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Ionização Química (CI)Ionização Química (CI)Munson and Field 1966Munson and Field - 1966
EI• EI:– Simples– Produz extensa fragmentação– Muitas vezes tem M+.Muitas vezes tem M– Quando não tem M+.
Controle da Exotermicidade da R ã E t ã d F t ãReação: Extensão de Fragmentação
CH44
Exemplos
Iso-C4H10
NH3
Exemplos
Exemplos
FragmentaçãoFragmentação
• Moléculas protonadas:– No par de elétronsp– Perda de moléculas Neutras
Raras exceções perdem radicais– Raras exceções perdem radicais
APCIAPCI
• Atmospheric Pressure Chemical Ionization
APCI: MecanismoAPCI: Mecanismo
InterfaceInterface
Vaporizer
Probe MovementProbe Movement
Corona Needle
Compostos OrgânicosCompostos Orgânicos
Organometálicos
Intermediários neutros, transientes and lábeis : APCI !!
APCIAPCI
CaracterísticasCaracterísticas
• Injeção em solução• Dessolvatação térmicaDessolvatação térmica
– Compostos termolábeis podem decomporT t f t it t– Temperatura afeta muito o espectro
• Qualquer solvente pode ser utilizadoq p
Acoplamento com LCAcoplamento com LC
• Introdução em solução permite o acoplamento com cromatógrafosp g
• Fluxo compatível (10 – 1000 µl)S l t tí i / l• Solventes compatíveis c/ qualquer cromatografia
ExemplosExemplos
Determinação de 27 drogas em 25 minutos !!
APPIAtmospheric Pressure Photoionization
• Introdução de amostra por fluxo• Introdução de amostra por fluxo líquido
• Uso de Uma lâmpada de UV para• Uso de Uma lâmpada de UV para PI
• “APCI” sem descarga coronaAPCI sem descarga corona• Seletividade para vários
compostos (principalmente p (p pAromáticos / Apolares)
APPI: Mecanismo de IonizaçãoAPPI: Mecanismo de Ionização
Lâmpadas de UV
E se hv ≤ IE ?E se hv IE ?
D = DopanteS = SolventeM = Analito
Principais Dopantes: Tolueno e Acetona
APPI: MecanismosAPPI: Mecanismos
APPIAPPI
benzo[a]pireno
APPI APCIAPPI vs APCI
APPI favorece a ionização de compostos apolares e menos básicosAPPI favorece a ionização de compostos apolares e menos básicos
APPI: Influência do solventeAPPI: Influência do solvente
HidrocarbonetosHidrocarbonetos
• Não ionizam por APCI (nem por ESI ..)• Possuem PA < solventesPossuem PA < solventes
GC/MS
GC/MSGC/MS
Mass Analyzer
Interface Split / Splitless
GC/MSGC/MS
Estrutura dos dadosEstrutura dos dados
Modos de aquisiçãoModos de aquisição
• Varredura– Análises qualitativasq– Análises quantitativas (menor sensibilidade)
SIM (S l t d I M it i )• SIM (Selected Ion Monitoring)– Análises quantitativas (maior sensibilidade)
Íons Comuns p/ SIMÍons Comuns p/ SIM
m/z 91 -> Alquilbenzenos
Eletrosprayp yJohn Fenn – 1989
Prêmio Nobel em Química 2002 !
Yamashita, M.; Fenn, J.B., J. Phys. Chem. 88 (1984) 4451.
Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675.
Fenn, J.B.; Mann, M.; Meng, C.K.; Wong, S.F.; Whitehouse, C.M., Science 246 (1989) 64.
"Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules,“
Cyclosporin A é um peptídeo
Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675.
