Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek Garant předmětu:
doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D. A28, linka 4110,
[email protected]
Hmotnostní spektrometrie I.
Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253
Hmotnostní spektrometrie ( MS, Mass Spectrometry )
Hmotnostní
Vzorek
spektrometr Hmotnostní spektrum Elementární a isotopové složení vzorku
Informace o struktuře organických látek a biomolekul Stanovení fyzikálněchemických vlastností iontů a molekul
Kvalitativní a kvantitativní složení vzorku. Knihovny spekter
Hmotnostní spektrometrie ( MS, Mass Spectrometry ) Hmotnostní spektrometrie je fyzikálně-chemická metoda analýzy látek spočívající v převedení látek na plynné ionty, jejich rozdělení dle náboje a hmotnosti interakcí s magnetickým a elektrickým polem, a následné detekci odrážející jejich množství.
Hmotnostní spektrometrie není spektrální metodou (nedochází k interakci s elektromagnetickým zářením), avšak pro podobnost výstupu se mezi spektrální metody formálně řadí. Termín „hmotnostní spektroskopie“ je zcela nesprávný. Definitions of terms relating to mass spectrometry (IUPAC Recommendations 2013) Pure Appl. Chem., 2013, 85 (7), 1515-1609. http://dx.doi.org/10.1351/PAC-REC-06-04-06 Mass Spec Terms Project
http://mass-spec.lsu.edu/msterms/index.php/Main_Page
Hmotnostní spektrometrie ( MS, Mass Spectrometry )
Výhody • vysoká citlivost • minimální spotřeba vzorku Nevýhody • destruktivní metoda • vysoké pořizovací a provozní náklady
Molekulový ion M+
Základní pík
Hmotnostní spektrum
– 43 – 15 – 55 [M+1]+
Isotopové píky
15
O
C4H7+ a/nebo C2H3O+ 55
m/z =
43 98
+
C5H7O+ a/nebo CH3+ 83 15
Hmotnostní spektrometrie v analýze organických látek a biomolekul
Sumární vzorec
Isotopové Strukturní fragmenty
zastoupení Ekvivalent dvojných
„Fragmentace molekuly“
2D struktura (konstituce)
vazeb
3D struktura (konformace) (konfigurace) (stereochemie)
Funkční skupiny
Hmotnostní spektrometr je iontově-optické zařízení, které rozlišuje ionty podle hodnoty poměru m/z m ... je relativní hmotnost iontu, z ... je množství náboje iontu bez udané polarity m/z ... (Od označení Thomson (Th) či mass-to-charge se upouští). Zkratka vyjadřuje bezrozměrné množství vzniklé vydělením hmotnosti iontu atomovou hmotnostní jednotkou a jeho nábojem (bez ohledu na jeho znaménko). Dalton (Da)
1 Da = 1 u = 1.6605402(10)×10-27 kg
= atomové hmotnostní jednotce u (unified atomic mass unit, = 1/12 hmotnosti 12C) Nejčastěji se používá v biologii pro molekulové hmotnosti proteinů (kDa)
Hmotnostní spektrometr Hmotnostní spektrometr se skládá z několika základních částí: Vstup vzorku Ionizace a zplynění Separace iontů Detekce iontů Hmotnostní spektrum
Přímý vstup nebo spojení s plynovou (GC-MS) či kapalinovou (LC-MS) chromatografií; též TLC-MS
Zásadní vliv na získaná data (informace) a využitelnost MS Hmotnostní analyzátor. Separátorů je obvykle řazeno více, buď pro zvýšení rozlišení nebo pro snadné měření MS-MS, MSn, nebo pro reakce iontů
Hmotnostní spektrum
( MS spektrum )
Zobrazuje závislost intenzity iontů daného m/z. Intenzita daného iontu odráží jeho množství v ionizovaném vzorku. Spektrum se normalizuje k základnímu píku (base peak, nejintenzivnější pík spektra). Získané profilové (kontinuální) spektrum gaussovský tvar píků kontrola kvality záznamu velké množství dat
se obvykle převádí na čárové (centroidální) spektrum. pozice čáry odpovídá středu píku intenzita ploše či výšce píku menší množství dat nelze převézt zpět na profilové spektrum
Hmotnostní spektrum
( MS spektrum )
Ion prekurzoru - ion, který reaguje za vzniku konkrétních produktových iontů (od termínu „rodičovský ion“ se upouští). Produktový ion - vzniká jako produkt po reakci z jednotlivých iontů prekurzoru disociací (fragmentový ion), reakcí iontu s molekulou, nebo změnou počtu nábojů. (od termínu "dceřiný ion„ se upouští). Fragmentový ion - produktový ion vzniklý disociací iontu prekurzoru. Aduktový ion - ion tvořený interakcí iontu s jedním či více atomy nebo molekulami, např.: [M+Na]+, [M+K]+, [M+Cl]-, atd. (tzv. kvazi- či pseudo-molekulové ionty) Molekulový ion - Ion vzniklý odtržením jednoho či více elektronů z molekuly (vznik pozitivního iontu) nebo přidáním jednoho či více elektronů k molekule (vznik negativního iontu). Isotopový ion
( isotopové satelity )
Ionty stejného prvkového složení, lišící se složením isotopovým.
