A tömegspektrometria gyakorlat részletes leírása

Mindegyik tömegspektrometria gyakorlat során direkt mintabevitelt alkalmazunk, azaz a tömegspektrometriás mérést ún. infúziós módban, a mintakomponensek előzetes elválasztása nélkül hajtjuk végre.

Készülék: Agilent 6300 LC/MSD Trap XCT Plus tömegspektrométer elektrospray ionforrással és ioncsapda analizátorral

Az ionizáció és a tömeganalízis paramétereit a gyakorlatok során optimalizáljuk.

MS (alapbeállítások)

szárító gáz áramlási sebessége: 4 L/perc szárító gáz
      hőmérséklete: 325°C porlasztó gáz nyomása: 15 psi nagyfeszültség: –3000
      V pozitív ionizációs módban vagy + 3000 V negatív
      ionizációs módban detektálás: 50-2200 m/z tömegtartományban analízis
      sebessége (Ultra Scan módban): 26000 Th/s

Anyagok: víz, metanol, hangyasav, ecetsav, különféle standard vegyületek

Kapszaicinoidok kimutatása ESI-ioncsapda MS és MS/MS módszerekkel

  • Adja meg a gyakorlat során vizsgált kapszaicinoidok (pl. kapszaicin, dihidrokapszaicin) összegképletét, névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömegét!

  • Oldja fel, majd hígítsa a megadott koncentrációra a kiadott mintá(ka)t!

  • Vegye fel a vegyületek tömegspektrumát pozitív és negatív ionizációs módban is!

  • Végezze el az [M+H]+ és [M–H] kvázi-molekulaionok MS2 analízisét!

  • Értelmezze a tömegspektrumokat!

  • Az MS és a MS/MS mérések alapján válasszon ki a vizsgált vegyületekre jellemző olyan jellegzetes fragmensionokat, melyek révén szelektíven kimutatható ez a vegyületcsalád! Döntését indokolja!

9.10. ábra - A kapszaicin és dihidrokapszaicin képlete

A kapszaicin és dihidrokapszaicin képlete

Fenolos savak kimutatása ESI-ioncsapda MS és MS/MS módszerekkel

  • Adja meg a gyakorlat során vizsgált fenolos savak (pl. kávésav, rozmaringsav) összegképletét, névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömegét!

  • Oldja fel, majd hígítsa a megadott koncentrációra a kiadott mintá(ka)t!

  • Vegye fel a vegyületek tömegspektrumát pozitív és negatív ionizációs módban is!

  • Végezze el az [M+H]+ és [M–H] kvázi-molekulaionok MS2 analízisét!

  • Értelmezze a tömegspektrumokat!

  • Az MS és a MS/MS mérések alapján válasszon ki a vizsgált vegyületekre jellemző olyan jellegzetes fragmensionokat, melyek révén szelektíven kimutatható ez a vegyületcsalád! Döntését indokolja!

9.11. ábra - A kávésav és a rozmaringsav képlete

A kávésav és a rozmaringsav képlete

Flavonoidok kimutatása ESI-ioncsapda MS és MS/MS módszerekkel

  • Adja meg a gyakorlat során vizsgált flavonoidok (pl. kvercetin, rutin) összegképletét, névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömegét!

  • Oldja fel, majd hígítsa a megadott koncentrációra a kiadott mintá(ka)t!

  • Vegye fel a vegyületek tömegspektrumát pozitív és negatív ionizációs módban is!

  • Végezze el az [M+H]+ és [M–H] kvázi-molekulaionok MS2 analízisét!

  • Értelmezze a tömegspektrumokat!

  • Az MS és a MS/MS mérések alapján válasszon ki a vizsgált vegyületekre jellemző olyan jellegzetes fragmensionokat, melyek révén szelektíven kimutatható ez a vegyületcsalád! Döntését indokolja!

9.12. ábra - A kvercetin és a rutin képlete

A kvercetin és a rutin képlete

Fehérjék molekulatömegének meghatározása ESI-MS módszerrel

  • Adja meg a gyakorlat során vizsgált fehérje összegképletét irodalmi adat alapján, majd számítsa ki a hozzátartozó névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömegeket!

  • Oldja fel, majd hígítsa a megadott koncentrációra a kiadott mintá(ka)t!

  • Vegye fel a fehérje tömegspektrumát pozitív ionizációs módban!