ESI: Princípio GeralESI: Princípio Geral
ESI: Princípio GeralESI: Princípio Geral( Uma solução da amostra em pH ácido ou básico (ou
“neutra” de um sal) é submetida a um spray eletrolítico sob pressão atmosférica Um fino sprayeletrolítico sob pressão atmosférica. Um fino spray(aerosol) se forma (cone de taylor) na presença de um alto campo elétrico de +4000V (ou – 4000V). O u a to ca po e ét co de 000V (ou 000V). Ocontra-íon é oxidado (ou reduzido) e formam-se gôtas com excesso de carga positiva (ou negativa). O solvente evapora, e o volume das gôtas é reduzido, e as gôtas se subdividem. Eventualmente,devido a alta repulsão entre os íons de mesma cargadevido a alta repulsão entre os íons de mesma carga, ou se formam gôtas contendo apenas um íon (modelo CRM) ou íons evaporam (são “ejetados”)( ) p ( j )das gôtas para a fase gasosa (modelo IEM de evaporação de íons).
Mecanismo de DessorçãoMecanismo de Dessorção
Nuvem de ESINuvem de ESI
Sonda de ESISonda de ESI
ESI e NanoESIESI e NanoESI
ESI: Moléculas OrgânicasESI: Moléculas Orgânicas
ESI: Moléculas OrgânicasESI: Moléculas Orgânicas
Complexos OrganometálicosComplexos Organometálicos
O
ORuOO
O
N100 913.0
912.0
911.0
910.0
O
Ru
RuO
OOO
OO
O
N N
%909.0
908.0
907.0
914.0
915.0
916.0
ON
903 904 905 906 907 908 909 910 911 912 913 914 915 916 917 918 919 920 921 922 923m/z0
906.0
905.0
904.0
918.0917.0
919.1
100 913.0
%
620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940m/z0
PolímerosPolímeros
C9H19 O(CH2CH2O)n H
ESI Glu Fibrinopeptídeo (1568 9)ESI Glu-Fibrinopeptídeo (1568.9)100
( )234785.46
100204785.46
785 97
%
%
785.97
786 47
m/z785 786 787 788
0
786.47
786.95
m/z0 m/z50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
0
(1568 9 + 2 ) / 2 = 785 46(1568.9 + 2 ) / 2 = 785.46(1569.9 + 2 ) / 2 = 785.96
Íons Multicarregados:Padrão Isotópico
+1 = 1/1 = 1.00
+2 = 1/2 = 0.50+2 1/2 0.50
3 1/3 0 33+3 = 1/3 = 0.33
+4 = 1/4 = 0.25
Íons MulticarregadosÍons MulticarregadosB-Gal 10 fm/uL
100
hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 302671.41
B-Gal 10 fm/uL
100
hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 228567.38100
567.38
567.63
671.90
100
567.12567.63
%
668.70567.85
617.44
575.82604.17576.81587.29
626.92
653.41627.90
672.42
672.91
%
567.85
568.11568 39
m/z560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680
0
587.29 627.90
m/z567 568
0
568.39
B-Gal 10 fm/uL
100
hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 103668.70668.37
B-Gal 10 fm/uL
100
hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 302671.41100 668.37
669.04
100
671.90
%
668.18667 36
669.37
669.68
670 10 670 38
%
672.42
672.91673 40
m/z668 669 670
0
667.36 670.10 670.38m/z
671 672 673 6740
673.40
ESI de ProteínasESI de ProteínasMioglobina: (16881 Da) : (16881 + 20) / 20 = 845.1Mioglobina: (16881 Da) : ( )