Hmotnostní spektrum Prvek je definován přirozeným zastoupením isotopů stejného protonového čísla. Isotopy prvku se liší počtem neutronů v jádře (atomovým číslem), tj. hmotností. Exact mass iontů
Např.: uhlík obsahuje 98,90 % isotopu 12C a 1,10 isotopu 13C m (12C) = 12,0000000 m (13C) = 13,0033548
Sumární vzorec iontu
Průměrná hmotnost uhlíku = 0,989 * m (12C) + 0,011 * m (13C) = 12,011
Stupeň
V hmotnostní spektrometrii
nenasycenosti
se isotopy prvků rozlišují
Molekulový ion
[M]
.
+
1. Ion s nejvyšším m/z ve spektru muže, ale nemusí být molekulový 2. Molekulový ion je vždy ion-radikál s lichým počtem elektronů 3. Z molekuly se odštěpují smysluplné fragmenty radikály m/z 15, 29, 43 (alkyl), 19 (F), 35 (Cl), 79 (Br), 31 (OCH3), aj. nebo molekuly 18 (H2O), 20 (HF), 28 (CO nebo C2H4 nebo N2), 32 (CH3OH), 36 (HCl) aj. 4. Zakázané ztráty: m/z = 3 – 14, 21 – 25 neodpovídají žádné reálné fragmentaci molekulového iontu 5. Dusíkové pravidlo: vzhledem k tomu, že dusík je trojvazný, ale jeho majoritní isotop (14N) má sudou nominální hmotnost pak dle počtu dusíků v molekule pozorujeme nominální hmotnosti: a) lichý počet = lichý M+ a sudé fragmenty b) sudý počet nebo žádný dusík = sudý M+ a liché fragmenty Molekulová hmotnost
Sumární vzorec molekuly
Average mass MAV
Průměrná hmotnost ~ Molární hmotnost
Hmotnost iontu nebo molekuly zohledňující isotopové složení.
Exact mass
Správná hmotnost (?)
Vypočítaná hmotnost iontu nebo molekuly daného isotopového složení.
Accurate mass
Přesná hmotnost (?)
Experimentálně stanovená hmotnost iontu o známém náboji. Nezaměňovat s předchozí. Lze využít pro stanovení elementárního složení iontu.
Monoisotopic mass
MMONO
Monoisotopická hmotnost
Exact hmotnost iontu nebo molekuly vypočtená užitím hmotnosti nejvíce zastoupeného isotopu pro každý prvek.
Nominal mass
Nominální hmotnost
Hmotnost iontu nebo molekuly vypočtená užitím hmotnosti nejvíce zastoupeného isotopu pro každý prvek zaokrouhlenou na celé číslo.
Spektrometry s nízkým rozlišením umožňují rozlišit ionty lišící se alespoň o m/z ≥ 1 m/z (C2H4) = 28
m/z (CO) = 28
m/z (N2) = 28
Spektrometry s vysokým rozlišením umožňují rozlišit i ionty o stejné nominální hmotnosti.
