massenspektrometrie – eine einführung h. luftmann abt. massenspektrometrie
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Massenspektrometrie – eine Einführung
H. Luftmann Abt. Massenspektrometrie
Wozu dient die Massenspektrometrie?
Mir ihrer Hilfe kann man die Masse von Atomen und Molekülen bestimmen.
In einem Bereich von 1Da..>100kDa
Mit einer Massengenauigkeit von bis zu 1ppm
Mir ihrer Hilfe kann man die Menge von Verbindungen bestimmen.
Durch die Massenselektivität gelingt das auch in Gegenwart vonBeimengungen (mit anderer Masse).
Von Probenmengen im Bereich < 10-6 .. 10-15g
Von Mengen im Bereich < 10-6 .. 10-15g
Über Fragmentierungen erhält man Strukturhinweise
Was sind die Voraussetzungen für eine MS-Messung?
•Die Moleküle müssen vereinzelt, d.h. von ihresgleichen und von allen anderen abgetrennt werden. Wechselwirkungen würden die Massenbestimmung stören.
•Die Moleküle müssen ionisiert werden. Die Ladung dient als „Griff“ um Kräfte auf das Molekül auszuüben.
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
Verdampfen der Probe ins Hochvakuum – Direkteinlass, Tiegeleinlass,direct inlet, „Schubstange“
Kopplung eines Gaschromatographen mit einem Massenspektrometer – GC-MS
MS
GC
Vom neutralen Molekül zum Ion im Hochvakuum
+•Ins Vakuum einschleusen +
Verdampfen Ionisieren Radikalkationen
EI
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
positive Spannung fürpositive Ionen
0V
Elektronenionisation* - EI
* Die veraltete Bezeichnung ist Elektronenstossionisation
Turbomolekularpumpe
10-5..10-7mBar
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
Elektronenionisation* - EI
Bei der (EI) wird die Substanz im Hochvakuum mit 70eV Elektronen beschossen. Der größte Teil der Energie wird nicht auf das Molekül übertragen. Lediglich 6-10eV dienen zur Ionisation nach dem Schema:
M + e- M+. + 2e-
Darüber hinaus werden noch 2-10eV Energie (sog. Überschußenergie) auf das Molekül übertragen. Das führt zur Anregung des Moleküls und zur Fragmentierung.
Ein EI-Spektrum ist die Auftragung derHäufigkeit der im Zeitraum von 10-8 sgebildeten Ionen gegen ihren m/z Wert(bei z=1 entspricht das der Masse).
M+.
- R. - N
F2+.F1+
- R.- N - R. - N
F'1+ F'2+ F'3+.
......
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
Wechselspannung
Ioneneintritt
Quadrupolanalysator (Quadrupolmassenfilter)
Quadrupolstäbe
m/z passend
m/z zu klein
m/z zu gross
Detektor
Ionenbahnen
Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor
Sekundärelektronenvervielfacher SEV, secondary electron multiplier SEM
Hoher Verstärkungsfaktor >106
geringes Eigenrauschen, schnell.
IonenElektronen
V 100V
Die x-Achse ist eine m/z Skala!
Die Peakhöhe wird auf den intensivsten Peak (100%) normiert.
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850m/z0
100
%
REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Scan ES+ 4.68e8409.1335.0
330.0
309.0
381.0335.9
339.9795.3
410.0
647.2455.1411.0 483.1 642.2767.3693.2
649.2 721.2 797.3841.4
Das erste Ergebnis jeder Messung ist ein „Rohspektrum“
790 792 794 796 798 800 802m/z0
100
%
REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Scan ES+ 1.44e8795.3
790.2
796.3
797.3 798.3
Die Peaks haben eine Breite, die von der instrumentellen Massenauflösung abhängt.
Die angezeigten Massenwerte stellen die Schwerpunkte oder die Maximalwerte der Rohdatenpeaks dar.
