Analiza związków lotnych i wrażliwych na utlenianie przy użyciu systemu zimnego wlotu i spektrometrii mas z uderzeniem elektronów
5 września 2014
Ten film przedstawia protokół do analizy spektrometrycznej mas związków lotnych i wrażliwych na utlenianie za pomocą jonizacji uderzeniowej elektronów. Przedstawiona technika jest szczególnie interesująca dla chemików nieorganicznych, pracujących z metalami organicznymi, silanami lub fosfanami, z którymi należy obchodzić się w warunkach obojętnych, takich jak technika Schlenka.
Ogólnym celem tej procedury jest uzyskanie jonizacji uderzeniowej elektronów, widm masowych lotnych związków nieorganicznych podatnych na utlenianie lub hydrolizę. Osiąga się to poprzez uprzednie przeniesienie próbki do specjalnie wykonanej zamykanej probówki z kołnierzem w warunkach obojętnych za pomocą linii slink. Drugim krokiem jest podłączenie układu wlotowego zimnego wlotu do spektrometru mas i przymocowanie probówki z zamkiem wypełnionej próbką do tego układu wlotowego.
Następnie układ wlotowy zimnego powietrza jest opróżniany, a w ostatnim kroku otwierane jest połączenie ze źródłem żelaza spektrometru mas. Próbka jest ostrożnie wprowadzana do spektrometru mas poprzez otwarcie zaworu iglicowego układu dolotowego zimnego i rejestrowane jest widmo masowe. Ostatecznie spektrometria mas służy do określania jonów molekularnych substancji i potwierdzania jej struktury za pomocą jonów fragmentacyjnych.
Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak łatwa i maoryska w warunkach innu, zimny spray i leworęczny, jest to, że można analizować bardzo lotne i wrażliwe związki za pomocą spektrometrii mas. Procedurę przygotowania próbki zademonstruje Marcus Mann, doktorant z Wydziału Chemii Nieorganicznej profesora Hogana. Najpierw opróżnij zamykaną probówkę z rurką testową wcześniej podłączoną do wielokolektorowej linii schlinkowej i usuń resztki wody, ogrzewając ją opalarką.
Po wywołaniu probówki należy ją zgiąć suchym argonnem, a następnie ponownie opróżnić podczas ogrzewania Po opróżnieniu probówki zanurz ją w zimnej wymrażarce wypełnionej ciekłym azotem. Skondensować niewielką ilość próbki do probówki z pojemnika na próbkę uprzednio podłączonego do kolektora linii schlecka. Następnie zamknij blokadę na górze probówki testowej oraz kolektora i wyjmij probówkę z blokadą z kąpieli azotowej przed pomiarem próbki.
Dostrój i skalibruj spektrometr masowy zgodnie z instrukcjami dostarczonymi przez producenta spektrometru masowego. Następnie wyjmij popychacz bezpośredniego wlotu ze źródła żelaza i zainstaluj zewnętrzny interfejs probówki, aby zapobiec nagrzewaniu się końcówki popychacza, ustaw metodę wlotu na przegrodę w oprogramowaniu sterującym spektrometru mas. Podłączyć kołnierz zamykanej probówki wypełnionej próbką do zewnętrznego interfejsu.
Następnie otwórz zawór iglicowy interfejsu zewnętrznego i opróżnij wlot po opróżnieniu. Ostrożnie otwórz zawór kulowy do źródła jonów, aby zakończyć ewakuację Krok zamknij zawór iglicowy zewnętrznego interfejsu. Rozpocznij pomiar masy w oprogramowaniu spektrometru mas przy zamkniętym zaworze iglicowym.
Otwórz teflonowy kran probówki na bardzo krótko, pozwalając cząsteczkom fazy gazowej analitu dostać się do zewnętrznej części interfejsu. Po zamknięciu kranu teflonowego ostrożnie otwórz zawór iglicowy, obserwując wakuometr źródła jonów, umożliwiając cząsteczkom analitu wejście do źródła jonów spektrometru masowego. Po zamknięciu zaworu iglicowego interfejsu zewnętrznego zamknij zawór kulowy do źródła jonów.
Następnie zatrzymaj akwizycję widm masowych w oprogramowaniu. Opróżnij układ dolotowy, gdy zawór iglicowy jest otwarty. Całkowicie odpowietrz interfejs, gdy zawór kulowy i zawór iglicowy są zamknięte.
Po opróżnieniu granicy faz należy ponownie otworzyć zawór iglicowy, aby usunąć resztki pary z próbki z interfejsu. Po powtórzeniu poprzedniego kroku co najmniej trzy razy wyjmij zamykaną probówkę z interfejsu. Jeśli nie wykonujesz dodatkowej analizy z innymi próbkami, usuń zewnętrzną granicę faz z kołnierza źródła jonów i zastąp ją popychaczem.
Przedstawiono tutaj widmo masowe jonizacji uderzeniowej elektronów fosforanu tris, trioru metylu. Można zaobserwować sygnał jonu molekularnego, a jony fragmentacyjne można również przypisać do analizowanego fosforanu. Prezentowany interfejs pozwala na prosty pomiar widm masowych dla związków takich jak tris, trior, fosforan metylu, który w kontakcie z powietrzem ulega szybkiemu rozkładowi.