m/z (C2H4) = 28,0313
m/z (CO) = 27,9949
m/z (N2) = 28,0062
Rozlišovací schopnost ( RP ) RP =
m/z m/z + ∆m/z
dva stejně vysoké píky jednotkového náboje mající překryv s údolím v 10% jejich výšky
též používáno RP =
m/z ∆m/z
∆m/z je šířka píku m/z v 50% jeho výšky. (též se používá v 5% či v 0,5% jeho výšky)
ESI (nanoelectrospray) MS spektrum apomyoglobinu (koňské srdce) voda/acetonitril s 1% HCOOH
Hmotnostní spektrum (ESI+) hemoglobinu
je náboj píku rozdíl nábojů mezi píky
a
hmotnost iontu s nábojem molární hmotnost proteinu
molární hmotnost vodíku
Hmotnostní spektrum (ESI+) hemoglobinu
Hmotnostní spektrum
Exact mass
Isotopové
iontů
složení iontů
Sumární vzorec
Původ studované látky
Stupeň nenasycenosti
Přírodní zastoupení isotopů prvků běžných organických sloučenin „M“
„M+1“
„M+2“
Prvek
Typ MNOM
%
MNOM
%
MNOM
H
1
100
2
0,015
„M“
C
12
100
13
1,1
„M+1“
N
14
100
15
0,37
„M+1“
O
16
100
17
0,04
F
19
100
Si
28
100
P
31
100
S
32
100
Cl
35
Br I
18
%
0,2
„M+2“ „M“
29
5,1
30
3,4
„M+2“ „M“
33
0,79
34
4,4
„M+2“
100
37
32
„M+2“
79
100
81
97,3
„M+2“
127
100
„M“
Nominal mass m/z (C2H4) = 28
m/z (CO) = 28
m/z (N2) = 28
m/z (CO) = 27,9949
m/z (N2) = 28,0062
28 ... 100 29 ... 1.1217 30 ... 0.2009 31 ... 0.0022
28 ... 100 29 ... 0.7226 30 ... 0.0013 31 ... 0
Exact mass m/z (C2H4) = 28,0313
Isotopové klustry (%) 28 ... 100 29 ... 2.2272 30 ... 0.0131 31 ... 0
Isotopový klastr - Skupina píků reprezentující ionty stejného prvkového složení, lišící se však odlišným isotopovým složením.
inzulín
C257H383N65O77S6 Accurate monoisotopic mass = 5803,64 Exact monoisotopic mass = 5803,637648
Nominal mass = 5801
Principal ion – nejintenzivnější ion isotopového klastru Average mass = 5807,59
Exact mass
Average mass
Hmotnostní spektrum
Přesná hmotnost molekulárního iontu s nábojem z = 1
Hmotnost molekulárního iontu s nábojem z > 1
Isotopový klastr
Elementární analýza
NMR
Empirický vzorec
( stanovení molární hmotnosti )
Sumární vzorec
Sumární vzorec = Molekulový vzorec udává prvky z nichž se látka skládá a skutečný počet jejich atomů v molekule sloučeniny. Stechiometrický vzorec udává pouze poměr atomů v sloučenině, tj. bez ohledu na skutečný počet atomů v molekule. Empirický stechiometrický vzorec = Empirický vzorec stechiometrický vzorec neznáme sloučeniny stanovený kvantitativní prvkovou analýzou (např.: elementární analýzou). Konstituční vzorec V konstitučním vzorci zobrazuje spojení jednotlivých atomů pomocí jednoduchých, zdvojených či ztrojených úseček (v případě potřeby zakřivených čar), znázorňující vazby mezi atomy (jednoduché, dvojné či trojné vazby). Přitom délka spojovacích úseček a úhly mezi sousedními úsečkami nevyjadřují ani skutečnou délku vazeb v molekuly, ani skutečné úhly mezi vazbami.