790 792 794 796 798 800 802m/z0
100
%
REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Cn (Cen,8, 80.00, Ht)1.35e8795.1
790.2 794.4
796.1
797.1798.2 799.4Oft werden die Rohdaten in ein Strichspektrum
umgerechnet. Hier kann es zu Rundungs-problemen kommen
Kohlenstoff
12C 98,9%
13C 1,1%
Chlor
35Cl 75,7%
37Cl 24,3%
Brom
79Br 50,7% 81Br 49,3%
2H 0.015%
Wasserstoff
1H 99.998%
Das stöchiometrische Atomgewicht (average mass) ist das gewichtete Mittel der Isotopeneinzelgewichte
12,011 35,46 79,9 1,0079
Auch die Massen der reinen Isotope sind nicht ganzzahlig (Ausnahme 12C)12,00000 34,9683 78,91779 1,007813,00281 2,0141 36,96535 80,91574
Isotopie und Atomgewichte alle Angaben in Dalton (Da)
Molekülionen sind meist eine Gruppe von Peaks, sie entsteht durch die Kombination der natürlichen Isotopen der beteiligten Elemente.
Schrittweiser Aufbau des Isotopenclusters von C6H4BrCl
C6
72
73
C6H4
76
77
C6H4Br
155 157
158
C6H4BrCl
190
192
194
Molekulargewichtsdefinitionen (nach IUPAC)
Das stöchiometrisches Molekulargewicht (average mass) ist die Summe der Atomgewichte. Darin sind die mit ihrer Häufigkeit gewichteten Isotope in ihrer natürlichen Verteilung enthalten. Das nominale Molekulargewicht ist die Summe der gerundeten Isotopenmassen (der häufigsten Isotope).Das „monoisotopische Ion“ ist die Kombination der häufigsten Isotope. Es ist nicht notwendigerweiseder intensivste Peak eines Isotopenclusters. Eine Massenangabe wird als „exakte Masse“ bezeichnet, wenn sie mit einer Präzision von +-5ppm(oder +-5mDa) bestimmt oder berechnet wurde.
Beispiel C6H4BrCl
nominal 190
monoistopisch 189.9179
average 191.459
exakte Massen 191.91499 12C61H4
37Cl79Br
191.91590 12C61H4
35Cl81Br
nominal 192
bei nicht ausreichender Auflösung wird der Summenpeak mit m/z 191.9156 gefunden
Befinden sich auf der gleichen Nominalmasse zwei oder mehr Ionen verschiedenerElementarzusammensetzung, so muß die Auflösung des Massenspektrometers besonderserhöht werden, um diese unabhängig voneinander bestimmen zu können.
Bei Werten von R10%Tal > 10.000 spricht man von Hochauflösung.
Hochauflösung
Unregistered
284283282281280
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Unregistered
284283282281280
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
C19H36O C20H40
m/z280.31300281.31645282.31993
m/z280.27661281.28003282.28319
Massenunterschied 0,037Danotwendige Auflösung 280/0,037= 7500
EI-Spektrum - Interpretationsansatz
(m a inlib ) A c e to phe no ne , 3'-c hlo ro -10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0
50
100
15 27 38
43
50
55 63
75
85 99
111
125
139
154
Skyline
Molekülion
Isotopenmuster
Fragmentierungen
charakteristische Ionen
wohldefinierte Bruchstellen
m/z 154/155/156/157
enthält 1 Chloratom
M-15, M-15-28, M-15-28-36
m/z 38/39; 50..52; 62..65; 74..78
.CH3COC2H4
HCl
CH3CO+
C3H7+
Alle EI-Beispielspektren sind der NIST Datensammlung entnommen
CH3
O
Cl
Was bestimmt den Zerfall von angeregten Radikalkationen?
Bildung stabiler Kationen
CH3 C+
CH3
CH3
CH3
C+
OCH3 CH
+
NH2
CH2+
Abspaltung günstiger (=stabiler) Radikale
I CH3 C
CH3
CH3
CH3 O
Abspaltung stabiler (kleiner) Neutralteilchen
ClHOH2 CH N CH3 OH CO CH2 CH2
Beispiel 1
(m a inlib ) 1-Buta na m ine , N-e thyl-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0
50
100
15
30
44
58
68 86101
α-Spaltung
CH3 NH CH3
CH3 NH+
CH3
CH2N
+ CH3
H
CH3 CH2
CH3 N+
CH2H
CH3
CH2CH2 CH3
CH2
CH2 N+
H
H
m/z 30
m/z 58
m/z 86
m/z 101
Doppelbindungsregel
Ist das Molekülion geradzahlig, so enthält das Molekül eine gerade Anzahl von N-Atomen (oder keine).
