Method Article

콜드 입구 시스템 및 전자 충격 질량 분석법을 사용하여 휘발성 및 산화에 민감한 화합물의 분석

DOI:

10.3791/51858

⸱

September 5th, 2014

1Department of Chemistry, Institute of Organic Chemistry, Bielefeld University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 동영상은 전자 충격 이온화를 사용하여 휘발성 산화에 민감한 화합물의 질량 spectrometrical 분석을위한 프로토콜을 제공합니다. 제시된 기법은 금속 organyls 실란, 또는 쉬 렝크 기법 불활성 조건을 이용하여 처리하는 것이 필요 phosphanes 작업, 특히 무기 화학자 관심사이다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 동영상은 전자 충격 이온화를 사용하여 휘발성 산화에 민감한 화합물의 질량 spectrometrical 분석을위한 프로토콜을 제공합니다. 모든 최첨단 질량 분광 방법 분석 (전기 분무 이온화), 공동의 적어도 하나의 샘플 준비 단계, 예를 들어, 용해 및 희석을 필요로 질량 분석에 의한 휘발성 산화에 민감한 화합물의 분석은 쉽게 달성되지 않는다 질량 분석계의 이온화 소스에 매트​​릭스 화합물 (매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화), 또는 제조 된 샘플의 전사와 분석 물의 -crystallization은 대기 조건 하에서 수행한다. 여기서, 시료 도입 시스템의 사용은 전자 충격 이온화 소스를 구비 한 섹터들 질량 분석기를 사용하여 휘발성 금속 organyls 실란 및 phosphanes의 분석을 가능하게하는 기술된다. 모든 시료 전처리 단계와의 이온 소스에 시료 도입질량 분석 장치는 산화에 매우 민감 화합물의 분석을 가능하게하거나 공기가없는 조건 하에서 또는 진공 하에서 일어난다. 제시된 기법은 쉬 렝크 기법 불활성 조건을 사용하여 처리해야하는 금속 organyls 실란 또는 phosphanes, 작업, 특히 무기 화학자 관심사이다. 작동 원리는이 비디오에 제시되어있다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이러한 질량 분석법에 의한 금속 organyls 실란 또는 phosphanes 같은 화합물의 분석은 항상 가능하지 않다. 이들 화합물의 일부가 공기와 접촉시 급속히 분해하는 것으로 알려져있다. 질량 스펙트럼 측정 따라서 가장 중요한 단계는 샘플 준비, 공기가없는 상태에서 질량 분석기와 이온 생성 분석 물로 전송한다. 이 프로토콜에서는 인해 주위 조건 하에서 그들의 어려워 취급 및 빠른 분해 이전 질량 분석법에 의해 분석되지 않는 휘발성 화합물의 질량 스펙트럼을 수득하는 것을 가능하게 유입 시스템, 이러한 요구 사항을 충족하고 제시하는 전략을 설명한다. 이에 따라, 신규 또는 기존 휘발성 금속 organyls, 산화 또는 가수 분해에 민감 실란 및 phosphanes의 명확한 식별은 지금 질량 분석의 도움을 수행 할 수 있습니다. 화합물을 분석하기 위해 충족해야 할 다음과 같은 두 가지 요구 사항이있는불활성 조건 하에서 시료 준비 및 이온 발생 : 산화 또는 가수 분해에 민감하다. 마지막 전제 쉽게 진공 하에서 동작 이온 소스와 질량 분석 장치를 사용하여 충족시킬 수있다. 이것은 대부분의 매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화 (MALDI) 질량 분광기와 모든 전자 충격 이온화 (EI) 질량 분석기 1,2의 경우이다. 이온화 과정은 환경 조건 3에서 일어난 전기 분무 이온화 (ESI)는 산화 또는 가수 분해에 민감한 화합물의 분석을 위해 쉽게 호환되지 않습니다. 그러나, 산소, 물, 건조 및 대부분의 ESI 소스가 운영되고있는 nebulizing 가스를 적극적으로하지 반응 어떤 화합물에 대한 질량 분석 (4)에 의한 분석에 충분하다. 이것은 또한 ESI 예, 저온 ESI, 저온 대기압 이온화, 저온 액체 이차 이온 질량 spectr 유사한 이온화 전략의 경우와ometry 5-7. 반면, 불활성 조건에서 이온 소스에 샘플 준비 및 전달이 훨씬 더 많은 도전이다. 두 MALDI 및 ESI 악기 4,8 불활성 분위기에서 산화 및 / 또는 가수 분해에 민감한 화합물의 샘플 준비를 가능하게하기 위해 글러브 박스에 결합되어있다. 질량 분석 장치는 하나 글러브 박스 (MALDI)에 연결된 이송 모세관 (ESI) 또는 직접적으로 글러브 박스에 인터페이스된다. 액체 분사 필드 탈착 / 이온화 (LIFDI) - - 민감한 화합물의 분석은 9,10보고있는 전사 모세관을 통해 질량 분석기에 글로브 박스의 결합은 또한 다른 이온화 전략을 사용 가능할 것이다.

