ניתוח של תרכובות נדיפות רגישות וחמצון באמצעות מערכת קרה מפרצון ואלקטרוני השפעה המוני ספקטרומטריית

הניתוח של תרכובות, כגון organyls מתכת, silanes, או phosphanes על ידי ספקטרומטריית מסה הוא לא תמיד אפשרי. כמה מתרכובות אלה ידועים לפרק במהירות כאשר במגע עם אוויר. לכן הצעדים החשובים ביותר בעת מדידת ספקטרום המוני הם הכנת מדגם, העברת אנליטי לדור ספקטרומטר ויון ההמוני בהיעדר האוויר. בפרוטוקול זה, אנו מתארים אסטרטגיה כדי לעמוד בדרישות אלה ולהציג את מערכת כניסה, המאפשר לקבל ספקטרום המוני של תרכובות נדיפות בעבר לא להיות מנותחות על ידי ספקטרומטריית מסה כתוצאה מהטיפול שלהם קשה והפירוק מהיר בתנאי סביבה. וכך, זיהוי חד משמעי של רומן או organyls מתכת נדיפים הקיים, silanes וphosphanes, רגיש לחמצון או הידרוליזה, יכול כעת להתבצע בסיוע של ספקטרומטריית מסה. ישנן שתי דרישות שצריכות להתקיים כדי לנתח תרכובות שרגישים לחמצון או הידרוליזה: הכנת מדגם ודור יון בתנאי אינרטי. הנחת היסוד האחרונה יכול להיות נפגשה בקלות באמצעות ספקטרומטר מסה עם מקור יון פועל תחת ואקום. זהו המקרה עם רוב בסיוע מטריקס-לייזר desorption / יינון ספקטרומטרים מסה (MALDI) ועם כל ספקטרומטרים מסת יינון השפעת האלקטרונים (EI) ^1,2. יינון electrospray (ESI) הוא לא בקלות תואם לניתוח של תרכובות רגישות לחמצון או הידרוליזה, כתהליך היינון מתרחש בתנאי סביבה ^3. עם זאת, עבור חלק מתרכובות שמגיבות לא בתוקף עם חמצן או מים, הייבוש וגז שבה רוב מקורות ESI מופעלים nebulizing מספיק לניתוח על ידי ספקטרומטריית מסת ^4. זהו גם המקרה של אסטרטגיות יינון דומות לESI, למשל, בטמפרטורה נמוכה ESI, יינון לחץ אטמוספרי בטמפרטורה נמוכה, וspectr מסת יון המשני נוזלי בטמפרטורה נמוכהometry ^5-7. בניגוד לכך, הכנת מדגם והעברה למקור היון בתנאי אינרטי היא הרבה יותר מאתגר. שני מכשירי MALDI וESI כבר בשילוב עם תיבות כפפה על מנת לאפשר הכנת מדגם של תרכובות רגישות לחמצון ו / או הידרוליזה באווירה אינרטי ^4,8. ספקטרומטר המסה הוא ממשק לתא ההכפפות או עם נימי העברה (ESI) או שמחוברות ישירות לתא ההכפפות (MALDI). הצימוד של תא הכפפות לספקטרומטר מסה באמצעות נימי העברה יהיה אפשרי גם באמצעות אסטרטגיה אחרת יינון - desorption שדה הזרקת הנוזל / יינון (LIFDI) - שבה הניתוח של תרכובות רגישות דווח ^9,10.

בנוסף, MALDI וLIFDI אינם מתאימים לניתוח של תרכובות נדיפות ביותר. MALDI דורש שיתוף גיבוש אנליטי עם מטריצה ​​וLIFDI דורש תצהיר של אנליטי על emitter מפתרון. עם שני אסטרטגיות היינון זה מאוד סביר להניח כי אנליטי יתאדה יחד עם הממס. בניגוד למכשירי MALDI, ספקטרומטרים המוניים EI בדרך כלל מציעים מספר שיטות להחדרת המדגם לתוך מקור היון: בדיקה הכניסה הישירה (כמויות קטנות של מוצקים, שמנים, או שעווה מופקדים לתוך כור היתוך אלומיניום שהוא הציג באמצעות מוט דחיפה) , כניסת מחץ (לנוזלים), או צימוד עם גז כרומטוגרף. שוב, לפחות חלק מהעברת המדגם מתקיים בתנאי סביבה וקשה לביצוע תחת אווירת אינרטי.

בשנתי ה -1960, מדגם מערכת כניסה הוצגה המאפשרת כניסתה של דגימות תחת ואקום למקור היון של מכשיר EI - מערכת הכניסה של הזכוכית מחוממת (AGHIS) ^11,12. כאן, המדגם ממוקם בתוך פיסת זכוכית נימים, שמוכנסת לתוך AGHIS אטומה. בהמשך לכך, AGHIS פונתהומכל הזכוכית עם המדגם היה שבור. AGHIS לאחר מכן מחומם להתאדות המדגם שהגיע למקור היון של ספקטרומטר מסת EI באמצעות הדלפה. כאשר נימי זכוכית עם המדגם הוכנה בתוך תא הכפפות, המדגם יכול להיות הציג לתוך ספקטרומטר המסה ללא כל קשר לאוויר. עם זאת, AGHIS הוא מנגנון שאינו זמין מסחרי וקשה להרכיב אפילו לסדנת מנפחת זכוכית מיומנת. בשל הממדים הגדולים מעבר בין כניסה הישירה באמצעות מוט דחיפה וAGHIS הוא לא ישר קדימה.

