addukt

• Negatív (NCI)• NH3 - e -> NH2

- reagens gáz ionizáció• NH 2

- + M > NH2 + [M+H] - deprotonállt molekula• NH 2 + + M > [M + NH2] - ammónium addukt

A CI ~ 1Torr nyomáson történik NH3, CH4, isobután gázokkal

Kémiai ionizáció előnye

A Reagens gáz nagyobb nyomása miatt a CIben nagyobb az ütközés és az ionizáció valószínűsége. A használt gázoknak kedvező az ionizálhatóságuk, ezért ionátvivőként is szolgálnak. A CI kisebb fragmentációt ad mint a EI.

1 Torr 10-6 Torr

GC-MS mérés negatív kémiai ionizációval

Az érzékenységet heptafluorobutánsav (HFBA) Elektonbefogó származékkal, fokozzák

PCI és NCI spektrumok összehasonlítása

Különböző ionizációs módok más fragmentációt eredményeznek

Elektospray ionizáció (ESI) vázlata

1 torr 10-6 torr

Elektospray ionizáció (ESI) elve

Megszabadulás az oldószertől (HPLC) „Z” alakú mágneses röppályával

A semleges molekulák nem jutnak be az analizátorba.

Karbamát növényvédőszerek HPLC/MS analízise

Hőbomlékony vegyületek

HPLC/MS előnye a HPLC/DADhoz képest

MS detektálás érzékenyebb szelektívebb, tisztább eredményt ad.

Atmoszférikus kémiai ionizació (APCI)

A HPLC oldószere szolgál reagensként a kémiai ionizációhoz.

APCI elve

HPLC/MS analízis

Érzékeny módszer (ppb-ppt). Vigyázni kell, hogy az oldószerek és a puffer adalékok (acetát, ammonium) illékonyak legyenek.

Keletkezett ionok aránya függ az APCI körülményeitől

Electrospay és APCI ionizációs termékek összehasonlítása

Nagyfelbontású, duplafokuszálású mágnesesszektorú MS

A nagyfelbontás szükséges a pontos szerkezetazonosításhoz. A nitrogén és a CH2 csoport megkülönböztethető tört tömegszámok alapján nagyfelbontású készülékkel

Scan B

Mágneses szektorú MS működése

Minnél nagyobb a tömeg, annál nagyobb az ív. Gyakorlatban a mágneses tért változtatják (scann), hogy mindegyik ion érje a detektort.

Nagyfelbontású MS előnye

Nagyfelbontásra csak a mágnesesszektorú MS képes.

Quadrupol tömegspektrométer működési vázlata

Pásztázó felvétel quadrupol készülékkel

Iontrapp tömegspektrométer

A kiválasztott ionok a rádiófrekvenciás (RF) hatására a négy elektród közti térben körpályán mozognak. A frekvencia megváltoztatásával kilövődnek a detektorba. Érzékeny mérsékelt quantitivitású módszer.

rf voltage+dc voltage

rf voltage 180° out of phase-dc voltage

EKC-Iontrapp MS (ESI)

EKC-MS összekapcsolása még kidolgozás alatt van.

Repülési idő tömegspektrométer (TOF) elve

GC/TOF-MS vázlata

A nehezebb ionoknak hosszabb idő kell, hogy elérjék a detektort.A repülési idő tömegspektrométer (TOF) gyors érzékeny műszer. Nagy molekulák analízisére a TOF a legalkalmasabb.

MS érzékelője

A becsapódó ionok fényt gerjesztenek, ami áramot termel. Az áramot az elektronsokszorozón erősítik.

Totál ionkromatogram (TIC) és szelektált ion monitorozó (SIM) mód összehasonlítása

A SIM több nagyságrenddel érzékenyebb mint a TIC.

PCB kiválasztott ion (SIM) GC/MS analízise

A SIM mód szelektívebb és érzékenyebb detektálás, mint a scan mód.

Sorbakapcsolt tömegspektrométerek (MS/MS) működési elve

Az MS/MS főleg akkor használatos ha az első ionizációlágy, nincs fragmentáció. Az MS/MS érzékenyebb az MSnél mivel csökken a háttérzaj és a mátrixhatás.

MS/MS működési elve

Az iontrapp többdimenziós MS módjára használható

Nyomnyi növényvédőszer metabolit kimutatása

HPLC/MSD electrospray ionizáció és TOF készülék használatával.