(16881 + 21) / 21 = 804.9(16881 + 22) / 22 = 768.3teste
100
Mioglobina 891 (16.772) Cm (889:907) TOF MS ES+ 1.48e3804.9
% (M + x) / x = m/z1
m/z804 805 806
0
( )(M + x +1) / (x +1) = m/z2
1001.48e3804.9768.3735.0
704.4
845.1889.5
938 9
%
676.3
650 3
938.9
994.11056.1
1126.5
m/z650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200
0
650.31206.9
ESI: ComplexosESI: Complexos
Urease da Helicobacter pylori
1.05 MDa !
ESI de Vírus Intacto
Fatores d ESIde ESI
Fatores de ESIFatores de ESI
Fatores de ESIFatores de ESI
50% CH3OH + 0.1% Ác. Acético
ESIESI
ESIESI5% ACN 50% ACN 95% ACN
1700V
1900V
2100V
2300V
2500V
30 µm Tip @ 500 nL/min3100V 30 µm Tip @ 500 nL/min0.1% Formic Acid
MALDIMALDIIonização e Dessorção a LASER
Auxiliada por Matriz
Koichi Tanaka
Franz HillenkampMichael KarasMichael Karas
MALDI: PrincípioMALDI: Princípio
ION FORMATION IN MALDI MASS SPECTROMETRY Renato Zenobi andION FORMATION IN MALDI MASS SPECTROMETRY Renato Zenobi and Richard Knochenmuss, Mass Spectrometry Reviews, 1998, 17, 337–366
MALDI: Princípio
Nuvem de plasma (Plume)Nuvem de plasma (Plume)
Mecanismo de IonizaçãoMecanismo de Ionização
Energia do Laser UV ~ 4 eVEnergia do Laser UV 4 eV
Mecanismo de IonizçãoMecanismo de Ionizção
• Ionização Multifotonica• Interconversão térmicaInterconversão térmica• Dessorção de íons formados• Reações íon-molécula
MALDI: Íons MonocarregadosMALDI: Íons Monocarregados
100( ) ( ) ( ) ( )
3.60e312417.97
% 17016.75
12630.54
24042.51
m/z0
17224.64
10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000m/z0
MALDI: SensibilidadeMALDI: Sensibilidade
42 Zeptomols42 Zeptomols (25000 Moléculas)de substância P !!!
J Am Soc Mass Spectrom 2001, 12, 1055–1063
LASERSLASERS
MatrizesMatrizes
MALDI: CaracterísticasMALDI: Características
• Forma íons monocarregados• SensívelSensível• Rápido para amostras individuais• Mais Tolerante a contaminantes• Problemas com massa baixa• Problemas com massa baixa
Ions MonocarregadosIons Monocarregados
JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY J. Mass Spectrom. 35, 1–12 (2000)p , ( )
PolímerosPolímeros
PEG 10KDa
ProteínasProteínas
?
MALDI Resolução EspacialMALDI – Resolução Espacial
MALDI Resolução EspacialMALDI – Resolução Espacial
MALDI Resolução EspacialMALDI - Resolução Espacial
I tImageamento por MALDIpor MALDI
Técnicas de IonizaçãoTécnicas de Ionização Relacionadas a ESI
Técnicas de IonizaçãoTécnicas de Ionização
• SSI (Sonic Spray Ionization)• ESSI (Electro Sonic Spray Ionization)ESSI (Electro Sonic Spray Ionization)• DESI (Desorption Electrospray Ionization)• DART (Direct Analysis in Real Time)
– Não relacionada a ESINão relacionada a ESI
Sonic SpraySonic Spray
Hirabayashi, A.; Hirabayashi, Y.; Sakairi, M.; Koizumi, H. Rapid Commun.Mass Spectrom. 1996, 10, 1703-1705.
Sonic Spray
ElectroSonic Spray Iinization (ESSI)
ElectroSonic Spray Iinization (ESSI)
Desorption Electrospray Ionization (DESI)
DESI - Fonte
DESI Alcalóides de FloresDESI – Alcalóides de Flores
DESI CarotenóidesDESI – Carotenóides
Tomate
DESI PeptídeosDESI - Peptídeos
DESI ProteínasDESI - Proteínas
DESI FármacosDESI - Fármacos
DESI ExplosivosDESI - Explosivos
DESI ImageamentoDESI - Imageamento
DARTDART
• Direct Analysis in Real Time• Desenvolvido pela JEOLDesenvolvido pela JEOL• Baseado na Ionização de Penning• Método de Ionização em condição
ambientea b e te
DARTDART
Robert Cody
Ionização de PenningIonização de PenningNitrogênio ou Neônio
Hélio
Negativo
DART
Explosivos
Alimentos
Fármacos & “Fármacos”
Urina
PlantasPlantas
PolímerosPolímeros
FungicidasFungicidas
DARTDART
• Análise ambiente• Comparável à DESIComparável à DESI• Não há relatos de massas altas
ComparaçãoComparação
ComparaçãoComparação
EASIEASI
EASI ViagraEASI Viagra
EASI PetróleoEASI Petróleo
Abrangência da Espectrometriade Massas
MALDI
ssa
Mas
ESIAPCIEIPolaridade