במעבדה של ספקטרומטריית המסה שלנו, שפיתחנו מערכת כניסה דומה בסגנון של AGHIS. עם זאת, כפי שהוא לא ניתן לחמם את מערכת היניקה, אנליטי יש להציג תנודתיות מסוימת על מנת להיכנס למקור היון של ספקטרומטר המסה. התנודתיות של אנליטי צריכה להיות מספיק, כדי לאפשר את העברתו של המתחם תחת ואקום בte חנקן הנוזליmperature - בין אם על ידי רותח או סובלימציה. מערכת הכניסה בהזמנה אישית מורכבת מצלחת נירוסטה, אשר ממוקמת במערכת הישירה הכניסה, צינור נירוסטה עם שסתום מחט, ומקורבות, שאליו ניתן לחבר מבחנה הניתנת לנעילה המכילה את המדגם. ההתקנה של מערכת היניקה הקרה לא דורשת שינויים לספקטרומטר המסות (Autospec X, גנרטורים אבק, עכשיו ווטרס קורפ, מנצ'סטר, אנגליה) - מעבר בין מערכת יניקה הקרה וכניסה ישירה באמצעות מוט דחיפה ניתן לבצע בקלות תוך שניות.

מערכת הכניסה המוצגת הינה שימושית במיוחד כאשר organyls המתכת, silanes, או phosphanes, רגיש לחמצון או הידרוליזה, צריך להיות מנותח. תרכובות אלו נפוצות מנותחות באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) או ספקטרוסקופיה אינפרא אדום (IR). למרבה הצער, שיטות אלה יאפשרו לא תמיד לזיהוי חד משמעי של מתחם כי הם יניבו incompletדואר מידע, למשל, כאשר אלמנטים כגון כלור או ברום הם חלק מהמולקולה. עקיפה של אלקטרוני גז מצד השני היא מסוגלת לספק מידע מפורט על אנליטי, לעומת זאת, השיטה היא לצרוך זמן מאוד, הכנת מדגם היא קשה, ורק כמה קבוצות המאפשרות לבצע את הניתוח אלה ^13,14. כאן, מערכת היניקה הקרה לניתוח organyls המתכת, silanes, או phosphanes, רגיש לחמצון או הידרוליזה על ידי ספקטרומטריית מסת EI היא שימוש נהדר ל( ב) כימאים אורגניים המאפשרים זיהוי חד משמעי של תרכובות רומן על ידי אספקה ​​להם מידע לגבי המסה של מולקולה ושל יוני בר אופייניים. תנאי מוקדם רק למדידת ספקטרום ההמוני לחומר הוא תנודתיות מסוימת בלחץ מופחת.

הכנת .1 לדוגמא

1. השתמש במבחנות הניתנות לנעילה בהזמנה אישית עם אוגן (איור 1) לתחבורה ולהעברת הדגימות לתוך ספקטרומטר המסות. לפני מילוי עם מדגם, לפנות את המבחנות הניתנות לנעילה מחוברת לקו Schlenk הסעפת מרובה ולהסיר שאריות מים על ידי חימום עם אקדח חום. Vent המבחנה עם ארגון יבש ולפנות שוב, תוך כדי חימום.
2. לטבול את המבחנה הניתנת לנעילה למלכודת קרה מלאה בחנקן נוזלי (זהירות: היזהר בעת עבודה עם חנקן נוזלי). לתמצת את המדגם לתוך המבחנה ממכל מדגם המצורף לסעפת של קו Schlenk, לסגור את המנעול על גבי המבחנה, כמו גם את הסעפת ולהסיר את המבחנה הנעולה מאמבטית החנקן. כספקטרומטריית מסה היא רגישה מאוד, כמות קטנה מספיקה. רוב אנליטי יישארו במבחנה הניתנת לנעילה בניתוח, והוא זמין לניסויים נוספיםלאחר המדידה.

איור 1 מבחנה הניתנת לנעילה המשמשת להעברת דגימות. ) אוגן לקובץ מצורף למערכת הכניסה הקרה, ברז טפלון (ב) למבחנה כדי לאפשר הובלה של מתחם בתנאים נטול אוויר, (C) בורג לפעול ברז הטפלון.