Obsługa nowatorskiego interfejsu jest łatwa i szybka i nie stanowi przeszkody podczas obsługi spektrometru mas z rutynowo stosowanym bezpośrednim wlotem. Za pomocą popychacza Po opanowaniu widma masowe bardzo lotnych i wrażliwych związków można uzyskać w ciągu kilku minut, jeśli procedura zostanie wykonana prawidłowo.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
W niniejszym filmie przedstawiono protokół analizy spektrometrycznej z wykorzystaniem spektrometrii mas dla lotnych związków nieorganicznych wrażliwych na utlenianie lub hydrolizę. Technika ta jest szczególnie istotna dla chemików nieorganicznych pracujących z organometalikami, silanami lub fosfinami w warunkach obojętnych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chemia nieorganiczna
- Spektrometria mas
- Techniki analityczne
Wprowadzenie
- Spektrometria mas jest niezbędna do analizy związków lotnych.
- Jonizacja z uderzeniem elektronów jest kluczową metodą uzyskiwania widm mas.
- Praca z wrażliwymi związkami wymaga warunków obojętnych.
- W takich przypadkach powszechnie stosuje się technikę Schlenka.
Cel badania
- Pozyskanie widm masowych lotnych związków nieorganicznych.
- Potwierdzenie struktury substancji przy użyciu jonów fragmentacyjnych.
- Zaprezentowanie procedury przenoszenia próbek w warunkach obojętnych.
Zastosowane metody
- Przeniesienie próbki do szczelnej probówki w warunkach obojętnych.
- Podłączenie systemu chłodzonego wlotu do spektrometru mas.
- Opróżnienie systemu chłodzonego wlotu przed wprowadzeniem próbki.
- Rejestracja widm mas poprzez kontrolowane doprowadzanie próbki do spektrometru mas.
Główne wyniki
- Pomyślne uzyskanie widm mas dla lotnych związków nieorganicznych.
- Potwierdzenie jonów molekularnych i analiza strukturalna z wykorzystaniem jonów fragmentacyjnych.
- Wykazanie skuteczności systemu wlotowego z chłodzeniem.
- Walidacja protokołu postępowania ze związkami wrażliwymi na utlenianie.
Wnioski
- Protokół ten pozwala na skuteczną analizę wrażliwych związków nieorganicznych.
- Jonizacja uderzeniem elektronów jest niezawodną metodą spektrometrii mas.
- Warunki obojętne są kluczowe dla uzyskania dokładnych wyników w tego typu analizie.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Niniejszy protokół umożliwia bezpośrednią analizę spektrometryczną mas lotnych, wrażliwych na utlenianie związków nieorganicznych w warunkach obojętnych, eliminując etapy przygotowania próbek, które powodują ich degradację. Wspiera on wczesny etap walidacji celów poprzez dostarczenie potwierdzenia strukturalnego reaktywnych produktów pośrednich oraz związków metaloorganicznych stosowanych w badaniach mechanistycznych. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną w procesach odkrywania, w których stabilność związków w warunkach otoczenia ogranicza ich dostępność analityczną.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację strukturalną lotnych organometalików metali, silanów i fosfanów, które rozkładają się pod wpływem kontaktu z powietrzem.
- Wartość operacyjna: Pozwala na analizę w warunkach obojętnych, bez konieczności derywatyzacji lub przygotowania w rozpuszczalniku.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Dostarcza powtarzalnych widm masowych z jonizacji elektronowej w celu identyfikacji związków podczas przeszukiwania bibliotek.
- Wartość operacyjna: Umożliwia szybkie wprowadzanie próbek za pomocą systemu chłodnego wlotu po transferze w atmosferze gazu obojętnego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera mechanistyczne ograniczanie ryzyka poprzez potwierdzanie struktur reaktywnych produktów pośrednich podczas wyjaśniania przebiegu reakcji.
- Wartość operacyjna: Umożliwia przejście od syntezy do analizy bez degradacji związku.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w wczesne etapy procesów odkrywania leków, w których labilne syntetyczne produkty pośrednie wymagają natychmiastowego potwierdzenia struktury przed dalszą derywatyzacją lub testami biologicznymi.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez poprzez weryfikację tożsamości zsyntetyzowanych sond metaloorganicznych.
- Przesiewanie: Umożliwia walidację związków gotowych do testów poprzez bezpośrednie dopasowanie widm masowych.
- Analityka: Dostarcza dane o jonach molekularnych i jonach fragmentacyjnych w celu wyjaśnienia struktury.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki syntezy z oceną przedkliniczną poprzez zapewnienie integralności związków.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi wielokrotnego użytku platformę do analizy dowolnych lotnych związków wrażliwych na działanie powietrza w różnych projektach.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność w badaniach nad oddziaływaniem z celem poprzez potwierdzenie struktury podanych związków.
- Wartość operacyjna: Redukuje utratę i zmienność próbek dzięki uniknięciu etapów przenoszenia rozpuszczalnika i odparowywania.
- Wartość strategiczna: Poprawia proces podejmowania decyzji go/no-go poprzez eliminację wyników fałszywie ujemnych wynikających z degradacji związków.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację szlaków syntetycznych prowadzących do stabilnych produktów pośrednich w celu ograniczenia ryzyka.
Kwestie wdrożeniowe
- Doświadczenie w technikach linii Schlenka oraz w pracy w atmosferze obojętnej.
- Dostęp do spektrometru mas z analizatorem sektorowym, wyposażonego w jonizację przez uderzenie elektronów oraz kompatybilny wlot chłodzony.
- Znormalizowane protokoły przeniesienia próbek, ewakuacji oraz kontrolowanego wprowadzania z uwzględnieniem szczelności.
- Uwzględnienie adaptacji w zależności od różnych ciśnień par i stabilności termicznej analitów.
- Ograniczenie praktyczne: metoda najlepiej sprawdza się w przypadku związków lotnych o wystarczającej prężności par, umożliwiającej kontrolowany wyciek do źródła jonów.
