Soğuk Giriş Sistemi ve Electron Impact Kütle Spektrometresi kullanarak Uçucu ve Oksidasyon Hassas Bileşiklerin Analizi
Summary
Bu video elektron darbesi iyonizasyonu kullanılarak uçucu ve oksidasyona hassas bileşiklerin kütle spectrometrical analizi için bir protokol verilmektedir. Sunulan teknik özellikle, metalik organillerinden, silanlar ya da bu tür bir Schlenk tekniği gibi atıl koşullar kullanılarak ele alınması gerekir phosphanes ile çalışan, özellikle, inorganik kimyager için ilgi çekmektedir.
Abstract
Bu video elektron darbesi iyonizasyonu kullanılarak uçucu ve oksidasyona hassas bileşiklerin kütle spectrometrical analizi için bir protokol verilmektedir. Tüm state-of-the-art kütle spektroskopisi yöntemleri analit (elektrosprey iyonizasyonu), CO, en az bir numune hazırlama aşaması, örneğin, iyi bir çözünme ve seyreltme gibi kütle spektrometresi ile uçucu ve oksidasyona hassas bileşiklerin analizi, kolay elde edilmemektedir Kütle spektrometresinin iyonizasyon kaynağına, bir matris bileşik (matris destekli lazer desorpsiyon / iyonizasyon) ya da hazırlanan örnekler transferi ile analit -crystallization, atmosfer şartları altında gerçekleştirilmelidir. Burada, numune giriş sisteminin kullanılması bir elektron darbeli iyonizasyon kaynağı ile donatılmış olan bir sektör alan kütle spektrometresi kullanılarak uçucu metal organillerinden, silanlar ve phosphanes analizini sağlayan tarif edilmektedir. Tüm numune hazırlama işlemleri ve iyon kaynağına numune uygulamaKütle spektrometresi oksidasyona karşı yüksek ölçüde hassas olan bileşiklerin analizini sağlayarak, her iki hava içermeyen koşullar altında ya da vakum altında yer almaktadır. Sunulan teknik, savurma tekniği olarak inert koşulları kullanılarak ele alınması gerekir, metal organillerinden, silanlara veya phosphanes, çalışma, özellikle inorganik kimyacılar için ilginçtir. Çalışma prensibi bu video sunulmuştur.
Introduction
Kütle spektrometrisi ile metal organillerinden, silanlar ya da phosphanes gibi bileşiklerin analizi, her zaman mümkün değildir. Bu bileşiklerin bazıları, hava ile temas ettiğinde zaman hızlı bir şekilde ayrılmaz bilinmektedir. Kütle spektrumu ölçüm Bu nedenle, en önemli adımlar, örnek hazırlama, hava yokluğunda kütle spektrometresi ve iyon kuşağa analitin transferidir. Bu protokol, bağlı çevre koşulları altında zorlu kullanım ve hızlı ayrışmasından daha önce kütle spektrometresi ile analiz gereken uçucu bileşiklerin kütle spektrumları elde edilmesini mümkün hale getiren bir giriş sisteminin, bu gereksinimleri karşılamak ve sunmak için bir strateji tarif eder. Böylece, roman ya da mevcut uçucu metal organillerinden, oksidasyon veya hidroliz duyarlı silanlarla ve phosphanes, net olmayan bir kimlik, şimdi kütle spektrometresi yardımıyla yapılabilir. Bileşikleri analiz etmek için karşılanması gereken iki gereksinim vardır kiatıl koşullar altında numune hazırlama ve iyon üretimi: oksidasyon ya da hidrolize hassastır. Son dayanak kolayca vakum altında çalışan bir iyon kaynağı ile bir kütle spektrometresi kullanılarak karşılanabilir. Bu, çoğu matris destekli lazer desorpsiyon-/ iyonizasyon (MALDI) kütle spektrometre ile, tüm elektron darbesi iyonizasyonu (El) kütle spektrometresi ile 1,2 durumdur. Iyonizasyon işlemi, ortam koşulları altında gerçekleşir 3 olarak Elektrosprey iyonizasyon (ESI), oksidasyon veya hidrolize duyarlı bileşiklerin analizi için hali hazırda uyumlu değildir. Bununla birlikte, oksijen ya da su, kurutulur ve en ESI kaynakları çalıştırılan hangi buharlaştırılması gazı ile kuvvetli bir şekilde reaksiyona girmek bazı bileşikler için kütle spektrometresi ile analiz 4 için yeterlidir. Bu aynı zamanda ESI, örneğin, düşük sıcaklıkta ESI, düşük ısı dereceli atmosferik basınç iyonizasyonu, ve düşük sıcaklıklarda sıvı ikinci iyon kütle spectr Benzer stratejiler İyonizasyon için geçerlidirometry 5-7. Bunun aksine, atıl koşullar altında bir iyon kaynağı içine örnek hazırlama ve transfer çok daha zordur. Her ikisi de, MALDI ve ESI araçlar inert bir atmosferde 4,8 oksidasyon ve / veya hidrolize duyarlı bileşiklerin hazırlanmasını örnek sağlamak amacıyla eldiven kutuları ile birlikte edilmiştir. Kütle spektrometresi ya da torpido gözü (MALDI) bağlı bir kılcal aktarım (ESI) veya doğrudan eldiven kutusuna arabirim. Sıvı enjeksiyon alan desorpsiyon / iyonizasyon (LIFDI) – – hassas bileşiklerin analizi, 9,10 rapor edilen bir transfer kılcal yoluyla kütle spektrometresi, bir eldiven kutusu içinde birleştirme başka bir iyonizasyon stratejisi kullanılarak mümkün olur.