Ist das Molekülion ungeradzahlig enthält es eine ungerade Zahl von N-Atomen
Die Zahl der Doppelbindungen und/oder Ringe lässt sich folgendermassen berechnen:
222* nHnCDBE
Wenn Stickstoff anwesend ist, muss das berücksichtigt werden:
222* nHnNnCDBE
nC, nH, nN = Anzahl der Atome
Stickstoffsregel
Beispiel 2
(m a inlib ) De c a ne20 40 60 80 100 120 140
0
50
100
29
32
43
57
7185
99 113 126 142
Keine Abspaltungen von CH2 sondern vonEthen, Propen, Buten usw.
CH3
CH3
+.
CH3 CH2+
CH3 CH2
CH3CH2
+
CH3
CH2
etc.
CH2CH2
CH3CH2
+
m/z 29
m/z 57
m/z 71
m/z 142
CH2
Beispiel 3
(m a inlib ) Be nze ne , butyl-10 30 50 70 90 110 130 150
0
50
100
15 27 39 5165
6978
91
105115
134
CH3
+.
CH3 CH2
CH2+
CH3
H
CH2 CH3
CH2
H H
+.
+.
CH3
+.McLafferty Umlagerung
m/z 92
m/z 91
m/z 134
(m a inlib ) He xa no ic a c id , m e thyl e ste r10 30 50 70 90 110 130
0
50
100
1518
29
43
59 71
74
80
87
91
99
115 127
Beispiel 4
CH3 O
OCH3
CH3
C+
O
CH3 O Alkylradikale
CO
m/z 101, 87.
m/z 71
OH
CH3
OCH3
CH2
CH3
O
CH2 OCH3
H +.
m/z 74
McLafferty Umlagerung:
das ML-Ion beinhaltet die Alkoholseite und die Position 2 des Esters.Substitution an diesen Positionen verschiebt das Produktion.
Beispiel 5
10 30 50 70 90 110 130 150 1700
50
100
15
29
43
58
71
85
100
113
128 141 155170
Diese Verbindung enthält nur 1 Heteroatom.O
+H CH3
R
1H
-C3H6
m/z 128 O+
H CH3
R
m/z 85
O+
H CH3
CH3 H
1H
-C5H10
O+
H CH3
CH3 H
m/z 113
OH+
H CH3
CH2
O+
H CH3
CH3
1H
-C3H6
m/z 58
Massenspektrometrie – eine Einführung
Beispiel 6
EI-Spektrum
Molekulargewicht Skyline
Auffällige Isotopenmuster
m/z
m/z 182 wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139
bei m/z 111, 139, 182 ein Chlor enthalten.
Massenspektrometrie – eine Einführung
EI-Spektrum
Molekulargewicht Skyline
Auffällige Isotopenmuster
m/z m/z 182
wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139 bei m/z 111, 139, 182 ein Chlor enthalten.
Summenformel C8H19ClO2
C9 H7 Cl O2
C10H11ClO
C11H15Cl
„übersättigt“ maximal wäre H17
6 Doppelbindungsäquivalente
5 Doppelbindungsäquivalente
4 Doppelbindungsäquivalente
DBE = ((2*Zahl der C-Atome + 2)-Zahl der H-Atome)/2Cl zählt als einbindiges Atom wie ein H.
Beispiel 6
Massenspektrometrie – eine Einführung
EI-Spektrum
Molekulargewicht Skyline
Auffällige Isotopenmuster
m/z m/z 182
wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139 bei m/z 111, 139, 182 ein Chlor enthalten.
