SPEKTROMETRI MASSA INTERPRETASI SPEKTRA DAN APLIKASI. Interpretasi spektra dan aplikasi

2014/11/24

SPEKTROMETRI MASSA INTERPRETASI SPEKTRA DAN APLIKASI

Interpretasi spektra dan aplikasi 1. Interpretasi spektra massa: penentuan struktur untuk senyawa sederhana 2. Interpretasi spektra massa: beberapa contoh 3. Aplikasi MS molekul 4. Spektra massa atom

1

2014/11/24

1. Interpretasi spektra massa: penentuan struktur untuk senyawa sederhana  Ingat istilah base peak & molekular ion  2 cara menginterpretasi spektra MS:  Membandingkan spektrum dengan yang ada di data base/library seperti NIST (http://webbook.nist.gov)  Evaluasi spektrum menggunakan prosedur interpretasi

 Interpretasi kadang memerlukan data spektro lainnya untuk mendapatkan struktur senyawa yang tepat

1. Interpretasi spektra massa: penentuan struktur untuk senyawa sederhana Tahapan prosedur menginterpretasikan spektrum massa:  Identifikasi ion molekular jika ada  Terapkan “aturan nitrogen”  Evaluasi untuk unsur “A+2”  Hitung unsur “A+1” dan “A”  Perhatikan kemungkinan kehilangan puncak dari ion molekular  Perhatikan karakteristik fragmen massa yang kecil  Buat postulat formula yang mungkin  Hitung “rings+double bonds”  Buat postulat struktur yang beralasan (reasonable)

2

2014/11/24

Ion molekular dan pola fragmentasi  Ketika molekul diionisasi dengan EI, kemungkinan ion molekular akan hilang  Pecahan ion menghasilkan fragmen yang sama. Massa dan kelimpahan dari fragmen disebut pola fragmentasi. Tiap molekul memiliki sifat fragmentasi yang sama dengan kondisi ionisasi yang sama.  Adanya ion molekular akan membantu menentukan senyawa yang diduga. Misal ion molekular menunjukkan bobot 54, mungkin senyawanya C2NO, C2H2N2, C3H2O, C3H4N, atau C4H6. dengan mudah diketahui bbrp senyawa tidak mungkin seperti C2NO tidak ada dalam keadaan netral  Jika ditemukan molekular ion, pasti ditemukan spektrum m/z yang tertinggi, tanpa memperhatikan efek isotop. Contoh metana, metanol, dan benzena.

Base peak: ion molekular

3

2014/11/24

Base peak: ion molekular

Base peak bukan ion molekular

 Pada EI, molekular ion biasanya dalam radikal kation bermuatan positif satu  Radikal ion disebut ion elektron genap  Jika ditemukan spektrum dengan jumlah BM ganjil  bukan ion molekular pada senyawa organik

Bukan molekular ion

4

2014/11/24

Aturan Nitrogen  Jika ion molekular berjumlah ganjil, kemungkinan molekul ion mengandung Nitrogen atau mengandung N dalam jumlah ganjil  Jika jumlah atom N-nya genap maka ion molekularnya genap  Unsur lain pada senyawa organik seperti C, H, N, O, S, halogen, P, Si dan unsur lainnya berdasarkan valensinya menyebabkan Bmnya menjadi genap.

Bobot molekul dan kelimpahan isotop  Keberadaan isotop: 98.9% 12C; 1.10% 13C. Secara alami akan ditemukan isotop yang menyebabkan ditemukan M+1  perhatikan kelimpahan isotop

13C+4(H)

5

2014/11/24

Bobot molekul dan kelimpahan isotop  Untuk Etana: ada 2 buah C  Peluang ditemukannya spektrum  perhatikan kelimpahan kedua isotop sesuai dengan keberadaannya di alam

 Berdasarkan kelimpahan isotop dapat ditentukan banyaknya jumlah atom C dan atom lainnya

Menghitung jumlah atom  Karbon:

Perhatikan kelimpahan relatif tiap isotop

6

2014/11/24

Menghitung jumlah atom  Karbon  Perhatikan: kita sering menghafal nilai Ar tiap atom dalam bentuk reratanya kadang hal ini tidak terlihat dalam spektra. Untuk melihat nilai yang tepat gunakan HRMS

Unsur A (hanya 1 isotop) Unsur A+1 (2 isotop selisih 1Da) Unsur A+2 (2 isotop selisih 2Da)

Menghitung jumlah atom  C, N, S  Tidak hanya C yang berkontribusi pada M+1. Secara umum

 Diperlukan informasi unsur apa saja yang ada dalam senyawa yang sedang dianalisis

7

2014/11/24

Menghitung jumlah atom  Oksigen  Puncak M+2 adalah kontribusi dari O, Cl, Br dan isotop lebih besar dari C, H, dll  2 isotop penting pada O16O dan 18O yang berbeda 2Da dengan kelimpahan relatif 18O/16O = 0.2%

Jumlah at O = 1

Senyawa heteroatom  Cara paling mudah perhatikan A+2  Senyawa mengandung Cl memiliki M+2/M = 1/3  Senyawa mengandung Br memiliki M+2/M = 1

8

2014/11/24

Cluster isotop halogen  Jika molekul memiliki lebih dari 1 atom Cl atau Br akan ditemukan pola isotop cluster

Cluster isotop halogen

9

2014/11/24

Cincin dan ikatan ganda

Kehilangan massa umum pada fragmentasi

10

2014/11/24

2. Interpretasi spektrum massa: beberapa contoh


11

2014/11/24


Analisis gas

12

2014/11/24

Contoh spektra hidrokarbon


13

2014/11/24



14

2014/11/24

Contoh spektra hidrokarbon Besarnya puncak M++ merupakan ciri senyawa aromatik

Spektra lain: Alkohol

15

2014/11/24

Kelompok lain: eter, keton dan aldehida  Eter: putusnya ikatan pada posisi alfa ikatan C—O  Keton dan aldehida

 Penataulangan McLafferty: ion mungkin membentuk keadaan transisi siklik beranggota 6.

16

2014/11/24

17

2014/11/24

Asam karboksilat dan ester

Senyawa heteroatom

18

2014/11/24

Senyawa heteroatom

Senyawa mengandung sulfur

19

2014/11/24

3. Aplikasi MS molekular  HRMS

Analisis kuantitatif senyawa dan campuran  Dihitung dengan intensitas relatif puncak spektra atau puncak unik dari senyawa dibandingkan dengan intensitas dari deret standar  Penggunaan kelarutan isotop untuk perhitungan kuantitatif senyawa dalam MS adalah umum  Penentuan kuantitatif juga dapat dilakukan dengan kalibrasi eksternal atau dengan standar internal  Beberapa kasus tidak memerlukan pemisahan  Untuk campuran cairan biologis, bahan alam, makanan dll spektra MS akan sangat kompleks  gunakan soft ionisasi untuk mengurangi fragmentasi

 Umum menggunakan pemisahan terlebih dahulu seperti LC-MS atau GC-MS

20

2014/11/24

Proteomiks (analisis protein sekuensing)  Protein tersusun atas asam amino yang memiliki gugus amino dan asam karboksilat. Ada 20 asam amino essensial membentuk berbagai macam protein  MS untuk makromolekul  2D gel elektroforesis dengan MALDI-TOF MS, lalu protein didestruksi dan fragmen peptidanya dianalisis dengan HPLC MS-MS

Keterbatasan MS molekul  Keterbatasan umum ialah syarat sampel yang dapat menguap  Senyawa yang kurang volatil dapat menggunakan sumber ionisasi yang berbeda  Senyawa non volatil dapat diubah menjadi volatil  Asam karboksilat dibuat menjadi metil esternya, misal dengan trimetilsilan

 Beberapa isomer tidak dapat dianalisis hanya dengan MS  perlu data lainnya.

21

2014/11/24

Ion Source Depends on Sample Solid Sample

Liquid Sample

Make into Solid ?

Make into Solution ?

APCI

APPI

Turn into Gas? Chemical Properties of analyte in gas phase ?

Chemical Properties of analyte in solution phase ?

MALDI

Gas Sample

ESI

CI

EI

Polarity, MW and Volatility

22

2014/11/24

Polarity, MW and Volatility

Caffeine

Gas Phase Ionization

•EI and CI are gas phase ionization techniques •Sample is heated to cause volatilization •The molecule must have a low enough MW and polarity so that:

TBoil< TDecomposition

23

2014/11/24

4. MS Atom  ICP-MS

ICP-MS

24

2014/11/24

Aplikasi MS atom

Aplikasi MS atom

25

2014/11/24

Aplikasi geologi dan karakteristik material

Pengganggu dalam MS atom  Efek matriks  Pengganggu spektra (isobarik)

26

2014/11/24

Perbaikan instrumen untuk menghilangkan pengganggu  HR-ICP-MS  Sel reaksi dan collision

Keterbatasan MS Atom  Keterbatasan dari matriks dan spektrum isobarik  Laju alir gas, campuran gas, dan pelarut yang digunakan mempengaruhi spesies poliatom yang ada  Kondisi plasma dapat dipilih untuk mengurangi pembentukan pengganggu namun dapat menyebabkan kehilangan senstivitas  Masalah isobar dapat dihilangkan dengan menentukan isotop lainnya. Keberadaan isotop lain sering sangat kecil  kurang sensitif

27

2014/11/24

SELAMAT BELAJAR

TERIMA KASIH

28

SPEKTROMETRI MASSA INTERPRETASI SPEKTRA DAN APLIKASI. Interpretasi spektra dan aplikasi

Recommend Documents