Ekvivalent dvojných vazeb (DBE)
Číslo (stupeň) nenasycenosti
( UN
... Unsaturation Number )
Ekvivalent dvojných vazeb
( BDE
... Double Bond Ekvivalent )
Ekvivalent dvojných vazeb a
( RDBE ... Ring Double Bond Ekvivalent )
kruhů (EDK)
( PBoR ... Pi Bonds or Rings )
DBE odráží kolik je v molekule daného sumárního vzorce násobných vazeb a cyklů Informace o počtu cyklů a násobných vazeb Test na funkční skupiny a substruktury Ověření správnosti sumárního vzorce
Výpočet DBE ze známé struktury DBE = počet dvojných vazeb + počet cyklů + 2 * počet trojných vazeb N
COOH
H3C
O HO CF 3
H3 C
O
Cl
NH
CH3 O
NH
N
O
NO2
O
H3C CH3
O
OH
O
COOH N N
CHO
O2N
SO3H
Ekvivalent dvojných vazeb (DBE) ze sumárního vzorce 1. Spočítejme valence vícevazných atomů (dvouvazné lze vynechat). např.:
C6H11ClO2
... 6 * 4 = 24
např.:
C12H11F3N2O2
... 12 * 4 + 2 * 3 = 54
2. Odečtěme valence nezbytné k jejich propojení; pro n atomů je to 2*(n-1) valencí. např.:
C6H11ClO2
... 24 – 2 * (6 – 1) = 14
např.:
C12H11F3N2O2
... 54 – 2 * (14 – 1) = 28
3. Odečteme počet valencí jednovazných atomů. např.:
C6H11ClO2
... 14 – 12 = 2
např.:
C12H11F3N2O2
... 28 – 14 = 14
4. Zbylé valence vydělíme dvěmi. např.:
C6H11ClO2
... 2 / 2 = 1
BDE = 1
např.:
C12H11F3N2O2
... 14 / 2 = 7
BDE = 7
Pro CaHbOcNdXe (X = F, Cl, Br, I) DBE = a – (b+e)/2 + d/2 + 1
Ekvivalent dvojných vazeb (DBE) ze sumárního vzorce
Obsahuje-li sumární vzorec prvky, které mohou nabývat různých vazností, pak je nutné uvážit všechny možnosti.
Např.: Síra je dvojvazná v sulfidech, čtyřvazná v sulfoxidech a šestivazná v sulfonových kyselinách. Dusík je trojvazný v aminech či pyridinu, ale pětivazný v nitroderivátech.
Interpretace DBE DBE musí mít celočíselnou hodnotu. Pokud ji nemá je sumární vzorec nesprávný. •
DBE = 0 Molekula neobsahuje žádnou násobnou vazbu ani žádný cyklus.
•
DBE = 1 Molekula obsahuje jednu dvojnou vazbu nebo jeden cyklus.
•
DBE = 2 Molekula obsahuje dvě dvojné vazby nebo dva cykly nebo jednu dvojnou vazbu a jeden cyklus nebo jednu trojnou vazbu.
•
DBE = 3 Molekula obsahuje 0 – 3 dvojné vazby, 0 – 3 cykly, 0 – 1 trojné vazby
•
DBE = 4 Molekula obsahuje 0 – 4 dvojné vazby, 0 – 4 cykly, 0 – 2 trojné vazby
•
... ... ...
Molární
Elementární
hmotnost
analýza
Accurate mass
Sumární vzorec t če o výp
Exact mass
výp oče t
Elementární složení
Elementární analýza
( EA, Elemental analysis )
Elementární analýza poskytuje hmotnostní podíl jednotlivých prvků v analyzovaném vzorku. Obvykle vyjádřen v hmotnostních procentech. Je-li vzorek čistou látkou, pak obsah odpovídá hmotnostnímu podílu jednotlivých prvků v molekule dané látky. Je-li znám sumární či alespoň empirický vzorec látky lze hmotnostní podíly snadno vypočítat. Výpočet ze sumárního vzorce např.: C12H11F3N2O2
%H =
%N =
11 * Ar(H) * 100 Mr (C12H11F3N2O2) 2 * Ar(N) * 100 Mr (C12H11F3N2O2)
%C =
= 4,07
%F =
= 10,29
%O =
12 * Ar(C) * 100 Mr (C12H11F3N2O2) 3 * Ar(F) * 100 Mr (C12H11F3N2O2) 2 * Ar(O) * 100 Mr (C12H11F3N2O2)
= 52,93
= 20,95
= 11,76
Elementární analýza EA
53,15 %C
4,12 %H
Empirický vzorec 10,05 %N
21,74 %F
= 10,94 %O
• Pokud látka obsahuje již jen jeden prvek, který je znám (např. kyslík), lze jeho obsah dopočítat a získat tak úplný empirický vzorec. • Pokud látka obsahuje neznámý prvek nebo nečistotu neobsahující stanovované prvky, pak získáme pouze molární poměr stanovovaných prvků v molekule. • Pokud látka obsahuje neznámou nečistotu obsahující stanovované prvky, pak je interpretace nemožná. • Pokud experimentální EA neodpovídá očekávané, pak je vhodné zvážit existenci solvátů – látky pro EA jsou obvykle čištěny krystalizací. EA směsi látek lze vypočíst analogicky jako u čistých látek jen je nutné zahrnout jejich obsah, např.: C12H11F3N2O2.½CHCl3 budeme uvažovat jako molekulu C12,5H11,5F3N2O2Cl1,5 • K ověření „správnosti“ vypočteného vzorce lze využít: a) zpětný výpočet obsahu prvků; b) hodnotu DBE, která musí být celočíselná; c) NMR spektra; d) MS data.