Summenformel C9 H7 Cl O2 6 DBE - C10H11ClO - 5 DBE - C11H15Cl 4 DBE Schlüsselionm/z 77
mögliche PartialstrukturCl R
C6H4Cl111.0002 Da
28-43Cl
CO oder C2H4
C3H7 oder C2H3O
Phenylring
Beispiel 6
Massenspektrometrie – eine Einführung
EI-Spektrum
m/z
Cl
O
CH3
Cl
O
CH3
CH3
Cl
CH3
CH3
Cl
CH3
CH3
CH3
Cl
O
O
CH3
Cl
CH3
O
CH3
Cl
O
O
Cl
CH3
O
einige Strukturmöglichkeiten (Substitutionsmuster am Aromaten unberücksichtigt)
bei diesen Strukturen erwartet man einen [M-CH3]+ Peak bei m/z 167
Beispiel 6
Vom neutralen Molekül zum Ion im Hochvakuum
+•Ins Vakuum einschleusen +
Verdampfen Ionisieren Radikalkationen
Laserbeschuss
+Ins Vakuum einschleusen Matrixpräparation Kationen
+
+
EI
MALDI
LDI und MALDI +
Man kann Verbindungen durch einen intensiven Laserpuls verdampfen und ionisieren.Diese Laser-Desorption-Ionisation mit einem N2Laser erfordert eine Bestrahlungsstärke von ca. 5MW/cm2 . Empfindliche, polare und grosse Moleküle werden bestenfalls als Fragmente detektiert.
Um Fragmentierungen zu verhindern, wird die Probe mit einem grossen Überschuss einer Matrixsubstanz gemischt und auf der Probenfläche cokristallisiert. Dieses Gemisch liefert bereits bei 0.5 MW/cm2
Bestrahlungsstärke intakte Ionen. Es wird als Matrix-Assistierte Laser-Desorption-Ionisation bezeichenet
Die universellste Matrix ist 2,5-Dihydroxybenzoesäure, sie wurde von F. Hillenkamp und M. Karas eingeführt.
O OH
OH
OH
O
OH
OHN
CH3
CH3
CH3
CH3
N
N
DHB 4-HCCA SA DCTB
O
OH
OH
O
O
CH3
CH3
Target mit 16x24 = 384 Probenpositionen
MALDI +
• Bei der MALDI werden im Gegensatz zur Elektronenstoßionisation keineRadikalkationen erzeugt, sondern es entstehen meist* Ionen mit gerader Elektronenzahl.
• Weil der gefundene m/z Wert nicht gleich dem Molekulargewicht ist, sprichtman von Pseudomolekularionen. • Die Überschußenergie ist wesentlich geringer, s.d. man überwiegend intakte Pseudomolekularionen beobachtet.• Die Ionisation ist hervorragend für große Moleküle geeignet (Peptide, ProteineDNA, RNA Fragmente, Oligomere)
M
[M+H]+
[M+Na]+
[M+K]+
positiv negativ
M
[M-H]-
[M+Cl]-
*Bei Matrices mit Elektronenübertragung (z.B. DCTB) enstehen Radikalkationen oder/und Radikalanionen.
MALDI +Spektrum einer basischen Verbindung C30H43NO2 MW 449.3
Als Matrix wurde 2,5-Dihyroxybenzoesäure verwendet. Unter günstigen Umständen (wie diesen)sieht man nur den Pseudomolekularpeak der Probe.