Buna ek olarak, ve MALDI LIFDI çok uçucu bileşiklerin analizi için uygun değildir. MALDI bir matris ile bir analit 'in ko-kristalizasyonunu gerektiren ve LIFDI bir EMİ üzerine analitin birikmesini gerektirirçözeltisinden tter. Her iki iyonizasyon stratejileri sayesinde analit çözücü ile birlikte buharlaşıp gidecek çok olasıdır. MALDI araçların tersine, El kitle spektrometreleri genellikle iyon kaynağı içine numunesinin sokulması için bir çok yöntem sunar: doğrudan giriş probu (katı, sıvı yağlar, mumlar ya da az miktarda bir itme çubuğunu kullanarak sokulur bir alüminyum kap içine yatırılır) , bir gaz kromatografıyla ince bir bölme duvarı (sıvılar) giriş ya da bağlanma. Yine, örnek aktarımı en azından bir kısmının çevre koşulları altında gerçekleşir ve inert bir atmosfer altında yapılması zordur.
Tüm cam ısıtmalı emme sistemi (Aghis) 11,12 – 1960 yılında, örnek bir giriş sistemi EI aracın iyon kaynağına vakum altında numunelerin giriş sağlayan sunuldu. Burada, örnek Aghis sokulmuştur cam boru, kapalı bir parça içinde yer almaktaydı. Daha sonra, Aghis boşaltıldıve numune ile, cam kap kırıldı. Aghis sonra sızıntı vasıtasıyla bir El kitle spektrometresinin iyon kaynağı ulaştı örnek buharlaştırılması için ısıtıldı. Numune ile cam kılcal bir eldiven kutusu içinde hazırlandı zaman, numune havada temas etmeden kütle spektrometresi içine dahil edilebilir. Bununla birlikte, ticari olarak temin edilebilen ve Aghis daha yetenekli bir cam üfleme atölye için monte etmek zor değildir bir aparattır. Nedeniyle büyük boyutları itme çubuğunu kullanarak doğrudan girişi arasında geçiş ve Aghis yalındır değildir için.
Bizim kütle spektrometresi Laboratuvarda, biz Aghis tarzında benzer bir giriş sistemi geliştirdi. Bu, giriş sisteminin ısıtılması mümkün değil, ancak, analit, kütle spektrometresi, iyon kaynağını girmek için belirli değişmeler gösteren zorundadır. Analitin dalgalanma sıvı azot te vakum altında bileşiğin aktarımına izin vermek için, yeterli seviyede olması gerekirmperature – ya kaynatılarak veya süblimasyonla. Ismarlama emme sistemi örneğini içeren kilitli bir test tüpü bağlı edilebildiği doğrudan giriş sistemi, bir iğneli valf olan bir paslanmaz çelik boru ve bir flanş konumlandırılmış bir paslanmaz çelik levha, oluşur. Saniye içinde kolayca yapılabilir bir itme çubuğu kullanılarak soğuk giriş sistemi ve doğrudan girişi arasında geçiş – Soğuk giriş sisteminin kurulumu (Autospec X, şimdi Vakum Jeneratörler, Waters Corp, Manchester, İngiltere) kütle spektrometresi hiçbir değişiklik gerektirir.
Oksidasyon ya da hidrolize karşı hassas metal organillerinden, silanlar ya da phosphanes, analiz edilecek olduğunda sunulmaktadır emme sistemi özel bir kullanıma sahiptir. Bu bileşikler, genel olarak nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopi ve kızılötesi (IR) spektroskopisi kullanılarak analiz edilmiştir. Bunlar inkomplet verim Ne yazık ki, bu yöntemler bir bileşik açık olarak teşhis edilmesi için her zaman izin verirE bilgiler, örneğin, klor ve brom gibi elemanlar molekülün parçası olduğunda. Öte yandan gaz elektron kırınımı analit hakkında ayrıntılı bilgi verebilmektedir, ancak yöntem çok zaman tüketen, numune hazırlama zordur, ve sadece bazı gruplar bu analizleri 13,14 yapabilmektedir. Burada, El kütle spektrometresi ile oksidasyon ya da hidrolize karşı hassas metal organillerinden, silanlar ya da phosphanes, analizi için soğuk emme sistemi ile ilgili bilgiler ile sağlayarak büyük bir kullanım (in) yeni bileşiklerin kesin bir şekilde tanımlanması sağlanır organik kimyacıların olduğu Bir molekülün fragmanı ve karakteristik iyonlarının kitle. Bir madde için kütle spektrumlarının ölçümü için tek ön koşulu, indirgenmiş basınç altında belli bir oynaklık.