또한, MALDI 및 LIFDI는 높은 휘발성 화합물의 분석에 적합하지 않다. MALDI는 매트릭스와 분석 물의 동시 결정화를 필요로하며 LIFDI은 EMI에 분석 물의 증착을 필요용액으로부터 라 자세 히. 모두 이온화 전략으로는 피 분석 물을 용매와 함께 증발 가능성이 매우 높다. MALDI 악기 달리, EI 질량 분석기는 일반적으로 이온 공급원에 샘플을 도입하기위한 여러 가지 방법을 제공한다 : 직접 유입 프로브 (고체, 오일 또는 왁스를 소량의 푸시로드를 사용하여 도입된다 알루미늄 도가니에 증착된다) , 가스 크로마토 그래프와 격벽 (액체) 입구, 또는 커플 링. 또, 샘플 전송의 적어도 일부는 주위 조건 하에서 일어나며, 불활성 분위기 하에서 수행하는 것이 곤란하다.

판유리 가열 유입 시스템 (AGHIS) 11,12 - 1960에서, 시스템은 샘플 유입구 EI 악기의 이온 소스에 진공 하에서 시료의 도입을 가능하게하는 제시 하였다. 여기서, 시료 AGHIS 삽입 된 유리 모세관의 밀봉 부분 내부에 위치 하였다. 계속해서,이 배기 하였다 AGHIS상기 샘플 유리 용기가 파손되었다. AGHIS은 누수에 의해 EI 질량 분석기의 이온 소스에 도달 시료를 증발시켜 가열 하였다. 샘플 유리 모세관은 글러브 박스 안에서 제조되었을 때, 샘플은 공기 접촉없이 질량 분석 장치로 도입 될 수있다. 그러나, AGHIS 시판 심지어 숙련 된 유리를 불어 만드는 직공 워크샵에 대한 조립이 어렵지 않다 장치입니다. 때문에 큰 치수는 푸시로드를 사용하여 직접 입구 사이에 스위칭 AGHIS가 곧장 앞으로 아니다합니다.

우리의 질량 분석 연구소에서, 우리는 AGHIS의 스타일에 비슷한 유입 시스템을 개발했다. 이 유입 시스템을 가열하는 것이 불가능하지만, 분석은 질량 분석기의 이온 소스를 입력하기 위해 어떤 변동성을 나타내도록 갖는다. 분석 물의 휘발성 액체 질소 TE에서 진공하에 화합물의 전달을 허용하기에 충분해야mperature - 하나 끓는 또는 승화. 주문품 유입 시스템은 샘플을 함유 잠금 시험관이 장착 될 수있는에 직접 유입 시스템, 니들 밸브와 스테인레스 스틸 튜브,​​ 및 플랜지에 위치 스텐레스 강판, 이루어져있다. 초 이내에 쉽게 수행 할 수있는 푸시로드를 사용하여 차가운 입구 시스템과 직접 입구 사이에 전환 - 추위 입구 시스템의 설치 (Autospec X, 지금 진공 발생기, 워터스 공사, 맨체스터, 영국) 질량 분석기를 변경할 필요가 없음.

산화 또는 가수 분해에 민감한 금속 organyls, 실란, 또는 phosphanes는, 분석 할 때 제시 입구 시스템은 특정 용도이다. 이들 화합물은 일반적으로 핵 자기 공명 (NMR) 분광법 또는 적외선 (IR​​) 분광법을 사용하여 분석한다. 그들은 incomplet를 얻을 수 있기 때문에 불행히도, 이러한 방법은 화합물의 명확한 식별을 위해 항상하지 수전자 정보, 예를 들어, 염소 또는 브롬과 같은 요소 분자의 일부인 경우. 반면에, 가스의 전자 회절 분석에 대한 자세한 정보를 제공 할 수 있지만,이 방법은 매우 시간 소모적이며, 샘플 준비는 곤란하고, 단지 소수의 그룹은 이들 분석 13,14을 수행 할 수있다. 여기서, EI 질량 분석법에 의한 산화 또는 가수 분해에 민감한 금속 organyls 실란 또는 phosphanes, 분석 용 콜드 유입 시스템에 관한 정보로 공급함으로써 큰​​ 용도 (투입) 신규 화합물의 명확한 식별이 가능 유기 화학자이며 분자의 특성 및 단편 이온의 질량. 물질의 질량 스펙트럼의 측정을위한 전제 조건은 단지 감압 특정 휘발성이다.

