MS

Basiert auf

• Generierung von Gasphasen-Ionen der Analytmoleküle (Ionisierung)

• Fragmentierung der Molekülionen in Fragmentionen

• Darauf folgende Trennung der Ionen nach Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (m/z)

• Bestimmung elementarer Zusammensetzung von Molekülen

• Bestimmung des Molekulargewichts und der Summenformel von Molekülen

• Strukturaufklärung von synthetisch-org. oder Biomolekülen (über charakteristische Fragmentierung)

• Analyse der quant. Und Qual. Zsmsetzung komplexer Gemische (va in Kombi mit anderen Methoden (NMR,IR…))

• Bezugspunkt: 1 Teilchen oder 1 Mol (6,023*10^-23)

• Masse 1 Atoms (SI): u

• 1u= 1/12 der Masse eines C12-Atoms in g

  1u = 1g/6,02310^23 g=1,66 *10^-27 kg

  Bsp: C12: 12 u

• 1 Dalton: Masse eines Wasseratoms

  1 Da = 1,007825 u

  -> meistens aber mit u gleichgesetzt: 1 Da = 1u

• monoisotopische Atommasse A_mono: exakte Masse des häufigsten Isotops

• Mittlere Atommasse A_avg: aus den Isotopen und der Häufigkeit berechnete Masse

• Nominelle Atommasse A_nom: ganzzahlige Masse des häufigsten Isotops

• monoisotopische Masse M_mono: aus den exakten Massen der häufigsten Isotope berechnete Molekülmasse

• Mittlere Masse M_avg: aus den mittleren Atommassen. Berechnete Molekülmasse

• Nominelle Masse M_nom: aus den ganzzahligen Atommassen der häufigsten Isotope berechnete Molekülmasse

-> unmittelbarer Hinweis auf Vorhandensein bestimmter Elemente

Unterscheidung:

1. Gasphasen-Ionisationstechniken

   • Probe er verdampft und dann ionisiert

   • Für thermostabile Analyten (SdP <500 Grad, idR <1000 Da)

   • Elektronstoß-Ionisierung (electron impact) (EI):

     Anwendung hochenergetischer Elektronen zur Ionisierung

   • Chemische Ionisierung (chemical ionization) (CI):

     Ionisierung durch chem. Rkt mit gasförmigen Reagenzien

2. Desorptions- Ionsiationstechniken

   • Feste/flüssige Probe (eingebettet in Matrix) wird energetisch angeregt , so dass direkt gasförmige Ionen entstehen

   • Geeignet für nichtflüchtige und/oder thermolabile Verbindungen (Mol-Gewicht bis zu MDa)

• oft kein M+ erkennbar

• Starke Fragmentierung

• Substanzen müssen thermisch stabil und verdampfbar sein

• Eingeschränkter MW Bereich

• Große Auswahl an Datenbanken

• Identifizierung von Substanzen über Vergleich der Fragmentmuster

• Praktisch alles ionisierbar

• Analyt mit Überschuss Matrix Co-kristallisiert

• Laserpuls führt zur Ionisierung der Matrixmoleküle

• Energieübertragung auf Analyt

• MS Analyse

• weiche Ionisation

• Keine Fragmentierung

• Molekülion wird meist gebildet

• Sehr großer MW Bereich

Basierend auf Physik. Prinzipien:

• Ablenkung von Ionen in elektr. Oder Magnet. Feldern (Sektorfeldgeräte)

• Filterung/Einfang von Ionen in elektr. Wechselfeldern (Quadrupolmassenfilter, Ionenfalle, Ionencyclotronresonanz-Analysator, Orbitrap)

• Trennung aufgrund unterschiedlicher Flugzeiten von Ionen im feldfreien Raum (Flugzeit-Analysatoren)

• Einfachfokussierende Sektrofeld- Geräte

  • Magnetische Sektorfeld (Magnetfokussierung)

  • elektrostatisches Sektorfeld (Fokussierung durch elektrisches Feld)

• Doppelfokussierende Sektorfeld-Geräte

-> Ablenkung von positiven Ionen zwischen 2 Quadrupolstäben basierend auf fixierter VDC (links) bzw V_RF (rechts):

-> Ablenkung von positiven Ionen zwischen 2 Quadrupolstäben basierend auf variabler V_DC+RF (links) und Passage von positiven Ionen zwischen 4 Quadr.stäben (rechts):

• günstig

• Schnelle Scangeschwindigkeit

• Massenbereich bis ca 2000

• Einfache Handhabung

• Niedrige Massenauflösung (unit resolution)

• Oft mehrere Q kombiniert in Mehrstufen-Massenspektrometrie (Tandem-MS)

• SEV- Metall oder Halbleiter

• Emittiert Sekundärelektronen

• Massenauflösung

• Massengenauigkeit (und Massenpräzision)

• Massenbereich

• Scangeschwindigkeit

• >Transmission

• Empfindlichkeit (LOD)

• Linearität (dynamischer Bereich)

• Molekülion

• Protoniertes Molekülion

• Quasimolekülion

• Vorläuferin (Precursor-Ion)

• Fragmention (Product-Ion)

• Molekülmasse:

  • Nominelle Masse

  • Durchschnittliche (mittlere) Masse

  • Monoisotope Masse

Full Scan:

• gesamte MS über bestimmten m/z Bereich wird aufgezeichnet

• Spektrum verfügbar

• Weniger Empfindlich (jedes Ion wird nur für kurze Zeit aufgezeichnet)

Selected ion monitoring (SIM):

• Betrieb eines MS, bei dem nicht das gesamte MS, sondern Häufigkeit von Ionen eines oder mehrerer spez m/z Werte aufgezeichnet wird

• Kein Spektrum verfügbar

• Empfindlicher (mehr Zeit für Aufnahme eines bestimmten Ions)

Aminosäure - Analytiker in neonatalen Screen

• Alle AS werden derivatisiert (Butylester)

• Alle Analyten welche das Deriuvatisierungs-Fragment m/z= 102 verlieren werden aufgezeichnet

Acylcarnitin - Analytik im, neonatalen Screen

• alle Acylcarnitine werden derivatisiert (Butylester)

• Alle Analyten welche ein Derivatisierungs-Fragment m/z =85 ergeben werden aufgezeichnet

Beziehung zwischen Signalintensität, Rauschen und Zahl der Analysatorstufen:

Konzept der lokalisierten Ladung:

• Am Anfang der Zerfalls ist Ladung formal lokalisiert (Heteroatome, freie EP, pi-Bindungssysteme)

Stephenson-Audier-Regel:

• Ladung meist vom Molekül mit dem kleinsten Ionisierungspotenzial (IP) übernommen, i. Allg. Bruchstücke mit Heteroatomen, Aromaten konj. Polyene