  • Határozza meg a fehérje molekulatömegét a tömegspektruma alapján! (dekonvolúció -lásd Kérdések és feladatok 10. példa)

Beadandó eredmények

  1. A gyakorlaton kiadott tömegspektrometriával kapcsolatos számolási feladatok megoldásának menete, eredménye.

  2. Az analizált standard vegyületek összegképlete, névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömege

  3. A pozitív és negatív ionizációs módban felvett MS és MS2 spektrumok, a mintát jellemző csúcsok azonosítása

  4. A fragmentációs folyamatok értelmezése, fragmensek szerkezeti- és összegképlete

9.13. ábra - A tömegspektrometria gyakorlat során használt Agilent 6300 LC/MSD Trap XCT Plus ESI-ioncsapda MS készülék

A tömegspektrometria gyakorlat során használt Agilent 6300 LC/MSD Trap XCT Plus ESI-ioncsapda MS készülék

9.14. ábra -

9.15. ábra - Az Agilent LC/MSD Trap XCT Plus ESI-ioncsapda MS készülék sematikus felépítése (az ábra az Agilent 1100 Series LC/MSD Trap System, Concepts Guide c. kiadványból lett átvéve)

Az Agilent LC/MSD Trap XCT Plus ESI-ioncsapda MS készülék sematikus felépítése (az ábra az Agilent 1100 Series LC/MSD Trap System, Concepts Guide c. kiadványból lett átvéve)

Fogalmak, rövidítések, mozaikszavak

tömegspektrométer; ionforrás: elektronütköztetéses ionizáció, kémiai ionizáció, elektrospray ionizáció, mátrix segített lézer deszorpció és ionizáció; ionoptika; tömeganalizátor: kvadrupól, ioncsapda, repülési idő analizátor; vákuumrendszer; tömegspektrum: bázicsúcs, bázision, molekulaion, kvázi-molekulaion; fragmentáció: anyaion/prekurzorion, leányion/termékion/fragmension; névleges tömeg, monoizotópos tömeg, átlagos vagy kémiai tömeg; felbontás; izotóparány; nitrogénszabály

EI, CI, ESI, APCI, APPI, MALDI, Q, IT, TOF, MS/MS, MSn

Kérdések és feladatok

  1. Milyen egységekből épül fel egy tömegspektrométer?

  2. Mi az ionforrás és az ionoptika feladata?

  3. Soroljon fel néhány ionforrást, röviden ismertesse működésüket!

  4. Soroljon fel néhány tömeganalizátort, röviden ismertesse működésüket!

  5. Mi a tömegspektrum? Milyen információ nyerhető egy tömegspektrumból?

  6. Mi a tandem tömegspektrometria és mi a jelentősége?

  7. Adja meg a C8H10O2 és a C10H11ON összegképletű vegyületek névleges, monoizotópos és átlagos (kémiai) tömegét!

  8. Adja meg, hogy legalább milyen felbontóképességű MS-készülékkel lehet az alábbi molekulákat pontos tömegmérés alapján megkülönböztetni! a) CO (M=27,99491) és N2 (M=28,00615) b)13CC6H7 (M=92,05813) és C7H8 (M=92,06260)

  9. Egy fehérje (citokróm C) ESI-IT MS spektruma látható a következő ábrán. Ez a jellegzetes ionsorozat az elektrospray ionizációs technikára jellemző. Minden egyes csúcs a fehérje különböző protonáltsági állapotához tartozik. a) Számolja ki és adja meg a vizsgált fehérje molekulatömegét! b) Adja meg, hogy a báziscsúcs hányszor töltött ionhoz tartozik!

    9.16. ábra - A citokróm C ESI-IT MS spektruma

    A citokróm C ESI-IT MS spektruma

Atom

Monoizotópos relatív atomtömeg

Átlagolt relatív atomtömeg

H

1,007825

1,00794

C

12,000000

12,011

N

14,003074

14,00674

O

15,994915

15,9994

S

31,972070

32,066

Cl

34,968852

35,453

Br

78,918336

79,904

Ajánlott irodalom

  1. Burger Kálmán: Az analitikai kémia alapjai: 9.4. Tömegspektrometria

  2. Dinya Zoltán: Szerves tömegspektrometria, DE Kossuth Egyetemi Kiadó

  3. Edmond de Hoffmann, Vincent Stroobant: Mass Spectrometry, Principles and Applications

  4. Daniel C. Harris: Quantitative Chemical Analysis