LAZARUS III DEMatrix=DHB 30-Nov-2004
100 200 300 400 500 600m/z0
100
%
HOPPE_WBZ547_B 1 (0.100) Sb (2,1.00 ) Scan EI+ 3.15e3450.2
360.2
451.2
452.2
Flugzeitmassenspektrometer – „time of flight“ TOF Idealer Analysator bei pulsweiser Ionenproduktion wie sie bei MALDI und LDI vorliegt
Probe aufHochspannung (U) ca. 20kV
LaserimpulsDetektor
t
IntensitätGitter auf 0V
Flugrohr (Länge l)
t
Intensität
e U = ½ m v2
sqrt(2eU/m) = v = s/t
e = ElementarladungU = Beschleunigungsspannungm = Masse eines Molekülss = Länge des Flugrohrst = Flugzeit
MALDI +
Spektrum eines Oligomeres – Ionenbildung durch Na+ Anlagerungen
Abstand 44 Da
Matrixionen
Masse der repetierenden Einheit 44Da
Masse der Endgruppen = 18Da
481.2 - 10* 44.03 - 23 = 18
Vorschlag
OH
O
H10
Na+
Polyethylenglycol
Quattro LCZ 14-Sep-2005Matrix=Dhb
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000m/z0
100
%
613.3569.3525.3481.2
437.2137.0 393.2177.0
349.2261.1199.0 305.2
657.3701.3
745.4789.5833.4877.4921.5 939.6
Vom neutralen Molekül zum Ion im Hochvakuum
+•Ins Vakuum einschleusen +
Verdampfen Ionisieren Radikalkationen
+
+
Probe gelöst, Ionenbildung! Versprühen im E-Feld Transfer zum Vakuum
Kationen
+
+
+
+
Laserbeschuss
+Ins Vakuum einschleusen Matrixpräparation Kationen
+
+
EI
MALDI
ESI
Welche Pseudomolekularionen können bei ESI beobachtet werden?
Positivmodus
Bei Gemischen auch Heterodimere[M+H]+
[M+NH4]+
[M+Na]+
[M+K]+
[2M+H]+
[2M+NH4]+
[M+2H]2+
[M+2Na]2+
[M+H+Na]2+
Bei sehr leicht oxidablen Verbindungen[M-e]+
Negativmodus
Bildung von Dimeren etc wie im Positivmodus[M-H]-
[M+Cl]-
[M+HCOO]-
usw.
ES(I)1cm
Kontaktierung (0.6-2kV) Kapillare mit 10ul Probenlösung
Sehr feine Spitze
Ioneneintritt zum MSGeöffnete Sprühkammer
N2 Strom zur Desolvatation
Nanosprayeinlass
ESI aus einer Stahl-kapillare (Schleifeneinlass,HPLC)
HPLC-MS Kopplung
HPLC-Pumpe Autosampler
Injektionsventil
Trennsäule
ESI-MS
ES(I) – Electrosprayionisation
++
02-Jan-2006Quattro - LCTrepohl Probe in MeOH
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120m/z0
100
%
0
100
%
HOPPE TRE7-A 1 (0.141) Scan ES+ 1.57e8104
39 105
HOPPE TRE7-B 1 (0.172) Sm (SG, 4x0.90) Daughters of 104ES+ 4.80e669
454118
104
87
Tuning Parameters: ES+Source Page (ESI) Capillary: 1.07 kVoltsCone: 25 VoltsExtractor: 2 Volts
CH3
CH3
OH
NH2
Monoisotopic Mass = 103.099714 Da
2-Amino-3-methylbutanol
Auch bei sehr empfindlichen Verbindungen keine Fragmentierung
(M+H)+
K+
(m a inlib ) 1-Buta no l, 2-a m ino -3-m e thyl-, (R)-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0
50
100
1828 42
5560
70
72
86
zum Vergleich das EI-Spektrum kein Molekülpeak sichtbar
dafür Strukturinformation durchdie Fragmentierung!
Luftmann Polydimethylsiloxan_090803094954 #258-274 RT: 4.15-4.28 AV: 17 NL: 2.35E7T: FTMS + p NSI Full ms [50.00-1000.00]
550 600 650 700 750 800m/z
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
624.23398
550.21531
698.25273
772.27131
569.22066
633.30198
741.19035
613.22168
680.47825
705.71222
794.72008
Um welches Polymer könnte es sich handeln?Die beobachteten Ionen sind NH4+-Anlagerungen.