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Protocol

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1 샘플 준비

  1. 질량 분석기로 운반 및 전송을위한 샘플의 플랜지 (도 1)와 맞춤 잠금 테스트 튜브를 사용한다. 샘플 작성하기 전에 여러 매니 폴드 쉬 렌크 라인에 부착 된 잠금 테스트 튜브 대피 및 열 총을 가열하여 잔류 물을 제거합니다. 건조 아르곤으로 시험관 벤트 가열하면서, 다시 피난.
  2. 액체 질소로 가득 찬 함정에 잠금 시험관에 담가 (주의 : 액체 질소로 작업 할 때주의해야합니다). 쉬 렌크 라인의 매니 폴드에 부착 된 샘플 용기로부터 테스트 튜브에 샘플을 응축, 테스트 튜브의 상단에 고정뿐만 아니라 매니 폴드를 닫고, 질소 욕조에서 잠긴 테스트 튜브를 제거. 질량 분석법은 매우 민감하기 때문에, 소량으로 충분하다. 분석 물의 대부분은 분석 중에 잠금 시험관에 남아 추가 실험에 사용할 것측정 후.

figure-protocol-1
샘플의 전송에 사용되는 1 잠금 시험관 도표. 추위 입구 시스템에 부착 A) 플랜지, 시험관 (B) 테플론 탭)은 공기가없는 상태에서 화합물의 전송, (C를 사용 테프론 탭을 작동하는 나사입니다.

질량 스펙트럼의 2 측정

  1. 여기 질량 분석기 (제조업체가 제공 한 지침에 따라 질량 분석기를 측정, 조정을 샘플링하고 교정하기 이전에, Autospec X는 (지금 진공 발생기, 워터스 공사, 맨체스터, 영국)이 사용됩니다. (PFK를 perflourokerosene를 사용) 기준 및 조정을 약 2,800 m에서의 해상도 / z 119, 10 % 계곡 정의)에 대한 질량 분석 등. 푸시를 제거이온 소스로부터 직접로드의 입구와 시험관위한 외부 인터페이스를 설치 한 (도 2). 푸시로드 팁의 가열을 방지하기 위해, 질량 분석 장치의 제어 소프트웨어에서 "격벽"으로 유입 방법을 설정.
  2. 외부 인터페이스에 샘플로 가득 잠금 테스트 튜브의 플랜지를 연결합니다. 외부 인터페이스의 니들 밸브를 열고 입구 대피. 배기 후, 조심스럽게 배기 단계를 완료하기 위해 이온 소스에 볼 밸브를 연다. 외부 인터페이스의 니들 밸브를 닫습니다. 주의 : 테스트 튜브의 테프론 탭이 단계에서 폐쇄되어야한다.
  3. 질량 분석 장치의 소프트웨어에서 질량 측정을 시작합니다. 닫힌 니들 밸브로, 인터페이스의 외측부를 입력 분석 물의 기체 상 분자 있도록 매우 간단히 테스트 튜브의 테플론 탭을 연다. 다시 테플론 탭을 닫습니다.
    참고 : TEFL 사이의 공간과 함께 인터페이스의 바깥 부분잠금 탭 및 테스트 튜브의 플랜지 (도 1과 비교 및도 2b) 동안 분석 피검 가스 저장소로서 기능한다.
  4. 이온 소스의 진공 게이지를 관찰하면서 조심스럽게 니들 밸브를 연다. 이 단계는 피 분석 물 분자는 질량 분석기의 이온 소스를 입력 할 수있다. 진공 측정하는 동안 10 -5 mbar에서 미달하지 않아야합니다.
    참고 : 좋은 품질의 분석 질량 스펙트럼의 변동성에 따라 약 10 -6 밀리바에서 얻을 수있다. 시료의 질량 스펙트럼은 현재 기록된다. 보통, 니들 밸브를 통해 누출되는 악기로 샘플 량은 몇 분 동안 질량 스펙트럼을 기록하기에 충분하다. 경우 이온의 강도가 조금 더 더욱 획득 시간을 허용 니들 밸브를 개방, 감소한다. 70 eV의 기록 질량 스펙트럼의 품질이 만족되지 않으면, 질량 스펙트럼의 낮은 운동 에너지를 이용하여 기록 될 수있다전자, 예를 들어, 20 eV의.

figure-protocol-2
VG Autospec X.의 이온 소스에 끼워 빈 잠금 시험관) 잠금 시험관, (B) 테스트 튜브 사이의 플랜지 연결 콜드 유입 시스템과도 2 콜드 유입 시스템 (C) 니들 밸브 (D) 이온 소스에 연결로 도장 스테인레스 강판은 직접 유입구 (E) 인터페이스는, 푸시로드의 세라믹 팁이 표시된다.