2 מדידה של Mass Spectra

1. לפני לדגום מדידה, מנגינה ולכייל את ספקטרומטר המסה בהתאם להוראות שסופקו על ידי היצרן של ספקטרומטר המסה שלך (כאן, X Autospec (גנרטורים אבק, עכשיו ווטרס קורפ, מנצ'סטר, בריטניה) משמש. השתמש perflourokerosene (PFK) כסטנדרט ומנגינת ספקטרומטר המסה לרזולוציה של בערך 2,800 במ '/ z 119, 10% הגדרת עמק). הסר את הדחיפהמוט של הכניסה הישירה ממקור היון ולהתקין את הממשק החיצוני למבחנה (איור 2). כדי למנוע חימום של קצה מוט דחיפה, להגדיר את שיטת כניסה ל" מחץ "בתוכנת השליטה של ​​ספקטרומטר המסה.
2. חבר מקורבות של המבחנה הניתנת לנעילה מלאה במדגם לממשק החיצוני. פתח את שסתום המחט של הממשק החיצוני ולפנות את הכניסה. לאחר פינוי, לפתוח בזהירות את שסתום הכדור ליון המקור כדי להשלים את צעד הפינוי. סגור את שסתום המחט של הממשק החיצוני. זהירות: ברז הטפלון של המבחנה צריך להיות סגורה בשלב זה.
3. התחל מדידת מסה בתוכנה של ספקטרומטר המסה. עם שסתום מחט סגור, לפתוח את ברז הטפלון של המבחנה לזמן קצר מאוד, המאפשר מולקולות שלב גז של אנליטי להיכנס לחלק החיצוני של הממשק. סגור את ברז הטפלון שוב.
   הערה: חלק החיצוני של הממשק יחד עם הרווח בין TEFLעל ברז והמקורב של מבחנה הניתנת לנעילה (השוו איורים 1 ו -2) משמש כמאגר גז אנליטי בזמן הניתוח.
4. לפתוח בזהירות את שסתום המחט תוך שמירה על מד הוואקום של מקור היון. צעד זה מאפשר מולקולות אנליטי להיכנס מקור היון של ספקטרומטר המסה. הוואקום לא צריך ליפול מתחת 10 ^-5 mbar במהלך המדידה.
   הערה: בהתאם לתנודתיות של ספקטרום המסה אנליטי באיכות טובה מתקבלת בכ 10 ^-6 mbar. הספקטרום ההמוני של המדגם הוא עכשיו נרשם. בדרך כלל, סכום המדגם דולף לתוך המכשיר דרך שסתום המחט די בכך כדי להקליט ספקטרום המוני במשך מספר דקות. במקרה העצמה של היונים פוחת, פתיחת שסתום המחט קטנה יותר מאפשר ליותר זמן רכישה. אם האיכות של הספקטרום ההמוני נרשם ב70 eV אינה מספקת, ספקטרום המוני ניתן להקליט באמצעות אנרגיות הקינטית נמוכות יותר שלאלקטרונים, למשל, 20 eV.

.2 מערכת יניקה קרה איור עם מצוידת למקור היון של VG Autospec X. שפופרת ריקה הניתנת לנעילת מבחן) מבחנה הניתנת לנעילה, (ב) חיבור אוגן בין מבחנת מערכת כניסה קרה, (ג) שסתום מחט, (ד) צלחת נירוסטה עם חותם כחיבור למקור היון, ממשק (E) של הכניסה הישירה, טיפ הקרמיקה של מוט הדחיפה גלויה.

.3 לאחר המדידה

1. סגור את שסתום המחט של הממשק החיצוני. סגור את שסתום הכדור למקור היון. לעצור את הרכישה של ספקטרום המוני בתוכנה.
2. לפנות את מערכת הכניסה בזמן פתיחת שסתום המחט לחלוטין. Vent הממשק בעוד כדורשסתום ושסתום מחט סגור. לפנות את הממשק שוב, לפתוח את שסתום המחט במהלך שלב זה על מנת להסיר אדי מדגם שיורית בממשק. חזור על שלב זה 3x לפחות.
3. הסר את המבחנה הניתנת לנעילה מהממשק. תמשיך עם הדוגמא הבאה או להסיר את הממשק החיצוני מהמקורבות של יון המקור ולהחליף אותו עם מוט הדחיפה.

ספקטרום המוני EI של טריס phosphane (trifluoromethyl) מוצג באיור 3, מתחם, אשר מתפרק במהירות כאשר במגע עם אוויר (איור 4). הממשק שהוצג מאפשר המדידה ישר קדימה של ספקטרום המוני לתרכובות אלה. הפעולה של ממשק הרומן היא קלה ומהירה ומציגה שום מכשול בעת הפעלת ספקטרומטר המסה עם מיושם באופן שגרתי כניסה ישירה באמצעות מוט הדחיפה.

איור 3 ספקטרום ההמוני של טריס phosphane (trifluoromethyl). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

<img alt="איור 4" fo:content-width = "5in" src = "/ קבצים / ftp_upload / 51,858 / 51858fig4highres.jpg" width = "500" />
.4 כלי () אחסון איור מלא בטריס phosphane (trifluoromethyl). המכולה (B) מלאה בכמות קטנה של טריס phosphane (trifluoromethyl). (ג) במגע עם אוויר, טריס phosphane (trifluoromethyl) מצית באופן ספונטני. (תמונות באדיבותו של ד"ר ג 'יי באדר.)

למחברים אין מה לחשוף.