550 555m/z
0
20
40
60
80
1000
20
40
60
80
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
550.21521
551.21576
552.21198
553.21283
550.21740
551.21697552.21424
553.21381
NL:1.54E7
NL:4.66E5
C 16 H 48 O 6 Si7NH 4: C 16 H 52 O 6Si7 N 1pa Chrg 1
Abstand betrachten 74.0188
Isotopenpeaks beachten C2 H6 O Si
Si
CH3
CH3
Si
CH3
CH3
OCH3CH3
6N
+
H
H
H
H
Luftmann CytochromC HH_090623135214_XT_00001_M_ #3 RT: 3.00 AV: 1 NL: 1.71E7T: FTMS + p NSI Full ms [600.00-2000.00]
800 1000 1200 1400 1600 1800m/z
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
951.64880
883.74585
1030.86902
824.89667
773.52856 1124.40210
1545.67529 1766.484621236.94116
1373.934331857.87610
Grosse Moleküle unter ESI-Bedingungen Beispiel Cytochrom C
Luftmann CytochromC HH_090623135214_XT_00001_M_ #1 RT: 1.00 AV: 1 NL: 6.02E6T: FTMS + p NSI Full ms [600.00-2000.00]
12320 12340 12360 12380 12400 12420m/z
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
12358.34056
12412.2542912343.31725 12379.3235012434.2373912328.32598
Luftmann CC agesaeuert_091130123014 #1 RT: 0.02 AV: 1T: FTMS + p NSI Full ms [150.00-2000.00]
824.5 825.0 825.5m/z
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
824.89496
824.96149824.82831
825.09460
824.76166824.69543
825.22821
824.62830
824.56134 825.29449
825.36224
825.43805
10+
11+
12+
9+
8+ 7+
13+14+
15+
Δm/z = 1/15 = 0.0666
Normal(scan)betrieb eines „Triplequads“Ionenquelle Quadrupol 1 Quadrupol 2Stosskammer Detektor
Ionenquelle Quadrupol 1 Quadrupol 2Stosskammer DetektorTochterionenmodus
Nur ein m/z Fragmentierung
MS-MS Experiment –Daughter ions
Gegenüberstellung EI ESI
(m a inlib ) Buta ne , 1-(1-me thylp ro p o xy)-20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
50
100
27
29
31
41
43
4557
73 83
101
115 130
(Sp e c . Ed it) ESI se kBu tyl-n -Bu tyle the r20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
50
100
25 37
57
75
111
131
C 8H18O
EI
ESI
CH3
CH3O
+ CH3
CH3CH3
CH2
CH3
CH2
m/z 115
m/z 101 m/z 87
CH+
CH3
CH3
m/z 57
CH3CH2
CH3
CH+
OH
CH3
CH3O
+ CH3
H
C4H8
H2O
m/z 57
m/z 75
CH3
CH3O CH3
150 200 250 300 350m/z0
100
%
LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AA 1 (0.181)5.37e8180.0
163.1
342.4
181.1 343.4
Musteranalyse 1Flüssigkeit leicht löslich in Methanol ESI
340 345 350m/z0
100
%
LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AA 1 (0.181)2.73e8342.4
343.4347.3
160 165 170 175 180 185 190m/z0
100
%
LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AA 1 (0.181)5.37e8180.0
163.1181.1
185.0
Zugabe von NH4OAc
Gerade Zahl von N
Nicht basisch
MW 162
Musteranalyse 1
50 100 150 200m/z0
100
%
LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AB 1 (0.221) Sm (SG, 1x1.00)3.90e773
45
117
89163
Tochterionenspektrum von m/z 180
180-NH3
-46-44
Anwesenheit von Heteroatmen
Elemental Results - UMC 3.1.0.9 - © by Dr. Matthias Letzel
ConstraintsElemental Results for Mass: 163.00000Charge State of Measured Mass: +1Parity of Electrons: even and oddElement Ratio Constraints: not used
m/ z Dev mmu Dev ppm IDev MDev R+DB 12C 1H 16OMinimum Values: 162.70000 0.00 0.00 0 0 2Maximum Values: 163.30000 300.00 1840.49 80 162 5
ResultsNo. Formula m/ z Dev mmu Dev ppm IDev MDev R+DB 12C 1H 16O
1 C9 H7 O3 + 163.03897 38.97 239.08 6.5 9 7 32 C8 H3 O4 + 163.00259 2.59 15.86 7.5 8 3 43 C8 H19 O3 + 163.13287 132.87 815.16 - 0.5 8 19 34 C7 H15 O4 + 163.09649 96.49 591.93 0.5 7 15 45 C6 H11 O5 + 163.06010 60.10 368.71 1.5 6 11 56 C10 H11 O2 + 163.07536 75.36 462.31 5.5 10 11 2
Mögliche Summenformeln für m/z 163bei einer Genauigkeit von +- 0.3 DaNur C,H,O zugelassen.