측정 후 3

  1. 외부 인터페이스의 니들 밸브를 닫습니다. 이온 소스에 볼 밸브를 닫습니다. 소프트웨어의 질량 스펙트럼의 인수를 중지합니다.
  2. 완전히 니들 밸브를 개방 상태에서 유입 시스템 대피. 공 동안 인터페이스 벤트밸브와 니들 밸브는 닫혀있다. 다시 인터페이스 대피 인터페이스 잔여 샘플 증기를 제거하기 위해이 단계에서 니들 밸브를 연다. 이 단계에서 적어도 3 배를 반복합니다.
  3. 인터페이스에서 잠금 테스트 튜브를 제거합니다. 다음 샘플을 계속 또는 이온 소스의 플랜 지부로부터 외측 인터페이스를 제거하고, 푸시로드로 대체.

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Results

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트리스 (트리 플루오로 메틸) phosphane의 EI 질량 스펙트럼은 급격히 분해되어도 3, 화합물로 표시 될 때 공기 (도 4)과 접촉한다. 제시된 인터페이스는이 화합물에 대한 질량 스펙트럼의 정직하고 측정 할 수 있습니다. 새로운 인터페이스의 동작이 간단하고 빠르고 일상적 푸시로드를 사용하여 직접 유입구를인가하여 질량 분석 장치를 작동 할 때 지장을 제시합니다.

figure-results-1
그림 3 트리스의 질량 스펙트럼 (트리 플루오로 메틸) phosphane는.

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

표준 시료 전처리 절차에 따라 분해 화합물의 질량 스펙트럼의 인수는이 프로토콜에 제시되어있다. 제시된 기술은 특히 무기 화학자에 대한 흥미 만들기, 산화 및 / 또는 가수 분해에 매우 민감한 금속 organyls 실란, phosphane의 분석을 위해 설계되었습니다. 최적의 결과를 달성하기 위해서, 진공 또는 공기가없는 조건 분석에 걸쳐 유지되어야한다. 따라서 프로토콜은 꼼꼼하게 따라야한다. 누수 또는 유입 시스템의 잘못된 취급, 예컨대 샘플 용기의 폭발과 같은 심각한 결과를 분석 할 수있는 화합물을 경우에 따라 (도 4)이 될 수 있기 때문에 경우에 피 분석 물은 공기와 접촉한다. 때 진공 샘플 준비 인해 제대로 제조 된 유리 도자기에 그들이 내파 수, 쉬 렌크 라인 작업에 사용하는 훈련을받은 사람 만 수행해야합니다. 폭발의 m광명은 빈약 한 취급에 쉬 렌크 줄을 입력 공기와 반응 화합물의 접촉에 의해 발생 될 수있다. 냉각 트랩에 불활성 가스의 불순물로부터 냉동 액체 산소의 위험은 또한 고려되...

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

JS는 빌레펠트 대학교 무기화학과의 B. Hoge 교수에게 제시된 주입 시스템 구축 아이디어에 빚을 지고 있습니다. 분석된 포스판은 B. Hoge 교수의 관대한 선물이었습니다. 분석된 화합물의 시료 준비는 M. Wiesemann에 의해 수행되었습니다. 포스페인의 사진은 J. Bader 박사가 촬영했습니다. 화학부의 기계 작업장은 계면의 제조와 플랜지가있는 잠글 수있는 시험관의 제조를위한 화학 학부의 유리 작업장으로 인정 받고 있습니다. B. Hoge 교수와 H. Gröger 교수는 이 출판물에 자금을 지원한 공로를 인정받았습니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
VG Autospec XMicromass Co. UK Ltd (현재 Waters)푸시 로드를 사용하여 직접 주입하는 다른 EI 질량 분석기도 이 기술과 호환되어야 합니다
플랜지맞춤형, 시험관을 잠그기 위해 테프론 탭을 사용해야 합니다.
글 수 있는 시험관용 인터페이스맞춤형, 인터페이스는 스테인레스 스틸로 준비됩니다. 니들 밸브는 인터페이스 설계에 포함되어야 합니다!
Schlenk 라인맞춤 제작, 튜브의 배출을 위한 진공 펌프와 샘플을 포집하기 위해 액체 질소가 있는 콜드 트랩을 포함해야 합니다.
. 가 있는 잠금식 시험관 잠

References

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