Elementární analýza
Empirický vzorec
EA
53,15 %C
4,12 %H
10,05 %N
21,74 %F
= 10,94 %O
Ar
12,011
1,008
14,007
18,998
15,999
EA / Ar
4,425
4,087
0,717
1,144
0,684
/ min
6,17
5,70
1,00
1,60
0,95
zokrouhlit EA calc rozdíl EA
6 49,32 % -3,83
6 4,14 % +0,02
1 9,59 % -0,46
2 26,00 % +4,26
1 10,95 % +0,01
*2 zokrouhlit EA calc rozdíl EA
12,34 12 52,93 % -0,22
11,40 11 4,07 % -0,05
2,00 2 10,29 % +0,24
3,20 3 20,95 % -0,79
1,90 2 11,76 % +0,82
*4 zokrouhlit EA calc rozdíl EA
24,68 25 53,84 % +0,69
22,80 23 4,16 % +0,04
4,00 4 10,05 % 0,00
6,40 6 20,46 % -1,28
3,80 4 11,48 % +0,54
DBE
3,5
7,0
13,5
Elementární analýza
( EA, Elemental analysis )
6
Limity elementární analýzy 5
4
%C (alkenu) – %C (alkanu) 3
2
1
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.5 0.45
C41H84 nebo C41H82
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek Garant předmětu:
doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D. A28, linka 4110,
[email protected]
Hmotnostní spektrometrie II.
Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253
Hmotnostní spektrum
Exact mass
Isotopové
iontů
složení iontů
Hmotnost fragmentů molekuly „Fragmentace molekuly“
Sumární vzorec
Původ studované látky
Stupeň
Struktura
nenasycenosti
molekuly
Nejběžnější ionizační techniky Electron Impact (EI) Vhodná pro malé těkavé stabilní látky do 1 kDa; tvrdá ionizace poskytující značnou fragmentaci – informace o struktuře – vhodná pro strukturní analýzu. Chemical Ionization (CI) Vhodná pro malé těkavé látky do 1 kDa; měkká ionizace obvykle poskytující pseudo-molekulový ion [M+H]+ Electrospray (ESI) Vhodná pro netěkavé látky do 200 kDa (peptidy, proteiny), měkká ionizace, často poskytující ionty mající více nábojů [M+nH]n+ Fast Atom Bombardment (FAB) Vhodná pro netěkavé látky do 6 kDa (sacharidy, organokovy, peptidy), vyžaduje viskózní matrici, měkká ionizace, ale tvrdší než ESI nebo MALDI. Matrix Assisted Laser Desorption (MALDI) Vhodná pro netěkavé látky do 500 kDa (peptidy, proteiny, nukleotidy), vyžaduje pevnou matrici, měkká ionizace. APCI, APPI, ... a desítky dalších
Molekulový ion
[M]
.
+
1. Ion s nejvyšším m/z ve spektru muže, ale nemusí být molekulový 2. Molekulový ion je vždy ion-radikál (při EI ionizaci) s lichým počtem elektronů 3. Z molekuly se odštěpují smysluplné fragmenty radikály m/z 15, 29, 43 (alkyl), 19 (F), 35 (Cl), 79 (Br), 31 (OCH3), aj. nebo molekuly 18 (H2O), 20 (HF), 28 (CO nebo C2H4 nebo N2), 32 (CH3OH), 36 (HCl) aj. 4. Zakázané ztráty: m/z = 3 – 14, 21 – 25 neodpovídají žádné reálné fragmentaci molekulového iontu 5. Je vhodné využít ionizačních technik různé tvrdosti.