Musteranalyse 1Messung der exakten Massen
Luftmann Diethylenglycoldiethylether_091201165155 #18-28 RT: 0.14-0.22 AV: 11 NL:T: FTMS + p NSI Full ms [50.00-600.00]
160 165 170 175 180 185 190m/z
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
163.13233C 8 H 19 O 3
-0.53660 mmu
180.15888C 8 H 22 O 3 N
-0.53516 mmu 185.11422C 8 H 18 O 3 Na-0.59768 mmu
164.13573
Damit ist die Summenformel der neutralenVerbindung als C8H18O3 bestimmt
Sie enthält keine Doppelbindungen oder Ringe
Im Tochterionenspektrum war kein H2OVerlust sichtbar. Vermutlich handelt es sichum einen Ether.
Musteranalyse 1Tochterionenspektrum mit exakter Massenbestimmung
Luftmann Diethylenglycoldiethylether_091201165155 #91 RT: 0.86 AV: 1 NL: 2.56E6T: FTMS + p NSI Full ms3 [email protected] [email protected] [50.00-600.00]
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170m/z
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
117.09045C 6 H 13 O 2
-0.55209 mmu
163.13219C 8 H 19 O 3
-0.68408 mmu73.06437C 4 H 9 O
-0.42227 mmu
89.05924C 4 H 9 O 2
-0.46382 mmu
-C2H6O = Ethanol
-C2H4O
symmetrisch?
30m HP5 50-2min-15-300 1ul
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100Scan0
100
%
0
100
%
Luftmann DEDE_QM Scan EI+ TIC
9.05e76.29
Luftmann DEDE_QM Scan EI+ 45.06
2.75e76.29
02-Dec-200930m HP5 50-2min-15-300 1ul
40 60 80 100 120 140m/z0
100
%
Luftmann DEDE_QM 378 (6.293) Cm (378:380)1.68e745
59
58
72
60
73
1038974
116
Musteranalyse 1 GC-MS-EI
Musteranalyse 1EI Spektrum z.B. mit GC Einlass
Lu ftm a n n DEDE_Q M 378 (6.293) C m (378:380) Eth a n e , 1,1'-o xyb is[2-e tho xy-]30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0
50
100
50
100
3133
43
43
45
45
5151 55
57
59
59
61 69
72
72
8989
103103
116116
Spektrensuche in der NIST-Datenbank (200000 Spektren)
Vergleichsdarstellung mit dem besten Treffer
CH3 OO
O CH3MW 162
CH3 OCH2
+
CH3 OO
CH2+ CH3 O
+CH2
CH3 O+
Musteranalyse 2Wasser/Methanol-lösliche Substanz
• enthält eine aromatische Carbonsäure (als Ester)• enthält einen (?) Zuckerrest• enthält Quercetin (en Flavonoid)
O
OH
trägt am Ring Substituenten
C6H12O6 oder C5H10O5Methode ESI oder HPLC-ESI-MS
Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #3-5 RT: 0.07-0.12 AV: 3 NL: 6.27E7T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1200.00]
620 630 640 650 660m/z
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
617.11361
639.09523
655.06913
634.14027
619.11920
641.10092
657.06804
C28 H25 O16 DBE 16.5 Abweichung -0.101mDa
O
OOH
OH
OH
OH
OH
Molecular Form ula = C 15H 10O 7
Monoisotopic Mass = 302.042653 Da
Musteranalyse 2 O
OH
C6H12O6 oder C5H10O5
O
OOH
OH
OH
OH
OH
Molecular Form ula = C 15H 10O 7
Monoisotopic Mass = 302.042653 Da
trägt am Ring Substituenten
Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #54-58 RT: 1.81-1.93 AV: 5 NL: 1.84E6T: FTMS + p NSI Full ms2 [email protected] [50.00-1200.00]
200 300 400 500 600m/z
0
20
40
60
80
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
303.
0494
6C
15H
11O
7
153.
0181
1C
7H
5O
4
315.
