Масс-спектры простых соединений - раздел Образование, Лекция 14. Масс-спектрометрия Применим Описанные Выше Правила К Расшифровке Нескольких Простых Соединений, ...
Применим описанные выше правила к расшифровке нескольких простых соединений, находящихся в виде газов. На рисунке 9.2 показаны масс-спектры двуокиси углерода, пропана и циклопропана.
Рис. 9.2. Масс-спектры углекислого газа, пропана и циклопропана
Их массы приблизительно одинаковы. Так, CO2 и C3H8 имеют одинаковую номинальную массу, равную 44 атомные единицы, а C3H6 имеет номинальную массу 42 атомные единицы. Молекулярный ион наиболее интенсивный в спектрах CO2 и C3H6 и существенно менее интенсивный в спектре C3H8. Наиболее простой спектр имеет молекула CO2, поскольку состоит их трех атомов. Молекулярный ион кроме основного пика имеет два фрагмента CO (m/z=26) и O (m/z=16). Молекулярный ион пропана имеет m/z=44, но он не доминирует в спектре. Расщепление связи С–С дает метильные и этильные фрагменты, один из которых карбокатион, а другой радикал. Они оба видны в спектре, но этильный катион (m/z=29) имеет большую интенсивность. Подобное расщепление видно и на примере циклопропана. Но в этом случае потеря одного водорода до или после раскрытия кольца дает стабильный алильный катион (m/z=41). Третий интенсивный ион в спектре имеет m/z=39 (C3H3). Отметим, что наличие пика m/z=39 иона в пропане и отсутствие пика m/z=29 иона в циклопропане служит доказательством различия структур этих молекул.
Такая простая интерпретация масс-спектров не всегда возможна и часто требует понимания природы происхождения ионного заряда. Рассмотрим эту ситуацию на примере ионизации бутана. Как было указано ранее, под воздействием электронов молекула в газовой фазе может терять или приобретать один электрон. Возможные последствия этого для молекулы бутана показаны на рисунке 9.3. Здесь бутан моделируется гипотетической структурой, состоящей из связанных парными электронными связями четырех групп атомов (A, B, C и D).
Рис. 9.3. Гипотетический процесс фрагментации молекулы, состоящей из связанных парными электронными связями четырех групп атомов (А, B, C и D).
Поскольку заранее неизвестно, в какой части молекулы располагается положительный заряд или неспаренный электрон, то такое место принято обозначать значком ‘┐’. Когда исходная молекула фрагментируется, то одна его часть может нести заряд, а другая - неспаренный электрон, иными словами при этом образуется либо радикал, либо ион. Радикалы, как правило, нейтральны и поэтому не принимают дальнейшего участия в процессе фрагментации и удаляются из спектрометра. В процессе фрагментации почти все разрывы связей могут иметь место, образуя в дальнейшем радикал и ион типа AB* и AB┐+. Соотношение между ними определяется только их термодинамической стабильностью. Поэтому любой фрагмент типа AB┐+ может фрагментировать дальше вплоть до одиночных атомов.
На рисунке 9.4 показана возможная конкретная схема процесса фрагментации n-бутана.
Рис. 9.4. Фрагментация молекулы бутана, состоящей из связанных парными электронными связями четырех групп атомов (CH3, CH2 CH2 и CH3)
Экспериментальный масс-спектр бутана, полученный электронной ионизацией, изображен на рисунке 9.5. Для его интерпретации воспользуемся схемой фрагментации, представленной на рисунке 9.4. Для стандартного спектра такого рода z=1, и поэтому ось абсцисс отражает непосредственно массу ионов. Как видно из масс-спектра базовый пик m=43 соответствует фрагменту CH3CH2CH2. Кроме него в спектре присутствуют два пика с m=29 и m=15, которые соответствуют фрагментам меньшей массы CH3CH2 и CH3 соответственно. Фрагмент CH3CH2CH2 расщепляется на два других с массами 41 и 29, соответствующими CH3CHCH+ и CH3CH2+. Фрагмент CH3CH2 в дальнейшем дает три иона с массами 27 и 15, и 14, соответствующими CH2CH, CH3 и CH2. Интересно, что в реальном спектре присутствуют пики (28, 32, 42) положение которых не предсказывается простой схемой, изображенной на рисунке 9.4. Более того, в спектре бутана присутствует пик с m=58, соответствующей иону нерасщепленной молекулы бутана.
Рис. 9.5. Однозарядный масс-спектр бутана, полученный электронной ионизацией
Что такое масс спектрометрия... Джон Фенн изобретатель метода ионизации электрораспылением для биомолекул... Масс спектрометрия это искусство измерения молекулярного веса атомов и молекул Информации о массе или весе всегда...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Масс-спектры простых соединений
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Ионы в электромагнитном поле. Закон Лоренца
В масс-спектрометрии для измерения соотношений массы к заряду, используются законы движения заряженных частиц в магнитном или электрическом поле, носящие имя их первооткрывателя Лоренца.
