phương pháp phổ khối lượng

LOGO
Lê Nhất Tâm
•
Kỹ thuật phân tích hiệu quả
•
Độ chính xác cao
•
Kỹ thuật phân mảnh
•
Rất hửu hiệu để xác định cấu tạo
của các hợp chất
Lịch sử hình thành phương pháp khối phổ
Những nhà nghiên cứu tiên phong
Phương pháp khối phổ
Nội dung
Phân tích cấu trúc và kiểu phân mảnh
Giãi thích khối phổ
Ứng dụng phương pháp khối phổ
1897
1897
1919
1919
1934
1934
1966
1966
J.J. Thomson. Discovered electrons by cathode
rays experiment. Nobel prize in 1906.
Francis Aston recognized 1
st
mass spectrometer

and measure z/m of ionic compounds.
First double focusing magnetic analyzer was
invented by Johnson and Neil.
Munson and Field described chemical
ionization.
Brief History of Mass Spectrometry
1968
1968
1975
1975
1985
1985
1989
1989
Electrospray Ionization was invented by Dole,
Mack and friends.
Atmospheric Pressure Chemical Ionization
(APCI) was developed by Carroll and others.
F. Hillenkamp, M.Karas and co-workers describe
and coin the term matrix assisted laser
desorption ionization (MALDI).
w. Paul discovered the ion trap technique.
Joseph John
Thomson
1906 Nobel Prize
for Physics
(theoretical and
experimental
investigations on
the conduction of

electricity by
gases)
Francis William
Aston
1922 Nobel Prize
for Chemistry
(mass
spectrograph, of
isotopes, in a
large number of
non-radioactive
elements)
Wolfgang Paul
1989 Nobel Prize
for Physics
(for the
development of
the ion trap
technique)
John Bennet
Fenn
2002 Nobel
Prize for
Chemistry
(for the
development of
Soft Desorption
ionization
Method)
Koichi Tanaka

2002 Nobel
Prize for
Chemistry
(mass
spectrometric
analyses of
biological
macromolecule
s)
Nobel prize pioneers
Mass spectrometer
Lý thuyết Mass Spectrometry
Trong mass spectrometer,
Các hiện tương đều xãy ra
tuần tự như nhau, ngoại trừ
các nguyên tử và phân tử
bị tách ra khi đi qua điện
trường và từ trường. Tiến
trình này xãy ra trong không
gian nhỏ.
Mass spectrometer giống như lăng kính.
Trong lăng kính, ánh sáng là
được phân tách thành những
thành phân khác nhau dựa
trên bước sóng của chúng. Và
rồi những bức xạ này được
xác định thông qua sự tương
tác detector chuyển hóa thành
những tính hiệu về điện.
Tương tự như trong mass

spectrometer các ion được
tách bằng sự khác nhau về
khối lượng và cũng được xác
định bởi detector ion.
NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library 2005
By U.S. Department of Commerce
Publisher: Wiley
Number Of Pages:
Publication Date: 2005-07-22
ISBN-10 / ASIN: 047175594X
ISBN-13 / EAN: 9780471755944
Binding: CD-ROM
NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library is the most
popular library for GC/MS instruments, with 190,825
spectra presented.
This software offers:
* 190,825 EI Mass Spectra
* 163,198 compounds, 163,195 structures
* 121,112 Retention indices of 25,983 Compounds
* 5,191 MSMS Spectra
* Spectral search and analysis software
Những phân
mảnh thu được
từ quá trình ion
hóa hình thành
phổ khối của chất
ban đầu. Quá
trình đối chiếu,so
sánh phổ khối
thu được với dự

liệu từ ngân hàng
phổ hay thư viện
phổ để định danh
chất cần quan
tâm
Các thành phần cơ bản của Mass Spectrometer
Có bốn thành
phần cơ bản
•
Bộ phận dẫn
mẫu
•
Nguồn ion hóa
•
Bộ phận phân
tách khối lượng
các ion
•
Ion detector
Thiết bị phổ khối lượng làm 3
nhiệm vụ chính:
+ Chuyển chất nghiên cứu thành
thể khí ( làm bay hơi mẫu ở áp
suất thấp và nhiệt độ thích hợp.
+ Tạo ra các ion từ các phân tử
khí đó
+ Phân tách các ion đó rồi ghi lại
tín hiệu theo tỷ số M/z.e. Vì xác
suất tìm thấy z > 1 là rất nhỏ và
điện tích của điện tử là 1 nên M