Dusíkové pravidlo Na rozdíl od běžných prvků (C, H, N, O, F, Si, P, S, Cl, Br, I) je dusík je trojvazný, ale jeho majoritní isotop (14N) má sudou nominální hmotnost. Dle počtu dusíků v molekule pak tedy pozorujeme nominální hmotnosti M+ iontu a) lichý počet dusíků = lichý M+ a sudé fragmenty b) sudý počet nebo žádný dusík = sudý M+ a liché fragmenty
Pro případy pseudo-molekulových iontů [M+H]+, [M-H]-, [M+Na]+, [M+CH3CO2]-, [M+NH4]+, ... je potřeba modifikace dusíkového pravidla zřejmá.
Využití isotopových iontů M+1 Odhad počtu uhlíků 1. Pokud intenzita m/z položena rovna 100, pak intenzita píku (m/z + 1) dělená 1,1 (tj. přirozeným zastoupením izotopu 13C) dává odhad počtu uhlíků v iontu m/z.
2. Hodnota je přibližná (+/- 1 uhlík), je potřeba zvážit více možností.
Hledání molekulového iontu Vypočtením přibližné hodnoty počtu uhlíků z dvojice M+ a [M+1]+ lze odhadnout molární hmotnost molekuly, která musí korespondovat s m/z posuzovaných iontů. Počet vodíků a halogenů nesmí být větší než 2C+2.
Využití isotopových iontů M+2 Odhad počtu M+2 prvků
• Nejprve Cl (32,0 %) a Br (97,3 %) • Následně S (4,4 %) a Si (3,4 %) • Kyslík obtížně (0,2 %) • Zvážit možnost méně běžných prvků • Neopomenout isotopy 13C Příspěvek izotopů 13C k intenzitě iontů M+1, M+2, M+3
Br2Cl ( 1,000 35Cl + 0,320 37Cl ) • ( 1,000 79Br + 0,973 81Br ) • ( 1,000 79Br + 0,973 81Br ) = 1,000 • 1,000 • 1,000 35Cl79Br79Br + 0,320 • 1,000 • 1,000 37Cl79Br79Br + 1,000 • 1,000 • 0,973 35Cl79Br81Br + 1,000 • 0,973 • 1,000 35Cl81Br79Br + 0,320 • 1,000 • 0,973 37Cl79Br81Br + 0,320 • 0,973 • 1,000 37Cl81Br79Br + 1,000 • 0,973 • 0,973 35Cl81Br81Br + 0,320 • 0,973 • 0,973 37Cl81Br81Br
1,000
44
2,266
100
1,569
69
0,303
13
Výpočet isotopového klastru
Molekulový ion M+
Základní pík
Hmotnostní spektrum
– 43 – 15 – 55 [M+1]+
Isotopové píky
15
O
C4H7+ a/nebo C2H3O+ 55
m/z =
43 98
+
C5H7O+ a/nebo CH3+ 83 15
Typická fragmentace nerozvětvených alkanů. m/z = 15 (methyl), 29 (ethyl), 43 (propyl), 57 (butyl).
• • • •
větvení ovlivní fragmentaci. více methylů M-15 ion (m/z = 71) je intenzivnější ztráta butylu (m/z = 57) téměř chybí dominantní je C3H6 (m/z = 42)
• • • •
cyklický uhlovodík má stabilnější molekulový ion základní pík m/z=56 důsledkem ztráty ethenu alkenylové kationty m/z = 41 a 27 jsou intenzivnější ztráta CH3 (m/z = 69) důsledkem přesmyku vodíku
Aromatické látky mají velmi stabilní molekulový pík; často vícenásobně nabitý.