У
Разрешающая способность масс-спектрометрии
Способность к разделению масс определяется разрешающей способностью масс-спектрометра. Разрешение R здесь определяется как , где
Точность измерения массы
Точность измерения массы определяется как разность между измеренной и расчетной массами иона. Она выражается в процентах от измеренной массы (например, молекулярная масса = 10 000 ± 0.01%) или в до
Методы ионизации
В течение последних двух десятилетий масс-спектрометрия стала важнейшим аналитическим инструментом в структурной биологии. Этому способствовало развитие методов получения интактных, высокомолекуляр
От ионов в растворе к ионам в газовой фазе
Переход ионов из газовой фазы в раствор процесс самопроизвольный. В присутствии молекул растворителя, таких как H2O, «голые» (дегидратированные) ионы в газовой фазе, например Na+
Электронная ионизация
Электронная ионизация (EI от английского Electron Ionization) – наиболее часто используемая техника в масс-спектрометрии. Она является относительно простой иллюстрацией общего принципа ионизации пр
Бомбардировка быстрыми атомами
В масс-спектрометрии с использованием бомбардировки быстрыми атомами FAB (от англ. Fast Atom Bombardment), ионизация происходит при бомбардировке поверхности образца пучком атомов благородных газов
Плазменная десорбция
В масс-спектрометрии с плазменной десорбцией PD (английская аббревиатура от Plasma Desorption) образец наносится на металлическую поверхность и бомбардируется осколками ядер радиоактивного изотопа.
Ионизация лазерной десорбцией при помощи матрицы
При ионизации лазерной десорбцией лазерное излучение очень большой плотности фокусируется на маленьком участке, что приводит к крайне высокой скорости нагрева. В результате формируется локализованн
Химическая ионизация при атмосферном давлении
Химическая ионизация при атмосферном давлении APCI (английская аббревиатура Atmospheric Pressure Chemical Ionization) генерирует ионы непосредственно из раствора. Подобно электрораспылению, раствор
Фотонная ионизация при атмосферном давлении
Подвидом APСI является фотоионизация при атмосферном давлении APPI (английская аббревиатура Atmospheric Pressure Photoionization), когда десольватация осуществляется под действием ультра-фиолетовог
Ионизация лазерной десорбцией с поверхности кремния
В противоположность MALDI ионизация лазерной десорбцией с поверхности не содержит матрицы как таковой. Она осуществляется с поверхности твердого кремния и получила название DIOS (английская аббреви
Ионизация электрораспылением
Серьезную конкуренцию MALDI сегодня составляет метод ионизации, получивший название электрораспыления ЕSI (от английского Electrospray Ionization). Этот метод ионизации часто называют электродинами
Сравнение возможностей различных методов образования ионов
Достоинства и недостатки каждого метода получения ионов представлены в таблице 7.2.
Из неё видно, что nanoESI, DIOS, с одной стороны, и MALDI, с другой стороны, фактически являются рекордс
Общая архитектура масс-спектрометра
Первый масс-спектрометр был построен в 1913 году, когда Дж. Дж. Томпсон предложил использовать постоянные магнитные и электрические поля для разделения двух изотопов благородного газа Ne, используя
Чувствительность
Чувствительность – одна из важнейших характеристик масс-спектрометра, показывающая какое количество вещества нужно ввести в масс-спектрометр для того, чтобы его можно было детектировать. Для просто
Скорость сканирования
Масс-анализатор пропускает ионы с разным соотношением массы и заряда за определенное время. Для анализа всех ионов масс-анализатор должен просканировать параметры поля за заданный промежуток времен
Вакуумирование
Масс-спектрометр – вакуумный прибор, снабженный специальной системой откачки. В масс-анализаторе заряженные частицы должны проходить расстояние в несколько метров, не сталкиваясь с молекулами остат
Масс-спектрометры с одиночной и двойной фокусировкой
В инструментах с одним фокусировочным сектором ионы с массой m, зарядом z и определенной кинетической энергией помещаются в магнитное поле B. Как было отмечено
Квадрупольный масс-фильтр
Разделение масс в линейном квадрупольном масс-фильтре (общепринятая английская аббревиатура Q) основано на достижении стабильной траектории для ионов с определенными значениями m/z в быстро
Kвадрупольная ионная ловушка
Квадрупольная ионная ловушка существует в линейном (английская аббревиатура LIT) и трехмерном исполнении (английская аббревиатура QIT). LIT первоначально разработана физиками, которые были заинтере
Масс-спектрометрия с фурье-преобразованием
В большинстве масс-спектрометров ионы детектируются благодаря электрическому току, который они вызывают при столкновении с поверхностью устройства, такого как электронный умножитель. Такой метод на
Времяпролетная масс-спектрометрия
Анализ масс во времяпролетном масс-спектрометре (английская аббревиатура TOF-MS от Time of Flight Mass-Spectrometers) основан на том, что ионы с разными значениями m/z обладают одинаковой эн
Тандемная масс-спектрометрия
Для получения структурной информации с помощью масс-спектрометрии молекула должна претерпеть фрагментацию с образованием ионов, значения m/z которых могут быть соотнесены со структурой. Вспо
Орбитальная ловушка ионов
В 2005 года появился коммерческий серийный масс-спектрометр, использующий в качестве масс-анализатора орбитальную ловушку ионов. В орбитальной ловушке ионов (английское сокращение Orbitrap), не исп
Представление масс-спектра вещества и его интерпретация
Масс-спектр вещества обычно представляется в виде вертикальных отрезков, каждый из которых представляет ион, имеющий определенное отношение массы к заряду m/z (положение на оси абсцисс) и ве
Нуклеиновые кислоты
Идентификация оснований
Эффективность исследования нуклеиновых кислот с помощью масс-спектрометрии отстает от изучения белков. Основная причина заключается в высоком сродстве нуклеи
Карбогидраты
Моносахариды
В исследовании полисахаридов возникает первый главный вопрос: из каких моносахаридов построен полисахарид? Для этого полисахарид рас
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов