Massespektrometri: Forskelle mellem versioner
Content deleted Content added
MGA73bot (diskussion | bidrag) m Retter {{Commonscat}} til {{Commonskat}} I forbindelse med skift af layout - fjern gerne denne ændring hvis fladt layout ser bedre ud |
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.da |
||
Linje 1:
'''Massespektrometri''' forkortet MS stammer fra [[1898]], og det første kendte [[massespektrometer]] blev bygget i [[1918]]. I dag bruges massespektrometri, som en hjælp til struktur opklaring af [[Organisk stof (kemi)|organiske stoffer]].
Metoden ved massespektrometri(MS) er at det ukendte stof udsættes for et [[elektron]]bombardement, hvorved nogle af [[molekyle]]rne spaltes til [[ion]]er. Disse ioner accelereres op og føres ind i et [[magnetfelt]] eller et elektrisk felt, som opdeler ionerne efter deres masse til ladning forhold (''m/e''). De ioner som ikke bliver afbøjet undervejs, men passerer hele vejen igennem feltet registreres af en detektor, som tæller antallet af ioner. Ved at ændre på feltets styrke, kan man detektere ioner med et andet (''m/e'') forhold, og på den måde kan man undersøge for alle ionmasser. Til sidst behandles dataene af en computer, og resultatet kommer ud i form af et [[massespektrum]], hvor antallet af ioner er afbildet som funktion af (''m/e''). Et sådan massespektrum kan tydes vha. generelle regler om, hvordan forskellige stofklasser spaltes eller omlejrer, når de udsættes for et elektronbombardement. Molekylarionen, ''M''<sup> +</sup>, er et molekyle, som har mistet én elektron. Massen af molekylarionen kan sættes lig molekylmassen, da forskellen mellem dem kun er massen af en elektron. ''M''<sup> +</sup> er oftest den top, som har den højeste (''m/e'') værdi i et spektrum, og er derfor en hjælp til at bestemme molekylmassen, som er et vigtigt trin i opklaringen af et ukendt stof.
== Opbygning af et massespektrometer ==
Den normale opbygbning af et massespektrometer er: Ioniseringskilde -> masse analysator (evt -> fragmentationskammer) -> detektion
'''Ioniseringskilder'''
Der findes i dag en lang række forskellige ioniseringskilder udviklet til forskellige behov. Ioniseringsteknikerne deles ofte i 2 kategorier blød eller hård ionisering. Blødionisering får stoffer på ionform uden at ødelægge molekylerstrukturen modsat hårdionisering som til gengæld kan ionisere flere typer af stoffer.
* ''Maldi'' Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation. Denne teknik bygger på at prøven placeres på et medie der kan ioniseres ved hjælp af laser og derefter give sin ladning videre til prøven, der ofte er proteiner.
* ''FAB'' Fast Atom Bombardment. Prøven placeres på en matrix ofte en alkohol eller eter f.eks. [[glycerin]] som herefter udsættes for beskydning med atomer så som Xenon eller Argon og bliver derved ioniseret. Tekniken minder en del om MALDI.
Da MS oftes benyttes sammen med [[gaskromatografi]] eller [[væskekromatografi]] er der udviklet en lang række ioniseringskilder der også fungere som interface mellem kromatografimetoden og MS'en.
Oftes anvendte ioniseringskilder til [[gaskromatografi]]:
* ''EI'' Elektron Ionisering, opbygningen er at prøven passere igennem et kammer hvor der er et filament som udsender elektroner og derved ionisere stoffer der passere forbi. Denne teknike hører til hårdionisering og de fleste molekyler vil fragmentere efter et bestemt mønster. Fordelen er at det sker på samme måde uanset hvilket mærke MS man bruger og derfor findes der store databser så som NIST og Wiley med 590.000 stoffer <ref>http://www.sisweb.com/software/ms/wiley.htm</ref> Ioniseringen kan skrives således :<math>M + e^- \to M^{+\bullet} + 2e^-</math>
* ''CI'' Kemisk Ionisering, prøven kolidere med et stort overskud af en ladet gas f.eks. [[methan]], [[ammoniak]] eller [[isobutan]]. Denne metode høre til blødionisering og skaber molekularioner men biprodukter så som clusterioner (f.eks. M+Methan) kan forkomme.
Ofte anvendte ioniseringskilder til [[væskekromatografi]]:
* ''ESI'' Electro Spray Ionisering opfundet af nobelprisvinder John B Fenn. Væsken fra kromatograffen bliver sprøjtet igennem en dyse påsat højspænding (1000-5000 V). Kammeret holdes varmt og der tilledes nitrogen for at hjælpe med fordampning af solventet. Ioniseringen sker ved at de små dråber har en ladning på overfladen under fordampning springer dråberne gentagende gange og skyder ladet stoffer ud. Denne metode er blød, egner sig til polære/halvpolære stoffer og skaber som regel molekularioner men også biprodukter så som clusterioner af stof+natrium, stof+kalium og stof+solvent. Metoden udemærker sig så ved at kunne multilade større molekyler så som peptider, proteiner osv.
* ''APCI'' atmosfærisktryk kemisk ionisering, opbygning af interfacet minder om ESI dog blandes væsken med meget varm (300-500° C) nitrogen, inden den sprays ud og der sidder i sprayvejen en nål der skaber ionieringen. Denne metode tilhøre blødioniering men varmen risikere at molekylet dekomponere inden ioniseringen. Hvis ikke varmen og nitrogenen får solventet til at fordampe riskeres der at dannes clusterioner mellem solvent og molecularion. Denne metode kan ionisere mindre polære stoffer i forhold til ESI.
* ''APPI'' atmosfærisktryk foto ionisering. Fungere som APCI men med en stærk lyskilde f.eks. xenon lampe i stedet for en nål til ioniseringen. Denne metode udemærker sig ved at kunne ionisere ikkepolære aromatiskestoffer.
* ''Combi'' Der er igennem de seneste år udviklet en del interface der benytter kombinationer af ESI, APCI og eller APPI. Der er to fordelen, 1 at nogle stoffer får endnu bedre detektionsgrænser og 2. endnu flere stoftyper kan ioniseres.
'''Masse analysator'''
* ''Sektor'' Afbøjer ioner i et magnetfelt, denne metode har høj resolution og kan bruges til nøjagtig massebestemmelse.
* ''Quadropol'' Består af 4 lange og parallelle stænger der parvis hænger sammen og vedhjælp af pålægning af jævnspænding og radiofrekvens tillader passage af ioner med bestemte m/e forhold. Denne metode skanner relativt langsomt 2.000 amu/sek, giver lav resolution og kan normalt ikke bruges til nøjagtig massebestemmelse.
* ''Hexapol og octapol'' minder om quadropol og men giver højere ionoverførsel med 6 eller 8 stænger og derfor bruges de ofte til transport af ioner fra interface til selektionsdelen af MS'en og som kolisionskammer.
* ''Ionfælde'' (iontrap) Der findes i dag 2 typer. 3D ionfælden fangerne ionerne i en ring og det er herefter muligt tilføres bestemte m/z energi og derved smadre molekylerne mod uladet helium eller skannes ionerne ud med høj hastighed (27.000 amu/sek). Der findes i dag også en liniær iontrap der bruger quadropol stænger til at fange ionerne. Begge tekniker kan give høj følsomhed da ionfælden kan samle ioner op over tid men pga fysiken bag ionfælden er der en begrænsning i hvor store og små ioner der kan være fanget på samme tid. Desuden giver tekniken ikke give høj resolution og nøjagtig masse.
* ''Ioncyklotron'' Ionerne fanges i et meget stærkt ionfelt som regel lavet med superledende materiale. Ionerne kan opbevares i lang tid og måles hver gang de passere en detektor og derved kan skabes meget høj resolution. Kan også bruges til nøjagtig masse.
* ''Orbitrap'' Ionerne spinder rundt om en indre elektrode. Minder om en blanding af ionfælde og ioncyklotron. Giver både høj resolution og nøjagtig masse.
* ''TOF'' Tideflyvsinstrument (Time of flight). Fungere ved at tilføre alle ionerne energi og derefter måle hvor hurtigt de tilbagelægger en kendt strækning (ca 1 meter). Hver flyvning tager en brøkdel af et ms afhængig af m/z. Giver både høj resolution og nøjagtig masse.
'''Detektion'''
For ionfælde og quadropol gælder det at efter selektion af ionerne sker detektionen ved at ionerne rammer en elektron forstærker (electron multiplier) eller Faradays cup. Generelt forsøges det at forstærke det lave signal fra ionerne ved hjælp af en kaskade effekt hvor en ion slår en eller flere elektroner løs som herefer kan slå endnu flere løs.
Detektion i ioncyclotron og orbitrap sker ved af ionerne udsender en radiofrekvens som ved hjælp af fourier transformation kan omsættes til et m/z signal.
== Typer af massespektrometere ==
* TOF. Et meget populær instrument især til store molekyler så som proteinforskning og polymere hvor MALDI interface ofte anvendes. Da MS'en kan give nøjagtig masse bruges den ofte til bekræftigelse af synteseprodukter og kan hjælpe med opklaring af ukendte biprodukter.
* Single quadropol. En af de mest simple og billige MS'er der findes. Bruges ofte til syntesesupport og andre lette opgaver.
* Tripple quadropol. Består af en serie af quadropoler der kan sætte til at skanne eller transportere bestemte ioner. Den miderste quadropol Q2 (eller hexa/octopol) står for en evt frakmentering af ionerne. Dette finder sted ved kollision med neutrale atomer så som argon eller nitrogen. Tripple quadropolen har gennerelt høj følsomhed og høj specificitet overfor stoffer selv i en kompleks matrix så som blod, urin etc og bruges derfor meget indenfor bioanalyse (optagning og nedbrydning af stoffer i kroppen) eller til identifikation af ukendte stoffer hvor man både kan kigge på massen og samtidig frakmenterne af ionen.
* Iontrap. Har god følsomhed da trappen kan fyldes over tid, men kan have problemer med komplekse opløsninger da trappen også kan fyldes med ioner der ikke har interesse.
* Orbitrap. Relativt nyt kommercielt tilgængeligt apparat. Resolution, nøjagtig masse og hastighed gør det anvendelig til det meste men prisen er endnu høj for apparatet.
* Sektorinstrument. Meget udbredt blandt de første MS'er på markedet, fyldte dog ofte et helt laboratorium og krævede en del vedligehold og tuning for at operere perfekt. Findes fortsat på markedet men er røget i baggrunden i forhold til de nye typer af instrumenter.
== Præcis masse og isotopforhold ==
| |||