chính là khối lượng của các ion
Thiết bị phổ
khối lượng
là sản xuất
ra ion và
xác định
khối lượng
của chúng
Mass spectrometer
Sample Introduction Techniques
Initial pressure of sample is 760 mmHg or
~10
-6
torr
•
Kỹ thuật đưa mẫu trực tiếp (Thường dùng trong
MALDI)
•
Kỹ thuật dẫn mẫu (Thường dùng trong ESI)
Có hai techniques
Mass spectrometer
Direct Insertion sample introduction technique
Là một kỹ thuật đơn giãn. Mẫu được lấy bằng syringe đặt
biệt và tiêm thẳng vào buồng ion hóa. Sau đó là những
tác động cho quá trình giãi hấp như giãi hấp bằng laser
hay gia nhiệt tạo điều kiện hóa hơi và ion hóa

Direct infusion or injection sample introduction technique
Thường xuyên được sử dụng có có hiểu quả cao.
Dùng trong kỹ thuật kết nối như GC-MS and HPLC-MS

Ionization Methods used in Mass spectrometry
Thường dùng:
•
Proton hóa
•
Khử proton hóa
•
Cation hóa
•
Transfer of a charged molecule to the gas phase
•
Phóng (bức) điện tử
•
Bẩy điện tử
Protonation
+ Sự hình thành các ion dương bằng cách cộng H
+
+ Sử dụng trong các chất chứa các nhóm amin ,
những liên kết peptide
+ Sử dụng trong kỹ thuật MALDI, APCI and ESI
Deprotonation
+ Một proton H
+
được khử ra khỏi hợp chất tạo một anion.
+ Sử dụng cho mẫu acid như phenols, carboxylic acid, sulfonic acid etc.
+ Dùng trong MALDI, APCI and ESI
Cationization
Hình thành một ion phức bằng cách công hợp một cation
kim loại vào phân tử trung hòa như Na
+ ,

K
+ ,
NH
4
+
Thường dùng đối với Carbohydrates
Dùng trong các kỹ thuật MALDI, APCI and ESI
Transfer of a charged molecule to the gas phase
Cation được chuyển từ pha lỏng sang pha khí
Sử dụng trong MALDI or ESI
Kỹ thuật phóng Electron
Electron được phóng ra hình thành ion
dương. Thường là những hợp chất không
phân cực có khối lượng phân tử thấp như
anthracene.
Kỹ thuật bẩy Electron (EC)
Một điện tích âm tích điện trừ 1 được hình
thành do quá trình hấp thu hay giử một điện từ.
Kỹ thuật sử dụng cho các hợp chất halogen
Nguồn Ionization
Nguồn ionization cứng ( HIS)
Nguồn ionization mềm (SIS)
Dùng năng lượng
lớn để phân tách
phân tử thành
nhiều mảnh nhỏ
bền vững. Những
mảnh này không có
sự phân tách tiếp
theo.

Sử dụng một
năng lượng nhỏ
tách phân tử
thành những
mảnh không
bền có thể tiếp
tục phân tách
•
Electron Ionization (EI)
•
Chemical Ionization (CI)
•
Electrospray Ionization (ESI)
•
Nanoelectrospray Ionization (NanoESI)
•
Atmospheric Pressure Chemical Ionization
(APCI)
•
Atmospheric pressure photoionization
(APPI)
•
Matrix-assisted laser desorption/ionization
mass spectrometry (MALDI-MS)
•
Fast Atom Bombardment (FAB)
•
Thermal ionization (TI)
Các nguồn ion hóa trong mass
spectrometer

Năng lượng được cung
cấp để nung nóng dây
tóc kim loại, làm phát ra
những điện tử. Những
điện tử này được tăng
tốc qua một điện trường
có điện thế khoảng 70eV
trước khi đi vào buồng
chứa mẫu. Áp suất trong
buồng ion hóa đạt
0,005torr, nhiệt độ 200 ±
25
0
C.
•
Mảnh M
+
.có khối lượng như molecular
weight
Electron Ionization (EI)