Protocol
Representative Results
Discussion
Standart numune hazırlama prosedürleri altında bozulmayan bileşiklerden kütle spektrumlarının edinimi bu protokol sunulmuştur. Sunulan teknik özellikle, inorganik kimyacılar için ilginç hale oksidasyon ve / veya hidroliz için yüksek ölçüde hassas olan metal organillerinden, silanlar ve fosfan analizi için tasarlanmıştır. En iyi sonuçları elde etmek için, vakum ve hava içermeyen şartlar analiz boyunca korunması gerekir. Bu nedenle protokol titizlikle takip edilmelidir. Sızıntılar ya da giri?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JS is indebted to Prof. B. Hoge of the Inorganic Chemistry department, Bielefeld University, for the idea of establishing the presented inlet system. The analyzed phosphane was a generous gift from Prof. B. Hoge. Sample preparation of the analyzed compound was performed by M. Wiesemann. Photographs of the phospane were taken by Dr. J. Bader. The mechanical workshop of the faculty of chemistry is acknowledged for the manufacturing of the interface and the glass workshop of the faculty of chemistry for the manufacturing of the lockable test tubes with flanges. Prof. B. Hoge and Prof. H. Gröger are acknowledged for funding of this publication.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| VG Autospec X | Micromass Co. UK Ltd (now Waters) | other EI mass spectrometers with direct inlet using a push rod should also be compatible with this technique | |
| Lockable test tubes with flange | – | – | costum made, teflon tap should be used for locking the test tube |
| Interface for lockable test tubes | – | – | costum made , interface is prepared from stainless steel. Needle valve has to be included into the interface-design! |
| Schlenk line | – | – | costum made, has to include vacuum pump for evacuation of thest tubes and cold trap with liquid nitrogen for trapping of the sample |
References
- Field, F. H., Franklin, J. L. . Electron Impact phenomena and the Properties of Gaseous Ions Revised Edition. , (1957).
- Schaeffer, O. A. An Improved Mass Spectrometer Ion Source. Rev. Sci. Instrum. 25, 660-662 (1954).
- Yamashita, M., Fenn, J. B. Electrospray Ion Source – Another Variation of the Free-Jet Theme. J. Phys. Chem. 88, 4451-4459 (1984).
- Lubben, A. T., McIndoe, J. S., Weller, A. S. Coupling an electrospray ionization mass spectrometer with a glovebox: A straightforward, powerful, and convenient combination for analysis of air-sensitive organometallics. Organometallics. 27, 3303-3306 (2008).
- Cooper, G. J. T., et al. Structural and Compositional Control in {M12} Cobalt and Nickel Coordination Clusters Detected Magnetochemically and with Cryospray Mass Spectrometry. Angewandte Chemie International Edition. 46, 1340-1344 (2007).
- Wang, W. S., Tseng, P. W., Chou, C. H., Shiea, J. Detection of reactive 1,2,3-hexatriene-5-one monomer by low-temperature atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 12, 931-934 (1998).
- Wang, C. H., et al. Detection of a thermally unstable intermediate in the Wittig reaction using low-temperature liquid secondary ion and atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 9, 1168-1174 (1998).
- Eelman, M. D., Blacquiere, J. M., Moriarty, M. M., Fogg, D. E. Shining new light on an old problem: Retooling MALDI mass spectrometry for organotransition-metal catalysis. Angewandte Chemie-International Edition. 47, 303-306 (2008).
- Linden, H. B. Liquid injection field desorption ionization: a new tool for soft ionization of samples including air-sensitive catalysts and non-polar hydrocarbons. Eur. J. Mass Spectrom. 10, 459-468 (2004).
- Gross, J. H., et al. Liquid injection field desorption/ionization of reactive transition metal complexes. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 386, 52-58 (2006).
- Peterson, L. Mass Spectrometer All-Glass Heated Inlet. Analytical Chemistry. 34, 1850-1851 (1962).
- Stafford, C., Morgan, T. D., Brunfeldt, R. J. A mass spectrometer all-glass heated inlet. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics. 1, 87-92 (1968).
- Hayes, S. A., Berger, R. J. F., Mitzel, N. W., Bader, J., Hoge, B. Chlorobis(pentafluoroethyl)phosphane: Improved Synthesis and Molecular Structure in the Gas Phase. Chemistry-a European Journal. 17, 3968-3976 (2011).
- Zakharov, A. V., et al. Functionalized Bis(pentafluoroethyl)phosphanes: Improved Syntheses and Molecular Structures in the Gas Phase. European Journal of Inorganic Chemistry. , 3392-3404 (2013).