• • • •
alkylový řetězec m/z = 29 (27), 43 (41), 57 slabý molekulový ion, přítomnost M-H ztráta CO ... m/z = 86 - 58 = 28 ztráta C3H6 ... m/z = 86 - 42 = 44
• • • •
Intenzivnější molekulový ion fragmentace u ketoskupiny C3H7––COCH3 ... m/z = 43 a 43 C3H7CO––CH3 ... m/z = 71 a 15
• Intenzivnější molekulový ion • fragmentace u ketoskupiny • C2H5––COC2H5 ... m/z = 29 a 57
• pro alkoholy typické m/z = 31 • ztráta vody m/z = 88 – 18 = 70 • ztráta ethenu m/z = 70 – 28 = 42
• alpha-fragmentace –C2H5 ... m/z = 88 – 29 = 59 • ztráta vody m/z = 59 – 18 = 41
• • • • • •
silný molekulový pík silný M+2 u m/z = 92, 75 a 47 C2H5––SC2H5 ... m/z = 29 a 61 M - CH3 m/z = 75 M - C2H4 m/z = 62 62 - CH3 m/z = 47
Ethery
• slabý molekulární ion • alpha-fragmentace m/z = 30 M - CH2NH2
• slabý molekulový ion m/z = 58 • alpha-fragmentace M - C2H5 m/z = 41 • ztráta amoniaku 58 - NH3
• • • •
cyklická látka dává dobrý molekulový pík m/z = 85 alpha-fragmentace vodíku M-H m/z = 84 ztráta ethylu či ethenu m/z = 56 a 57 ztráta allylu M - C3H5 m/z = 44
• • • • •
slabý molekulový pík alpha-fragmentace M - C2H5O m/z = 43 kuriosní ztráta vody m/z = 88 - 18 = 70 alpha-fragmentace CH3––CO2C2H5 m/z 15 a 73 slabé CH3 a C2H5 m/z = 15 a 29
Isomerní ester • silnější molekulový pík • alpha-fragmentace M - CH3O •
m/z = 57
• stabilní molekulový pík m/z = 73 • alpha-fragmentace M - HCO m/z = 44
U nižších karboxylových kyselin jsou dominantní píky: M - OH, tj. M - 17 a M - CO2H, tj. M - 45
Halogenderiváty
Common Small Ions m/z
Common Neutral Fragments composition
mass loss
composition
15 Da
CH3
1 Da
H
17
OH
15
CH3
18
H2O
17
OH
19
H3O, F
18
H2O
26
C2H2, CN
19
F
27
C2H3
20
HF
28
C2H4, CO, H2CN
27
C2H3, HCN
29
C2H5, CHO
28
C2H4, CO
30
CH2NH2
30
CH2O
31
CH3O
31
CH3O
33
SH, CH2F
32
CH4O, S
34
H2S
33
CH3 + H2O, HS
35(37)
Cl
33
H2S
36(38)
HCl
35(37)
Cl
39
C3H3
36(38)
HCl
41
C3H5, C2H3N
42
C3H6, C2H2O, C2H4N
42
C3H6, C2H2O, C2H4N
43
C3H7, CH3CO
43
C3H7, CH3CO
44
CO2O, CONH2
44
C2H4O
45
C2H5O
46
NO2
55
C4H7
56
C4H8
57
C4H9
57
C4H9
59
C2H3O2
60
CH4CO2
60
C2H4O2
79(81)
Br
64
SO2
80(82)
HBr
79(81)
Br
91
C7H7
80(82)
HBr
127
I
127
I
128
HI
128
HI
Collision induced dissociation (CDI)
MS/MS, MS2, ... MSn
Vhodné pro získání strukturních informací a studium fragmentačních cest
Analyzátor 1
Kolizní část
Analyzátor 2
Výběr iontu ( prekurzoru )
Fragmentace iontu
Separace iontů ( produktů )
Spektrum MS/MS
Molekulový ion Normalizace m/z 87 (100 %), 88 (46,9 %), 89 (3,1 %) 42*12 = 504, ale m/z je pouze 87
46,9/1,1 = 42,6 uhlíků
m/z 87 není molekulový pík
Normalizace m/z 88 (100 %), 89 (6,7 %)
6,7/1,1 = 6,1 uhlíků
5*12 = 60 (5,5 % M+1) ... C5H28, C5N2, C5H12O (DBE = 0), 6*12 = 72 (6,6 % M+1) ... C6H16 (příliš H, DBE = -1), C6O (DBE = 7) 7*12 = 84 (7,7 % M+1) ...
fragmenty
ztráty
4,4 % pro M+2
jedna síra ... též má 0,8 % M+1 ( 5,1 – 0,8 ) / 1,1 = 3,9 uhlíků
M+ = 84 – uhlíky ( 4 * 12 ) – síra ( 1 * 32 ) = 4 vodíky DBE pro C4H4S = 3
žádné CH3 ani C2H5
cyklus
8-methylheptadekan
pyren
ethylbenzen
1,2-dichlorbenzen
1,2-dibrombenzen
1-chlorethan