0705
6C
13H
15O
931
6.07
395
297.
0602
2C
13H
13O
8
171.
0286
7C
7H
7O
5
345.
0598
7C
17H
13O
8
617.
1122
9C
28H
25O
16
MS-MS (Tochterionen) HCD
O
OH
OH
OH
OH
m/z 153
Die Gallussäure und der Zucker müssen miteinander verbunden sein
Musteranalyse 2
MS-MS (Tochterionen) CID Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #10-15 RT: 0.28-0.47 AV: 6 NL: 3.62E4T: FTMS + p NSI Full ms2 [email protected] [165.00-1200.00]
250 300 350 400 450 500 550 600m/z
0
20
40
60
80
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
617.
1124
9C
28H
25O
16
599.
1018
1C
28H
23O
15
345.
0599
7C
17H
13O
8
411.
0703
3C
21H
15O
9
447.
0912
3C
21H
19O
1146
5.10
171
C21
H21
O12
369.
0598
8C
19H
13O
8
303.
0495
3C
15H
11O
7
O
O
OH
OH
OH
O
O
OOH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
OO
O
OHOH
O
OOH
OH
OH
OH
Das Quercetin und der Zucker müssen miteinander verbunden sein.
2 Alterantiven
Es gibt kein Ion in dem Quercetin zusammen mit dem Galloylrest vorkommt
Schema eines oTof Massenspektrometers
What‘s new in the MS-group?
LTQ-Orbitrap XL (ETD)
Complete Scheme
Demo Orbitrap
LTQ Orbitrap™ Hybrid Mass Spectrometer
API Ion source Linear Ion Trap C-Trap
Orbitrap
Finnigan LTQ™ Linear Ion Trap
Differential pumping
Differential pumping
Inventor: Dr. Alexander Makarov, Thermo Electron (Bremen)Die Folien zur Orbitrap stammen aus einer Demonstration der Fa. Thermo Fisher Scientific
LTQ Orbitrap Operation Principle1. Ions are stored in the Linear Trap2. …. are axially ejected3. …. and trapped in the C-trap4. …. they are squeezed into a small cloud and injected into the Orbitrap5. …. where they are electrostatically trapped, while rotating around the central electrode and performing axial oscillation
The oscillating ions induce an image current into the two outer halves of the orbitrap, which can be detected using a differential amplifier
Ions of only one mass generate a sine wave signal
The axial oscillation frequency follows the formula Where = oscillation frequency
k = instrumental constant m/z = …. well, we have seen this before
zmk/
Frequencies and Masses
Many ions in the Orbitrap generate a complex signal whose frequencies are determined using a Fourier Transformation
The Orbitrap
22
RRm
zr
12
2
RRmz
zmk
z /
Trajectories in the orbitrap• Characteristic frequencies:
– Frequency of rotation ωφ
– Frequency of radial oscillations ωr
– Frequency of axial oscillations ωz
r
)/ln(2/2
),( 222mm RrRrzkzrU
z
φ
Effect of resolution: example North Sea Oil „Gull Faks“ Nanospray positive Luftmann Gull Faks_081212140845 #56-115 RT: 0.30-0.43 AV: 60 NL: 2.56E4T: ITMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]
390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
392.3
390.3 394.3391.2
393.3
Luftmann Gull Faks_081212140845 #144-152 RT: 0.49-0.52 AV: 9 NL: 1.39E6T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]
390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
390.31472
391.28440
392.33128
394.34599
392.16370
393.34459
Luftmann Gull Faks_081212140845 #252-262 RT: 0.87-0.94 AV: 11 NL: 1.24E6T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]
390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
391.28461390.31583
392.33141
394.34695
391.16054
393.33489392.16421
393.16954390.78348 394.87401
Luftmann Gull Faks_081212140845 #282-289 RT: 1.24-1.43 AV: 8 NL: 7.78E5T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]
390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rel
ativ
e A
bund
ance
392.33114391.28432390.31553
394.34689
391.16019
392.16374393.33466
393.17061
394.21698
392.98377391.99279 394.67002390.64580
Resolutions:
unit res.
7500
30000
100000